CN111425406A - 一种离心式引水装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心式引水装置，包括泵壳上连接有出水管的离心泵，以及注水抽气机构和一端伸入至地下的抽水管道；所述注水抽气机构包括一端与抽水管道另一端连接的第一法兰管，一端与第一法兰管连接、另一端与离心泵的泵壳连通的第二法兰管，设置在第一法兰管与第二法兰管连接处的止回阀，以及一端与第一法兰管连通、另一端通过一抽排气机构与第二法兰管连通的排气管。基于上述结构，本发明还提供了该种离心式引水装置的实现方法。本发明设计合理、使用方便，不仅避免了离心泵在运行过程需要反复停机和人工灌水，而且还避免了抽水管道端部容易被压断的问题，很好地解决了现有离心泵在实际应用中的一大难题。因此，本发明适于推广应用。

Description

一种离心式引水装置及其实现方法

技术领域

本发明涉及引水技术领域，具体涉及的是一种离心式引水装置及其实现方法。

背景技术

离心泵是将流体从一个地方输送到另一个地方最常见的泵类型，目前应用上非常广泛。一般来说，离心泵启动前，需要先人工向泵壳及抽水管道(软管)内都灌满水，然后再启动离心泵。离心泵启动后叶轮在电动机带动下高速旋转产生离心力，此时叶轮转轴附近的压强减小，形成局部真空，大气压迫使低处的地下水推开抽水管道端部的底阀，然后沿抽水管道进入泵壳，泵壳内的水与被抽入的水接连被叶轮甩进出水管排出，如此循环，从而不断把低处的水抽到高处。

然而，现有的这种离心泵抽水方式，在实际使用过程中会存在以下问题：

1、离心泵运行过程中，一旦地下水较少，导致泵壳内不是满水状态，则由于泵壳内和抽气管道内存在空气，离心泵会发生抽空，其叶轮中心区域所形成的低压将无法使地下水抽上来，导致气缚问题，无法正常排水，此时必须将离心泵熄火停机，然后在泵壳和抽水管道内重新人工灌满水，使泵壳和抽水管内的空气排空后启动离心泵才能继续排水。

并且，因为离心泵抽的是明水，水中混有杂质，在离心泵熄火停机时，杂质就有可能会卡住底阀，使其无法完全关闭，从而导致漏水。

如此一来，由于需要反复的人工灌水，并且可能还涉及到要先对卡住底阀的杂质进行清理(否则无法灌满水)，因而整个操作上都非常麻烦；同时，反复的熄火停机也容易导致离心泵的使用寿命缩短。

2、抽水管道直接连接泵壳，离心泵启动前需要先人工向泵壳及抽水管道内都灌满水，抽水管道布置越长，灌水量就越大，工人的工作强度也越高，并且在离心泵运行过程中更容易出现气缚现象。

3、在抽水、排水作业过程中，一旦离心泵熄火停机，且底阀没有被杂质卡住，则由于底阀阻挡了抽水管道内的水回流至地下，并全部集中在抽水管道底部，导致抽水管道底端瞬间承受非常大的水压，容易将抽水管道端部压断，因而需要对抽水管道底端进行辅助性的加固支撑才能避免这个问题，但这也进一步增加了操作的繁琐性。

因此，有必要对此情况进行改进。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种离心式引水装置，具有离心泵在持续运行过程中无需熄火停机和反复人工灌水、且抽水管道端部不会被压断的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种离心式引水装置，包括泵壳上连接有出水管的离心泵，以及注水抽气机构和一端伸入至地下的抽水管道；所述注水抽气机构包括一端与抽水管道另一端连接的第一法兰管，一端与第一法兰管连接、另一端与离心泵的泵壳连通的第二法兰管，设置在第一法兰管与第二法兰管连接处并可翻转的止回阀，以及一端与第一法兰管连通、另一端通过一抽排气机构与第二法兰管连通的排气管；所述抽排气机构包括一端与第二法兰管连通、另一端连接排气管的倒锥形管，以及放置在倒锥形管内的堵块；所述的堵块宽度大于等于排气管直径并小于倒锥形管上端的直径，并且倒锥形管上端设有挡块。

