CN1065908A

CN1065908A - 长距离虹吸引水系统

Info

Publication number: CN1065908A
Application number: CN 92103324
Authority: CN
Inventors: 吴光生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-05-05
Filing date: 1992-05-05
Publication date: 1992-11-04

Abstract

长距离虹吸引水系统，在出水阀前设置低压自闭逆止阀，在输水总管的每个隆起高处设置自动排气阀，虹吸口的底阀使用吊盘式逆止阀；根据不同情况，在水源旁可设置(或不设)前置塔，它是二条在上部呈三通连接的竖立水管，上升管下端连接虹吸口及注水泵，下降管的顶端有集气室(溢水信号器及水位信号器)，下降管下部有过压节流阀，下端连接输水总管。系统运行安全可靠，自动化程度高，在虹吸高度上可达9～9.5米。

Description

本发明涉及长距离虹吸引水系统的改进。

09218920.7号专利将虹吸原理成功地应用于长距离、大口径给排水工程中，在管径、管内真空度、水充满度、虹吸高度、虹吸距离等方面均取得突破性进展，使我国在远距离引水领域应用虹吸技术方面走在了世界前列。然而还存在可待改进的几个方面：

1、该专利在出水端设有普通阀门，由于用户远离水源，当发生水源水面标准高等于或低于用户出水口标高时，用户未能及时知道，仍继续用水，这时出水口仍可出水，但是以进入空气取代虹吸管（出水端至邻近高点的一侧）中水的空间为代价的，而空气进入虹吸管将破坏虹吸的基本要素，当上述情况恢复正常后，虹吸管已失去虹吸能力，要进行再注水，排除管内空气，才能恢复虹吸，一般管道的高点都远离水源，且环境条件较差，给工作带来许多不便。

2、众所周知，自然水中溶解有空气（标况时为28.8升/吨水），当水被引至8米高处，其所受压力从1大气压减至0.2大气压，水中的溶气必将部分排出，形成气泡，在系统正常工作下，气泡不能滞留，而被水流带走，然而如出现下列情形：在一段较长时间中，用水量很小，以致管道中的水流速度低于某一临界值（与管道倾斜度等有关），不能将气泡带走，而气泡将滞留于某高处，积累到一定程度，也将破坏虹吸的基本要素。

3、虹吸的最大高度8米，与理论数值尚有差距，亦即还有潜力可挖。水在不同温度的蒸气压如下：5℃，872帕;15℃，1705帕;25℃，3168帕;35℃，5800帕。室温25℃理论的虹吸高度应为10.336-3168×0.102×0.001＝10.91米。就以35℃的水温来说，也应达到9.74米，而实际应用上还有差距，这与水中溶气有关。

本发明的目的就是为了克服现有技术之不足，提供一种更安全可靠、更先进的虹吸引水系统。

本发明是这样实现的：a，在每个出水阀之前设置低压自闭逆止阀，即在水源水面与出水口高度差（以下称为落差）小于一定数值时，该阀即自动关闭，停止输水，防止空气进入虹吸管。b、虹吸口的底阀使用吊盘式逆止阀。c、在整条输水管道的每个隆起的最高处设置自动排气阀。d，（1）当虹吸高度较大或系统负载率波动大时选用A型：在水源旁设置前置塔，由两条竖立的水管构成，其中上升管的下端与虹吸口管及注水泵相接，上端与下降管呈三通连接，三通的标高须等于或稍大于整条输水总管最高点的标高，下降管的下部有过压节流阀，其下端连接输水总管，在下降管的顶端有集气室，其顶部有溢水信号器（兼自动排气阀），集气室外面有水位信号器，（前置塔亦可用相套的双管构成）。前置塔的作用是收集和截留水中的气泡，不使进入输水总管，当集气室的气体累积到一定程度（亦即其水位面下降到一定程度），水位信号器即接通一自控电回路，发出指令，启动注水泵，用比虹吸高度更大的扬程进行补充注水，此时过压节流阀自动关闭进行节流，而集气室的水位面不断上升，压缩其上方的气体，顶开自动排气阀排气，当水从该阀溢出时，溢水信号器接通另一自控电回路，发出指令，切断水泵电源，注水即自动结束，过压节流阀亦自动打开过水。当三通管与水源水面的高差较大而接近理论虹吸高度时，前置塔就成了“预脱气塔”，水流在该处排除掉大部分溶气后，再进入输水总管。（2）当虹吸高度较小或系统负载率较高且较稳定时选用B型：省去（1）点中所有的特征，即输水总管直接与虹吸口管相接，在此处并联一条注水管及其阀门，作为初次运行注水之用。

