CN110331763A - 一种容积式手动增压给水装置 - Google Patents

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CN110331763A CN201910696384.8A CN201910696384A CN110331763A CN 110331763 A CN110331763 A CN 110331763A CN 201910696384 A CN201910696384 A CN 201910696384A CN 110331763 A CN110331763 A CN 110331763A
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Abstract

本发明属于给水排水工程领域，涉及一种容积式手动增压给水装置，能够为农村缺少自动供水设施的地区提供一种可储水的、手动增压的给水装置。包括储水区1、手动加压区2、活塞区3；储水区1由箱体11、进水管12、出水管13、人孔14、排气管15组成；手动加压区2由手柄20、曲轴21、左轴承22、中轴承23、右轴承24、传动杆25组成；活塞区3由活塞筒31、活塞32、进气单向阀33、出气单向阀34组成；储水区1提供了大容积且可密闭的储水环境；手动加压区2与活塞区3联合工作，实现对储水区1的箱体11的增压。本发明具有安装方便、上水便利、选材无特殊要求、安全卫生、维护简便、节约成本等优点，能够实现便捷、可靠的容积式手动增压给水。

Description

一种容积式手动增压给水装置
技术领域
本发明属于给水排水工程领域，尤其涉及一种容积式手动增压给水装置，能够为农村缺 少自动供水设施的地区提供一种可储水的、手动增压的给水装置。
背景技术
自2005年我国实施农村饮水安全工程以来，截止2018年，广大农村地区自来水普及率 已经达到81％，农村集中供水率达到86％，共解决了5.2亿农村居民的饮水安全问题。但是 还有较多的经济不发达和欠发达地区，尚未接入自来水供水设施；即使有自来水管网接入的 地区，由于用水用户基数较低，导致全天供水成本高，能源消耗大，因此一般采用定时供水 措施。由于不能随时提供有压水，导致了农村居民用水的便利性缺失，甚至失去了自来水固 有的意义。例如会出现洗浴困难，全自动洗衣机、太阳能热水器等家用电器无法使用等诸多 问题，成为制约新农村建设，提高农民幸福指数的主要阻碍。
为解决上述问题，通常采取的措施是高位水箱供水。高位水箱供水由于箱体能储存较充 足水量，基本能解决农村居民日常所需的压力供水问题，高位水箱供水系统也具有装置结构 较简单、经济效果好的优点，适用于尚未接入自来水供水设施、有自来水管网接入但自来水 供水压力不稳定、定时供水的农村地区。但是高位水箱供水同样存在着不可避免的缺点，主 要有以下几个方面。一是高位水箱必须安装在高处，对于农村房屋的结构强度提出了一定要 求；二是高位水箱利用屋顶的势能供水，提供的供水压力有限；三是高位水箱上水不便，涉 及到水泵供水；四是高位水箱长期暴露在风吹雨淋的室外环境中，对于水箱和输水管路材质 提出了严格要求；五是高位水箱暴露在阳光直射之下，容易滋生微生物，极易造成水质污染； 六是室外暴露的高位水箱在我国北方寒冷的冬季使用，由于水体的结冰，对于使用造成了诸 多不便。以上问题的存在限制了农村用水发展。
因此，如何依据农村现有生活条件，从农村供水的便利性、可靠性和针对性出发，设计 和改良农村供水的供水设施，契合农村居民用水习惯和用水条件，保障农村用水的可靠性， 提升村民生活品质，改善农村生活环境，促进美丽宜居乡村建设是农村饮水安全工程所面临 的重要课题。
(参考文献：[1].明思路补短板转作风强担当不断提升农村水利水电建设与管理水平 ——2019年农村水利水电工作会议工作报告水利部农村水利水电司[J].小水 电,2019(03):1-8.)
