CN113202826A - 一种高频大流量高扬程水锤泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高频大流量高扬程水锤泵，包括水源总管、设置于水源总管末端的排水管、设置于排水管尾部的泄水阀以及设置于水源总管上的泵体，所述泵体包括大径压力罐、小径压力罐、轴杆、大活塞、中活塞、小活塞、一阶缓冲罐、二阶缓冲罐、储水罐和扬水管。本发明通过活塞二次加压、储水射流的方式，具有更高的能量，因此具有更高的扬程；因为活塞下降时将一部分水流通过储液罐进入总水头，缩短了两次水锤现象发生的周期，因此提高了水锤现象的频率，因而有效增加了流量。

Description

一种高频大流量高扬程水锤泵

技术领域

本发明涉及水锤泵领域，特别是一种高频大流量高扬程水锤泵。

背景技术

水锤泵是一种自动泵水机械，利用流水的动力，使两个止回阀(泄水阀和输水阀)周期性地自动交替启闭，产生水锤作用，将水由低处提升至高处。水锤泵不消耗煤炭、石油和电能，具有良好的生态环境效益；在微水头下(<5m)的运行效率高，一般情况下可达50％～70％，远大于该水头下的微水电效率。

现有技术的典型的水锤泵主要由泄水阀、输水阀、空气罐、空气阀、泵体和支架组成，其中，泄水阀和输水阀为升降式止回阀。

初始状态，泄水阀在重力或其他外力的作用下处于开启状态，输水阀关闭。在水位差H的作用下，上池的水由动力水管进入水锤泵，并通过泄水阀下泄。当水流加速到流速超过某一临界值时，水流的推力大于泄水阀阀瓣的重力，泄水阀迅速关闭。由于阀门突然关闭，系统发生剧烈的水锤，泵体内的压力迅速增大，使得输水阀打开，泵体内的水进入空气罐。空气罐内空气压力增大，泵体内水压力降低，使得输水阀关闭，泄水阀重新开启，水锤泵进入下一个工作循环。空气罐内的水因压缩空气的膨胀被挤压通过扬水管进入高位水池。负压波时，空气由空气阀进入泵体，并在下一个工作循环过程中进入空气罐，补充被高压水溶解的空气。

然而，现有技术的水锤泵的扬程能够达到100米左右，但受中心阀运动行程的影响，供水量及效率过低，仅能实现微量的供水，这使得水锤泵的应用受到大大的限制。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种利用水锤现象，帕斯卡原理和射流原理来达到大流量高扬程的目的的高频大流量高扬程水锤泵。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种高频大流量高扬程水锤泵，包括水源总管、设置于水源总管末端的排水管、设置于排水管尾部的泄水阀以及设置于水源总管上的泵体，所述泵体包括大径压力罐、小径压力罐、一阶缓冲罐、二阶缓冲罐、储水罐和扬水管；

所述大径压力罐末端与水源总管相连，小径压力罐末端连接在大径压力罐顶端，小径压力罐顶端连接有二阶扬水阀，二阶扬水阀顶端与二阶缓冲罐末端的进水口相连，扬水管与二阶缓冲罐一侧的出水口相连；

所述大径压力罐下部内设有密封板，贯穿密封板设有轴杆，轴杆顶端轴向固定有小活塞且装配于小径压力罐内，轴杆末端轴向固定有大活塞且装配于密封板下方的大径压力罐内，位于密封板上方的大径压力罐内的轴杆上轴向固定有中活塞；位于密封板上部的大径压力罐一侧壁分别设有进水口和出水口，大径压力罐的出水口通过第一级间管与储水罐相连，第一级间管内设有第一逆止阀，储水罐固定在水源总管上，储水罐与水源总管通过射流小孔相连；所述大径压力罐的进水口通过第二级间管与高位水池相连，该第二级间管内设有第二逆止阀；

所述一阶缓冲罐下端末端的进水口连接有一阶扬水阀，一阶扬水阀末端与水源总管相连；一阶缓冲罐一侧的出水口通过第三级间管与小径压力罐一侧的进水口相连，第三级间管内设有第三逆止阀；

