CN114699990A - 一种静压力输水控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种静压力输水控制系统及其控制方法，属于智能控制的技术领域。包括：内筒体，其顶部设有引流口，底部的周边设有导流部；外筒体，密封套接于所述内筒体的外壁；所述内筒体的内壁与外筒体的外壁之间存在预定间隙形成加压空间；出液管，一端连通于所述外筒体的顶部，另一端设置有若干个分液管；动力机构，同时连通于所述若干个分液管；排液管，连通于所述动力机构。本发明首先通过具有内、外筒体的装置对液体产生水柱静压力，迫使目标液体内的杂质在水柱静压力的作用下发生破裂。且不管目标液体是处于何种状态，只要是经过该系统的液体都能处理一遍，从根本上实现目标液体的净化处理。

Description

一种静压力输水控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于智能控制的技术领域，特别是涉及一种静压力输水控制系统及其控制方法。

背景技术

目前水柱压力被由于其特殊性被应用于水处理、医学以及样品采集等多方便面。但是水柱压力是需要营造出一定外界环境方可达到效果，即需要达到所需的压力值，但是与此同时将会影响到液体正常的流动性，造成排液或者出液的困扰。

同时，需要对液体进行净化处理，一般使用的是试剂处理，但是添加试剂会带来其他的化学影响，并不能从根本上解决问题。

发明内容

本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供了一种静压力输水控制系统及其控制方法。

本发明采用以下技术方案：一种静压力输水控制系统，预埋在河坝内；包括：

内筒体，其顶部设有引流口，底部的周边设有导流部；

外筒体，密封套接于所述内筒体的外壁；所述内筒体的内壁与外筒体的外壁之间存在预定间隙形成加压空间；

出液管，一端连通于所述外筒体的顶部，另一端设置有若干个分液管；

动力机构，同时连通于所述若干个分液管；

排液管，连通于所述动力机构；动力机构作用于分液管，将加压空间内的液体依次从出液管、分液管中抽取出来，并经过动力机构转折使液体从排液管中排出。

在进一步的实施例中，所述动力机构包括：

壳体，至少包括：承载面和相对设置的工作面；所述工作面上开设有与所述若干个分液管相对应的进液孔，以及与所述排液管相对应的出液孔；所述进液孔呈矩阵式分布在所述出液孔的周边；

活塞件，对应于所述进液孔；

动力源，安装于所述承载面上；

驱动件，其下表面传动连接于所述动力源的输出端，其上表面传动连接于所述若干个活塞件；当活塞件处于拉伸状态时，对应的进液孔被打开，当前活塞件进入进液模式；当活塞件处于压缩状态时，对应的进液孔被关闭，当前活塞件进入排液模式。

在进一步的实施例中，所述活塞件包括：

本体，固定于所述壳体内；所述本体的上表面自上而下凹陷形成N个镂空槽；每个镂空槽的边缘处向下延伸预定厚度形成放置槽，所述放置槽的内径自上而下逐渐减小；其中N为大于等于1的整数；

盖体，设于所述本体的上表面；所述盖体的上表面自上而下凹陷形成N组通孔组，每组通孔组位于对应的镂空槽上方；所述通孔组包括：至少一个进液圈和至少一个出液圈，其中所述进液圈的顶部铰接有进液活动圈，且所述进液圈位于对应的进液孔的下方；所述出液圈的底部铰接有出液活动圈，且所述出液圈与所述出液孔相靠近。

在进一步的实施例中，所述驱动件包括：

异形板，包括：传动连接于所述动力源的连接部，沿径向同时向外、向下延伸预定长度、预定角度的N个驱动部；

密封件，其底端对应铰接于所述驱动部；所述密封件的顶端位于放置槽内，当密封件处于低处时，所述密封件的外壁与放置槽的内壁构成完整的面接触。

在进一步的实施例中，所述动力源包括：驱动电机，传动连接于所述驱动电机的输出轴的凸轮，以及铰接于所述凸轮一侧的驱动轴；所述驱动轴的底端连接于所述驱动件的下表面。

在进一步的实施例中，所述进液活动圈的转动方向为放置槽所在方向；

所述出液活动圈的转动方向为放置槽所在的反方向。

使用如上所述的静压力输水控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、根据水流量选定符合需求的内筒体、外筒体、出液管、分液管及排液管，组装得到所需的静压力输水控制系统；