由于上述的改进措施，系统能更安全可靠地运行，除初次开动运行用人工启动水泵注水外，其余事项，诸如排气及其后的密封、低压自闭、补充注水等均可自动进行，而在管内真空度、水的充满度及虹吸高度等几个方面均有新的进展，尤其在虹吸高度上，由于在很大程度上排除了水溶气的干扰，可以达到或接近理论数值，在具体应用上可达到9～9.5米。注水或补充注水均在水源处进行，便于集中管理，自动补充注水要消耗一些能量，但相对于输水量，其耗能甚小。

下面结合实施例和附图进一步说明。

图1是A型虹吸系统的立面示意图。

图2是B型虹吸系统的立面示意图。

图3是吊盘式逆止阀（或低压自闭逆止阀）的构造示意图。

图4是过压节流阀的构造示意图。

图5是自动排气阀的构造示意图。

图6是溢水信号器（兼自动排气阀）的构造示意图。

图7是水位信号器的构造示意图。

图1中前置塔的上升管6与下降管14均用地脚螺栓锚固于基础7之上，上升管6的下端与虹吸口管5及注水泵21相连接，虹吸口的吊盘式逆止阀3与水泵21的底阀2均没入水源1的水面之下，在其周围设置栏栅4，防止鱼类及异物进入;上升管6的上端与下降管14上部的三通15相连接，三通15的标高须等于或稍大于整条输水总管最高点的标高，下降管14的下部设有过压节流阀8，其下端连接输水总管9;在下降管14的顶端设有集气室16，其顶部有溢水信号器（兼自动排气阀）17，集气室外面有水位信号器18（图中件19为爬梯，件20为锚固拉线），整条输水总管9在跨越所有障碍物的隆起部分的最高点，均设置自动排气阀13;在出水处（或输水总管沿途的适当标高处）可分出若干支管10，并设置相应的用水阀门12，在每个阀门12之前设有低压自闭逆止阀11。

吊盘式逆止阀3的构造见图3，在柱形外壳24的底部有阀座29，外壳24的顶部架设一横梁26（用螺钉25固定于壳体24上），横梁26中心有螺孔，吊挂螺杆27即旋入该螺孔中，阀盘30悬挂在螺杆27下端的弹簧28上，阀座29与阀盘30的接触面加工成球面形;调节螺杆27使得（在阀盘关闭位置时）弹簧28的拉力恰等于或稍小于阀盘30在水中的重量，这样在不输水时，阀盘30能封闭阀座29，一旦虹吸开始，水在大气压力下能顶开阀盘30进入虹吸管道，流量愈大阀盘30上缩量（即阀门的开启度）也愈大，避免了使用自由球体时球体不断跳跃，造成水压脉动和球体的无谓磨损。

低压自闭逆止阀11的构造与吊盘式逆止阀3完全相同（图3），唯弹簧28的拉力要选择并调节到（在阀盘30关闭位置时）恰等于阀盘30在水中的重量与允许的最小落差在阀座孔面积上对阀盘30的浮力之差，即在允许的最小落差时，阀盘30能自动关闭，停止输水并阻止从阀门12进入的空气进入管10与管9中。

过压节流阀8的构造见图4，其构造与图3基本相同，有三点不同：1、阀盘30与阀座29间的接触面为截锥形;2、阀盘30的中心有一节流孔31;3、弹簧的拉力较大，应选择并调节到：当系统处于设计的落差范围内，阀盘30能打开过水，当水压超过设计范围，阀盘30位置下降，当水压达到一定数值时，阀盘30关闭，使水从节流孔31通过。该数值的水压也是选择水泵21的依据，即当水泵21开动后，阀盘30即自动关闭进行节流，水泵停止，又自动打开过水。

图5为总管9上的自动排气阀13的构造示意图，在柱形壳体32的底部有硬橡胶制的阀座35，其阀座孔的密封面呈球面形，其阀门为自由球体34，壳体32的顶端有带孔盖板33，用螺栓紧固在壳体32上。当系统注水时，阀座35下面的压力增大，可将球体34顶开排气，注水停止，虹吸开始，即产生负压，将球34顶紧在橡胶阀座35上，负压愈大顶得愈紧，因而其气密性良好。

