CN108474365B - 往复泵 - Google Patents

Abstract

一种往复泵(10)包括第一竖立支管(12)、第二竖立支管(14)、第一跨接管道(18)、第二跨接管道(18)、下部阀组件(20)和上部驱动组件(22)。驱动组件包括柱塞(30)，其向支管(12、14)中的液柱施加交替向下的泵送力。阀组件位于水(55)的储液器中并且包括位于水中的抽吸开口(80、64)，抽吸开口分别通向跨接管道(18)和跨接管道(18)。阀组件包括阀系统和活塞(74、76)，以用于在泵送力被交替地施加至支管(12、14)中的水柱时对经由跨接管道(12、14)进入到支管(12、14)中的水的流动进行控制，其中，支管中的水以交替摆动的方式上升和下降。水被抽吸并且交替地沿着跨接管道被迫进入支管中，其中，水经由柱塞中限定的槽(31)从支管(12、14)的上端部被泵送。

Description

往复泵

技术领域

本发明涉及一种用于泵送液体的往复泵。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于泵送液体的往复泵，该往复泵包括：

操作性地竖立的第一管道，该第一管道用于容纳待泵送的液体，第一管道具有下端部和敞开的上端部，上端部限定排出开口，液体在压力下通过排出开口从第一管道排出；

操作性地竖立的第二管道，该第二管道用于容纳待泵送的液体，第二管道具有下端部和敞开的上端部，上端部限定排出开口，液体在压力下通过排出开口从第二管道排出；

阀组件，该阀组件位于第一管道和第二管道的下端部区域处，该阀组件包括：

a)阀壳体，该阀壳体限定第一阀室和与第一阀室分开的单独的第二阀室，第一阀室与第二管道流动连通且限定了第一排出开口和位于待泵送的液体源中的第一抽吸开口，并且第二阀室与第一管道流动连通且限定了第二排出开口和位于待泵送的液体源中的第二抽吸开口。

b)第一阀组，该第一阀组包括：位于第一排出开口中的第一单向排出阀，该第一单向排出阀用于允许液体从第一阀室流动进入到第一跨接管道中但是防止回流；以及位于第一抽吸开口中的第一单向抽吸阀，该第一单向抽吸阀用于允许液体从液体源流动进入到第一阀室中但是防止回流；

c)第二阀组，该第二阀组包括：位于第二排出开口中的第二单向排出阀，该第二单向排出阀用于允许液体从第二阀室流动进入到第二跨接管道中但是防止回流；以及位于第二抽吸开口中的第二单向抽吸阀，该第二单向抽吸阀用于允许从液体源流动进入到第二阀室中但是防止回流；

d)第一活塞，该第一活塞以可移位的方式定位在第一阀室内，第一管道中的液柱作用在该活塞的侧部上，第一活塞能够在第一阻挡位置与第二打开位置之间移位，其中，在第一阻挡位置中，第一活塞阻挡液体在第一抽吸开口与第一排出开口之间的流动，在第二打开位置中，允许液体在第一抽吸开口与第一排出开口之间的流动；

e)第二活塞，该第二活塞以可移位的方式定位在第二阀室内，第二管道中的液柱作用在该活塞的侧部上，第二活塞能够在第一阻挡位置与第二打开位置之间移位，其中，在第一阻挡位置中，第二活塞阻挡液体在第二抽吸开口与第二排出开口之间的流动，在第二打开位置中，允许液体在第二抽吸开口与第二排出开口之间的流动；以及