发明内容
本发明是针对现有农村用水的供水设施存在的上述问题，提供一种能够实现手动增压使 储水罐压力改变，以提供一种便捷、可靠的新型容积式手动增压供水方式。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现。
一种容积式手动增压给水装置，包括左部的储水区、处于右部上方的手动加压区、处于 右部中上方的活塞区。
所述储水区由箱体、进水管、出水管、人孔、排气管组成。
所述进水管设置于箱体圆柱体外壁上部、出水管设置于箱体圆柱体外壁的底部，进水管 和出水管均位于箱体的一侧。
所述人孔的位置位于箱体顶盖靠近设置有进水管和出水管的一侧，人孔与短筒节底部外 壁紧密连接。所述短筒节垂直设置于人孔的上方，短筒节底部和顶部外壁分别与人孔、法兰 紧密连接，法兰与盲板之间为胶垫，通过螺栓紧固连接。
所述排气管的位置位于盲板的顶部。
所述手动加压区由手柄、曲轴、左轴承、中轴承、右轴承、传动杆组成。
所述曲轴为按照“几”字型弯折的实心细长圆柱体，弯折角度均为90°。曲轴左右两侧水平段长度相等，且为“几”字型中间水平段长度的2～3倍，“几”字型两侧垂直段部 分长度相等，且与左右两侧水平段的长度相等。
所述曲轴的左右两端水平段中部分别套有左轴承和右轴承，在曲轴“几”字型中间水 平段的中部套有中轴承。曲轴的水平段轴线的水平投影延长线穿过箱体的圆心，并与进水管 的轴线投影重合，曲轴的水平段轴线距箱体顶盖的高度是“几”字型两侧垂直段长度的1.5 倍。
所述手柄为“L”型弯折的细长圆柱体，弯折角度为90°。手柄“L”型的垂直段为水平段长度相等2倍。手柄的垂直段上端与曲轴的右端紧密连接。
所述传动杆为细长实心圆柱体，设曲轴“几”字型弯折的垂直段长度为L1，曲轴水平 轴线与活塞筒上沿的距离为L2，活塞筒的高度为H，那么传动杆的长度要大于L1+L2，并且要小于L2-L1+H。
所述活塞区由活塞筒、活塞、进气单向阀、出气单向阀组成。
所述活塞筒的高度为曲轴“几”字型垂直段长度的2.5倍。活塞筒的外径要等于或者 小于左立柱、右立柱的净距并等于传动杆的直径2倍。活塞筒以箱体的中轴线为对称轴与进 水管、出水管对称。当曲轴“几”字型水平段旋转至最低点时，活塞筒的中轴线与曲轴“几” 字型水平段垂直平分线重合。活塞筒左侧的嵌入箱体的右侧，活塞筒暴露在箱体内的部分采 用与箱体相同材质的材料进行包裹。活塞筒的上沿与箱体的顶盖平齐。
所述活塞为具有一定厚度的实心圆柱体。活塞顶端中部向上凸起形成半球型限位腔体， 限位腔体顶端中心设有限位孔，限位腔体的直径大于限位球的直径。所述限位孔为倒圆台型 开口。限位孔的下底面直径大于传动杆的直径而小于限位球的直径。传动杆通过放置于限位 腔体内的限位球与活塞形成铰接关系。
所述凹槽由活塞外壁中部向内凹陷形成，横截面为半圆形的环形，以密封胶圈包裹，密 封胶圈的横截面为半圆形。
所述进气单向阀由进气单向阀进气孔、进气单向阀出气孔进气单向阀橡胶套组成，出气 单向阀由出气单向阀进气孔、出气单向阀出气孔、出气单向阀橡胶套组成。
所述进气单向阀为下端敞口、上端封口的中空圆柱体。进气单向阀的下端敞口形成圆形 的进气单向阀进气孔。进气单向阀垂直安装于活塞筒的内部。进气单向阀出气孔位于进气单 向阀圆柱体外壁的中上部两侧。进气单向阀外壁被橡胶套紧紧包裹。
所述出气单向阀为上端敞口、下端封口的中空圆柱体。出气单向阀的上端敞口形成圆形 的出气单向阀进气孔。出气单向阀垂直安装于活塞筒的外部。出气单向阀出气孔位于进气单 向阀圆柱体外壁的中上部两侧。出气单向阀外壁被橡胶套紧紧包裹。
与现有给水装置相比，本发明具有以下优点：
(1)安装方便。气压罐本身通过手动增压的方法进行增压，无需安装于房顶或高处， 一般安装在室内即可。
