CN116163962A - 一种高效无水启动的离心泵自吸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效无水启动的离心泵自吸装置，包括进水装置、叶轮装置、电机装置、管道装置、自吸装置和气液分离装置。首先借助电机装置令驱动部件顺时针旋转，使自吸腔内的压力与外界产生压差，将装置内的气体不断排出，从而将水从外界水源不断吸入，其中，进水装置中设置单向阀可有效防止液体回流，紧接着，通过气液分离装置中螺旋分离器和圆柱吸气室对气水混合物的分离作用，减少了液相的排出，最后装置内充满液体，利用管道装置中的各级挡水板对各级装置分别进行密封与疏通，通过电机装置令叶轮顺时针旋转，泵开始运行。本发明实现了离心泵无水启动，各级装置联合工作，提升了工作效率，并使装置内充满水，下次启动可直接进入运行工况。

Description

一种高效无水启动的离心泵自吸装置

技术领域

本发明属于自吸装置领域，尤其涉及一种高效无水启动的离心泵自吸装置。

背景技术

离心泵具有性能范围广泛、结构简单等优点，因此离心泵广泛应用于农业灌溉、化工生产等领域。由于离心泵启动前腔内为空气而非水，而空气密度远远小于水的密度，产生的离心力不足以使离心泵短时间内进入正常工作，因此，离心泵在启动前，必须充满水，排净泵体内的空气。然而该操作复杂且耗时，严重制约了离心泵的工作效率，当遇到紧急情况时，无法快速进入正常运行工况。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种高效无水启动的离心泵自吸装置，该装置由一电机驱动，噪声小，耗能低，操作简易，利用自身结构形式快速完成吸气、排气和充水的工作。在装置运行结束时，自动封闭进口管路并使装置内充满水，下次启动时可直接进入正常工况，提升了运行效率。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种高效无水启动的离心泵自吸装置，其特征在于，包括进水装置、叶轮装置、电机装置、管道装置、自吸装置和气液分离装置；

进水装置通过进水装置部件令外界水源不断进入装置内，此过程通过单向阀可有效地防止吸入液体回流；

叶轮装置通过叶轮的旋转，实现了离心泵的运行，其中叶轮由电机装置中的电机驱动并与电机装置中的下级调速轴相连；

管道装置在装置运行的不同阶段利用各级挡水板对各级装置分别进行密封与疏通，二级挡水板用于密封与疏通自吸装置，三级挡水板用于密封与疏通十字形管道；

自吸装置通过驱动部件的旋转使自吸腔的内部压力与外界产生压差，进而实现自吸过程，其中驱动部件由电机装置中的电机驱动并与电机装置中的上级调速轴相连；

气液分离装置通过一级气液分离装置中螺旋分离器的切割作用和二级气液分离装置中圆柱吸气室的吸湿作用进而实现气液分离；

进水装置设有一级储液腔、一级储液腔壁面和进水装置部件，进水装置部件安装于进水装置底部，其设有储阀室壁面、储阀室、弧形腔室、弧形腔室壁面、一级T形管道、一级T形管道壁面、单向阀固定器、单向阀轴、单向阀、一级挡水板、一级挡水板轴、一级旋转控制器开关和一级旋转控制器，一级T形管道贯通储液腔壁面，其底端与外界水源连通，两侧与一级储液腔连通，一级挡水板为圆形橡胶板结构，安装在一级T形管道下方，由一级挡水板轴固定，一级挡水板轴外接一级旋转控制器并与一级旋转控制器上的一级旋转控制器开关相连，单向阀为矩形橡胶板结构，关于进水装置的中心线对称安装两个，其顶端设有单向阀轴并通过单向阀固定器安装在储阀室下方的一级T形管道壁面处，储阀室关于进水装置的中心线对称设置两个，两个储阀室分别安装在靠近一级T形管道出口处上方的T形管道壁面上，弧形腔室关于进水装置的中心线对称安装两个，两个弧形腔室分别安装在靠近一级T形管道出口处下方的T形管道壁面上；

叶轮装置设有进水管、进水管壁面、装置固定器、二级储液腔壁面、二级储液腔和叶轮，装置固定器安装于进水管壁面、二级储液腔壁面和管道装置壁面外侧，进水管贯通叶轮装置壁面和二级储液腔壁面，安装于叶轮装置底部，进水管的底端与一级储液腔连通，顶端与二级储液腔连通，叶轮由叶片和叶片固定器构成，安装于二级储液腔中，叶片为圆柱形叶片结构，固定安装在叶片固定器上，叶片固定器与下级调速轴相连，下级调速轴由电机驱动；

管道装置贯通二级储液腔壁面以及外自吸腔壁面，其设有二级挡水板、二级挡水板轴、管道装置壁面、十字形管道、三级挡水板、三级挡水板轴、U形管道、二级旋转控制器、二级旋转控制器开关、储液池、三级旋转控制器开关和三级旋转控制器，十字形管道底端与二级储液腔连通，顶端与外自吸腔连通，两侧与U形管道连通，U形管道安装于十字形管道左侧，其安装方向与电机装置安装方向相反，U形管道入口处与十字形管道连通，出口处与储液池连通，二级挡水板为圆形橡胶板结构，关于管道装置的中心线对称安装两个，两个二级挡水板分别安装在十字形管道的出口处，由二级挡水板轴固定，二级挡水板轴外接二级旋转控制器并与二级旋转控制器上的二级旋转控制器开关相连，三级挡水板为圆形橡胶板结构，安装在十字形管道内部，由三级挡水板轴固定，三级挡水板轴外接三级旋转控制器并与三级旋转控制器上的三级旋转控制器开关相连；

