CN110409562A - 一种带控制进气量的球阀的聚能抽水装置及抽水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带控制进气量的球阀的聚能抽水装置及抽水方法，包括η形管道、文丘里管、负压管道、抽水管道和密封储水箱。η形管道进水口放在上游，出水口放在下游；文丘里管的进水端在溢流堰下，出水口在下游液面上；η形管道顶部和文丘里管最窄处通过设有负压管道阀门的负压管道与密封储水箱相连通；密封储水箱侧部通过设有密封储水箱阀门、控制通气量的阀门和抽水管道阀门的抽水管道与上游水源连通；密封储水箱上部设置通气阀门，底部连接浮力阀和取水龙头。本发明可利用山区溪流上下游的水流落差的能量抽水提水，在开启虹吸管后可实现抽水无人值守，运行安全，大幅降低了泵站管理人员的相关费用支出，真正做到了泵站的无人管理。
Description
技术领域
本发明涉及水利排灌技术领域，具体的说是一种带控制进气量的球阀的聚能抽水装置及抽水方法。
背景技术
考虑到经济因素，我国在水头差低于6m的地方很少开设泵站，这使得偏远地区农村难以方便用水；同时，农田用水大多采用自流灌溉与泵站提水灌溉，抽水机提水灌溉运行时，需要耗费大量燃油或电力能源。因此，如何提高抽水效率、降低排灌的能耗或不依靠电力能耗，提高装置整体的经济性一直困扰着广大科研人员。申请号为CN201510647572.3的中国发明专利，提供了“一种聚能抽水装置及抽水方法”，包括多组η形管道、注水仓、注水管道、负压管道、抽水管道和密封水箱，基本可达到能源消耗趋于零，抽水无人值守，运行安全的技术效果。但是，该装置存在以下不足:1.该装置利用负压抽取的水为纯水，抽取的高度理论上不超过水头差，水被提取高度受限。2.密封水箱中，水的流出仍需要人工判断水是否满，再开启阀门放水。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本申请提供一种低能耗的聚能抽水装置、一种控制进气量的球阀及抽水方法，能够降低装置取水需要的高度差，以适应更高的需求；当水到达一定量时能自动开启或关闭密封储水箱，不需要人工开启；装置中添加文丘里管，利用水流通过时的负压，对于装置的负压值进行一定的补充，提高了容错率，使装置运用更加有效。
本发明所采用的技术方案是：
一种聚能抽水装置，包括η形管道、η形管道负压管道、抽水管道和密封储水箱，所述η形管道分别通过真空泵注满水，较短一端放置在溢流堰水位较高一面的水面下，较长一端放置在溢流堰水位较低一面的水面下，且较长一端的最低端低于较短一端的最低端，所述η形管道顶部通过固定连接有η形管道负压管道阀门的η形管道负压管道与密封储水箱相连通，η形管道的进水口处设有η形管道进水口阀门，出水口处设有η形管道出水口阀门，还包括文丘里管、文丘里管负压管道；所述文丘里管的进水端在溢流堰上部液面下，出水口在溢流堰下部液面下下游液面上，文丘里管管道狭窄处通过安装有文丘里管负压管道阀门的文丘里管负压管道与密封储水箱相连通；所述密封储水箱侧部固定连接有与之连通的抽水管道，抽水管道上部靠近密封储水箱处连接有密封储水箱阀门，抽水管道下部连接有抽水管道阀门，抽水管道阀门和密封储水箱阀门之间靠近抽水管道阀门处连接有控制进气量的球阀，抽水管道底部放置在上游水面下；所述密封储水箱上部安装有通气阀门，底部连接有水位控制浮力阀和取水龙头，水位控制浮力阀在水位较低时关闭，在水位较高时开启，即水位较高时水能从取水龙头处流出。
上述的聚能抽水装置，所述η形管道的进水口端部设有栏污罩。
上述的聚能抽水装置，所述抽水管道的进水口为喇叭形，设置在上游水面下方。
上述的聚能抽水装置，所述密封储水箱下部为梯形，从上到下截面积逐渐变小。
上述的聚能抽水装置，所述η形管道和文丘里管可设多组，每组η形管道和文丘里管均与第一组结构相同、作用相同。
