CN108916129B - 一种高效自振气力提升泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效自振气力提升泵，包括主泵体、吸口、下泵体、输气管、腔体和自振气流喷嘴；主泵体与腔体固定连接，腔体与下泵体固定连接，下泵体与吸口固定连接，输气管依次穿过腔体和下泵体，输气管的一端连接自振气流喷嘴，自振气流喷嘴设置于提升腔内，且自振气流喷嘴的气体流向与所述提升腔的轴线平行，输气管的另一端连接进气口接头；主泵体、下泵体和吸口依次连通；下泵体的外侧面与主泵体的内侧面间形成环形气道；下泵体、腔体和主泵体共同形成一环形腔，输气管上开设有一通气孔，通气孔位于环形腔内。本发明结构简单，可控性强，瞬时提升力大，大大提升了设备提升效率。

Description

一种高效自振气力提升泵

技术领域

本发明涉及提升泵技术领域，特别是涉及一种高效自振气力提升泵。

背景技术

我国河流、港口众多，各大重要江河主要起到航运泄洪的作用。随着工业大迅速发展，生态环境遭到破坏，水土流失严重，造成河、湖严重淤积，部分水系防洪能力遭到严重削弱。2014～2016长江流域年均泥沙淤积量已超过45亿立方米，仅洞庭湖每年泥沙淤积量就已达到8千万立方米。由于治理难度大，清淤工作很难进行开展，因此严重影响了水体环境，因此河道、湖泊的清淤疏浚技术的发展势在必行。

目前，我国清淤疏浚能力严重不足，据资料统计，现有挖泥船1000余艘，但普遍存在船龄长、配套设备陈旧、工作效率低，且能耗高、维修量大，严重制约其疏浚能力。因此对清淤疏浚新设备的研发已迫在眉睫。

气力提升泵是以空气为输送媒介来抽吸液体或者固体，其本身无任何运动部件，具有结构简单、工作可靠、适应范围广等优点，被广泛应用于深井取水、河道清淤和深海采矿等领域。传统气举泵只是将压缩空气直接由进气口通入到提升腔内，靠浮力作用实现浆料输送，且提升过程中管内液固传质能力较差，极大抑制了气举泵性能的提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效自振气力提升泵，以解决上述现有技术存在的问题，使设备的提升效率大大提高，结构简单，可控性强，瞬时提升力大。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种高效自振气力提升泵，包括主泵体、吸口、下泵体、供气管、输气管、腔体和自振气流喷嘴；所述主泵体与所述腔体固定连接，所述腔体与所述下泵体固定连接，所述下泵体与所述吸口固定连接，所述供气管依次穿过所述腔体和所述下泵体，所述供气管与所述输气管相互连通，所述供气管的一端与所述输气管的一端固定连接，所述供气管的另一端用于连接进气口接头，所述输气管的另一端连接所述自振气流喷嘴，所述自振气流喷嘴设置于所述主泵体内，且所述自振气流喷嘴的气体流向与所述主泵体的轴线平行；所述主泵体、所述下泵体和所述吸口依次连通；所述下泵体的外侧面与所述主泵体的内侧面间形成环形气道；所述下泵体、所述腔体和所述主泵体共同形成一环形腔，所述供气管上开设有一通气孔，所述通气孔位于所述环形腔内。

优选地，所述主泵体包括依次连通的第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第一腔体、所述第二腔体和所述第三腔体同轴设置；所述第一腔体和所述第三腔体的内侧面均为圆锥面，所述第二腔体的内侧面为圆柱面；所述第一腔体的圆锥面的左端面为大端，所述第一腔体的圆锥面的右端面为小端，所述第一腔体的圆锥面的锥面角度为12°～16°；所述第三腔体的圆锥面的左端面为小端，所述第三腔体的圆锥面的右端面为大端，所述第三腔体的圆锥面的锥面角度为8°～12°。

优选地，所述下泵体包括依次连通的第一连接段、第二连接段和第三连接段；所述第一连接段的外侧面为圆锥面，所述第一连接段的圆锥面的锥面角度与所述第三腔体的圆锥面的锥面角度相同，所述第一连接段的圆锥面与所述第三腔体的圆锥面间形成环形气道；所述第二连接段开设有一第一通孔，所述第一通孔用于穿过所述供气管，所述第二连接段通过所述腔体的右侧设置的安装孔套装于所述腔体内，所述第二连接段、所述腔体和所述第三腔体共同形成一环形腔，所述第三连接段的左端面压紧所述腔体的右端面；所述第三连接段的右侧设有一凹槽，所述吸口的左侧嵌入所述凹槽内。

