CN115369952A - 一种高压氮气储能型恒压供水系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压氮气储能型恒压供水系统，包括内部充有氮气的高压储能罐，所述高压储能罐的底部对应设有进出水管，所述高压储能罐内部底端对应安装有浮球套管，所述浮球套管上均匀分布有多个圆孔，所述浮球套管内对应设有浮球，所述浮球套管底端经密封套件与进出水管连接，所述进出水管并联接入供水加压机组的出水母管上。本发明能够告别使用弹性橡胶材料，实现安全供水，同时也减少了加压机组的频繁启动，达到节能减耗和延长水泵使用寿命的效果。

Description

一种高压氮气储能型恒压供水系统

技术领域

本发明涉及供水设备技术领域，主要涉及一种高压氮气储能型恒压供水系统。

背景技术

随着城市建设发展，城乡供水二次加压系统已进入自动化和智慧化时代，由于用户用水量是实时变化的，自动加压系统会根据用水压力的变化指挥启停加压泵组动作进行补水补压或停泵休眠，考虑节能节水因素，为避免水泵频繁启停，保证供水压力平稳，通常在加压出水端并入隔膜式气压罐参与压力补偿调节，由于隔膜式气压罐原理是在气压罐罐体内部置入延展性弹性橡胶水袋制作，运行中利用橡胶水袋的高压进水膨胀、失压收缩原理，对加压出水端进行压力平衡补偿。但橡胶材料在运行中存在易老化而失去弹性、极易破损报废、材料表面伸缩褶皱细菌大量积累繁殖、易集结污垢等多种因素，影响人民生活及用水安全。因此，有必要提出一种新的加压供水方式以解决上述的问题。

发明内容

本发明提供一种高压氮气储能型恒压供水系统，能够告别使用弹性橡胶材料，实现安全供水，同时也减少了加压机组的频繁启动，达到节能减耗和延长水泵使用寿命的效果。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案 ：一种高压氮气储能型恒压供水系统，包括内部充有氮气的高压储能罐，所述高压储能罐的底部对应设有进出水管，所述高压储能罐内部底端对应安装有浮球套管，所述浮球套管上均匀分布有多个圆孔，所述浮球套管内对应设有浮球，所述浮球套管底端经密封套件与进出水管连接，所述进出水管并联接入供水加压机组的出水母管上。

优选的，所述密封套件包括上法兰、下法兰和软密封垫圈，所述上法兰对应固定于高压储能罐底部，所述浮球套管与上法兰对应连接；所述下法兰与进出水管焊接固定，所述下法兰与上法兰对应连接，所述软密封垫圈对应夹紧安装于上、下法兰之间。

优选的，所述软密封垫圈中部的通孔上端对应设有坡口，所述浮球可对应封堵在软密封垫圈的坡口处。

优选的，所述高压储能罐的顶部对应安装有高压球阀和气压表。

优选的，所述高压储能罐的底部对应设有排污管，所述排污管上对应安装有排污阀。

优选的，所述浮球为不锈钢材质，且浮球的尺寸与浮球套管的内径尺寸相匹配。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明开辟了高压氮气储能补偿方式，通过采用不锈钢制作成的高压储能罐，并将其接入供水加压机组的出水母管上，利用高压氮气压缩和膨胀原理来调节水压，告别使用弹性橡胶材料，从而彻底解决了橡胶材料在运行中存在易老化而失去弹性、极易破损报废、材料表面伸缩褶皱细菌大量积累繁殖、易集结污垢等问题，实现安全供水。且这种高压氮气储能补偿方式，也减少了加压机组的频繁启动，达到节能减耗和延长水泵使用寿命的效果。