一种聚能抽水方法，使用上述任一项所述的聚能抽水装置抽水，主要包含如下步骤：
①关闭η形管道的进水口阀门和出水口阀门，启动真空泵为η形管道注水；
②待η形管道充满水后，关闭文丘里管负压管道阀门和η形管道负压管道阀门，开启η形管道的进水口阀门和出水口阀门，水流连续流向下游；
③关闭密封储水箱的通气阀门与取水龙头，以及抽水管道阀门，打开密封储水箱的文丘里管负压管道阀门和η形管道负压管道阀门，密封储水箱中的气体逐渐被η形管道负压管道和文丘里管负压管道抽出，密封储水箱形成负压状态；开启抽水管道阀门和控制进气量的球阀，抽水管道的进水喇叭口放置在上游水面下，将河床上游高水位的水源在一定的水气混合比率下抽到密封储水箱内；随着密封储水箱水位升高到一定的高度，水位控制浮力阀打开，水流突破负压的吸力从取水龙头处流出；若要使水箱内水全部流出，可关闭文丘里管负压管道阀门和η形管道负压管道阀门，打开密封储水箱上部通气阀门，连通大气压后水流在重力作用下从取水龙头处流出，此时η形管道依旧能持续运作。
④在密封储水箱放水完成后，关闭通气阀门，打开文丘里管负压管道阀门和η形管道负压管道阀门，密封储水箱又可开始新一轮的储存负压抽水。
一种可控制进气量的球阀，包括两端有出入口的主管道、多个内径一定的进气管、控制各个进气管开合的阀门以及防止进气管与主管道连接处漏气的保护罩。所述主管道两端与其他管道相连，侧壁与进气管连接；所述进气管一端与主管道连接，一端与大气连接，内径一定；所述阀门与进气管相连；所述密封圈与主管道以及进气管相接。
所述主管道的两端有出入口用于连接其他管道。
所述主管道侧壁有用于安装进气管的安装孔。
所述球阀通过进气管内径一定以及进气管打开的个数实现对进气量的线性控制。
本发明抽水装置的优点是：在抽水管道下部增加了控制进气量的球阀，使装置所抽取的为水气混合物，理论上所能提取的高度为水头差除以水气混合比，能适用于更高的需求；2.密封储水箱中采用浮力阀，当水到一定量时自动开启或关闭，不需要人工开启或关闭；3.装置中添加文丘里管，利用水流通过时的负压，对于装置的负压值进行一定的补充，提高了容错率，使装置运用更加有效。本装置利用虹吸管和文丘里管产生负压的原理，将山区溪流小落差处的水流位能转化为从抽水处至密封储水箱的位能，使水泵提水仅消耗山区溪流的水头落差产生的水流能量，同时在虹吸管和文丘里管启动后可实现抽水无人值守，运行安全，从而大幅降低了泵站管理人员的相关费用支出，真正做到了泵站的无人管理。
本发明中一种可控制进气量的球阀的优点是：相比广泛应用的阀门，本球阀可以实现对阀门无法精确控制的气体流量的线性控制。本球阀结构相对简单且操作方便，部件更换方便，对于聚能抽水装置有着控制负压多少的重要作用。
附图说明
图1为本发明抽水装置的整体结构示意图；
图2为本发明中一种可控制进气量的球阀的整体结构示意图；
图3为装置文丘里管下部的细部构造图；
图4为密封储水箱下部的细部构造图。
图中：1、η形管道；2、进水口阀门；3、拦污罩；4、文丘里管；5、文丘里管负压管道；6、文丘里管负压管道阀门；7、密封储水箱；8、η形管道负压管道；9、η形管道负压管道阀门；10、抽水管道；11、密封储水箱抽水管道阀门；12、控制进气量的球阀；13、抽水管道阀门；14、通气阀门；15、浮力阀；16、取水龙头；17、η形管道出水口；18、出水口阀门；2-1、主管道；2-2、控制气体流量的进气管；2-3、控制进气管开合的阀门；2-4、主管道与进气管之间防止漏气的保护罩；4-1、入口段；4-2、收缩段；4-3、扩散段；4-4、下泄段。