(2)能够提供持续有效的压力水。水箱储水量大，装置采用手动增压方式加压、气压 罐保压，保证出水带有一定压力且能持续出水。
(3)上水便利。装置出水为有压水，满足小楼层用水。
(4)选材无特殊要求。装置安装于室内，不受雨淋暴晒严寒的影响。
(5)安全卫生。装置安装于室内，运行条件较室外好，卫生条件较好。
(6)维护简便。装置安装于室内，清洗维护方便。
(7)节约成本。水泵加压成本较高，而手动增压方式加压简化机械结构，节约装置成 本；使用前手动加压，节省电费。
附图说明
图1为本发明一种容积式手动增压给水装置的俯视图。
图2为本发明一种容积式手动增压给水装置的正视图。
图3为本发明一种容积式手动增压给水装置的侧视图。
图4为图1的Ⅰ-Ⅰ剖视图。
图5为图1的Ⅱ-Ⅱ剖视图。
图6为图1的Ⅲ-Ⅲ剖视图。
图7为图2的Ⅳ-Ⅳ剖视图。
图8为图2的A点大样图。
图9为图8的B点大样图。
图10为图8的C点大样图。
图11为图8的D点大样图。
图12为图8的E点大样图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图1-12，对本发明的技术方案作进一步的描述， 但本发明并不限于这些实施例。
一种容积式手动增压给水装置，包括左部的储水区1、处于右部上方的手动加压区2、 处于右部中上方的活塞区3。
所述的储水区1包括箱体11、进水管12、出水管13、人孔14、排气管15。
所述的箱体11为垂直放置的中空圆柱体。
所述的进水管12、出水管13均为两端敞口的圆柱形中空管道。
在箱体11圆柱体外壁的上部设置进水管12，在箱体11圆柱体外壁的底部设置出水管 13，进水管12和出水管13均位于箱体11的一侧。在箱体11的顶盖上设置人孔14。
所述的人孔14的位置位于箱体11顶盖靠近设置有进水管12和出水管13的一侧，人孔 14与短筒节141底部外壁紧密连接。所述的短筒节141为中空圆柱短管，垂直设置于人孔14的上方，短筒节141底部和顶部外壁分别与人孔14、法兰142紧密连接，法兰142与盲 板143之间为胶垫144，通过螺栓140紧固连接后达到密封的目的。
所述盲板143为圆形薄板，其直径与法兰142的直径相等。
所述的排气管15的位置位于盲板143的顶部，其作用是保证箱体11通过进水管12进 水时内部气压通畅。
所述的手动加压区2包括手柄20、曲轴21、左轴承22、中轴承23、右轴承24、传动 杆25。
所述的曲轴21为按照“几”字型弯折的实心细长圆柱体，弯折角度均为90°。曲轴21左右两侧水平段长度相等，且为“几”字型中间水平段长度的1～2倍，“几”字型两侧垂 直段部分长度相等，且为左右两侧水平段长度的1～2倍。
曲轴21的左右两端水平段中部分别套有左轴承22和右轴承24，在曲轴21“几”字型中间水平段的中部套有中轴承23。曲轴21的水平段轴线的水平投影延长线穿过箱体11的圆心，并与进水管12的轴线投影重合，曲轴21的水平段轴线距箱体11顶盖的高度是“几” 字型两侧垂直段长度的1.5倍。
所述的左轴承22、中轴承23和右轴承24安装有左轴承座221、中轴承座231和右轴承 座241。
所述的左轴承座221、右轴承座241分别与左立柱222和右立柱242的上端紧密连接， 并且分别由左立柱222和右立柱242垂直支撑。中轴承座231与传动杆25上端紧密连接。
所述的左立柱222、右立柱242均为两端中空的细长圆柱体。左立柱222由箱体11的顶盖垂直插入箱体11的内部，并由箱体11的底板设有左垫脚223支撑，为防止左立柱222 腐蚀以及对箱体11的内用水造成污染，左立柱222暴露在箱体11内的部分采用与箱体11 相同材质的材料进行包裹。右立柱242垂直支撑右轴承座241，并与右轴承座241紧密连接。 左立柱222、右立柱242的底部分别垫有左垫脚223、右垫脚243，其作用是防止左立柱222、 右立柱242沉降。