图6为集气室16的溢水信号器17的构造示意图，其构造与图5相似，所不同的是：球37为空心金属球，在壳体32的上部设置一对电极36，用绝缘套层38与壳体32绝缘，电极36与一自控回路电连接，当发生溢水时，球37上浮，将电回路接通，发出信号，切断水泵21的电源，注水自动停止。

图7为集气室16的水位信号器18的构造示意图，壳体32的上、下端均有连通管39、40与集气室16相通，壳体32顶端有密封盖板41，壳体32的下部的适当位置设置一对电极36，它与另一自控回路电连接，壳体32内有一自由空心金属球37。当集气室16的水位下降，浮于水面的球37亦随之下降，当下降至将电极36接通，发出信号指令，启动水泵21进行补充注水（当球37随水位回升后，水泵21仍处于开动状态，只有溢水信号器17发出信号指令才能使水泵21停止运行）。

整个系统初次启动时，关闭所有出水阀门12，人工启动水泵21，待溢水信号器17溢水时，便能自动停止注水，系统即可开始工作。利用水位信号器18及溢水信号器17，可以在运行中进行自动补充注水，并且不间断供水。

在系统的虹吸高度较低，或虽虹吸高度较高但系统负载率较高且稳定程度较好时，可以选用B型引水系统，见图2，系统的前面部分由虹吸口管5、吊盘式逆止阀3、注水管22、注水阀23及栏栅4组成;输水总管9及其后面部分均与A型相同。

若需跨越的障碍物超过所能虹吸的最大高度时，可采用接力的方法，在障碍物最高处向着水源一侧的某处设置一个中间池，该水池的水面至最高点的高度为虹吸能达到的高度，从该中间池至出水端采用本虹吸引水系统，而从水源至中间池使用机泵输水系统，显然，比之全程使用机泵输水，更为节省能源。

以上的叙述均是在大气压力为1.013×10⁵帕的情况下，对不同的海拔高度，须进行修正，例如海拔1000米处，气压为0.902×10⁵帕，在25℃，水的理论虹吸高度应为（0.902×10⁵-3168）×0.102×0.001＝8.88米。

本虹吸引水系统还可运用于油类或其它液体介质的虹吸输送。

Claims

1、长距离虹吸引水系统，包括虹吸口及其底伐、虹吸管道及其高处的排气旋塞、出水支管及其阀门，其特征在于：a，在每个出水阀之前设置低压自闭逆止阀，b，虹吸口的底阀使用吊盘式逆止阀；c，在整条输水管道的每个隆起的最高处设置自动排气阀；d，(1)，A型：在水源旁设置前置塔，由两条竖立的水管构成，其中上升管的下端与虹吸口管及注水泵相接，上端与下降管呈三通连接，下降管的下部设有过压节流阀，其下端连接输水总管，下降管的顶端有集气室，其顶部设置溢水信号器，集气室外面有水位信号器(前置塔亦可用相套的双管构成)；(2)，B型：省去(1)点中所有特征，即输水总管直接与虹吸口管相接，此处并联一个注水管及其阀门。

2、按权利要求1所述的长距离虹吸引水系统，其特征在于吊盘式逆止阀、低压自闭逆止阀和过压节流阀的构造：在柱形外壳的底部有阀座，外壳的顶部架设一横梁，其中心有螺孔，吊挂螺杆即旋入该螺孔中，阀盘悬挂在螺杆下端的弹簧上，阀盘与阀座的接触面加工成球面形或截锥形。

3、按权利要求1或2所述的长距离虹吸引水系统，其特征在于过压节流阀的阀盘中心有一个节流孔。

4、按权利要求1所述的长距离虹吸引水系统，其特征在于自动排气阀及溢水信号器的构造：在柱形壳体的底部有硬橡胶制的阀座，其阀孔的密封面呈球面形，其阀门为自由球体，壳体顶端有带孔盖板。

5、按权利要求1或4所述的长距离虹吸引水系统，其特征在于溢水信号器的自由球体为空心金属球，在壳体上部设有一对电极，它与一自控回路电连接。

6、按权利要求1所述的长距离虹吸引水系统，其特征在于水位信号器的构造：壳体上、下端均有连通管与集气室相通，壳体顶端有密封盖板，壳体下部的适当位置设有一对电极，它与另一自控回路电连接，壳体内有一自由空心金属球。