附图说明

图1是本发明的高压储能罐接入供水加压机组的运行原理图；

图2是本发明的高压储能罐内的结构示意图；

图3是本发明的供水加压机组处于加压运行状态时高压储能罐内的状态示意图；

图4是本发明的密封套件的结构示意图；

图5是本发明的软密封垫圈的结构示意图；

图6 为本发明的浮球密封状态的结构示意图。

图中：1、高压储能罐；101、氮气室；2、高压球阀；3、气压表；4、浮球套管；401、圆孔；5、浮球；6、密封套件；601、上法兰；602、下法兰；603、软密封垫圈；6031、坡口；604、螺孔；7、进出水管；8、排污阀；9、供水加压机组；901、水泵；902、进水母管；903、出水母管；904、稳流罐；905、第一压力传感器；906、控制柜；907、第二压力传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-6，本实施例的一种高压氮气储能型恒压供水系统，包括高压储能罐1，所述高压储能罐1内充有高压氮气。所述高压储能罐1的底部对应设有进出水管7，所述高压储能罐1内部底端对应安装有浮球套管4，所述浮球套管4上均匀分布有多个圆孔401，使得浮球套管4与高压储能罐1内部相连通。所述浮球套管4内对应设有浮球5，所述浮球5为不锈钢材质，且浮球5的尺寸与浮球套管4的内径尺寸相匹配，即浮球5的尺寸可稍稍小于浮球套管4的内径尺寸。所述浮球套管4底端经密封套件6与进出水管7一端连接，所述进出水管7另一端并联接入供水加压机组9的出水母管903上，高压储能罐1通过进出水管7进水或出水。

具体的，如图4-6所示，所述密封套件6包括上法兰601、下法兰602和软密封垫圈603，所述高压储能罐1底部对应开设有进出水口，所述上法兰601对应固定于高压储能罐1底部的进出水口处，所述浮球套管4底端与上法兰601对应连接固定。所述下法兰602与进出水管7一端焊接固定，所述下法兰602以及上法兰601的四周均对应设有多个呈环形均匀分布的螺孔604，所述下法兰602与上法兰601通过螺孔604内的螺栓对应连接固定，使得进出水管7与高压储能罐1内的浮球套管4底端是连通的。所述软密封垫圈603对应夹紧安装于上、下法兰之间。所述软密封垫圈603材质为硅橡胶材料，所述软密封垫圈603的四周对应位置也设有多个螺孔，以便软密封垫圈603的安装固定。所述软密封垫圈603中部通孔四周向上延伸有环形的延展圈，使得其中部厚度较厚。所述软密封垫圈603中部的通孔上端对应设有倾斜的坡口6031，所述浮球5可对应封堵在软密封垫圈603的坡口6031处。本恒压供水系统中高压储能罐1的进出水通道及氮气保压密封机构设计均是利用不锈钢浮球5来控制的，浮球5的上下浮动轨迹被限制在浮球套管4中，通过在软密封垫圈603的通孔上端设计有坡口6031，当高压储能罐1内的液面接近罐体底部时，罐内的浮球5便会封堵住软密封垫圈603，这样罐内液体即使被完全补偿使用，罐内原有的高压气体不会产生泄漏，从而保证罐内压缩氮气的气量。

如图2-3所示，所述高压储能罐1的顶部对应安装有加压用的高压球阀2和气压表3。所述高压储能罐1的底部对应设有排污管，所述排污管与高压储能罐1内相连通，且排污管上对应安装有排污阀8。如图1所示，所述供水加压机组9的进水母管902与出水母管903之间并联接有多个水泵901，其进水母管902的一端（即图1中Ⅰ端）连接城镇自来水管网，其出水母管903的一端（即图1中Ⅱ端）可用于给用户供水。所述进水母管902上还对应安装有稳流罐904，所述稳流罐904上对应连接有第一压力传感器905，所述出水母管903上对应接有第二压力传感器907，所述第一压力传感器905、第二压力传感器907以及各个水泵901均与控制柜906连接（本恒压供水系统中的供水加压机组9实为现有设备，其上还对应连接有闸阀、止回阀等多种控制阀，具体如图1所示，由于这种城乡供水加压机组在现有技术中已经非常常见，此处不再对其具体原理以及内部连接控制方式进行详细表述）。安装使用时，将高压储能罐1底部的进出水管7并联接入供水加压机组9的出水母管903即可。

