CN116917629A - 与虹吸系统和真空装置相关的改进 - Google Patents

Abstract

一种真空泵，该真空泵用于与虹吸系统一起使用以连续地清除积聚在虹吸系统的高点中的气体或者用于充注泵的入口或者用以出于另一目的而创建真空。虹吸系统在长时间运行时需要定期清除气体。真空泵提供了以循环方式运行的机构。该循环的第一阶段涉及使用加压液体供应部来填充室，并且从室中清除所有气体。第二阶段涉及将室与周围环境隔离，并且然后允许室中的液体排出到虹吸系统中，而同时允许来自虹吸系统内的气体进入该室。一旦液体已经从室中排出，该室就与虹吸系统隔离并且重复液体填充阶段。该过程的连续循环可以清除虹吸系统具有的气体或者用于出于其他目的产生真空。

Description

与虹吸系统和真空装置相关的改进

技术领域

本发明涉及虹吸系统和真空泵，并且特别地但不排他地，涉及适用于对虹吸系统进行充注并且将虹吸系统保持在充注状态的真空泵。

背景技术

虹吸管是将液体从一个位置移动至另一位置的非常有用的方式，因为虹吸管在没有外部电源供应的情况下将自然运行。虹吸管仅需要的是，液体的目的地比源头稍低并且重力使液体流动穿过管。

例如，只要溪流低于待排出的区域中的水位，虹吸管就可以用于将水从沼泽地的待排出的区域提出，并且可以将水释放到溪流中。只要使用防漏管并且只要管的上游端部保持在待排出的水的水位以下，虹吸管就可以用于将水提升至大约十米。

这种将水提升到合理高度上的能力的意义在于，其允许水从例如农场围场、建筑工地、雨水收集点、容易打滑的山坡等的区域中排出，而不必挖掘排水通道或铺设常规的重力流动排水管。重力流动排水系统必须仔细地构造以确保贯穿系统的整个长度的恒定下降，通常使得这种系统构造成本高。在这些情况下，使用简单的虹吸管可以使得显著节约成本并且显著地减少对环境的影响，因为可以消除对挖掘或通道的需要。能源节约也是显著的，因为虹吸管能够在将水移动至较低点时利用已经存在于水的本体中的潜在能量。

在这些情况下，虹吸系统的另一优点是虹吸管相对易于修理或者清洁，因为管可以位于地面上方。相比之下，深排水通道或地下排水管如果发生堵塞，那么清除或修理起来可能非常昂贵。另外，虹吸系统可以容易地在障碍物周围引导，具有在建筑物周围或者在道路下等引导路径的能力。

可以使用虹吸管移动大量的水。在需要移动较大容积的地方，仅需使用较大直径的管。在一些情况下，可以可选地使用增压泵来增加流量。并且虹吸系统非常有效使得它们可以继续运行，直到源水的水位下降至与虹吸出口相同的水位为止。

在常规的地下排水系统的情况下，如果期望排放至现有沼泽或水位中的更深水位，那么有必要将排水管的入口加深一定量并且还有必要加深沟或管的整个长度，以保持所需的梯度下降。然而，在虹吸排水管的情况下，仅需要加深进水口。

然而，虹吸管不像人们可能认为的那样经常使用存在很多原因。首先是虹吸管在其将运行前必须首先被充注、即用液体填充。对于小的管，管可以通过将管浸没在水池中以最初用液体填充管而被填充，或者人可以吮吸管的一个端部直到液体流动为止。然而，在管较大的情况下，通常有必要使用泵来充注虹吸管。

并且一旦运行，只需在入口端部(或者甚至从出口端部)处单次而短暂地“吞吐”空气，就能让足够的气体进入虹吸管从而使其停止。一旦空气已经达到虹吸管中的顶点，就可能形成气锁，而从虹吸管的下坡腿部流下的水可能受到气泡的尺寸的限制，并且可能不再能够将水抽吸到上坡腿部。

另一原因是，在虹吸管中输送的液体通常包含溶解的气体，无论这些气体是溶解的空气还是来自植物腐坏的气体等。由于液体在虹吸管中上升时的压力下降，溶解的气体开始从液体中膨胀出来，从而形成未溶解气体的微小气泡。这些微小气泡在虹吸管的高点(或多个点)中积聚并且形成气体的气阱。这种现象发生在几乎所有的虹吸情况下，即使当虹吸管仅需要将水或液体提升相对较小的高度时。并且在竖向提升接近虹吸系统的极限、即在虹吸水时接近十米的情况下，这种气体积聚的问题变得非常严重。在这样的情况下，由于虹吸管的上部部分内的压力非常低，因此即使是来自液体的非常少量的气体也会占据相当大的容积并且形成大的气泡。

如果允许气体在顶点或沿着虹吸系统的管长度的最高点处积聚，那么会阻碍穿过虹吸系统的流动。气体的积聚的气阱有效地减小了液体可以穿过其流动的管的横截面，从而具有将管道系统中的阀部分地关闭的类似的效果。气体的气阱可能变得太大以至于液体的流动完全停止。