f)力传递装置，该力传递装置用于将由作用在活塞中的一个活塞上的液柱施加至该活塞的力传递至另一活塞并且从而传递至与另一活塞邻接的液柱；

第一跨接管道，该第一跨接管道在第一排出开口与第二管道之间延伸以提供第一阀室中的液体与第二管道中的液体之间的流动连通；

第二跨接管道，该第二跨接管道在第二排出开口与第一管道之间延伸以提供第二阀室中的液体与第一管道中的液体之间的流动连通；以及

驱动组件，该驱动组件包括：

a)第一柱塞，该第一柱塞在第一管道的上端部处以可移位的方式定位在第一管道内以用于向第一管道中的液体施加向下的泵送力；

b)第二柱塞，该第二柱塞在第二管道的上端部处以可移位的方式定位在第二管道内以用于向第二管道中的液体施加向下的泵送力；以及

c)驱动装置，该驱动装置用于以交替往复的方式驱动第一柱塞和第二柱塞的移位，其中，第一柱塞被向下驱动从而向第一管道中的液体施加向下的泵送力而第二柱塞同时被向上移位从而允许液体从第二管道的上端部排出，并且其中，第二柱塞随后被向下驱动从而向第二管道中的液体施加向下的泵送力而第一柱塞同时被向上移位从而允许液体从第一管道的上端部排出。

往复泵可以包括U形管道，该U形管道包括：由U形管道的竖立的支管提供的第一管道和第二管道；由在支管的下端部之间延伸的下部管道部分提供的阀壳体，下部管道部分具有中央分隔部，该中央分隔部将下部管道部分密封地分成两部分，这两部分限定了阀壳体的第一阀室和第二阀室。

驱动装置可以包括马达和由马达驱动的曲柄，柱塞连接至曲柄。

第一管道和第二管道在第一管道和第二管道的上端部处可以具有刚性的中空筒形结构。这样，每个柱塞可以具有互补的筒形构型以允许柱塞在第一管道与第二管道内以滑动的方式往复移位。更具体地，每个柱塞可以包括封闭的上端部和敞开的下端部，以及在上端部与下端部之间延伸的中空筒形本体，上端部连接至驱动装置的曲柄。每个柱塞的本体的外径可以略小于第一管道上端部区域和第二管道的上端部区域的内径，从而允许柱塞在第一管道和第二管道中的特定的一个管道内滑动移位。

柱塞的本体的上端部区域可以在侧壁中限定多个排出开口，当柱塞操作性地向上移位并且柱塞的上端部区域已经上升至柱塞所位于的第一管道或第二管道的上端部上方的位置时，液体通过所述多个排出开口排出。

附图说明

将在下文参照附图且如附图所示地通过本发明的非限制性示例对本发明的其他特征进行描述。在附图中：

图1示出了根据本发明的往复泵的侧视图，其中，往复泵处于其第一操作模式；

图2示出了图1中的往复泵的侧视图，其中，往复泵处于其第二操作模式；

图3示出了图1中的往复泵的阀组件的局部放大侧视图，其中，往复泵处于其第一操作模式；

图4示出了图1中的往复泵的阀组件的局部放大侧视图，其中，往复泵处于其第二操作模式；

图5示出了图1中的往复泵的顶部结构的局部放大侧视图，其中，往复泵处于其第一操作模式；

图6示出了图1中的往复泵的沿着图3中的截面线Ⅵ-Ⅵ截取的截面端视图；

图7示出了图1中的往复泵的沿着图4中的截面线Ⅶ-Ⅶ截取的截面端视图；

图8示出了根据本发明的往复泵的另一实施方式的阀组件的局部放大侧视图，其中，往复泵处于其第一操作模式；

图9示出了处于往复泵的第二操作模式的图8的阀组件的局部放大侧视图。

具体实施方式

参照附图中的图1至图7，根据本发明的往复泵总体上由附图标记10表示。该往复泵10适用于泵送比重不小于1的液体。往复泵使用平衡液压泵送技术将水从较低高度移位至较高高度。申请人设想的是，根据本发明的往复泵可以适合于从钻孔中抽取水、将水从矿井中向上泵送、将水从河流或水坝泵送至处于较高高度处的储液器、将海水从海洋泵送至渔场或海水淡化厂、填充位于高层建筑的顶上的水箱、将水泵送至相对较高的位置以用于存储并且后续用来提供水力发电等。

往复泵10主要包括呈第一竖立支管(leg)12的形式的第一管道、呈第二竖立支管14的形式的第二管道、第一跨接管道16、第二跨接管道18、位于第一支管和第二支管的下端部区域处的阀组件20和位于第一支管和第二支管的上端部区域处的驱动组件22。