所述的手柄20为“L”型弯折的细长圆柱体，弯折角度为90°。手柄20“L”型的垂 直段为水平段长度相等2倍。手柄20的垂直段上端与曲轴21的右端紧密连接，手柄20的 水平段右端套有转筒201，所述的转筒201为两端敞口的圆柱形中空结构，直径略微大于曲 轴21直径。转筒201的作用为方便人手驱动手柄20转动。手柄20水平段的右端设置有圆 球202，直径大于转筒201，以便阻挡转筒201自手柄20的水平段滑出。
所述的传动杆25为细长实心圆柱体，下端连接有限位球251，所述限位球251的直径 大于传动杆25的直径，
设曲轴21“几”字型弯折的垂直段长度为L1，曲轴21水平轴线与活塞筒31上沿的距离为L2，活塞筒31的高度为H，那么传动杆25的长度要大于L1+L2，并且要小于L2-L1+H。
所述的活塞区3包括活塞筒31、活塞32、进气单向阀33、出气单向阀34。
所述的活塞筒31为上端敞口、底部密封的中空圆柱腔体，其高度为曲轴21“几”字型 垂直段长度的2.5倍。活塞筒31的外径要等于或者小于左立柱222、右立柱242的净距。活塞筒31以箱体11的中轴线为对称轴与进水管12、出水管13对称。当曲轴21“几”字型水 平段旋转至最低点时，活塞筒31的中轴线与曲轴21“几”字型水平段垂直平分线重合。活 塞筒31左侧的嵌入箱体11的右侧，活塞筒31暴露在箱体11内的部分采用与箱体11相同 材质的材料进行包裹。活塞筒31的上沿与箱体11的顶盖平齐。
所述活塞32为具有一定厚度的实心圆柱体。活塞32上顶面的中心向上凸起形成半球型 限位腔321，限位腔321的中心线与活塞32的顶面重合。限位腔321顶端中心设有限位孔 322，限位腔体321的直径大于限位球251的直径。所述限位孔322为倒圆台型开口。限位孔322的下底面直径大于传动杆25的直径而小于限位球251的直径。传动杆25通过放置于限位腔体321内的限位球251与活塞33形成铰接关系。活塞32在传动杆25的牵动下在活 塞筒31内滑动。
活塞32外壁中部向内凹陷形成横截面为半圆形的环形凹槽323，并以密封胶圈324包 裹，密封胶圈324的横截面为半圆形。
所述的进气单向阀33由进气单向阀进气孔331、进气单向阀出气孔332、进气单向阀橡 胶套333组成，出气单向阀34由出气单向阀进气孔341、出气单向阀出气孔342、出气单向 阀橡胶套343组成。
所述的进气单向阀33为下端敞口、上端封口的中空圆柱体。活塞筒31的底板右侧开有 圆形活塞筒进气孔311，进气单向阀33的下端敞口形成圆形的进气单向阀进气孔331，其与 活塞筒进气孔311的直径相同。进气单向阀33垂直安装于活塞筒进气孔311的上方，底端 与活塞筒31的底板上面紧密连接，即进气单向阀33垂直安装于位于活塞筒31的内部。所述的进气单向阀出气孔332为圆形孔洞，位于进气单向阀33圆柱体外壁的中上部两侧，共两个。所述的进气单向阀橡胶套333为两端开口的中空圆柱形橡胶套，其内径略小于进气单向阀33的外径，紧紧包裹住整个进气单向阀33的外壁。
所述的出气单向阀34为上端敞口、下端封口的中空圆柱体。活塞筒31的底板左侧开有 圆形活塞筒出气孔312，出气单向阀34的上端敞口形成圆形的出气单向阀进气孔341，其与 活塞筒出气孔312的直径相同。出气单向阀34垂直安装于活塞筒出气孔312的上方，顶端 与活塞筒31的底板下面紧密连接，即出气单向阀34垂直安装于位于活塞筒31的外部。所述的出气单向阀出气孔342为圆形孔洞，位于进气单向阀34圆柱体外壁的中上部两侧，共两个。所述的出气单向阀橡胶套343为两端开口的中空圆柱形橡胶套，其内径略小于出气单向阀34的外径，紧紧包裹住整个出气单向阀34的外壁。