进一步的，一级挡水板与一级T形管道的半径比为1:1，单向阀与储阀室的长度之比为5:6，叶轮顶端到下级调速轴中心的距离与二级储液腔的半径比为10:12；

进一步的，二级挡水板与十字形管道的半径比为1:1，三级挡水板与十字形管道的半径比为1:1；

电机装置安装于十字形管道右侧，其安装方向与U形管道安装方向相反，电机装置设有上级调速轴壁面、上级主轴壁面、上级调速轴、上级调速齿轮、上级主动齿轮、上级主轴、下级主动齿轮、下级主轴、下级调速齿轮、下级调速轴、下级调速轴壁面、下级主轴壁面、上级开关、电机、下级开关、电机支架和电机安放台，上级调速轴外设有上级调速轴壁面，防止其受到磨损，上级调速轴的左端与驱动部件中的四相驱动器相连，右端与上级调速齿轮相连，上级调速齿轮与上级主动齿轮相啮合，上级主轴外设有上级主轴壁面，防止其受到磨损，上级主轴的左端与上级主动齿轮相连，右端固定在电机上方，并通过上级开关控制，下级调速轴外设有下级调速轴壁面，防止其受到磨损，下级调速轴的左端与叶轮中的叶片固定器相连，右端与下级调速齿轮相连，下级调速齿轮与下级主动齿轮相啮合，下级主轴外设有下级主轴壁面，防止其受到磨损，下级主轴的左端与下级主动齿轮相连，右端固定在电机下方，并通过下级开关控制，电机由电机支架固定，电机支架安放在电机安放台上；

进一步的，上级调速齿轮与上级主动齿轮的半径比为1:2，齿数比为1:2，下级调速齿轮与下级主动齿轮的半径比为1:2，齿数比为1:2；

自吸装置设有三级储液腔壁面、三级储液腔、外自吸腔壁面、外自吸腔、驱动部件、内自吸腔壁面、内自吸腔、吸气部件和排气部件，驱动部件安装在内自吸腔中，其设有一级磁铁和四相驱动器，一级磁铁固定在四相驱动器顶端，沿上级调速轴均匀分布，共有个，四相驱动器与上级调速轴相连，且上级调速轴由电机驱动；

内自吸腔由内自吸腔壁面内部构成，呈十字形状，其设有腔室分隔板和二级磁铁，腔室分隔板沿上级调速轴均匀分布，共有个，且每个腔室分隔板的两端都设有二级磁铁；

吸气部件贯通内自吸腔壁面，其设有吸气管道壁面、吸气管道、吸气活塞、吸气活塞挡口、一级弹簧和一级弹簧固定器，沿内自吸腔壁面均匀分布，共有个，吸气管道顶端与外自吸腔连通，底端与内自吸腔连通，吸气活塞设置在吸气管道内部，其顶端连接一级弹簧，吸气活塞挡口安装在吸气管道壁面内侧，一级弹簧底端连接吸气活塞，顶端由一级弹簧固定器固定，一级弹簧固定器安装在外自吸腔壁面内侧；

排气部件贯通内自吸腔壁面和外自吸腔壁面，其设有排气管道壁面、排气管道、排气活塞挡口、排气活塞、二级弹簧、二级弹簧固定器，沿内自吸腔壁面和外自吸腔壁面均匀分布，共有个，排气管道顶端与三级储液腔连通，底端与内自吸腔连通，排气活塞设置在排气管道内部，其顶端连接二级弹簧，排气活塞挡口安装在排气管道壁面内侧，二级弹簧底端连接排气活塞，顶端由二级弹簧固定器固定，二级弹簧固定器安装在三级储液腔壁面内侧；

进一步的，吸气管道与排气管道的半径比为1:1，吸气活塞与排气活塞的体积比为1:1；

气液分离装置设有四级储液腔壁面、一级气液分离装置、四级储液腔和二级气液分离装置，一级气液分离装置设有二级T形管道、二级T形管道壁面、气液分离器、装置排气管和装置排气管外壁，二级T形管道贯通三级储液腔壁面和四级储液腔壁面，其底端与三级储液腔连通，两侧与一级气液分离器中的气液分离器储液腔连通，装置排气管底端与气液分离器中的气液分离器排气腔连通，顶端与二级气液分离装置储液腔连通，气液分离器以气液分离装置的中心线对称安装两个并分别安装在二级T形管道的两侧，其设有螺旋分离器、气液分离器壁面、气液分离器储液腔、气液分离器排液孔、气液分离器排气腔、分隔挡板和气液分离器吸气管，螺旋分离器缠绕在气液分离器吸气管外侧，分隔挡板将气液分离器储液腔和气液分离器排气腔分隔，气液分离器吸气管贯通分隔挡板，其底端与气液分离器储液腔连通，顶端与气液分离器排气腔连通，气液分离器排液孔安装在气液分离器底端，用于排出液体；

二级气液分离装置设有二级气液分离装置进气管、二级气液分离装置进气管壁面、二级气液分离装置储液腔、圆柱吸气室、吸湿铁丝、吸湿垫、二级气液分离装置排气腔、连接器、二级气液分离装置排气管道和二级气液分离装置排气口，二级气液分离装置进气管底端连通四级储液腔，顶端连通二级气液分离装置储液腔，圆柱吸气室均匀分布于二级气液分离装置储液腔内，共有个，圆柱吸气室内圈用于吸收气体，外圈设置吸湿铁丝用于气液分离，吸湿垫安装在四级储液腔壁面内侧并将二级气液分离装置储液腔和二级气液分离装置排气腔分隔，共设有个，其内部含有棉料制成的吸湿棉，每两个吸湿垫之间用连接器连接，二级气液分离装置排气管道底端与二级气液分离装置排气腔连通，顶端设有二级气液分离装置排气口，二级气液分离装置排气口与大气单向连通；

进一步的，圆柱吸气室的内圈与外圈的半径比为4:7。

本发明的有益效果：

1、本发明通过驱动部件、吸气部件和排气部件的配合实现了对自吸腔内压力的调节并有效防止气体回流。在吸气部件中设置吸气活塞和吸气活塞挡口，使气体只能从吸气管道进入而不能从吸气管排出，同时在排气部件中设置排气活塞和排气活塞挡口，使气体只能从排气管道排出而不能从吸气管进入。在驱动部件转动每转过90°即可完成一次完整的抽气及排气过程，即驱动部件在转过一周的过程中，共完成了16次完整的自吸过程，极大的提高了自吸效率，显著的缩短了自吸时间。