进一步地，所述第一法兰管和第二法兰管各自的上方管壁均开设有通孔；所述排气管一端与第一法兰管上的通孔连接；所述倒锥形管一端与第二法兰管上的通孔连接。

作为优选，所述堵块为不锈钢球，其直径与排气管直径相等。

作为优选，所述倒锥形管由透明材质制成。

更进一步地，本发明还包括用于调节止回阀开启度的螺杆调节机构；所述第二法兰管上靠近止回阀处开设有通孔，通孔上焊有用于与螺杆调节机构螺纹配合的螺母。

基于上述结构，本发明还提供了该种离心式引水装置的实现方法，包括以下步骤：

(1)从出水管处向泵壳内灌水，直至泵壳、第二法兰管内均灌满水后停止灌水；

(2)开启离心泵，在离心泵叶轮高速旋转产生的离心力作用下，叶轮转轴附近的压强减小，形成局部真空，倒锥形管内形成负压，堵块被吸起，使得排气管与倒锥形管和第二法兰管连通，第一法兰管及抽水管道内的空气经由排气管、倒锥形管进入到第二法兰管内；

(3)当第一法兰管及抽水管道内的空气被逐渐排出的同时，地下水在大气压作用下经由抽水管道缓慢进入到第一法兰管，同时，在离心力作用下，止回阀被拉开，此时地下水便进入到第二法兰管内，并最终在叶轮高速旋转作用下被甩入出水管，从出水管持续排出。

进一步地，当第一法兰管及抽水管道内的空气被逐渐排出并形成真空的过程中，堵块在重力和不断减小的负压作用下缓慢掉落并最终堵住排气管。

再进一步地，当泵壳内处于未满水状态时，离心泵出现抽空，止回阀自动关闭，此时倒锥形管内继续产生负压，并将堵块向上吸附，使排气管重新与倒锥形管和第二法兰管连通。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明巧妙地在离心泵的泵壳与抽水管道之间加设一个注水抽气机构，利用离心泵的运行特点与注水抽气机构的设计相结合，在使用离心泵抽水、排水的过程中，在叶轮高速旋转作用下，结合止回阀的自动开启和关闭，倒锥形管内会随着泵壳内是否处于满水状态而反复产生负压，负压产生时将吸附堵块向上运动，负压消失时堵块自由掉落，再结合倒锥形管的形状(上宽下窄)以及堵块宽度、排气管直径、倒锥形管上端直径大小关系和挡块的设计，可以通过堵块反复使排气管与倒锥形管和第二法兰管连通。

如此一来，一方面，上述工作原理将可以使第一法兰管与抽水管道内的空气排出；另一方面，当空气排完后负压消失，堵块下落重新堵住排气管，使其关闭，离心泵正常抽水、排水，不影响工作。本发明只要启动离心泵后，基本上5分钟以内(实测)就能实现排水，并且在运行过程中，如果泵壳内不是满水状态，由于离心泵发生抽空，止回阀关闭，倒锥形管内就会产生负压，吸附堵块向上运动，使排气管重新与倒锥形管和第二法兰管连通，实现第一法兰管与抽水管道内的空气排出，使地下水能继续在大气压作用下进入到第一法兰管内。当地下水进入到第一法兰管之后，抽空不再存在，止回阀会再次被拉开，水进入到第二法兰管和泵壳内，直至泵壳和第二法兰管内重新处于满水状态时，即可继续排水。

因此，本发明通过设计注水抽气机构，可以让离心泵启动后，在运行过程中不需要反复停机和人工灌水，避免了繁琐的离心泵熄火停机和灌水操作，最大程度上确保了离心泵的使用寿命。

(2)本发明所设计的注水抽气机构，结构简单、成本低廉。并且在设计注水抽气机构后，本发明无需再在抽水管道端部设置底阀，如此一来，不仅不需要增加辅助加固机构，而且无需担心因为底阀被杂质卡住而导致漏水；同时，在灌水时，依靠止回阀的隔离，只需向泵壳和第二法兰管内灌满水即可，如此也大幅减少了灌水量，极大地降低了工人的工作强度。

并且，在本发明中，由于灌水量是固定的(只需向泵壳和第二法兰管内灌满水)，无论抽水管道布置多长，灌水时间都不长，操作上非常便捷，因此，相比现有技术来说，本发明更能充分满足现场工地的实际应用场景和需求。

(3)本发明采用的离心抽水方式，由于止回阀对两段法兰管的隔离以及抽水管道没有底阀，因而即使离心泵熄火停机，抽水管道底端也受压很小或者基本不受压，不存在端部被压断的风险，大幅延长了抽水管道的使用寿命。

(4)本发明中的倒锥形管由透明材质制成，便于察看堵块的运动情况。

(5)本发明设置了螺杆调节机构，可方便手动调节止回阀的开启度，实现排水量的调节。

(6)本发明设计合理、成本低廉，在使用过程中完全避免了气缚问题，使用上非常方便，适合大规模推广应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A处的放大示意图。