第一支管12包括筒形的上部刚性管部分12.1和连接至上部刚性管部分12.1的下部柔性管部分12.2。上部管部分12.1的上端部24是敞开的。类似地，第二支管14包括刚性的筒形上部管部分14.1和连接至上部管部分的柔性的下部管部分14.2。上部管部分14.1的上端部26是敞开的。上部管部分12.1和14.1的下端部区域是带螺纹的以便能够分别提供至下部柔性管部分12.2和14.2的连接。应当理解的是，第一支管12和第二支管14的管部分的构型和结构将取决于往复泵使用的条件。

在第一支管12和第二支管14的上端部处定位有收集杯28以便能够对从第一支管12和第二支管14排出的液体进行收集，这将在下文中详细解释。

驱动组件22位于第一支管和第二支管的敞开的端部之上。驱动组件22包括一对柱塞30，柱塞30各自在第一支管12和第二支管14的上端部处以可移位的方式定位在第一支管12和第二支管14中的不同的一个支管内，以用于向管道中的液柱施加向下的泵送力。每个柱塞30包括具有封闭的上端部和敞开的下端部的中空筒形柱塞本体，柱塞本体限定了多个周向间隔开的排出槽31，在使用中液体通过排出槽31排出到收集杯28中。柱塞本体的外径略小于管道的上部部分的内径，使得允许柱塞本体在管道中的特定的一个管道内的滑动移位。

驱动组件还包括机械驱动系统32，该机械驱动系统32包括可变速电动马达34。连杆38连接至柱塞30的上端部和曲柄轴36以用于驱动柱塞随着曲柄轴旋转而在支管12和14内向上和向下。申请人设想的是，在特定的应用中，往复泵包括太阳能收集器系统和由太阳能收集器系统充电的电池组，以提供动力用于操作马达34。往复泵还包括支承平台40和曲柄轴支承件42，其中，支承平台40布置在第一支管12和第二支管14的上端部之上，曲柄支承件42安装在支承平台上以用于以可旋转的方式对曲柄轴进行支承。壳体44设置成容置曲柄轴和连杆。

往复泵包括液体收集系统46，该液体收集系统46包括收集管48和溢流管道50，其中，收集管48设置成用于收集杯28中所收集的液体的溢流，液体从收集管48流动至溢流管道50中。

阀组件位于液体比如待泵送的水55的储液器内，并且阀组件包括在第一支管的下部管部分12.2的下端部与第二支管的下部管部分14.2的下端部之间延伸的管状阀壳体52。更具体地，壳体限定了借助于分隔壁57彼此隔开的第一阀室54和第二阀室56。分隔壁57为盘形的并且限定有中央孔口。第一阀室54经由跨接管道16与第二支管14流动连通，而第二阀室56经由跨接管道18与第一支管12流动连通。

阀壳体在第一阀室54中限定了第一排出开口58和第一抽吸开口60。排出开口58通向跨接管道16，而抽吸开口60位于待泵送的水55中。

阀壳体在第二阀室56中限定了第二排出开口62和第二抽吸开口64。排出开口62通向跨接管道18，而抽吸开口64位于待泵送的水55中。

阀组件包括用于对水通过阀室54的流动进行控制的第一阀组，该第一阀组包括位于排出开口58中的单向排出阀66和位于抽吸开口60中的单向抽吸阀68。更具体地，排出阀66允许水从阀室54流动到跨接管道16中但是防止水的回流，而抽吸阀68允许水55经由抽吸开口60流动到阀室54中但是防止水的回流。

阀组件包括用于对水通过阀室56的流动进行控制的第二阀组，该第二阀组包括位于排出开口62中的单向排出阀70和位于抽吸开口64中的单向抽吸阀72。更具体地，排出阀70允许水从阀室56流动到跨接管道18中但是防止水的回流，而抽吸阀72允许水从储液器55经由抽吸开口64流动到阀室56中但是防止水的回流。