优选地，所述第一通孔开设于所述第二腔体上。

优选地，所述腔体上开设有一第二通孔，所述第二通孔用于穿过所述供气管。

优选地，所述吸口的内侧面为圆锥面，所述吸口的圆锥面的左端面为小端，所述吸口的内锥面的右端面为大端，所述吸口的圆锥面的锥面角度为12°～16°。

优选地，所述输气管包括竖直段和水平段，所述输气管设置于所述下泵体内，所述竖直段的一端连接所述供气管的一端，所述水平段的一端连接所述自振气流喷嘴，所述竖直段的另一端与所述水平段的另一端连通。

优选地，所述腔体的左侧设有一卡槽，所述主泵体的右侧嵌入所述卡槽内。

优选地，所述自振气流喷嘴包括依次连通的第一喷气嘴、振荡腔和第二喷气嘴，所述第二喷气嘴与所述输气管连通；所述第一喷气嘴和所述第二喷气嘴的直径比为1.2:1，所述振荡腔和所述第二喷气嘴的直径比为14:1。

优选地，所述主泵体的左侧设有第二法兰，所述主泵体的第二法兰用于与提升管的第一法兰通过螺栓连接，所述第一法兰与所述第二法兰之间设有密封圈。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.整个装置内部不包含运动部件，不易堵塞，大大简化设备结构，降低制作成本。

2.气体经输气管分为两路，一路气体经输气管开设的通气孔进入环形腔，并经环形气道喷出，该气流起到增加负压，增强动量交换的作用，从而使得固体物料所受拖曳力显著增强；另一路气体经自振气流喷嘴喷出，由于自振气流喷嘴具有自振效应，使得输出的气流为振荡气流，使得颗粒所受瞬时提升力显著升高，极利于沉积物的“启动”；此外，经自振气流喷嘴喷出的气流主要对管内混合流体频率进行调制，从而实现浆料的振荡输送，增强装置的输送能力。

3.直接通过气流进行控制浆料的输送速度和浓度，还可适时对物料选择性提升，可控性强，摒弃了传统设备结构复杂、易堵塞等缺点。

4.将喷射气举泵与自振气流喷嘴相结合，不仅增强了液固传质特性，还提高了水底物料的“启动”能力。此外，该设备还能够适应更复杂的地质环境，对水域的深浅和提升介质没有要求，扩大了装置的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明高效自振气力提升泵的结构示意图；

图2为本发明高效自振气力提升泵中I的局部放大图；

图3为本发明主泵体的主视图；

图4为本发明主泵体的左视图；

图5为本发明吸口的主视图；

图6为本发明吸口的左视图；

图7为本发明下泵体的主视图；

图8为本发明下泵体的左视图；

图9为本发明自振气流喷嘴的结构示意图；

图10为本发明自振气流喷嘴的A-A面的结构示意图；

其中：1-提升管，2-第一法兰，3-第二法兰，4-主泵体，5-供气管，6-锁紧螺母，7-进气口接头，8-吸口，9-下泵体，10-输气管，11-腔体，12-自振气流喷嘴，13-第一腔体，14-第二腔体，15-第三腔体，16-第一连接段，17-第二连接段，18-第三连接段，19-环形气道，20-第一通孔，21-第一喷嘴，22-振荡腔，23-第二喷嘴，24-第二通孔，25-通气孔，26-环形腔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种高效自振气力提升泵，以解决现有技术存在的问题，使设备的提升效率大大提高，结构简单，可控性强，瞬时提升力大。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在本发明的描述中需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”和“右”指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位和位置关系，仅仅是为了方便描述的结构和操作方式，而不是指示或者暗示所指的部分必须具有特定的方位、以特定的方位操作，因而不能理解为对本发明的限制。

如图1-图10所示：本实施例提供了一种高效自振气力提升泵，包括主泵体4、吸口8、下泵体9、供气管5、输气管10、腔体11和自振气流喷嘴12。自振气流喷嘴12、供气管5和输气管10均由不锈钢制成，或采用普通碳钢制成后增加防锈处理工艺。

腔体11的左侧设有一卡槽，主泵体4的右侧嵌入卡槽内。主泵体3与腔体11焊接连接，腔体11与下泵体9焊接连接，下泵体9与吸口8焊接连接。具体地，主泵体4包括依次连通的第一腔体13、第二腔体14和第三腔体15，第一腔体13、第二腔体14和第三腔体15同轴设置；第一腔体13和第三腔体15的内侧面均为圆锥面，第二腔体14的内侧面为圆柱面；第一腔体13的圆锥面的左端面的直径大于第一腔体13的右端面直径，第一腔体13的圆锥面的锥面角度优选为12°～16°，更优选为14°，以实现主泵体4的扩压；第三腔体15的圆锥面的左端面的直径小于第三腔体15的右端面的直径，第三腔体15的圆锥面的锥面角度优选为8°～12°，更优选为10°，以实现浆料在主泵体4内的增速，且摩阻相对较少.