2、本发明通过上、下级轴和主动、调速齿轮的配合实现了由一台电机驱动两个旋转部件并可以通过上、下级开关控制旋转部件的运行。调速齿轮与主动齿轮的齿数体积比均为1:2，根据两啮合齿轮的转速比同齿数比成反比的定理，调速齿轮的转速为主动齿轮的两倍，因此在消耗同等电能的同时，极大地增加了旋转部件的运行效率。

3、本发明通过一级气液分离装置和二级气液分离装置的配合实现了对气水混合物的分离。在一级气液分离装置中，螺旋分离器可以有效地分割气水混合物，保证了进入二级气液分离装置中的气体已含液相不多，在二级气液分离装置中设置圆柱吸气室和吸湿垫，保证了从排气管道排出的气体中的液相含量微乎其微，从而提高了气体从装置中排出的速度，同时减少了液相排量，降低了能量损失。

4、本发明通过各级挡水板的作用实现了在装置运行的不同阶段对装置进行密封与疏通。一级挡水板用于分隔与连通整个装置与外界水源，二级挡水板用于分隔与连通整个装置与储水区，三级挡水板用于分隔与连通装置中的装置。同时，各级挡水板与其所在的管道半径之比均为1:1，令装置的密封效果更加有效，防止泄露。

5、本发明通过进水装置中的进水部件中的单向阀有效地限制液体回流，防止液体回流形成的水锤对装置造成的伤害，在进水部件中设置储阀室和弧形腔室，防止单向阀旋转的时候与管道内壁发生磨损碰撞。当装置停机时，通过旋转控制器转动一级挡水板可密封整个装置，不仅能确保液体充满整个腔室，同时可以降低关机时水锤造成的伤害，再次启动时可直接进入正常运行工况，显著提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明一种高效无水启动的离心泵自吸装置竖向剖面图；

图2为进水装置部件结构放大图；

图3为一级挡水板结构横向剖面放大图；

图4为电机装置结构放大图；

图5为叶轮结构放大图；

图6为管道装置结构竖向剖面放大图；

图7为管道装置结构横向剖面放大图；

图8为三级挡水板结构横向剖面放大图；

图9为驱动部件结构放大图；

图10为吸气部件、排气部件和内自吸腔联合结构放大图；

图11为一级气液分离装置结构放大图；

图12为气液分离器结构放大图；

图13为二级气液分离装置结构放大图。

图中：

1、进水装置；2、一级储液腔；3、一级储液腔壁面；

4、进水装置部件；41、储阀室壁面；42、储阀室；43、弧形腔室；44、弧形腔室壁面；45、一级T形管道；46、一级T形管道壁面；47、单向阀固定器；48、单向阀轴；49、单向阀；410、一级挡水板；411、一级挡水板轴；412、一级旋转控制器开关；413、一级旋转控制器；

5、叶轮装置；6、进水管；7、进水管壁面；8、装置固定器；9、二级储液腔壁面；10、二级储液腔；

11、电机装置；111、上级调速轴壁面；112、上级主轴壁面；113、上级调速轴；114、上级调速齿轮；115、上级主动齿轮；116、上级主轴；117、下级主动齿轮；118、下级主轴；119、下级调速齿轮；1110、下级调速轴；1111、下级调速轴壁面；1112、下级主轴壁面；1113、上级开关；1114、电机；1115、下级开关；1116、电机支架；1117、电机安放台；

12、叶轮；121、叶片；122、叶片固定器；

13、管道装置；131、二级挡水板；132、二级挡水板轴；133、管道装置壁面；134、十字形管道；135、三级挡水板；136、三级挡水板轴；137、U形管道；138、二级旋转控制器；139、二级旋转控制器开关；1310、储液池；1311、三级旋转控制器开关；1312、三级旋转控制器；

14、自吸装置；15、三级储液腔壁面；16、三级储液腔；17、外自吸腔壁面；18、外自吸腔；

19、驱动部件；191、一级磁铁；192、四相驱动器；

20、内自吸腔壁面；

21、内自吸腔；211、腔室分隔板；212、二级磁铁；

22、吸气部件；221、吸气管道壁面；222、吸气管道；223、吸气活塞；224、吸气活塞挡口；225、一级弹簧；226、一级弹簧固定器；

23、排气部件；231、排气管道壁面；232、排气管道；233、排气活塞挡口；234、排气活塞；235、二级弹簧；236、二级弹簧固定器；

24、气液分离装置；25、四级储液腔壁面；

26、一级气液分离装置；261、二级T形管道；262、二级T形管道壁面；263、气液分离器；264、装置排气管；265、装置排气管外壁；

263、气液分离器；2631、螺旋分离器；2632、气液分离器壁面；2633、气液分离器储液腔；2634、气液分离器排液孔；2635、气液分离器排气腔；2636、分隔挡板；2637、气液分离器吸气管；

27、四级储液腔；

28、二级气液分离装置；281、二级气液分离装置进气管；282、二级气液分离装置进气管壁面；283、二级气液分离装置储液腔；284、圆柱吸气室；285、吸湿铁丝；286、吸湿垫；287、二级气液分离装置排气腔；288、连接器；289、排气管道；2810、二级气液分离装置排气口。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1、图4和图7所示，本发明的一种高效无水启动的离心泵自吸装置，包括进水装置1、叶轮装置5、电机装置11、管道装置13、自吸装置14和气液分离装置24；

进水装置1通过进水装置部件4令外界水源不断进入装置内，此过程通过单向阀49可有效地防止吸入液体回流；

叶轮装置5通过叶轮12的旋转，实现了离心泵的运行，其中叶轮12由电机装置11中的电机1114驱动并与电机装置11中的下级调速轴1110相连；

管道装置13在装置运行的不同阶段利用各级挡水板对各级装置分别进行密封与疏通，二级挡水板131用于密封与疏通自吸装置14，三级挡水板135用于密封与疏通十字形管道134；

自吸装置14通过驱动部件19的旋转使自吸腔的内部压力与外界产生压差，进而实现自吸过程，其中驱动部件19由电机装置11中的电机1114驱动并与电机装置11中的上级调速轴113相连；