第一跨接管道16在第一排出开口58与竖立的支管14的下部管部分14.2之间延伸以提供第一阀室54中的水与第二支管14中的水柱之间的流动连通。

第二跨接管道18在第二排出开口62与竖立的支管12的下部管部分12.2之间延伸以提供第二阀室56中的水与第一支管12中的水之间的流动连通。

阀组件还包括借助于刚性活塞杆78彼此连接的第一活塞74和第二活塞76，该活塞杆78在活塞的相对的内侧之间延伸并且穿过在分隔壁57内为活塞杆78而限定的中央孔口。在分隔壁的孔口内设置有防水密封件并且活塞杆78以可滑动的方式被接纳在防水密封件中。该布置使得活塞能够以线性往复的方式在阀壳体内可滑动地移位。第一支管12和第二支管14内的水柱分别对活塞74和活塞76的外部侧起作用。因此活塞杆78可操作成将由作用在活塞中的一个活塞上的水柱施加到该活塞的力传递至另一活塞，并且因此传递至与另一活塞邻接的水柱，这将在下文中更详细地解释。

如图1中所示，在往复泵的第一操作模式中，曲柄轴36已经将柱塞30向下驱动到第一支管12内的水柱中，从而使得活塞74向左移位至阀室54中的阻挡位置，其中，阻挡了水在阀室54的抽吸开口60与排出开口58之间流动。第一支管12中的作用在活塞74上的水柱使得作用在活塞74上的水柱的力经由活塞杆78被传递至活塞76，从而也使活塞76向左移位，并且因此向第二支管14内的水柱施加提升力。第二支管14中的水柱上升的量与第一支管12中的水柱被柱塞30压下的量相同，这使得第二支管14中的柱塞30被提升。支管14中的柱塞被提升至下述位置：其中，柱塞30的上端部区域被移位到支管14的上端部26之上使得槽31被布置在上端部26之上，这使得在支管14内向上移位的水从管道经由槽31排出到布置在支管14的上端部处的水收集杯28中。排出的水沿着相关的收集管向下流动到溢流管道50中。

在往复泵的第一操作模式中，活塞76向左移位引起了阀室56内的压降从而在阀室内产生吸力，这将单向抽吸阀72抽吸到打开位置中以允许水从储液器55经由抽吸开口64流动到阀室56中。阀室56内的压降还将单向排出阀70抽吸到其关闭位置中以防止水流动进入到跨接管道18中。此外，水被迫进入跨接管道18中给排出阀70施加了闭合力。

如图2中所示，在往复泵的第二操作模式中，曲柄轴36已经将柱塞30向下驱动到第二支管14内的水柱中，从而使得活塞76向右移位至阀室56中的阻挡位置，其中，阻挡了水在阀室56的抽吸开口64与排出开口62之间流动。支管14中的作用在活塞76上的水柱使得作用在活塞76上的水柱的力经由活塞杆78被传递至活塞74，从而使活塞74向右移位，并且因此向第一支管12内的水柱施加提升力。第一支管12中的水柱上升的量与第二支管14中水柱被柱塞30压下的量相同，这使得第一支管12中的柱塞30被提升。支管12中的柱塞被提升至下述位置：其中，柱塞30的上端部区域被移位到支管12的上端部24之上使得槽31被布置在上端部24之上，这使得在第一支管12内向上移位的水从管道经由槽31排出到布置在第一支管12的上端部处的水收集杯28中。排出的水沿着相关的收集管向下流动到溢流管道50中。

在往复泵的第二操作模式中，活塞74向右移位引起了阀室54内的压降从而在阀室内产生吸力，这将单向抽吸阀68抽吸到打开位置中以允许水从储液器55经由抽吸开口60流动到阀室54中。阀室54中的压降还将单向排出阀66抽吸到其关闭位置中以防止水流动到跨接管道16中。此外，水被迫进入跨接管道16中给排出阀66施加了闭合力。

应当理解的是，当柱塞30交替作用在水柱上时，支管12和支管14中的水柱以交替摆动的方式上升和下降。这样，当活塞74和活塞76的泵送动作从左切换至右时以及从右切换至左时，如上所述在往复泵的第一操作模式和第二操作模式期间被吸入到阀室54和阀室56中的水交替地被迫沿着跨接管道16和跨接管道18分别进入到支管14和支管12中。被吸入到阀室54和阀室56中的水替换了从支管12和支管14的上端部泵送的水。