另外，本发明的主体(储水区1、手动加压区2、活塞区3)可由6～10mm厚的PE、PVC或PPP材料模压制成，也可由1～3mm厚的不锈钢板钣金焊接制成，以杜绝对水质的污染。储水区1高度为1000～1150mm、直径为1000mm，箱体11的高度为900～1000mm、直径为1000mm，人孔14的直径为600～800mm，短筒节141的横截面高度为100～150mm、直径为600～800mm，法兰142的内径为600～800mm，盲板143的直径等于法兰142的外径。进水管12、出水管13的内径为20mm，壁厚3～5mm，排气管15的内径为10mm、壁厚1～3mm。手柄20的垂直段长度 为240～260mm、水平段长度为120～130mm、直径为20mm，转筒201的直径为23～28mm，圆 球202的直径为30～40mm。曲轴21的直径为20mm，左右两侧水平段长度均为100～120mm， “几”字型中间水平段为50～60mm，“几”字型垂直段部分长度均为150～180mm，水平段 轴线距箱体11顶盖的高度为225～270mm。外立柱23、内立柱24的外径为30mm，厚度为3mm。 左垫脚223、右垫脚243的长度、宽度均为100mm，厚度为10mm。传动杆25长度为375～540mm、 直径为20mm，限位球251的直径为30mm。活塞区3高度为375～450mm、直径为160mm。活 塞筒31横截面高度为375～450mm、中空内径为150mm、厚度为5mm。活塞32直径为150mm、 厚度为20mm，限位腔321的直径为32mm～34mm，限位腔321位于活塞32上顶面的中心，限 位腔321的中心线与活塞32的顶面重合。限位孔322为倒圆台型开口，下底面直径为22mm ～24mm，上底面直径为26mm～28mm，活塞外壁凹槽横截面半圆的直径为4～6mm。进气单 向阀33、出气单向阀34的尺寸结构一致，外径均为15mm、厚度均为1mm，高度均为35～40mm， 其中进气孔331、341直径为13mm，出气孔332、342直径为5mm，橡胶套353的内径为 10～13mm、厚度为为2mm、高度为30～35mm。
本发明的工作过程是：
(1)进水。关闭出水管13，打开进水管12、排气管15，水流通过进水管12进入箱体11，待水位上升至箱体11高度的3/4处时，关闭进水管12、排气管15，完成进水，。
(2)加压。手握手柄20的转筒201进行圆周运动。当转动转筒201使曲轴21的“几”字型中间水平段从最低点升至最高点的过程中，运动由连接在中轴承座231的传动杆32传动至活塞32，将活塞32的行程由最低点传动至最高点。在活塞32向最高点运动过程中， 活塞32底部空间变大，压力降低，当活塞筒31外大气压力大于活塞筒31内活塞32底部空 间时，空气通过进气单向阀进气孔341进入进气单向阀34，气体撑开进气单向阀34的外裹 橡胶套353通过进气单向阀出气孔342进入活塞筒31的底部空间；当转动转筒201使曲轴 21的“几”字型中间水平段从最高点降至最低点的过程中，运动由连接在中轴承座231的 传动杆32传动至活塞32，将活塞32的行程由最高点传动至最低点，在活塞32向最低点运 动过程中，活塞32底部空间变小，压力升高，当活塞筒31内活塞32底部空间的压力大于 箱体11的压力时，活塞32底部空间内的空气通过出气单向阀进气孔351进入出气单向阀 35，气体撑开出气单向阀35的外裹橡胶套353通过出气单向阀出气孔352进入箱体11内。 如此往复运动，将外部空气压入箱体11内，使箱体11内形成一定压力。