气液分离装置24通过一级气液分离装置26中螺旋分离器2631的切割作用和二级气液分离装置28中圆柱吸气室284的吸湿作用进而实现气液分离；

进水装置1设有一级储液腔2、一级储液腔壁面3和进水装置部件4，进水装置部件4安装于进水装置1底部，其设有储阀室壁面41、储阀室42、弧形腔室43、弧形腔室壁面44、一级T形管道45、一级T形管道壁面46、单向阀固定器47、单向阀轴48、单向阀49、一级挡水板410、一级挡水板轴411、一级旋转控制器开关412和一级旋转控制器413，一级T形管道45贯通一级储液腔壁面3，其底端与外界水源连通，两侧与一级储液腔2连通，一级挡水板410为圆形橡胶板结构，安装在一级T形管道45下方，由一级挡水板轴411固定，一级挡水板轴411外接一级旋转控制器413并与一级旋转控制器413上的一级旋转控制器开关412相连，单向阀49为矩形橡胶板结构，关于进水装置1的中心线对称安装两个，其顶端设有单向阀轴48并通过单向阀固定器47安装在储阀室42下方的一级T形管道壁面46处，储阀室42关于进水装置1的中心线对称设置两个，两个储阀室42分别安装在靠近一级T形管道45出口处上方的一级T形管道壁面46上，弧形腔室43关于进水装置1的中心线对称安装两个，两个弧形腔室43分别安装在靠近一级T形管道45出口处下方的一级T形管道壁面46上；

叶轮装置5设有进水管6、进水管壁面7、装置固定器8、二级储液腔壁面9、二级储液腔10和叶轮12，装置固定器8安装于进水管壁面7、二级储液腔壁面9和管道装置壁面133外侧，进水管6贯通装置固定器8和二级储液腔壁面9，安装于叶轮装置5底部，进水管6的底端与一级储液腔2连通，顶端与二级储液腔10连通，叶轮12由叶片121和叶片固定器122构成，安装于二级储液腔10中，叶片121为圆柱形叶片结构，固定安装在叶片固定器122上，叶片固定器122与下级调速轴1110相连，下级调速轴1110由电机1114驱动；

管道装置13贯通二级储液腔壁面9以及外自吸腔壁面17，其设有二级挡水板131、二级挡水板轴132、管道装置壁面133、十字形管道134、三级挡水板135、三级挡水板轴136、U形管道137、二级旋转控制器138、二级旋转控制器开关139、储液池1310、三级旋转控制器开关1311和三级旋转控制器1312，十字形管道134底端与二级储液腔10连通，顶端与外自吸腔18连通，两侧与U形管道137连通，U形管道137安装于十字形管道134左侧，其安装方向与电机装置11安装方向相反，U形管道137入口处与十字形管道134连通，出口处与储液池1310连通，二级挡水板131为圆形橡胶板结构，关于管道装置13的中心线对称安装两个，两个二级挡水板131分别安装在十字形管道134的出口处，由二级挡水板轴132固定，二级挡水板轴132外接二级旋转控制器138并与二级旋转控制器138上的二级旋转控制器开关139相连，三级挡水板135为圆形橡胶板结构，安装在十字形管道134内部，由三级挡水板轴136固定，三级挡水板轴136外接三级旋转控制器1312并与三级旋转控制器1312上的三级旋转控制器开关1311相连；

可选的，一级挡水板410与一级T形管道45的半径比为1:1，单向阀49与储阀室42的长度之比为5:6，叶轮顶端到下级调速轴中心的距离与二级储液腔10的半径比为11:12；

可选的，二级挡水板131与十字形管道134的半径比为1:1，三级挡水板135与十字形管道134的半径比为1:1；

11.电机装置11安装于十字形管道134右侧，其安装方向与U形管道137安装方向相反，电机装置11设有上级调速轴壁面111、上级主轴壁面112、上级调速轴113、上级调速齿轮114、上级主动齿轮115、上级主轴116、下级主动齿轮117、下级主轴118、下级调速齿轮119、下级调速轴1110、下级调速轴壁面1111、下级主轴壁面1112、上级开关1113、电机1114、下级开关1115、电机支架1116和电机安放台1117，上级调速轴113外设有上级调速轴壁面111，防止其受到磨损，上级调速轴113的左端与驱动部件19中的四相驱动器192相连，右端与上级调速齿轮114相连，上级调速齿轮114与上级主动齿轮115相啮合，上级主轴116外设有上级主轴壁面112，防止其受到磨损，上级主轴116的左端与上级主动齿轮115相连，右端固定在电机1114上方，并通过上级开关1113控制，下级调速轴1110外设有下级调速轴壁面1111，防止其受到磨损，下级调速轴1110的左端与叶轮12中的叶片固定器122相连，右端与下级调速齿轮119相连，下级调速齿轮119与下级主动齿轮117相啮合，下级主轴118外设有下级主轴壁面1112，防止其受到磨损，下级主轴118的左端与下级主动齿轮117相连，右端固定在电机1114下方，并通过下级开关1115控制，电机1114由电机支架1116固定，电机支架1116安放在电机安放台1117上；

可选的，上级调速齿轮114与上级主动齿轮115的半径比为1:2，齿数比为1:2，下级调速齿轮119与下级主动齿轮117的半径比为1:2，齿数比为1:2；

12.自吸装置14设有三级储液腔壁面15、三级储液腔16、外自吸腔壁面17、外自吸腔18、驱动部件19、内自吸腔壁面20、内自吸腔21、吸气部件22和排气部件23，驱动部件19安装在内自吸腔21中，其设有一级磁铁191和四相驱动器192，一级磁铁191固定在四相驱动器192顶端，沿上级调速轴113均匀分布，共有4个，四相驱动器192与上级调速轴113相连，且上级调速轴113由电机1114驱动；

内自吸腔21由内自吸腔壁面20内部构成，呈十字形状，其设有腔室分隔板211和二级磁铁212，腔室分隔板211沿上级调速轴113均匀分布，共有4个，且每个腔室分隔板211的两端都设有二级磁铁212；