图3为本发明-实施例中止回阀的设置示意图

图4为本发明-实施例中堵块的初始状态示意图。

图5为本发明-实施例中堵块被吸附时的状态示意图。

图6为本发明的另一种结构示意图。

图7为图6中B处的放大示意图。

图8为螺杆调节机构与止回阀的初始状态示意图。

图9为螺杆调节机构调节止回阀开启度时的一种状态示意图。

图10为螺杆调节机构调节止回阀开启度时的另一种状态示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-离心泵，2-泵壳，3-出水管，4-第二法兰管，5-倒锥形管，51-挡块，6-堵块，7-排气管，8-止回阀，81-转轴，9-第一法兰管，10-抽水管道，11-螺杆调节机构。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例

本发明提供了一种引水装置，配合离心泵使用，实现地下水抽水、排水。如图1～4所示，本发明结构上主要包括离心泵1、注水抽气机构和抽水管道10三大部分，其中，所述的注水抽气机构是整个方案的核心部件，其包括一端通过一45°弯管与抽水管道10连接的第一法兰管9，一端与第一法兰管9连接、另一端与离心泵1的泵壳2(泵壳连接有出水管3)连通的第二法兰管4，设置在第一法兰管9与第二法兰管4连接处附近并可翻转的止回阀8(止回阀8通过转轴81与第一法兰管9的端部连接，如图3所示)，以及一端与第一法兰管9连通、另一端通过一抽排气机构与第二法兰管4连通的排气管7。

所述的抽排气机构其包括一端与第二法兰管4连通、另一端连接排气管7的倒锥形管5，以及放置在倒锥形管5内的堵块6。具体为：所述第一法兰管9和第二法兰管4各自的上方管壁均开设有通孔；所述排气管7一端与第一法兰管9上的通孔连接；所述倒锥形管5一端与第二法兰管4上的通孔连接。

同时，在本实施例中，堵块6用于堵住排气管7的端口，其优选采用不锈钢球，直径与排气管直径相等并小于倒锥形5上端的直径，并且倒锥形管5上端设有挡块51；而所述的倒锥形管5则由透明材质制成，便于观察堵块6的运动情况。

下面根据上述装置的结构介绍本发明的工作流程。

首先，从出水管处向泵壳2内灌水，直至泵壳2、第二法兰管4内均灌满水后停止灌水。而后，开启离心泵1，此时，在离心泵叶轮高速旋转产生的离心力作用下，叶轮转轴附近的压强减小，形成局部真空，倒锥形管5内形成负压，堵块6被吸起，由于倒锥形管5上宽下窄，并且设有挡块51，因而堵块6被吸起后，将使排气管7与倒锥形管5和第二法兰管4连通，第一法兰管9及抽水管道10内的空气便会经由排气管7、倒锥形管5进入到第二法兰管4内，图4、5显示了堵块初始、吸附时的状态示意图，图5中的箭头表示空气的流动方向。

当第一法兰管9及抽水管道10内的空气被逐渐排出的同时，地下水在大气压作用下经由抽水管道10缓慢进入到第一法兰管9，同时，在离心力作用下，止回阀8被拉开，此时地下水便进入到第二法兰管内，并最终在叶轮高速旋转作用下被甩入出水管，从出水管持续排出。而当第一法兰管9及抽水管道10内的空气被逐渐排出并形成真空的过程中，堵块6在重力和不断减小的负压作用下缓慢掉落并最终堵住排气管7，将其关闭。

当泵壳2和第二法兰管4内处于未满水状态时，离心泵1出现抽空，止回阀8自动关闭，此时倒锥形管5内继续产生负压，并将堵块6向上吸附，使排气管7重新与倒锥形管5和第二法兰管4连通，实现第一法兰管9与抽水管道10内的空气排出，使地下水能继续在大气压作用下进入到第一法兰管9内。而当地下水进入到第一法兰管9之后，抽空不再存在，止回阀8会再次被拉开，水进入到第二法兰管4和泵壳2内，直至泵壳2和第二法兰管4内重新处于满水状态时，即可继续排水。