所述一阶缓冲罐和二阶缓冲罐顶部分别设有空气阀；

所述小径压力罐中部一侧设有第一连通孔，大径压力罐上部一侧设有第二连通孔，所述第一连通孔和第二连通孔内可拆卸连接有螺栓。

进一步地，所述大径压力罐末端内固定有环形导流板。

优选地，所述储水罐设置水源总管前端，大径压力罐位于储水罐与一阶扬水阀之间。

进一步地，所述密封板下端的大径压力罐一侧壁开设有通气孔。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明利用自流水系统中的重力势能，实现山区等极端地形无动力源的供水输运，可达到储水、灌溉、生态水资源改善等目标；

2.本发明通过活塞二次加压、储水射流的方式，具有更高的能量，因此具有更高的扬程。因为活塞下降时将一部分水流通过储液罐进入总水头，缩短了两次水锤现象发生的周期，因此提高了水锤现象的频率，因而有效增加了流量；

3.本发明的水锤泵是一种清洁无污染类动力装置，通过改进提升相关性能指标，进一步到达响应国家节能减排的号召；

4.本发明的水锤泵这种高效清洁的泵水设备，在缺电、无电的山区、农村以及微水能资源丰富的城镇河道具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。

如图1所示，本实施例公开了一种高频大流量高扬程水锤泵，包括水源总管1、设置于水源总管1末端的排水管2、设置于排水管尾2部的泄水阀4以及设置于水源总管1上的泵体，所述泵体包括大径压力罐9、小径压力罐10、一阶缓冲罐7、二阶缓冲罐8、储水罐11和扬水管3；

所述大径压力罐9末端与水源总管1相连，小径压力罐10末端连接在大径压力罐9顶端，小径压力罐10顶端连接有二阶扬水阀6，二阶扬水阀6顶端与二阶缓冲罐8末端的进水口相连，扬水管3与二阶缓冲罐8一侧的出水口相连；

所述大径压力罐9下部内设有密封板14，贯穿密封板14设有轴杆15，轴杆15顶端轴向固定有小活塞18且装配于小径压力罐10内，轴杆15末端轴向固定有大活塞16且装配于密封板14下方的大径压力罐9内，大径压力罐9末端内固定有环形导流板13，位于密封板14上方的大径压力罐9内的轴杆15上轴向固定有中活塞17；位于密封板14上部的大径压力罐9一侧壁分别设有进水口和出水口，大径压力罐9的出水口通过第一级间管121与储水罐11相连，第一级间管121内设有第一逆止阀22，储水罐11固定在水源总管1前端上，储水罐11与水源总管1通过射流小孔25相连；所述大径压力罐9的进水口通过第二级间管122与高位水池26相连，该第二级间管122内设有第二逆止阀23；

所述一阶缓冲罐7下端末端的进水口连接有一阶扬水阀5，一阶扬水阀5末端与水源总管1相连，大径压力罐9位于储水罐11与一阶扬水阀5之间；一阶缓冲罐7一侧的出水口通过第三级间管123与小径压力罐10一侧的进水口相连，第三级间管123内设有第三逆止阀24；

所述一阶缓冲罐7和二阶缓冲罐8顶部分别设有空气阀27；

所述小径压力罐10中部一侧设有第一连通孔20，大径压力罐9上部一侧设有第二连通孔21，所述第一连通孔20和第二连通孔21内可拆卸连接有螺栓。密封板14下端的大径压力罐9一侧壁开设有通气孔19。

本实施例中，连接好小径压力罐与大径压力罐上部及大中小活塞后，先从第一连通孔20注水，注水至第二连通孔21出水时，停止注水并用螺栓封住第第二连通孔21，再将活塞与轴杆抬升至最高位，再将第一连通孔20封闭。

使用本发明的水锤泵时，具体工作过程如下：

I.水锤现象未发生时，水由泄水阀4流走，此时泵体内部压力逐渐升高；

II.水源总管1内的水在压力升高并达到泄水阀4阈值后，水锤现象发生，将泄水阀4堵住，一阶扬水阀5、二阶扬水阀6会开启，空气阀27关闭，在这个过程中由以下三个过程同时发生：