吸气部件22贯通内自吸腔壁面20，其设有吸气管道壁面221、吸气管道222、吸气活塞223、吸气活塞挡口224、一级弹簧225和一级弹簧固定器226，沿内自吸腔壁面20均匀分布，共有4个，吸气管道222顶端与外自吸腔18连通，底端与内自吸腔21连通，吸气活塞223设置在吸气管道222内部，其顶端连接一级弹簧225，吸气活塞挡口224安装在吸气管道壁面221内侧，一级弹簧225底端连接吸气活塞223，顶端由一级弹簧固定器226固定，一级弹簧固定器226安装在外自吸腔壁面17内侧；

排气部件23贯通内自吸腔壁面20和外自吸腔壁面17，其设有排气管道壁面231、排气管道232、排气活塞挡口233、排气活塞234、二级弹簧235、二级弹簧固定器236，沿内自吸腔壁面20和外自吸腔壁面17均匀分布，共有4个，排气管道232顶端与三级储液腔16连通，底端与内自吸腔21连通，排气活塞234设置在排气管道232内部，其顶端连接二级弹簧235，排气活塞挡口233安装在排气管道壁面231内侧，二级弹簧235底端连接排气活塞234，顶端由二级弹簧固定器236固定，二级弹簧固定器236安装在三级储液腔壁面15内侧；

可选的，吸气管道222与排气管道232的半径比为1:1，吸气活塞223与排气活塞234的体积比为1:1；

13.气液分离装置24设有四级储液腔壁面25、一级气液分离装置26、四级储液腔27和二级气液分离装置28，一级气液分离装置26设有二级T形管道261、二级T形管道壁面262、气液分离器263、装置排气管264和装置排气管外壁265，二级T形管道261贯通三级储液腔壁面15和四级储液腔壁面25，其底端与三级储液腔16连通，两侧与一级气液分离器263中的气液分离器储液腔2633连通，装置排气管264底端与气液分离器263中的气液分离器排气腔2635连通，顶端与二级气液分离装置储液腔283连通，气液分离器263以气液分离装置24的中心线对称安装两个并分别安装在二级T形管道261的两侧，其设有螺旋分离器2631、气液分离器壁面2632、气液分离器储液腔2633、气液分离器排液孔2634、气液分离器排气腔2635、分隔挡板2636和气液分离器吸气管2637，螺旋分离器2631缠绕在气液分离器吸气管2637外侧，分隔挡板2636将气液分离器储液腔2633和气液分离器排气腔2635分隔，气液分离器吸气管2637贯通分隔挡板2636，其底端与气液分离器储液腔2633连通，顶端与气液分离器排气腔2635连通，气液分离器排液孔2634安装在气液分离器263底端，用于排出液体；

二级气液分离装置28设有二级气液分离装置进气管281、二级气液分离装置进气管壁面282、二级气液分离装置储液腔283、圆柱吸气室284、吸湿铁丝285、吸湿垫286、二级气液分离装置排气腔287、连接器288、二级气液分离装置排气管道289和二级气液分离装置排气口2810，二级气液分离装置进气管281底端连通四级储液腔27，顶端连通二级气液分离装置储液腔283，圆柱吸气室284均匀分布于二级气液分离装置储液腔283内，共有10个，圆柱吸气室284内圈用于吸收气体，外圈设置吸湿铁丝285用于气液分离，吸湿垫286安装在四级储液腔壁面25内侧并将二级气液分离装置储液腔283和二级气液分离装置排气腔287分隔，共设有5个，其内部含有棉料制成的吸湿棉，每两个吸湿垫286之间用连接器288连接，二级气液分离装置排气管道289底端与二级气液分离装置排气腔287连通，顶端设有二级气液分离装置排气口2810，二级气液分离装置排气口2810与大气单向连通；

可选的，圆柱吸气室284的内圈与外圈的半径比为4:7。

本发明的工作过程如下：

装置未启动时，进水装置1中的进水装置部件4中，一级挡水板410处于竖直状态，外界水源与一级T形管道45处于连通状态，单向阀49与一级T形管道壁面46紧密贴合，封闭一级T形管道45的两侧出口；

管道装置13中，二级挡水板131处于竖直状态，封闭十字形管道134的两侧出口，十字形管道134与U形管道137无法连通，从而使得装置内部形成只能排气的封闭空间，三级挡水板135处于竖直状态，此时自吸装置14中的外自吸腔18与叶轮装置5中的二级储液腔10处于连通状态；

自吸装置14中的内自吸腔21中，腔室分隔板211位于驱动部件19中的四相驱动器192上的一级磁铁191上方，与一级磁铁191紧密贴合，一级弹簧225和二级弹簧235处于稳定状态。

装置运行前期，按下上级开关1113，上级主轴116做逆时针旋转运动，带动上级主动齿轮115一起做逆时针旋转运动，由于啮合齿轮的运动方向相反，上级调速齿轮114做顺时针旋转运动，带动上级调速轴113一起做顺时针旋转运动，驱动部件19中的四相驱动器192也跟随上级调速轴113一起做顺时针旋转运动，由于磁力，转动过程中四相驱动器192上的一级磁铁191不断吸引腔室分隔板211上的二级磁铁212，腔室分隔板211只能沿内自吸腔壁面20不断向里移动，此时内自吸腔21的体积不断增大，压力逐渐降低，吸气部件22中的吸气活塞223将不断向吸气管道222靠近内自吸腔21一侧运动，一级弹簧225处于拉伸状态，排气部件23中的排气活塞234将被排气活塞挡口233堵塞，因此内自吸腔21与外自吸腔18通过吸气管道222形成连通，气体不断从外自吸腔18进入内自吸腔21中；