另外，在上述抽水、排水过程中，本发明可以实现排水量的调节，如图6、7所示，只需设置一个螺杆调节机构11(由一个转动手轮+螺杆+密封圈构成)，然后在第二法兰管4上靠近止回阀8处开设有通孔，通孔上焊有用于与螺杆调节机构螺纹配合的螺母，螺杆穿入第二法兰管内，并且止回阀8的一面为斜面。当需要调节止回阀8的开启度时，通过转动手轮旋转螺杆，带动其做螺纹转动，从而调节其上下移动的距离，即可实现止回阀开启度的调节(螺杆越往下移动，止回阀开启度越小)，如图8～10所示，图9、10中的箭头分别表示水流方向和螺杆的移动方向。当然，本发明也可以采用电机+变频器的设计，通过电动的方式控制止回阀的开启度，但成本投入会比较高。

本发明只需在现有离心泵运行结构基础上加设一个注水抽气机构，即可具备如下优点：

(1)离心泵在运行过程无需反复熄火停机和人工灌水操作，不仅确保了离心泵的使用寿命，而且大幅减少了灌水量，降低了工人的工作强度，并彻底解决了气缚问题；

(2)无需在抽水管道端部设置底阀和增加辅助加固机构，也无需担心因为底阀被杂质卡住而导致漏水。

(3)抽水管道可以充分延长，满足了现场工地的实际应用场景和需求；

(4)在抽水、排水作业过程中，即使离心泵熄火停机，抽水管道底端也基本不受压，不存在端部被压断的风险，大幅延长了抽水管道的使用寿命；

(5)注水抽气机构结构简单、成本低廉，可谓是通过巧妙的设计解决了现有离心泵在实际应用中的一大难题。

因此，与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种离心式引水装置，其特征在于，包括泵壳上连接有出水管(3)的离心泵(1)，以及注水抽气机构和一端伸入至地下的抽水管道(10)；所述注水抽气机构包括一端与抽水管道(10)另一端连接的第一法兰管(9)，一端与第一法兰管(9)连接、另一端与离心泵(1)的泵壳连通的第二法兰管(4)，设置在第一法兰管(9)与第二法兰管(4)连接处附近并可翻转的止回阀(8)，以及一端与第一法兰管(9)连通、另一端通过一抽排气机构与第二法兰管(4)连通的排气管(7)；所述抽排气机构包括一端与第二法兰管(4)连通、另一端连接排气管(7)的倒锥形管(5)，以及放置在倒锥形管(5)内的堵块(6)；所述的堵块(6)宽度大于等于排气管直径并小于倒锥形管(5)上端的直径，并且倒锥形管(5)上端设有挡块(51)。

2.根据权利要求1所述的一种离心式引水装置，其特征在于，所述第一法兰管(9)和第二法兰管(4)各自的上方管壁均开设有通孔；所述排气管(7)一端与第一法兰管(9)上的通孔连接；所述倒锥形管(5)一端与第二法兰管(4)上的通孔连接。

3.根据权利要求2所述的一种离心式引水装置，其特征在于，所述堵块(6)为不锈钢球，其直径与排气管直径相等。

4.根据权利要求2或3所述的一种离心式引水装置，其特征在于，所述倒锥形管(5)由透明材质制成。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种离心式引水装置，其特征在于，还包括用于调节止回阀(8)开启度的螺杆调节机构(11)；所述第二法兰管(4)上靠近止回阀处开设有通孔，通孔上焊有用于与螺杆调节机构螺纹配合的螺母。

6.权利要求1～5任一项所述的离心式引水装置的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)从出水管处向泵壳内灌水，直至泵壳、第二法兰管内均灌满水后停止灌水；

(2)开启离心泵，在离心泵叶轮高速旋转产生的离心力作用下，叶轮转轴附近的压强减小，形成局部真空，倒锥形管内形成负压，堵块被吸起，使得排气管与倒锥形管和第二法兰管连通，第一法兰管及抽水管道内的空气经由排气管、倒锥形管进入到第二法兰管内；

(3)当第一法兰管及抽水管道内的空气被逐渐排出的同时，地下水在大气压作用下经由抽水管道缓慢进入到第一法兰管，同时，在离心力作用下，止回阀被拉开，此时地下水便进入到第二法兰管内，并最终在叶轮高速旋转作用下被甩入出水管，从出水管持续排出。

7.根据权利要求6所述的一种离心式引水装置的实现方法，其特征在于，当第一法兰管及抽水管道内的空气被逐渐排出并形成真空的过程中，堵块在重力和不断减小的负压作用下缓慢掉落并最终堵住排气管。

8.根据权利要求7所述的一种离心式引水装置的实现方法，其特征在于，当泵壳内处于未满水状态时，离心泵出现抽空，止回阀自动关闭，此时倒锥形管内继续产生负压，并将堵块向上吸附，使排气管重新与倒锥形管和第二法兰管连通。

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