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种聚能抽水装置，包括η形管道1、η形管道负压管道8、抽水管道10和密封储水箱7，所述η形管道1分别通过真空泵注满水，较短一端放置在溢流堰水位较高一面的水面下，较长一端放置在溢流堰水位较低一面的水面下，且较长一端的最低端低于较短一端的最低端，所述η形管道1顶部通过固定连接有η形管道负压管道阀门9的η形管道负压管道8与密封储水箱7相连通，η形管道1的进水口处设有η形管道进水口阀门2，出水口处设有η形管道出水口阀门18，其特征在于：还包括文丘里管4、文丘里管负压管道5；所述文丘里管4的进水端在溢流堰上部液面下，出水口在溢流堰下部液面下下游液面上，文丘里管4管道狭窄处通过安装有文丘里管负压管道阀门6的文丘里管负压管道5与密封储水箱7相连通；所述密封储水箱7侧部固定连接有与之连通的抽水管道10，抽水管道10上部靠近密封储水箱处连接有密封储水箱阀门11，抽水管道10下部连接有抽水管道阀门13，抽水管道阀门和密封储水箱阀门11之间靠近抽水管道阀门处连接有控制进气量的球阀12，抽水管道10底部放置在上游水面下；所述密封储水箱7上部安装有通气阀门14，底部连接有水位控制浮力阀15和取水龙头16，水位控制浮力阀15在水位较低时关闭，在水位较高时开启，即水位较高时水能从取水龙头16处流出。
上述的一种聚能抽水装置，优选地，所述η形管道1的进水口端部设有栏污罩3。
上述的一种聚能抽水装置，优选地，所述抽水管道10的进水口为喇叭形，设置在上游水面下方。
上述的一种聚能抽水装置，优选地，所述密封储水箱7下部为梯形，从上到下截面积逐渐变小。
上述的一种聚能抽水装置，优选地，所述η形管道1和文丘里管4可设多组，每组η形管道1和文丘里管4均与第一组结构相同、作用相同。
实施例2
一种控制进气量的球阀，包括：
——主管道2-1，所述主管道2-1两端有入口与出口，同时侧壁上开有若干安装孔；
——进气管2-2，所述进气管2-2与大气相连通；
——控制进气管开合的阀门2-3；
——保护罩2-4，所述保护罩2-4与所述进气管套接。
上述的一种控制进气量的球阀，优选地，所述主管道2-1侧壁上设有若干个进气管2-2。
上述的一种控制进气量的球阀，优选地，所述球阀的进气量和抽水管道处水汽混合比率由进气管2-2的打开个数决定。
上述的一种控制进气量的球阀，优选地，所述球阀于主管道2-1与进气管2-2连接处设有密封圈。
实施例3
一种利用上述装置的抽水方法，包含如下步骤：
①关闭η形管道1的进水阀门2和出水口阀门18，启动真空泵为η形管道注水；
②待η形管道1充满水后，关闭负压管道阀门6和9，开启η形管道1的进水口阀门2和出水口阀门18，水流连续流向下游；
③关闭密封储水箱的通气阀门14与取水龙头16，以及抽水管道阀门13，打开密封储水箱的负压管道阀门6和9，密封储水箱7中的气体逐渐被η形管道1上部的负压管道8和文丘里管4狭窄处的负压管道5抽出，密封储水箱形成负压状态；开启抽水管道阀门13和控制进气量的球阀12，抽水管道13的进水喇叭口放置在上游水面下，将河床上游高水位的水源在一定的水汽混合比率下抽到密封储水箱内；随着密封储水箱水位升高到一定的高度，水位控制浮力阀15打开，水流突破负压的吸力从水箱下部取水龙头16处流出；若要使水箱内水全部流出，可关闭负压控制阀门6和9，打开水箱上部通气阀门14，连通大气压后水流在重力作用下从取水龙头16处流出，此时η形管道1依旧能持续运作。
④在密封储水箱7放水完成后，关闭通气阀门14，打开负压管道阀门6和9，密封储水箱又可开始新一轮的储存负压抽水。
Claims (10)