步骤二、关闭排水阀，使目标液体经过静压力输水控制系统排出；排出时，液体由内筒体的引流口进入到内筒体的内部，并在重力的作用下提供导流部转移至外筒体与内筒体之间的加压空间内，产生一级水柱压力；

步骤三、由于液体持续的流入到内筒体内，故加压空间的水柱液面持续上升直至到达出液管处，在动力机构的作用下，位于出液管处的液体分流至若干个分液管内，分别产生若干个二级水柱压力；

步骤四、分液管中的水柱在动力机构的作用下转折并由排液管排出河坝外。

在进一步的实施例中，所述内筒体、外筒体、出液管、分液管及排液管之间的参数关系如下：

定义内筒体的半径为r，外筒体的半径为R，出液管的半径为D，分液管的半径为d，排液管的外径为A，

则外筒的半径

，式中，

为加压空间的水柱液面上升的速度，

为液体在重力的作用下流速；

则出液管的半径为D，

，式中，

为液体在出液管内的流速；

则分液管的半径d，d=δ•D/N，其中δ表示与流动阻力有关的系数，其取值范围为0.8~0.95；N为分液管的数量；

排液管的外径为A，A=

•d，

表示与重力阻力有关的系数，其取值范围为1.0~1.2。

在进一步的实施例中，所述步骤四具体包括以下流程：

步骤401、驱动电机驱动与之传动连接的凸轮转动，与凸轮传动连接的异形板在预定角度内发生倾斜；

步骤402、在执行步骤401时，有至少一个密封件从放置槽内底部被推送至顶部，对应放置槽上的进液活动圈关闭、出液活动圈打开，使液体被挤压从排液管排出；

步骤403、在执行步骤401时，有至少一个密封件从放置槽的顶部被下拉至底部，对应放置槽上的进液活动圈打开、出液活动圈开闭，分液管中的液体流入至放置槽内；

每个放置槽内的密封件均反复执行步骤401至步骤403。

本发明的有益效果：本发明首先通过具有内、外筒体的装置对液体产生水柱静压力，迫使目标液体内的杂质在水柱静压力的作用下发生破裂。且不管目标液体是处于何种状态，只要是经过该系统的液体都能处理一遍，从根本上实现目标液体的净化处理。

同时本发明中的系统时安装有一定长度的水管延伸，故如果直接水柱静压处理后直接排出会导致产生的水柱静压力降低，处理效果不佳，因此设置了动机机构，在排出时提供了一个转折点，避免出现水柱静压力降低的现象，即保证了其内部的正常所需的水柱压力。

附图说明

图1为本发明的内筒体与外筒体的剖视图。

图2为本发明中的动力机构的结构示意图。

图3为本发明中的动力机构的剖视图。

图4为动力机构中的活塞件的结构示意图。

图5为动力机构中的异形板的结构示意图。

图1至图5中的各标注为：内筒体1、引流口2、导流部3、外筒体4、加压空间5、动力机构6、承载面601、工作面602、进液孔603、出液孔604、本体605、镂空槽606、放置槽607、盖体608、通孔组609、进液圈610、出液圈611、进液活动圈612、出液活动圈613、异形板614、密封件615、凸轮616、驱动轴617、连接部618、驱动部619。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明做进一步的描述。

基于目前现有的对目标液体的处理方法，是需要等到目标液体爆发之后才会采取的措施，因此现有的处理方法不仅仅不具有时效性同时不能根本解决问题。

因为发明人研发了一种静压力输水控制系统，即当排水时，液体必须要经过该河坝内的静压力输水控制系统内，不管液体中是否存在目标液体在不影响其正常排水的情况下，对经过该系统的液体都做过净化处理，既从根本上解决了问题同时还具有非常前卫的时效性。