参照附图中的图8和图9，通过附图标记100表示了根据本发明的往复泵的另一实施方式。

往复泵100以与往复泵10相同的原理操作，仅有的区别是往复泵100使用不同的力传递装置来将通过作用在活塞中的一个活塞上的水柱施加到该活塞的力传递至另一活塞并且从而传递至与另一活塞邻接的水柱。因此，在图8和图9中，使用相同和/或相似的附图标记来表示往复泵100的与往复泵10相同和/或相似的特征。在图8和图9中，仅示出了阀组件以及支管12和支管14的下端部，因为往复泵100的驱动组件以及支管12和支管14的上部区域与往复泵10的驱动组件以及支管12和支管14的上部区域相同。

往复泵100具有位于第一支管12和第二支管14的下端部区域处的阀组件。代替往复泵10的活塞杆78，阀组件120包括力传递系统178，该力传递系统178包括在阀室54与阀室56之间延伸的管道152，在该管道152内，多个球体82可移位地以成排的方式的位于内部导引管190内。导引管190包含润滑油以在球体在管内移位时减小摩擦。力传递系统包括从活塞74的内端部延伸的第一推杆80.1和从活塞76的内端部延伸的第二推杆80.2，推杆80.1和推杆80.2分别具有抵接结构82.1和抵接结构82.2以用于在被保持在导引管190内的成排的球体的相反端部处推动球体82。球体82在导引管190内形成了流体密封并且以与往复泵10的活塞杆78相似的方式操作，从而以与在往复泵10的情况中相同的方式将由作用在活塞74和78上的水柱施加至活塞74和78上的力传递至彼此。

由于支管12和支管14中的水在不受外力的情况下处于平衡状态，所以泵送水所需要的能量相对较小，因为仅需要足够的能量来提升已测量体积的待泵送的水。应当理解的是，往复泵的尺寸和容积输送能够根据使用往复泵的应用的需要而改变。

Claims (8)

1.一种用于泵送液体的往复泵，所述往复泵包括：

操作性地竖立的第一管道，所述第一管道用于容纳待泵送的液体，所述第一管道具有下端部和敞开的上端部，所述第一管道的上端部限定排出开口，液体在压力下通过所述第一管道的上端部的排出开口从所述第一管道排出；

操作性地竖立的第二管道，所述第二管道用于容纳待泵送的液体，所述第二管道具有下端部和敞开的上端部，所述第二管道的上端部限定排出开口，液体在压力下通过所述第二管道的上端部的排出开口从所述第二管道排出；

驱动组件，所述驱动组件包括：

a)第一柱塞，所述第一柱塞在所述第一管道的上端部处以可移位的方式定位在所述第一管道内以用于向所述第一管道中的液体施加向下的泵送力；

b)第二柱塞，所述第二柱塞在所述第二管道的上端部处以可移位的方式定位在所述第二管道内以用于向所述第二管道中的液体施加向下的泵送力；以及

c)驱动装置，所述驱动装置用于以交替往复的方式驱动所述第一柱塞和所述第二柱塞移位，其中，所述第一柱塞被向下驱动从而向所述第一管道中的液体施加向下的泵送力且所述第二柱塞同时被向上移位以允许液体从所述第二管道的上端部排出，并且其中，此后所述第二柱塞被向下驱动从而向所述第二管道中的液体施加向下的泵送力且所述第一柱塞同时被向上移位以允许液体从所述第一管道的上端部排出，

所述往复泵的特征在于其包括：阀组件，所述阀组件位于所述第一管道和第二管道的下端部区域处，所述阀组件包括：

a)阀壳体，所述阀壳体限定第一阀室和与所述第一阀室分开的单独的第二阀室，所述第一阀室与所述第二管道流动连通，并且所述第一阀室限定了第一排出开口和位于待泵送的液体源中的第一抽吸开口，并且所述第二阀室与所述第一管道流动连通，并且所述第二阀室限定了第二排出开口和位于待泵送的液体源中的第二抽吸开口；