1.一种聚能抽水装置，包括η形管道(1)、η形管道负压管道(8)、抽水管道(10)和密封储水箱(7)，所述η形管道(1)分别通过真空泵注满水，较短一端放置在溢流堰水位较高一面的水面下，较长一端放置在溢流堰水位较低一面的水面下，且较长一端的最低端低于较短一端的最低端，所述η形管道(1)顶部通过固定连接有η形管道负压管道阀门(9)的η形管道负压管道(8)与密封储水箱(7)相连通，η形管道(1)的进水口处设有η形管道进水口阀门(2)，出水口处设有η形管道出水口阀门(18)，其特征在于：还包括文丘里管(4)、文丘里管负压管道(5)；所述文丘里管(4)的进水端在溢流堰上部液面下，出水口在溢流堰下部液面下下游液面上，文丘里管(4)管道狭窄处通过安装有文丘里管负压管道阀门(6)的文丘里管负压管道(5)与密封储水箱(7)相连通；所述密封储水箱(7)侧部固定连接有与之连通的抽水管道(10)，抽水管道(10)上部靠近密封储水箱处连接有密封储水箱阀门(11)，抽水管道(10)下部连接有抽水管道阀门(13)，抽水管道阀门和密封储水箱阀门(11)之间靠近抽水管道阀门处连接有控制进气量的球阀(12)，抽水管道(10)底部放置在上游水面下；所述密封储水箱(7)上部安装有通气阀门(14)，底部连接有水位控制浮力阀(15)和取水龙头(16)，水位控制浮力阀(15)在水位较低时关闭，在水位较高时开启，即水位较高时水能从取水龙头(16)处流出。
2.根据权利要求1所述的聚能抽水装置，其特征在于：所述η形管道(1)的进水口端部设有栏污罩(3)。
3.根据权利要求1所述的聚能抽水装置，其特征在于：所述抽水管道(10)的进水口为喇叭形，设置在上游水面下方。
4.根据权利要求1所述的聚能抽水装置，其特征在于：所述密封储水箱(7)下部为梯形，从上到下截面积逐渐变小。
5.根据权利要求1所述的聚能抽水装置，其特征在于：所述η形管道(1)和文丘里管(4)可设多组，每组η形管道(1)和文丘里管(4)均与第一组结构相同、作用相同。
6.一种聚能抽水方法，其特征在于：使用权利要求1-5任一项所述的聚能抽水装置抽水，主要包含如下步骤：
①关闭η形管道(1)的进水口阀门(2)和出水口阀门(18)，启动真空泵为η形管道(1)注水；
②待η形管道(1)充满水后，关闭文丘里管负压管道阀门(6)和η形管道负压管道阀门(9)，开启η形管道(1)的进水口阀门(2)和出水口阀门(18)，水流连续流向下游；
③关闭密封储水箱(7)的通气阀门(14)与取水龙头(16)，以及抽水管道阀门(13)，打开密封储水箱的文丘里管负压管道阀门(6)和η形管道负压管道阀门(9)，密封储水箱(7)中的气体逐渐被η形管道负压管道(8)和文丘里管负压管道(5)抽出，密封储水箱(7)形成负压状态；开启抽水管道阀门(13)和控制进气量的球阀(12)，抽水管道(10)的进水喇叭口放置在上游水面下，将河床上游高水位的水源在一定的水气混合比率下抽到密封储水箱(7)内；随着密封储水箱(7)水位升高到一定的高度，水位控制浮力阀(15)打开，水流突破负压的吸力从取水龙头(16)处流出；若要使水箱内水全部流出，可关闭文丘里管负压管道阀门(6)和η形管道负压管道阀门(9)，打开密封储水箱(7)上部通气阀门(14)，连通大气压后水流在重力作用下从取水龙头(16)处流出，此时η形管道(1)依旧能持续运作；
④在密封储水箱(7)放水完成后，关闭通气阀门(14)，打开文丘里管负压管道阀门(6)和η形管道负压管道阀门(9)，密封储水箱(7)又可开始新一轮的储存负压抽水。
7.一种控制进气量的球阀，其特征在于：包括
——主管道(2-1)，所述主管道(2-1)两端有入口与出口，同时侧壁上开有若干安装孔；
——进气管(2-2)，所述进气管(2-2)与大气相连通；
——控制进气管开合的阀门(2-3)；
——保护罩(2-4)，所述保护罩(2-4)与所述进气管套接。
8.根据权利要求7所述的一种控制进气量的球阀，其特征在于：所述主管道(2-1)侧壁上设有若干个进气管(2-2)。
9.根据权利要求7所述的一种控制进气量的球阀，其特征在于：所述球阀的进气量和抽水管道处水汽混合比率由进气管(2-2)的打开个数决定。
10.根据权利要求7所述的一种控制进气量的球阀，其特征在于：所述球阀于主管道(2-1)与进气管(2-2)连接处设有密封圈。
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