当四相驱动器192转过45°时，一级磁铁191与二级磁铁212贴合，此时腔室分隔板211与内自吸腔壁面20形成的空间达到最大，之后四相驱动器192继续旋转运动，一级磁铁191与二级磁铁212的距离逐渐增大，磁力逐渐消退，腔室分隔板211将不断沿内自吸腔壁面20向外运动，此时内自吸腔21的体积不断减小，压力逐渐增大，排气部件23中的排气活塞234将不断向排气管道232靠三级储液腔16一侧运动，二级弹簧235处于收缩状态，吸气部件22中的吸气活塞223将被吸气活塞挡口224堵塞，因此内自吸腔21与储液腔16通过排气管道232形成连通，气体不断从内自吸腔21进入储液腔16中，当四相驱动器192转过90°时，即可完成一次完整的抽气及排气过程，也就是说四个分隔挡板在转过一周的过程中，共完成了16次完整的自吸过程；

外自吸腔18通过十字形管道134与二级储液腔10连通，由于将气体不断排入内自吸腔21中，外自吸腔18的压力逐渐降低，此时一级储液腔2和二级储液腔10中的气体将通过十字形管道134不断进入外自吸腔18，同时，三级储液腔16不断接收由内自吸腔21通过排气管道232排出的气体，压力逐渐增大，此时三级储液腔16中的气体将通过二级T形管道261不断进入气液分离器263，之后气体进入二级气液分离装置28中，通过二级气液分离装置排气口2810排出至大气。

装置运行中期，由于一级储液腔2中的气体不断减少，压力逐渐降低，而一级T形管道45中为大气压力，在压差作用下，单向阀49通过单向阀轴48逐渐向上旋转运动至储阀室42中，此时一级T形管道45与一级储液腔2形成连通，液体将通过一级T形管道45进入装置中并依次充满进水装置1、叶轮装置5、管道装置13、自吸装置14和气液分离装置24；

在液体逐渐充满腔室的同时，大量的的气液两相流通过二级T形管道261进入气液分离器263中进行气液分离，通过螺旋分离器2631的切割作用，完成第一次气液分离，气体将被气液分离器吸气管2637吸引，通过气液分离器吸气管2637进入气液分离器排气腔2635中，之后通过装置排气管264进入二级气液分离装置储液腔283，液体由于重力回落至气液分离器储液腔2633中，通过气液分离器排液孔2634进入四级储液腔27中；

当液体逐渐充满四级储液腔27，气体的空间不断被压缩，压力逐渐增大，四级储液腔27中的气体将通过二级气液分离装置进气管281进入二级气液分离装置储液腔283，与通过装置排气管264排出的气体一起进行气液分离，气体进入圆柱吸气室284，通过吸湿铁丝285的吸湿作用，完成第二次气液分离，气体向上移动至二级气液分离装置排气腔287，液体由于重力回落至二级气液分离装置储液腔283，为了最大化减少液相排出量，降低能量损失，在二级气液分离装置储液腔283与二级气液分离装置排气腔287之间设置吸湿垫286，其内部含有棉料制成的吸湿棉，令气液分离的效果更加显著，之后气体进入排气管道232，通过二级气液分离装置排气口2810排出至大气。

装置运行后期，液体已充满整个装置，按下上级开关1113，上级主轴116停止运动，随之上级调速轴113和四相驱动器192停止运动，同时与三级挡水板轴136连接的三级旋转控制器1312启动，通过遥控器控制三级旋转控制器开关1311，使三级挡水板135旋转90°，自吸装置14和气液分离装置24被密封，此时十字形管道134可以看作为T形管道；

之后按下下级开关1115，下级主轴118做逆时针旋转运动，带动下级主动齿轮117一起做逆时针旋转运动，由于啮合齿轮的运动方向相反，下级调速齿轮119做顺时针旋转运动，带动下级调速轴1110一起做顺时针旋转运动，叶轮12中的叶片固定器122也随之作顺时针运动，带动叶片121一起做顺时针旋转运动，同时与二级挡水板轴132连接的二级旋转控制器138启动，通过遥控器控制二级旋转控制器开关139，使二级挡水板轴132旋转90°，此时十字形管道134与U形管道137连通，液体将由十字形管道134流入U形管道137，再由U形管道137流入储液池1310中，至此，离心泵完成了无水启动，进入正常运行工况。

装置运行末尾，按下下级开关1115，下级主轴118停止运动，随之下级调速轴1110和叶轮12停止运动，同时与一级挡水板轴411连接的一级旋转控制器413启动，通过遥控器控制一级旋转控制器开关412，使一级挡水板410旋转90°，与二级挡水板轴132连接的二级旋转控制器138启动，通过遥控器控制二级旋转控制器开关139，使二级挡水板轴132旋转90°，装置完成密封并有效降低了关机时水锤造成的伤害，此时装置内充满液体，当再次启动时，可直接进入正常运行工况，显著提高了工作效率。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效无水启动的离心泵自吸装置，其特征在于，包括进水装置(1)、叶轮装置(5)、电机装置(11)、管道装置(13)、自吸装置(14)和气液分离装置(24)；

所述进水装置(1)通过进水装置部件(4)令外界水源不断进入装置内，此过程通过单向阀(49)可有效地防止吸入液体回流；

所述叶轮装置(5)通过叶轮(12)的旋转，实现了离心泵的运行，其中叶轮(12)由电机装置(11)中的电机(1114)驱动并与电机装置(11)中的下级调速轴(1110)相连；

所述管道装置(13)在装置运行的不同阶段利用各级挡水板对各级装置分别进行密封与疏通，二级挡水板(131)用于密封与疏通自吸装置(14)，三级挡水板(135)用于密封与疏通十字形管道(134)；

所述自吸装置(14)通过驱动部件(19)的旋转使自吸腔的内部压力与外界产生压差，进而实现自吸过程，其中驱动部件(19)由电机装置(11)中的电机(1114)驱动并与电机装置(11)中的上级调速轴(113)相连；

所述气液分离装置(24)通过一级气液分离装置(26)中螺旋分离器(2631)的切割作用和二级气液分离装置(28)中圆柱吸气室(284)的吸湿作用进而实现气液分离。