b)第一阀组，所述第一阀组包括：位于所述第一排出开口中的第一单向排出阀，所述第一单向排出阀用于允许液体从所述第一阀室流动进入到第一跨接管道中但是防止液体的回流；以及位于所述第一抽吸开口中的第一单向抽吸阀，所述第一单向抽吸阀用于允许液体从所述液体源流动进入到所述第一阀室中但是防止液体的回流；

c)第二阀组，所述第二阀组包括：位于所述第二排出开口中的第二单向排出阀，所述第二单向排出阀用于允许液体从所述第二阀室流动进入到第二跨接管道中但是防止回流；以及位于所述第二抽吸开口中的第二单向抽吸阀，所述第二单向抽吸阀用于允许液体从所述液体源流动进入到所述第二阀室中但是防止回流；

d)第一活塞，所述第一活塞以可移位的方式定位在所述第一阀室内，

所述第一管道中的液柱作用在所述第一活塞的侧部上，所述第一活塞能够在所述第一活塞的第一阻挡位置与所述第一活塞的第二打开位置之间移位，其中，在所述第一活塞的第一阻挡位置中，所述第一活塞阻挡液体在所述第一抽吸开口与所述第一排出开口之间的流动，在所述第一活塞的第二打开位置中，允许在所述第一抽吸开口与所述第一排出开口之间的流动；

e)第二活塞，所述第二活塞以可移位的方式定位在所述第二阀室中，

所述第二管道中的液柱作用在所述第二活塞的侧部上，所述第二活塞能够在所述第二活塞的第一阻挡位置与所述第二活塞的第二打开位置之间移位，其中，在所述第二活塞的第一阻挡位置中，所述第二活塞阻挡液体在所述第二抽吸开口与所述第二排出开口之间的流动，在所述第二活塞的第二打开位置中，允许液体在所述第二抽吸开口与所述第二排出开口之间的流动；以及

f)力传递装置，所述力传递装置用于将由作用在所述活塞中的一个活塞上的液柱施加至所述活塞的力传递至另一活塞并且从而传递至与所述另一活塞邻接的液柱；

第一跨接管道，所述第一跨接管道在所述第一排出开口与所述第二管道之间延伸以提供所述第一阀室中的液体与所述第二管道中的液体之间的流动连通；以及

第二跨接管道，所述第二跨接管道在所述第二排出开口与所述第一管道之间延伸以提供所述第二阀室中的液体与所述第一管道中的液体之间的流动连通。

2.根据权利要求1所述的往复泵，其中，所述往复泵包括U形管道，所述U形管道包括：由所述U形管道的竖立的支管提供的所述第一管道和所述第二管道；由在所述支管的下端部之间延伸的下部管道部分提供的阀壳体，所述下部管道部分具有中央分隔部，所述中央分隔部将所述下部管道部分密封地分成两部分，所述两部分限定了所述阀壳体的第一阀室和第二阀室。

3.根据权利要求1所述的往复泵，其中，所述第一管道和所述第二管道在所述第一管道和所述第二管道的上端部处具有刚性的中空筒形结构。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的往复泵，其中，所述驱动装置包括马达和由所述马达驱动的曲柄，所述柱塞连接至所述曲柄。

5.根据权利要求4所述的往复泵，其中，每个柱塞具有互补的筒形构型以允许所述柱塞在所述第一管道和第二管道内以滑动的方式往复移位。

6.根据权利要求5所述的往复泵，其中，每个柱塞包括封闭的上端部、敞开的下端部和在所述上端部与所述下端部之间延伸的中空筒形的本体，所述上端部连接至所述驱动装置的所述曲柄。

7.根据权利要求6所述的往复泵，其中，每个柱塞的本体的外径略小于所述第一管道的上端部区域和所述第二管道的上端部区域的内径，从而允许所述柱塞在所述第一管道和所述第二管道中的一个管道内滑动移位。

8.根据权利要求7所述的往复泵，其中，所述柱塞的本体的上端部区域在侧壁上限定多个排出开口，当所述柱塞操作性地向上移位并且所述柱塞的上端部区域已经上升至所述柱塞所位于的所述第一管道或所述第二管道的上端部上方的位置时，液体通过所述多个排出开口排出。

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