1.一阶扬水阀5进入一阶缓冲罐7，再由一阶缓冲罐7进入第三级间管123流至小径压力罐10中；

2.水锤作用在大活塞16上，大活塞16上升利用轴杆15带动小活塞18向上，通过帕斯卡原理进一步加压来自一阶扬水阀5进入小径压力罐10内的水，使之穿过二阶扬水阀6，进入二阶缓冲罐8内。

3.在水锤效应时，大活塞16带动轴杆15连同中活塞17一起上升，中活塞17与密封板14之间的距离变大，中活塞17与密封板14之间的体积也变大，中活塞17与密封板14之间的腔内压强变小，因此将来高位水池的一部分水通过第二级间管122吸入至大径压力罐9内。

4.二阶缓冲罐8的水沿扬水管3射出。

III.接着水锤现象减弱并消失，这个过程中，泄水阀4再次打开，一阶扬水阀5、二阶扬水阀6会关闭，空气阀27开启，在这个过程中以下三个过程同时发生：

1.小活塞18、中活塞17和大活塞16逐渐下降，中活塞17因为重力下降时，中活塞17与密封板14之间的体积减小，将中活塞17与密封板14之间的腔内的水沿第一级间管121压至储水罐11；

2.储水罐11中因有来自大径压力罐9中的水流入，因此将一部分水沿射流小孔25挤压至水源总管1中，通过射流现象，加快水源总管1中的流速，进而加快下一次水锤现象发生；

3.两个空气阀27在当一阶缓冲罐7和二阶缓冲罐8内的空气小于大气压时开启，使得一阶缓冲罐7和二阶缓冲罐8内压力与大气连通，辅助小活塞18、中活塞17和大活塞16的下降过程。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高频大流量高扬程水锤泵，包括水源总管、设置于水源总管末端的排水管、设置于排水管尾部的泄水阀以及设置于水源总管上的泵体，其特征在于：所述泵体包括大径压力罐、小径压力罐、一阶缓冲罐、二阶缓冲罐、储水罐和扬水管；

所述大径压力罐末端与水源总管相连，小径压力罐末端连接在大径压力罐顶端，小径压力罐顶端连接有二阶扬水阀，二阶扬水阀顶端与二阶缓冲罐末端的进水口相连，扬水管与二阶缓冲罐一侧的出水口相连；

所述大径压力罐下部内设有密封板，贯穿密封板设有轴杆，轴杆顶端轴向固定有小活塞且装配于小径压力罐内，轴杆末端轴向固定有大活塞且装配于密封板下方的大径压力罐内，位于密封板上方的大径压力罐内的轴杆上轴向固定有中活塞；位于密封板上部的大径压力罐一侧壁分别设有进水口和出水口，大径压力罐的出水口通过第一级间管与储水罐相连，第一级间管内设有第一逆止阀，储水罐固定在水源总管上，储水罐与水源总管通过射流小孔相连；所述大径压力罐的进水口通过第二级间管与高位水池相连，该第二级间管内设有第二逆止阀；

所述一阶缓冲罐下端末端的进水口连接有一阶扬水阀，一阶扬水阀末端与水源总管相连；一阶缓冲罐一侧的出水口通过第三级间管与小径压力罐一侧的进水口相连，第三级间管内设有第三逆止阀；

所述一阶缓冲罐和二阶缓冲罐顶部分别设有空气阀；

所述小径压力罐中部一侧设有第一连通孔，大径压力罐上部一侧设有第二连通孔，所述第一连通孔和第二连通孔内连接有可拆卸螺栓。

2.根据权利要求1所述的高频大流量高扬程水锤泵，其特征在于：所述大径压力罐末端内固定有环形导流板。

3.根据权利要求1所述的高频大流量高扬程水锤泵，其特征在于：所述储水罐设置水源总管前端，大径压力罐位于储水罐与一阶扬水阀之间。

4.根据权利要求1所述的高频大流量高扬程水锤泵，其特征在于：所述密封板下端的大径压力罐一侧壁开设有通气孔。

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