实施例1

本实施例公开了一种静压力输水控制系统。换言之液体在排放时必须要经过这个静压力输水控制系统，排放液体时便开始了净化处理。因此本实施例设置有若干个静压力输水控制系统，且每个静压力输水控制系统的结构相同。如图1所示，包括：内筒体1，其内部为中空结构用于流入液体。且所述内筒体1的顶部设置有引流口2，用于将液体引入至内筒体1的内部。还包括：外筒体4，密封套接于所述内筒体1的外壁；所述内筒体1的内壁与外筒体4的外壁之间存在预定间隙形成加压空间5。换言之，所述外筒体4的底部与内筒体1的底部为密封连接，且外筒体4的顶部低于内筒体1的顶部并与内筒体1密封连接。因此液体在进入系统时仅通过内筒体1进入。故，在进一步的实施例中，所述内筒体1的底部的周边处设置有导流部3，所述导流部3用于实现内筒体1与外筒体4之间的贯通。优选的，所述导流部3可以是若干个导流孔，也可以是敞口结构。所述加压空间5为柱状结构，用于给位于其内的液体产生柱状静压力，从而导致目标液体在柱状静压力的作用下发生破裂，目标液体内杂质的细胞间黏连变少，破坏杂质团聚集状态，自身的浮力降低。

为了不影响液体的正常排放，会在外筒体4处连通有排液管和水泵，通过水泵的作用将位于加压空间5内的液体抽取并排出。但是也正是因为水泵的作用在抽取液体时导致加压空间5内的压强降低，水流速度增强因此破坏了柱状静压力，出现对液体处理不彻底的现象。

故为了解决上述技术问题，本实施例所述的系统还公开了：一端连通于外筒体4顶部的出液管，且出液管的另一端设置有若干个分液管。分液管的末端处同时连通于动力机构6，所述动力机构6还连通于排液管。使用时，动力机构6作用于分液管，将加压空间5内的液体依次从出液管、分液管中抽取出来，并经过动力机构6转折使液体从排液管中排出。

在上述结构中，液体由单支出液管分流至若干个分液管内（在本实施例中，分液管的数量为N，N的取值为4），一方面增加了柱状静压力，进一步对目标液体起到破裂的作用，另一方面出液管于分液管的连接处具有一定的弯曲度，避免出现压强降低的现象。

同时，在本实施例中，所述动力机构6除了在不影响柱状静压力的前提下对液体抽取，还能给位于加压空间5及出液管、分液管内的液体提供预定时间供其破裂。具体表现为：如图2所示，动力机构6包括：壳体，用于起到支撑和组装的作用。所述壳体包括承载面601和设置在承载面601对立面处的工作面602。其中工作面602上开设有N个进液孔603和一个出液孔604，所述进液孔603的位置与所述分液管的位置相对应，即分液管对应连接于进液孔603。所述出液孔604用于连接排液管，即使用时液体从N个分液管中分别通过进液孔603进入到动力机构6内，动力机构6处理完成后再经出液孔604排出至排液管，最后由排液管排出。为了便于安装和提高管路的条理性，在进一步的实施例中，进液孔603呈矩阵式分布在所述出液孔604的周边。壳体的承载面601上安装有动力源，所述动力源的输出端传动连接有驱动件。

所述动力机构6还包括：所述驱动件的上表面设置有活塞件，且所述活塞件的位置与所述进液孔603的位置相对应。使用时，动力源控制驱动件转动，使得某一活塞件处于拉伸状态，与该活塞件相对应的进液孔603被打开，当前活塞件进入进液模式；同时，另一个活塞件处于压缩状态，与该活塞件相对应的进液孔603被关闭，当前活塞件进入排液模式。

为了更好的阐述上述原理，在进一步的实施例中，活塞件包括：固定在壳体内部的本体605，且本体605上的设置有N个镂空槽606，每个镂空槽606的边缘处向下延伸预定厚度形成放置槽607，所述放置槽607的内径自上而下逐渐减小（是为了避免下文中的密封件615在做往返运动时与放置槽607发生脱离，起到限位和止档的效果）。还包括：设置在本体605上表面处的盖体608，且盖体608的上表面自上而下凹陷形成N组通孔组609，每组通孔组609位于对应的镂空槽606上方；所述通孔组609包括：至少一个进液圈610和至少一个出液圈611，其中所述进液圈610的顶部铰接有进液活动圈612，且所述进液圈610位于对应的进液孔603的下方；所述出液圈611的底部铰接有出液活动圈613，且所述出液圈611与所述出液孔604相靠近。