主泵体4、下泵体9和吸口8依次连通，下泵体9的外侧面与主泵体4的内侧面间形成一环形气道19，下泵体9、腔体11和主泵体4共同形成一环形腔26，供气管5上开设有一通气孔24，通气孔24位于该环形腔26内。具体地，下泵体9包括依次连通的第一连接段16、第二连接段17和第三连接段18；第一连接段16的外侧面为圆锥面，第一连接段16的圆锥面的锥面角度与第三腔体15的圆锥面的锥面角度相同，第一连接段16的圆锥面与第三腔体15的圆锥面间形成环形气道19，环形气道19的间隙优选为4～8mm，更优选为6mm；第二连接段17开设有一第一通孔20，第一通孔20用于穿过供气管5，第二连接段17通过腔体11的右侧设置的安装孔套装于腔体11内，第二连接段17、腔体11和第三腔体15共同形成一环形腔26，第三连接段18的左端面压紧腔体11的右端面；第三连接段18的右侧设有一凹槽，吸口8的左侧嵌入凹槽内；吸口8的内侧面为圆锥面，吸口8的圆锥面的左端面的直径小于吸口8的右端面的直径，吸口8的圆锥面的锥面角度优选为12°～16°，更优选为14°，有利于浆料进入吸口8。经进气口接头6通入到供气管5内的气体分为两路，一路气体经供气管5开设的通气孔24进入环形腔，并经环形气道喷出，形成主进气，通过环形气道喷出的气流起到增加负压，增强动量交换的作用，瞬时提升力高，浆料所受拖曳力显著增强；另一路气体从供气管5通入输气管10内，并最终经自振气流喷嘴12喷出，形成辅助进气，由于自振气流喷嘴12具有自振效应，使得输出的气流为振荡气流，经自振气流喷嘴12喷出的振荡气流主要对混合流体进行调制，实现浆料的振荡输送，增强装置的输送能力。

供气管5依次穿过腔体11和下泵体9，具体地，腔体11上开设有一第二通孔24，第二通孔24用于穿过供气管5。供气管5与输气管10相互连通，供气管5的一端与输气管10的一端焊接连接，供气管5的另一端用于连接进气口接头7，进气口接头7通过锁紧螺母6固定在腔体11上。输气管10的另一端连接自振气流喷嘴12，自振气流喷嘴12设置于主泵体4内，且自振气流喷嘴12的气体流向与主泵体4的轴线平行。具体地，输气管10包括竖直段和水平段，输气管10设置于下泵体9内，竖直段的一端焊接连接供气管5的一端，水平段的一端通过螺纹连接自振气流喷嘴12，竖直段的另一端与水平段的另一端连通。

自振气流喷嘴12包括依次连通的第一喷气嘴21、振荡腔22和第二喷气嘴23，第二喷气嘴13通过螺纹连接与输气管10连通；振荡腔22由两个半腔组成，两个半腔通过凹凸台相配合，两个半腔的凹凸台的连接处通过焊接连接；第一喷气嘴21和第二喷气嘴23的直径比为1.2:1，振荡腔22和第二喷气嘴23的直径比为14:1，该比例下的气流振荡效应最佳。振荡腔22的作用是将气体由连续射流调制为振荡气流，进而实现管内浆料振荡输送。输气管10中的连续气流进入自振气流喷嘴12中，利用自振气流喷嘴12自身扰动-放大-反馈系统变为间断射流的形式，随后气流进入主泵体4内，并与主泵体4内所浸入的浆体掺混，不仅起到传统气举之功效，还兼具射流泵功能，进而增强设备输送能力。