2.根据权利要求1所述的一种高效无水启动的离心泵自吸装置，其特征在于，所述进水装置(1)设有一级储液腔(2)、一级储液腔壁面(3)和进水装置部件(4)，所述进水装置部件(4)安装于进水装置(1)底部，其设有储阀室壁面(41)、储阀室(42)、弧形腔室(43)、弧形腔室壁面(44)、一级T形管道(45)、一级T形管道壁面(46)、单向阀固定器(47)、单向阀轴(48)、单向阀(49)、一级挡水板(410)、一级挡水板轴(411)、一级旋转控制器开关(412)和一级旋转控制器(413)，所述一级T形管道(45)贯通一级储液腔壁面(3)，其底端与外界水源连通，两侧与一级储液腔(2)连通，所述一级挡水板(410)为圆形橡胶板结构，安装在一级T形管道(45)下方，由一级挡水板轴(411)固定，所述一级挡水板轴(411)外接一级旋转控制器(413)并与一级旋转控制器(413)上的一级旋转控制器开关(412)相连，所述单向阀(49)为矩形橡胶板结构，关于进水装置(1)的中心线对称安装两个，其顶端设有单向阀轴(48)并通过单向阀固定器(47)安装在储阀室(42)下方的一级T形管道壁面(46)处，所述储阀室(42)关于进水装置(1)的中心线对称设置两个，两个储阀室(42)分别安装在靠近一级T形管道(45)出口处上方的一级T形管道壁面(46)上，所述弧形腔室(43)关于进水装置(1)的中心线对称安装两个，两个弧形腔室(43)分别安装在靠近一级T形管道(45)出口处下方的一级T形管道壁面(46)上；

所述叶轮装置(5)设有进水管(6)、进水管壁面(7)、装置固定器(8)、二级储液腔壁面(9)、二级储液腔(10)和叶轮(12)，所述装置固定器(8)安装于进水管壁面(7)、二级储液腔壁面(9)和管道装置壁面(133)外侧，所述进水管(6)贯通装置固定器(8)和二级储液腔壁面(9)，安装于叶轮装置(5)底部，进水管(6)的底端与一级储液腔(2)连通，顶端与二级储液腔(10)连通，所述叶轮(12)由叶片(121)和叶片固定器(122)构成，安装于二级储液腔(10)中，所述叶片(121)为圆柱形叶片结构，固定安装在叶片固定器(122)上，所述叶片固定器(122)与下级调速轴(1110)相连，所述下级调速轴(1110)由电机(1114)驱动；

所述管道装置(13)贯通二级储液腔壁面(9)以及外自吸腔壁面(17)，其设有二级挡水板(131)、二级挡水板轴(132)、管道装置壁面(133)、十字形管道(134)、三级挡水板(135)、三级挡水板轴(136)、U形管道(137)、二级旋转控制器(138)、二级旋转控制器开关(139)、储液池(1310)、三级旋转控制器开关(1311)和三级旋转控制器(1312)，所述十字形管道(134)底端与二级储液腔(10)连通，顶端与外自吸腔(18)连通，两侧与U形管道(137)连通，所述U形管道(137)安装于十字形管道(134)左侧，其安装方向与电机装置(11)安装方向相反，U形管道(137)入口处与十字形管道(134)连通，出口处与储液池(1310)连通，所述二级挡水板(131)为圆形橡胶板结构，关于管道装置(13)的中心线对称安装两个，两个二级挡水板(131)分别安装在十字形管道(134)的出口处，由二级挡水板轴(132)固定，所述二级挡水板轴(132)外接二级旋转控制器(138)并与二级旋转控制器(138)上的二级旋转控制器开关(139)相连，所述三级挡水板(135)为圆形橡胶板结构，安装在十字形管道(134)内部，由三级挡水板轴(136)固定，所述三级挡水板轴(136)外接三级旋转控制器(1312)并与三级旋转控制器(1312)上的三级旋转控制器开关(1311)相连。

3.根据权利要求2所述的一种高效无水启动的离心泵自吸装置，其特征在于，所述一级挡水板(410)与一级T形管道(45)的半径比为1:1，单向阀(49)与储阀室(42)的长度之比为5:6，叶轮顶端到下级调速轴中心的距离与二级储液腔(10)的半径比为11:12。

4.根据权利要求2所述的一种高效无水启动的离心泵自吸装置，其特征在于，所述二级挡水板(131)与十字形管道(134)的半径比为1:1，三级挡水板(135)与十字形管道(134)的半径比为1:1。

5.根据权利要求1所述的一种高效无水启动的离心泵自吸装置，其特征在于，所述电机装置(11)安装于十字形管道(134)右侧，其安装方向与U形管道(137)安装方向相反，电机装置(11)设有上级调速轴壁面(111)、上级主轴壁面(112)、上级调速轴(113)、上级调速齿轮(114)、上级主动齿轮(115)、上级主轴(116)、下级主动齿轮(117)、下级主轴(118)、下级调速齿轮(119)、下级调速轴(1110)、下级调速轴壁面(1111)、下级主轴壁面(1112)、上级开关(1113)、电机(1114)、下级开关(1115)、电机支架(1116)和电机安放台(1117)，所述上级调速轴(113)外设有上级调速轴壁面(111)，防止其受到磨损，上级调速轴(113)的左端与驱动部件(19)中的四相驱动器(192)相连，右端与上级调速齿轮(114)相连，所述上级调速齿轮(114)与上级主动齿轮(115)相啮合，所述上级主轴(116)外设有上级主轴壁面(112)，防止其受到磨损，上级主轴(116)的左端与上级主动齿轮(115)相连，右端固定在电机(1114)上方，并通过上级开关(1113)控制，所述下级调速轴(1110)外设有下级调速轴壁面(1111)，防止其受到磨损，下级调速轴(1110)的左端与叶轮(12)中的叶片固定器(122)相连，右端与下级调速齿轮(119)相连，所述下级调速齿轮(119)与下级主动齿轮(117)相啮合，所述下级主轴(118)外设有下级主轴壁面(1112)，防止其受到磨损，下级主轴(118)的左端与下级主动齿轮(117)相连，右端固定在电机(1114)下方，并通过下级开关(1115)控制，所述电机(1114)由电机支架(1116)固定，所述电机支架(1116)安放在电机安放台(1117)上。