需要说明的是，所述进液活动圈612的转动方向为放置槽607所在方向；所述出液活动圈613的转动方向为放置槽607所在的反方向。

为了与上述结构中的活塞件相适配，即在完成进液、出液的同时，还需要给分液管内的液体提供预定时间以完成静压处理。故所述N个进液孔603不能同时处于打开状态，如果同时处于打开状态将会存在以下问题：一、无法保证分液管内所需的静压力和所需的静压处理时间；二、再次排液时会产生较大的涡流。

因此，为了解决上述技术问题，本实施例所使用的驱动件包括：异形板614，其结构如图所示，包括：传动连接于所述动力源的连接部618，沿径向同时向外、向下延伸预定长度、预定角度的N个驱动部619。其中，每个驱动部619上对应铰接有密封件615，且所述密封件615的顶端穿过放置槽607并放置在放置槽607内，由于放置槽607为内径自上而下逐渐减小，故避免了密封件615在做往复运动时会与放置槽607发生脱离。当密封件615处于低处时，所述密封件615的外壁与放置槽607的内壁构成完整的面接触，换言之密封件615的顶部为密封结构，且密封件615的外形与放置槽607的内壁形状相同。

基于上述描述，以其中一个活塞件所述状态为例，当密封件615在驱动件及动力源的作用下，于放置槽607内的顶部向下移动，则进液活动圈612和出液活动圈613均受到放置槽607内部产生的吸附力，由于进液活动圈612的运行方向为放置槽607所在方向，换言之，在吸附力的作用下，进液活动圈612发生转动，进液孔603被打开开始进液；同时由于出液活动圈613的运动方向为放置槽607所在的反方向，故在吸附力的作用下，出液活动圈613不会发生转动，故出液孔604一直处于封闭状态。因此这个过程为进液模式。

反之，当密封件615在驱动件及动力源的作用下，于放置槽607内的顶部向上移动，则进液活动圈612和出液活动圈613均受到放置槽607内部产生的顶力，由于进液活动圈612的运行方向为放置槽607所在方向，换言之，在顶力的作用下，进液活动圈612不发生转动，进液孔603处于封闭状态，无进液；同时由于出液活动圈613的运动方向为放置槽607所在的反方向，故在顶力的作用下，出液活动圈613向放置槽607所在的反方向发生转动，故出液孔604处于打开状态，并由于密封件615持续的顶出，故将放置槽607内的液体从出液孔604排出。因此这个过程为排液模式。

为了驱动异形板614上的驱动部619在同一时刻处于不同的高度，完成所需的交错进液、排液。故在本实施例中，所述动力源包括：驱动电机，传动连接于所述驱动电机的输出轴的凸轮616，以及铰接于所述凸轮616一侧的驱动轴617；所述驱动轴617的底端连接于所述驱动件的下表面。

结合上述动力源，动力源控制驱动件的工作原理如下：驱动电机转动，同时与之传动连接的凸轮616自转，由于驱动轴617铰接在凸轮616的一侧，故与驱动轴617连接的驱动件在预定角度范围内发生波动和转动，从而实现驱动部619在同一时刻处于不同的高度。

本实施例通过设置了在不影响液体正常的排量的情况下，同时动力机构6还能满足在转折前目标液体内杂质细胞破裂所需的静压力需求，并提供了一定的动力。

实施例2

本实施例公开了一种基于实施例所述系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、根据水流量选定符合需求的内筒体1、外筒体4、出液管、分液管及排液管，组装得到所需的静压力输水控制系统；其中，内筒体1、外筒体4、出液管、分液管及排液管的尺寸选择如下：定义内筒体的半径为r，外筒体的半径为R，出液管的半径为D，分液管的半径为d，排液管的外径为A，