本恒压供水系统采用了SUS304不锈钢压力罐（即高压储能罐1）及内部浮球控制套件等活动构件组成的高压储能补偿装置，其主要构件材料为食品级不锈钢制作，运行时将该补偿装置并联接入供水加压机组9的出水母管903，实现实时补压。其具体运行原理如下：

1、当二次供水加压系统设备处于加压运行状态时，设备加压出水同时向高压储能罐1内补水，高压储能罐1内氮气室101的压缩气体被进一步压缩，直至加压系统设定最高压力值，罐体内外处于高压动态平衡保压储能状态，如图3所示（图3中的B表示此时高压储能罐1内的液位；图3中的箭头表示加压进水，液位上升，气体被进一步压缩)。

2、当用户用水量减少或无用水，或供水加压机组9的水泵901处于休眠状态时，这时外部开启用水，加压管道供水压力减小，高压储能罐1内水压会同步下降，氮气室101内的压缩氮气同步膨胀，不断将罐内的水压出补偿用户使用，供水压力同步得到补偿，如图2所示（图2中的A表示此时高压储能罐1内的液位；图2中的箭头表示出水补偿，氮气膨胀压出补水，液位下降)。

3、当外部持续用水，或高压储能罐1的存水量不足以补偿外部的压降或用水量时，或外部供水压力降至二次供水加压系统设备设定最低值时，供水加压机组9将启动加压运行模式再次加压，同步向高压储能罐1内补水，直至加压系统压力设置上限，罐体内外处于高压动态平衡状态，停止进水并保压，如此持续往复运行，达到循环补偿的恒压供水。

本恒压供水系统的高压储能补偿方式是利用高压气体的压缩和膨胀功能来调节补偿供水压力的波动，告别使用弹性橡胶材料，从而彻底解决了橡胶材料在运行中存在易老化而失去弹性、极易破损报废、材料表面伸缩褶皱细菌大量积累繁殖、易集结污垢等问题，实现安全供水。且这种高压氮气储能补偿方式，也减少了供水加压机组9的频繁启动，达到节能减耗和延长水泵901使用寿命的效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种高压氮气储能型恒压供水系统，其特征在于：包括内部充有氮气的高压储能罐（1），所述高压储能罐（1）的底部对应设有进出水管（7），所述高压储能罐（1）内部底端对应安装有浮球套管（4），所述浮球套管（4）上均匀分布有多个圆孔（401），所述浮球套管（4）内对应设有浮球（5），所述浮球套管（4）底端经密封套件（6）与进出水管（7）连接，所述进出水管（7）并联接入供水加压机组（9）的出水母管（903）上。

2.根据权利要求1所述的一种高压氮气储能型恒压供水系统，其特征在于：所述密封套件（6）包括上法兰（601）、下法兰（602）和软密封垫圈（603），所述上法兰（601）对应固定于高压储能罐（1）底部，所述浮球套管（4）与上法兰（601）对应连接；所述下法兰（602）与进出水管（7）焊接固定，所述下法兰（602）与上法兰（601）对应连接，所述软密封垫圈（603）对应夹紧安装于上、下法兰之间。

3.根据权利要求2所述的一种高压氮气储能型恒压供水系统，其特征在于：所述软密封垫圈（603）中部的通孔上端对应设有坡口（6031），所述浮球（5）可对应封堵在软密封垫圈（603）的坡口（6031）处。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种高压氮气储能型恒压供水系统，其特征在于：所述高压储能罐（1）的顶部对应安装有高压球阀（2）和气压表（3）。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种高压氮气储能型恒压供水系统，其特征在于：所述高压储能罐（1）的底部对应设有排污管，所述排污管上对应安装有排污阀（8）。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种高压氮气储能型恒压供水系统，其特征在于：所述浮球（5）为不锈钢材质，且浮球（5）的尺寸与浮球套管（4）的内径尺寸相匹配。

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