主泵体4的左侧设有第二法兰3，主泵体4的第二法兰3用于与提升管1的第一法兰2通过螺栓连接，第一法兰2和第二法兰3之间设有密封圈。

本实施例中的高效自振气力提升泵的内部不包含运动部件，不易堵塞，大大简化设备结构，降低制作成本，将传统气举泵与自振气流喷嘴12相结合，直接通过气流进行控制浆料的输送速度和浓度，可控性强，瞬时提升力高，摒弃了传统设备结构复杂、易堵塞等缺点，增强装置的输送能力，使设备的提升效率大大提高，且能够适应更复杂的地质环境，对水域的深浅和提升介质没有要求，扩大了装置的应用范围。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种高效自振气力提升泵，其特征在于：包括主泵体、吸口、下泵体、供气管、输气管、腔体和自振气流喷嘴；所述主泵体与所述腔体固定连接，所述腔体与所述下泵体固定连接，所述下泵体与所述吸口固定连接，所述供气管依次穿过所述腔体和所述下泵体，所述供气管与所述输气管相互连通，所述供气管的一端与所述输气管的一端固定连接，所述供气管的另一端用于连接进气口接头，所述输气管的另一端连接所述自振气流喷嘴，所述自振气流喷嘴设置于所述主泵体内，且所述自振气流喷嘴的气体流向与所述主泵体的轴线平行；所述主泵体、所述下泵体和所述吸口依次连通；所述下泵体的外侧面与所述主泵体的内侧面间形成环形气道；所述下泵体、所述腔体和所述主泵体共同形成一环形腔，所述供气管上开设有一通气孔，所述通气孔位于所述环形腔内。

2.根据权利要求1所述的高效自振气力提升泵，其特征在于：所述主泵体包括依次连通的第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第一腔体、所述第二腔体和所述第三腔体同轴设置；所述第一腔体和所述第三腔体的内侧面均为圆锥面，所述第二腔体的内侧面为圆柱面；所述第一腔体的圆锥面的左端面为大端，所述第一腔体的圆锥面的右端面为小端，所述第一腔体的圆锥面的锥面角度为12°～16°；所述第三腔体的圆锥面的左端面为小端，所述第三腔体的圆锥面的右端面为大端，所述第三腔体的圆锥面的锥面角度为8°～12°。

3.根据权利要求2所述的高效自振气力提升泵，其特征在于：所述下泵体包括依次连通的第一连接段、第二连接段和第三连接段；所述第一连接段的外侧面为圆锥面，所述第一连接段的圆锥面的锥面角度与所述第三腔体的圆锥面的锥面角度相同，所述第一连接段的圆锥面与所述第三腔体的圆锥面间形成环形气道；所述第二连接段开设有一第一通孔，所述第一通孔用于穿过所述供气管，所述第二连接段通过所述腔体的右侧设置的安装孔套装于所述腔体内，所述第二连接段、所述腔体和所述第三腔体共同形成一环形腔，所述第三连接段的左端面压紧所述腔体的右端面；所述第三连接段的右侧设有一凹槽，所述吸口的左侧嵌入所述凹槽内。

4.根据权利要求3所述的高效自振气力提升泵，其特征在于：所述第一通孔开设于所述第二腔体上。

5.根据权利要求1所述的高效自振气力提升泵，其特征在于：所述腔体上开设有一第二通孔，所述第二通孔用于穿过所述供气管。

6.根据权利要求1所述的高效自振气力提升泵，其特征在于：所述吸口的内侧面为圆锥面，所述吸口的圆锥面的左端面为小端，所述吸口的内锥面的右端面为大端，所述吸口的圆锥面的锥面角度为12°～16°。

7.根据权利要求1所述的高效自振气力提升泵，其特征在于：所述输气管包括竖直段和水平段，所述输气管设置于所述下泵体内，所述竖直段的一端连接所述供气管的一端，所述水平段的一端连接所述自振气流喷嘴，所述竖直段的另一端与所述水平段的另一端连通。

8.根据权利要求1所述的高效自振气力提升泵，其特征在于：所述腔体的左侧设有一卡槽，所述主泵体的右侧嵌入所述卡槽内。

9.根据权利要求1所述的高效自振气力提升泵，其特征在于：所述自振气流喷嘴包括依次连通的第一喷气嘴、振荡腔和第二喷气嘴，所述第二喷气嘴与所述输气管连通；所述第一喷气嘴和所述第二喷气嘴的直径比为1.2:1，所述振荡腔和所述第二喷气嘴的直径比为14:1。

10.根据权利要求1所述的高效自振气力提升泵，其特征在于：所述主泵体的左侧设有第二法兰，所述主泵体的第二法兰用于与提升管的第一法兰通过螺栓连接，所述第一法兰与所述第二法兰之间设有密封圈。