则外筒的半径

，式中，

为加压空间的水柱液面上升的速度，

为液体在重力的作用下流速；

则出液管的半径为D，

，式中，

为液体在出液管内的流速；

则分液管的半径d，d=δ•D/N，其中δ表示与流动阻力有关的系数，其取值范围为0.8~0.95；N为分液管的数量；

排液管的外径为A，A=

•d，

表示与重力阻力有关的系数，其取值范围为1.0~1.2。

通过以上尺寸的限定达到整流措施的需求，保证了液体从进入到系统内、从系统排出的整个流动过程中水流流态稳定。

步骤二、关闭排水阀，使目标液体经过静压力输水控制系统排出；排出时，液体由内筒体的引流口进入到内筒体的内部，并在重力的作用下提供导流部转移至外筒体与内筒体之间的加压空间内，产生一级水柱压力；

步骤三、由于液体持续的流入到内筒体内，故加压空间的水柱液面持续上升直至到达出液管处，在动力机构的作用下，位于出液管处的液体分流至若干个分液管内，分别产生若干个二级水柱压力；

步骤四、分液管中的水柱在动力机构的作用下转折并由排液管排出河坝外。

在执行步骤四时，具体包括以下流程：步骤401、驱动电机驱动与之传动连接的凸轮616转动，与凸轮616传动连接的异形板614在预定角度内发生倾斜；

步骤402、在执行步骤401时，有至少一个密封件615从放置槽607内底部被推送至顶部，对应放置槽607上的进液活动圈612关闭、出液活动圈613打开，使液体被挤压从排液管排出；换言之，密封件615在驱动件及动力源的作用下，于放置槽607内的顶部向上移动，则进液活动圈612和出液活动圈613均受到放置槽607内部产生的顶力，由于进液活动圈612的运行方向为放置槽607所在方向，换言之，在顶力的作用下，进液活动圈612不发生转动，进液孔603处于封闭状态，无进液；同时由于出液活动圈613的运动方向为放置槽607所在的反方向，故在顶力的作用下，出液活动圈613向放置槽607所在的反方向发生转动，故出液孔604处于打开状态，并由于密封件615持续的顶出。

步骤403、在执行步骤401时，有至少一个密封件615从放置槽607的顶部被下拉至底部，对应放置槽607上的进液活动圈612打开、出液活动圈613开闭，分液管中的液体流入至放置槽607内；换言之，密封件615在驱动件及动力源的作用下，于放置槽607内的顶部向下移动，则进液活动圈612和出液活动圈613均受到放置槽607内部产生的吸附力，由于进液活动圈612的运行方向为放置槽607所在方向，换言之，在吸附力的作用下，进液活动圈612发生转动，进液孔603被打开开始进液；同时由于出液活动圈613的运动方向为放置槽607所在的反方向，故在吸附力的作用下，出液活动圈613不会发生转动，故出液孔604一直处于封闭状态。

每个放置槽607内的密封件615均反复执行步骤401至步骤403。

Claims (9)

1.一种静压力输水控制系统，其特征在于，包括：

内筒体，其顶部设有引流口，底部的周边设有导流部；

外筒体，密封套接于所述内筒体的外壁；所述内筒体的内壁与外筒体的外壁之间存在预定间隙形成加压空间；

出液管，一端连通于所述外筒体的顶部，另一端设置有若干个分液管；

动力机构，同时连通于所述若干个分液管；

排液管，连通于所述动力机构；动力机构作用于分液管，将加压空间内的液体依次从出液管、分液管中抽取出来，并经过动力机构转折使液体从排液管中排出。

2.根据权利要求1所述的一种静压力输水控制系统，其特征在于，所述动力机构包括：

壳体，至少包括：承载面和相对设置的工作面；所述工作面上开设有与所述若干个分液管相对应的进液孔，以及与所述排液管相对应的出液孔；所述进液孔呈矩阵式分布在所述出液孔的周边；

活塞件，对应于所述进液孔；

动力源，安装于所述承载面上；

驱动件，其下表面传动连接于所述动力源的输出端，其上表面传动连接于所述若干个活塞件；当活塞件处于拉伸状态时，对应的进液孔被打开，当前活塞件进入进液模式；当活塞件处于压缩状态时，对应的进液孔被关闭，当前活塞件进入排液模式。