穿过整个虹吸系统管线的液体的流量由管线中产生的任何气体降低。气体产生于管结构中的轻微泄漏、从溶液中出来的溶解气体或者如果进入口或排出口暴露于周围空气则从该进入口或排出口进入的大量空气。大多数情况下，气体气泡上升并且在系统的顶点处积聚为较大的气泡。液体和气体都被迫占据相同的有限管直径。液体和气体都被自然力沿相反的方向驱动。液体和气体一起处于均衡状态。在顶点处的积聚的气泡阻碍了水的流动。水受限于在气泡和管系统的被气泡占据的区域和长度下面流动。

虹吸系统的上线与下线之间的水头高度差仍然驱动流速，但是自然流动受气泡限制。在水头差较大的情况下，较快的液体流动将导致气泡拉长，这种拉长取决于管的斜度。这种增加的限制长度适当地降低了潜在的流速。此外，随着气泡的体积增加，其自然地降低了虹吸管线的该侧的液位。因此，降低了水头高度并且降低了潜在的流速。如果气泡变得太大以至于水头高度差被消除，那么所有的流动将停止。

此外，水头可能被水流中的浸没或夹带的气泡进一步降低。所述气泡在液体中的空气体积不会降低液体的最高水位、即表观水头高度，但是会通过从液体柱的顶部区域减去气体体积的量来降低实际水头。

积聚在虹吸管的最高点处的气体是处于低压的气体，通常远低于大气压，并且出于这种原因需要真空泵来抽出气体。并且由于虹吸管用气体和液体填充，因此通常有必要使用如果液体被意外抽吸到泵中也不会被损坏的真空泵。许多常规的真空泵在一些虹吸系统中所经历的低绝对压力下效率不高，并且在这种应用中可能倾向于停转。

美国专利5,970,999讨论了这些真实问题并且提供了各种解决方案。US 5,970,999是下述系统：该系统用于最初对虹吸管进行充注并且用于抽出在正常运行期间积聚在虹吸管的上部部分中的气体以保持虹吸管充注并且运行。所描述的系统使用离心泵、液体的单独容积、单独的“充注虹吸管”和用于创建气体抽出和水流动穿过泵的循环的调谐的成对的液体入口，这允许使用离心泵来创建从虹吸系统中抽出气体所需的真空。

然而，在US 5,970,999中所描述的设备具有许多限制。首先，该设备需要电力泵或燃料动力泵，这在许多虹吸应用中可能很难或不方便提供。在使用虹吸管的许多地点处通常不具有能够获得的电力供应。

并且其次，在US 5,970,999中所描述的设备将具有用以创建高度真空的有限能力。与许多真空泵一样，该系统在试图产生具有低于四分之一的大气压的绝对压力的真空时将变得非常低效。在虹吸管头高于五米的情况下，所需的绝对真空压力低于半个大气压并且可以低至十分之一大气压或者甚至更低。

所需要的是适用于在充注虹吸系统方面使用的真空泵，是不仅可以处理气体和液体而且还可以有效地运行低至非常低的绝对大气压、理想地接近绝对零大气压以允许虹吸管以其最大水头能力运行的泵。

在本申请文件中，除非有相反的明确陈述，否则在提及或讨论知识的文件、行为或项目时，这种提及或讨论并不承认该知识的文件、行为或项目或其任何组合在优先权日是能够公开获得的、为公众所知的、是公知常识的一部分；或者已知与解决本申请文件所涉及的任何问题的尝试相关。