6.根据权利要求5所述的一种高效无水启动的离心泵自吸装置，其特征在于，所述上级调速齿轮(114)与上级主动齿轮(115)的半径比为1:2，齿数比为1:2，下级调速齿轮(119)与下级主动齿轮(117)的半径比为1:2，齿数比为1:2。

7.根据权利要求1所述的一种高效无水启动的离心泵自吸装置，其特征在于，所述自吸装置(14)设有三级储液腔壁面(15)、三级储液腔(16)、外自吸腔壁面(17)、外自吸腔(18)、驱动部件(19)、内自吸腔壁面(20)、内自吸腔(21)、吸气部件(22)和排气部件(23)，所述驱动部件(19)安装在内自吸腔(21)中，其设有一级磁铁(191)和四相驱动器(192)，所述一级磁铁(191)固定在四相驱动器(192)顶端，沿上级调速轴(113)均匀分布，共有4个，所述四相驱动器(192)与上级调速轴(113)相连，且上级调速轴(113)由电机(1114)驱动；

所述内自吸腔(21)由内自吸腔壁面(20)内部构成，呈十字形状，其设有腔室分隔板(211)和二级磁铁(212)，所述腔室分隔板(211)沿上级调速轴(113)均匀分布，共有4个，且每个腔室分隔板(211)的两端都设有二级磁铁(212)；

所述吸气部件(22)贯通内自吸腔壁面(20)，其设有吸气管道壁面(221)、吸气管道(222)、吸气活塞(223)、吸气活塞挡口(224)、一级弹簧(225)和一级弹簧固定器(226)，沿内自吸腔壁面(20)均匀分布，共有4个，所述吸气管道(222)顶端与外自吸腔(18)连通，底端与内自吸腔(21)连通，所述吸气活塞(223)设置在吸气管道(222)内部，其顶端连接一级弹簧(225)，所述吸气活塞挡口(224)安装在吸气管道壁面(221)内侧，所述一级弹簧(225)底端连接吸气活塞(223)，顶端由一级弹簧固定器(226)固定，所述一级弹簧固定器(226)安装在外自吸腔壁面(17)内侧；

所述排气部件(23)贯通内自吸腔壁面(20)和外自吸腔壁面(17)，其设有排气管道壁面(231)、排气管道(232)、排气活塞挡口(233)、排气活塞(234)、二级弹簧(235)、二级弹簧固定器(236)，沿内自吸腔壁面(20)和外自吸腔壁面(17)均匀分布，共有4个，所述排气管道(232)顶端与三级储液腔(16)连通，底端与内自吸腔(21)连通，所述排气活塞(234)设置在排气管道(232)内部，其顶端连接二级弹簧(235)，所述排气活塞挡口(233)安装在排气管道壁面(231)内侧，所述二级弹簧(235)底端连接排气活塞(234)，顶端由二级弹簧固定器(236)固定，所述二级弹簧固定器(236)安装在三级储液腔壁面(15)内侧。

8.根据权利要求7所述的一种高效无水启动的离心泵自吸装置，其特征在于，所述吸气管道(222)与排气管道(232)的半径比为1:1，吸气活塞(223)与排气活塞(234)的体积比为1:1。

9.根据权利要求1所述的一种高效无水启动的离心泵自吸装置，其特征在于，所述气液分离装置(24)设有四级储液腔壁面(25)、一级气液分离装置(26)、四级储液腔(27)和二级气液分离装置(28)，所述一级气液分离装置(26)设有二级T形管道(261)、二级T形管道壁面(262)、气液分离器(263)、装置排气管(264)和装置排气管外壁(265)，所述二级T形管道(261)贯通三级储液腔壁面(15)和四级储液腔壁面(25)，其底端与三级储液腔(16)连通，两侧与一级气液分离器(263)中的气液分离器储液腔(2633)连通，所述装置排气管(264)底端与气液分离器(263)中的气液分离器排气腔(2635)连通，顶端与二级气液分离装置储液腔(283)连通，所述气液分离器(263)以气液分离装置(24)的中心线对称安装两个并分别安装在二级T形管道(261)的两侧，其设有螺旋分离器(2631)、气液分离器壁面(2632)、气液分离器储液腔(2633)、气液分离器排液孔(2634)、气液分离器排气腔(2635)、分隔挡板(2636)和气液分离器吸气管(2637)，所述螺旋分离器(2631)缠绕在气液分离器吸气管(2637)外侧，所述分隔挡板(2636)将气液分离器储液腔(2633)和气液分离器排气腔(2635)分隔，所述气液分离器吸气管(2637)贯通分隔挡板(2636)，其底端与气液分离器储液腔(2633)连通，顶端与气液分离器排气腔(2635)连通，所述气液分离器排液孔(2634)安装在气液分离器(263)底端，用于排出液体；

所述二级气液分离装置(28)设有二级气液分离装置进气管(281)、二级气液分离装置进气管壁面(282)、二级气液分离装置储液腔(283)、圆柱吸气室(284)、吸湿铁丝(285)、吸湿垫(286)、二级气液分离装置排气腔(287)、连接器(288)、二级气液分离装置排气管道(289)和二级气液分离装置排气口(2810)，所述二级气液分离装置进气管(281)底端连通四级储液腔(27)，顶端连通二级气液分离装置储液腔(283)，所述圆柱吸气室(284)均匀分布于二级气液分离装置储液腔(283)内，共有10个，圆柱吸气室(284)内圈用于吸收气体，外圈设置吸湿铁丝(285)用于气液分离，所述吸湿垫(286)安装在四级储液腔壁面(25)内侧并将二级气液分离装置储液腔(283)和二级气液分离装置排气腔(287)分隔，共设有5个，其内部含有棉料制成的吸湿棉，每两个吸湿垫(286)之间用连接器(288)连接，所述二级气液分离装置排气管道(289)底端与二级气液分离装置排气腔(287)连通，顶端设有二级气液分离装置排气口(2810)，所述二级气液分离装置排气口(2810)与大气单向连通。

10.根据权利要求9所述的一种高效无水启动的离心泵自吸装置，其特征在于，所述圆柱吸气室(284)的内圈与外圈的半径比为4:7。

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