3.根据权利要求2所述的一种静压力输水控制系统，其特征在于，所述活塞件包括：

本体，固定于所述壳体内；所述本体的上表面自上而下凹陷形成N个镂空槽；每个镂空槽的边缘处向下延伸预定厚度形成放置槽，所述放置槽的内径自上而下逐渐减小；其中N为大于等于1的整数；

盖体，设于所述本体的上表面；所述盖体的上表面自上而下凹陷形成N组通孔组，每组通孔组位于对应的镂空槽上方；所述通孔组包括：至少一个进液圈和至少一个出液圈，其中所述进液圈的顶部铰接有进液活动圈，且所述进液圈位于对应的进液孔的下方；所述出液圈的底部铰接有出液活动圈，且所述出液圈与所述出液孔相靠近。

4.根据权利要求2所述的一种静压力输水控制系统，其特征在于，所述驱动件包括：

异形板，包括：传动连接于所述动力源的连接部，沿径向同时向外、向下延伸预定长度、预定角度的N个驱动部；

密封件，其底端对应铰接于所述驱动部；所述密封件的顶端位于放置槽内，当密封件处于低处时，所述密封件的外壁与放置槽的内壁构成完整的面接触。

5.根据权利要求2所述的一种静压力输水控制系统，其特征在于，所述动力源包括：驱动电机，传动连接于所述驱动电机的输出轴的凸轮，以及铰接于所述凸轮一侧的驱动轴；所述驱动轴的底端连接于所述驱动件的下表面。

6.根据权利要求3所述的一种静压力输水控制系统，其特征在于，

所述进液活动圈的转动方向为放置槽所在方向；

所述出液活动圈的转动方向为放置槽所在的反方向。

7.使用如权利要求1至6中任意一项所述的静压力输水控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据水流量选定符合需求的内筒体、外筒体、出液管、分液管及排液管，组装得到所需的静压力输水控制系统；

步骤二、关闭排水阀，使目标液体经过静压力输水控制系统排出；排出时，液体由内筒体的引流口进入到内筒体的内部，并在重力的作用下提供导流部转移至外筒体与内筒体之间的加压空间内，产生一级水柱压力；

步骤三、由于液体持续的流入到内筒体内，故加压空间的水柱液面持续上升直至到达出液管处，在动力机构的作用下，位于出液管处的液体分流至若干个分液管内，分别产生若干个二级水柱压力；

步骤四、分液管中的水柱在动力机构的作用下转折并由排液管排出河坝外。

8.根据权利要求7所述的静压力输水控制系统的控制方法，其特征在于，所述内筒体、外筒体、出液管、分液管及排液管之间的参数关系如下：

定义内筒体的半径为r，外筒体的半径为R，出液管的半径为D，分液管的半径为d，排液管的外径为A，

则外筒的半径

，式中，

为加压空间的水柱液面上升的速度，

为液体在重力的作用下流速；

则出液管的半径为D，

，式中，

为液体在出液管内的流速；

则分液管的半径d，d=δ•D/N，其中δ表示与流动阻力有关的系数，其取值范围为0.8~0.95；N为分液管的数量；

排液管的外径为A，A=

•d，

表示与重力阻力有关的系数，其取值范围为1.0~1.2。

9.根据权利要求7所述的静压力输水控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤四具体包括以下流程：

步骤401、驱动电机驱动与之传动连接的凸轮转动，与凸轮传动连接的异形板在预定角度内发生倾斜；

步骤402、在执行步骤401时，有至少一个密封件从放置槽内底部被推送至顶部，对应放置槽上的进液活动圈关闭、出液活动圈打开，使液体被挤压从排液管排出；

步骤403、在执行步骤401时，有至少一个密封件从放置槽的顶部被下拉至底部，对应放置槽上的进液活动圈打开、出液活动圈开闭，分液管中的液体流入至放置槽内；

每个放置槽内的密封件均反复执行步骤401至步骤403。

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