(3)出水。打开出水管13，水在箱体11内压力作用下不断被压进出水管13，水可被稳定送入高处或低处指定位置，直至箱体11内压力趋近大气压停止出水。此时需要重复“加压”过程，为箱体11升压。
(4)清洗。当使用一段时间后，如需清洁箱体11，可拧开螺栓140，打开盲板143， 通过人孔14进入箱体11对其进行清洁处理，清洁完毕后再关闭盲板143，紧固螺栓140。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神实质作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代， 但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种容积式手动增压给水装置，包括左部的储水区、处于右部上方的手动加压区、处于右部中上方的活塞区，其特征在于：储水区为中空圆柱体结构，活塞区为上敞口、底部密封的中空圆柱体结构，储水区与手动加压区通过左立柱连接，储水区与活塞区通过活塞筒紧密连接。
2.根据权利要求1所述的容积式手动增压给水装置，其特征在于：所述的储水区由箱体、进水管、出水管、人孔、排气管组成。
3.根据权利要求2所述的容积式手动增压给水装置，其特征在于：所述人孔的位置位于箱体顶盖靠近设置有进水管和出水管的一侧，人孔与短筒节底部外壁紧密连接。短筒节为中空圆柱短管，垂直设置于人孔上方，短筒节顶部外壁与法兰紧密连接，法兰与盲板之间为胶垫，通过螺栓紧固连接。
4.根据权利要求1所述的容积式手动增压给水装置，其特征在于：曲轴为按照“几”字型弯折的实心细长圆柱体，弯折角度均为90°。曲轴左右两侧水平段长度相等，为中间水平段长度的1～2倍，两侧垂直段部分长度相等，为左右两侧水平段长度的1～2倍，水平段轴线距箱体顶盖的高度为“几”字型两侧垂直段部分长度的1.5倍。
5.根据权利要求1所述的容积式手动增压给水装置，其特征在于：所述的传动杆为细长实心圆柱体，下端连接有限位球，所述限位球的直径大于传动杆的直径。
6.根据权利要求5所述的容积式手动增压给水装置，其特征在于：若曲轴“几”字型弯折的垂直段长度为L1，曲轴水平轴线与活塞筒上沿的距离为L2，活塞筒的高度为H，那么传动杆的长度要大于L1+L2，并且要小于L2-L1+H。
7.根据权利要求1所述的容积式手动增压给水装置，其特征在于：所述的活塞筒为上端敞口、底部密封的中空圆柱腔体，其高度为曲轴“几”字型垂直段长度的2.5倍，其外径等于或者小于左立柱、右立柱的净距。
8.根据权利要求7所述的容积式手动增压给水装置，其特征在于：活塞筒以箱体的中轴线为对称轴与进水管、出水管对称。当曲轴中间水平段旋转至最低点时，其垂直平分线与活塞筒的中轴线重合。活塞筒左侧嵌入箱体的右侧，活塞筒的上沿与箱体的顶盖平齐。
9.根据权利要求1所述的容积式手动增压给水装置，其特征在于：所述活塞上顶面的中心向上凸起形成半球型限位腔，限位腔的中心线与活塞的顶面重合。限位腔的直径大于限位球的直径。限位腔顶端中心设有限位孔，限位孔为倒圆台型开口，限位孔的下底面直径大于传动杆的直径而小于限位球的直径。传动杆通过放置于限位腔内的限位球与活塞形成铰接关系。
10.根据权利要求1所述的容积式手动增压给水装置，其特征在于：所述进气单向阀为下端敞口、上端封口的中空圆柱体，出气单向阀为上端敞口、下端封口的中空圆柱体。进气单向阀的下端敞口形成圆形的进气单向阀进气孔，出气单向阀的上端敞口形成圆形的出气单向阀进气孔。进气单向阀、出气单向阀的出气孔分别位于其圆柱体外壁的中上部两侧。进、出气单向阀外壁均被橡胶套紧紧包裹。
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