发明内容

目的

因此，本发明的目的是提供一种用于虹吸充注的系统或真空泵，该系统或真空泵将至少在某种程度上克服上述问题中的一个或更多个问题或者至少为公众提供有用的选择。

发明的陈述

因此，在第一方面，可以广泛地说本发明包括用于从系统中至少移除气体的真空泵，该真空泵具有：

·传递室，

·加压液体入口，该加压液体入口构造成允许加压液体进入传递室并且由液体入口阀控制，

·液体出口，该液体出口构造成允许液体从传递室传递到系统中并且液体出口由液体出口阀控制，

·气体出口，该气体出口构造成允许气体从传递室排出并且由气体出口阀控制，以及

·气体入口，该气体入口构造成允许气体从系统进入传递室并且由气体入口阀控制；

真空泵构造成使得液体出口和气体入口与待从其中移除气体的系统连通。

优选地，真空泵构造成与虹吸系统接合并且从虹吸系统中移除气体。

可选地，真空泵构造成与泵入口管接合并且从泵入口管中移除气体。

优选地，传递室是构造成在容器内包含绝对零真空压力的容器。

优选地，传递室是筒形容器或者球形容器或者椭圆形容器。

优选地，液体出口呈将传递室的下部区域与系统连接的排出端口或排出通路的形式。

优选地，液体出口阀位于传递室的下部区域中。

优选地，液体出口阀是浮子操作阀。

优选地，液体出口阀包括弹性阀构件，该弹性阀构件构造成当与位于液体出口端口或通路中的阀座部配合时产生液体紧密密封或水紧密密封的。

优选地，液体出口阀由液体出口阀操作机构操作。

优选地，液体出口阀操作机构包括至少一个出口阀浮动装置。

优选地，液体出口阀的阀构件以可操作的方式连接至该出口阀浮动装置或每个出口阀浮动装置。

优选地，该出口阀浮动装置或每个出口阀浮动装置呈活塞的形式。

优选地，液体出口阀操作机构包括构造成允许该出口阀浮动装置或每个出口阀浮动装置的大致竖向运动的第一导引件或导引组件。

优选地，第一导引件或导引组件呈构造成对活塞进行导引的大致竖向对准的管的形式。

优选地，第一导引件的大致竖向对准的管包括位于管的上部部分的一个或更多个孔或导引出口通路。

优选地，第一导引件的大致竖向对准的管包括位于管的下部部分的一个或更多个孔或下部液体传递通路。

可选地，第一导引件或导引组件包括操作液体出口阀的杠杆。

优选地，加压液体入口能够连接至加压液体供应部、例如水供应部或者水管或者水管网。

优选地，液体入口阀是液位感测阀、例如浮子操作阀。

优选地，液体入口阀位于传递室内部。

优选地，液体入口阀包括由入口阀操作机构操作的阀控制机构。

优选地，阀控制机构是止动控制机构。

优选地，入口阀操作机构具有以可操作的方式连接至阀控制机构的一个或更多个浮子。

优选地，该浮子或每个浮子经由一个或更多个杠杆以可操作的方式连接至阀控制机构。

优选地，入口阀操作机构包括密度小于0.8克每立方厘米(g/cm³)的至少一个浮子和密度在1.0克每立方厘米至2.0克每立方厘米的范围内的至少一个重物或沉子。

优选地，入口阀操作机构包括位于传递室的上部部分处或邻近传递室的上部部分的高位浮子。

优选地，入口阀操作机构包括位于传递室的下部部分处或邻近传递室的下部部分的低位沉子或重物。

优选地，入口阀操作机构包括位于高位浮子与低位重物之间的主浮力浮子或浮子组件。

优选地，入口阀操作机构包括单个杠杆臂，并且主浮力浮子或浮子组件能够直接作用在该杠杆臂上。

优选地，高位浮子和低位重物各自经由相应的连接杆或多个连接杆连接至杠杆臂。

优选地，入口阀操作机构包括大致竖向对准的第二导引件或导引组件。

优选地，加压液体入口构造成将进入的液体引导到出口阀浮动装置的上表面上。

优选地，第一导引件的管包括构造成允许进入的液体流动到传递室的内部的其余部分中的液体传递端口。

优选地，真空泵还包括至少一个均衡端口或通路，所述至少一个均衡端口或通路构造成允许邻近液体出口阀的区域中的压力在液体入口阀关闭时并且紧接在液体出口阀打开之前与系统中的压力均衡。

优选地，气体入口包括具有下端部和上端部的立管通路，立管通路的下端部与系统连通并且立管通路的上端部位于传递室的上部区域中。

优选地，气体入口阀位于立管通路的上端部处或邻近立管通路的上端部。

优选地，气体入口阀是构造成当系统内的压力超过传递室的上部区域内的压力时打开的单向阀。

优选地，气体入口阀是压力操作阀。

优选地，气体出口与传递室的内部的上部部分连通。

优选地，气体出口阀是构造成当传递室内的压力超过传递室外的压力时打开的单向阀。

优选地，气体出口阀是压力操作阀。

优选地，气体出口构造成向大气排放气体。

在第二方面，可以广泛地说本发明包括具有限定传递室的壳体的清除设备或泵送设备，该传递室具有气体排放装置并且能够连接至外部加压流体供应部，该传递室还能够连接至待清除或泵送的管或系统，使得该传递室与待清除或泵送的管或系统的一部分连通，并且传递室与管或系统之间的连通允许来自管或系统的气体传递到传递室中，同时来自传递室内的液体流动到管或系统中；该泵送设备构造成对下述两阶段清除或泵送过程进行重复；

·第一阶段，在第一阶段中，传递室与管或系统之间的连通暂时关闭，并且加压流体供应部被用于用液体填充或几乎填充传递室，由此将传递室内的任何气体中的全部气体或大部分气体通过气体排放装置从传递室推出，以及

·第二阶段，在第二阶段中，加压流体供应部和气体排放装置关闭，并且其中，来自管或系统的气体能够流动到传递室中，而传递室中的液体在重力的作用下流动到管或系统中。

优选地，第一阶段和第二阶段由构造成允许液体和气体在每个阶段期间所需的流动的阀控制。

在第三方面，可以广泛地说本发明包括清除或真空泵送设备，该清除或真空泵送设备具有：

·壳体或本体，该壳体或本体能够至少保持部分的真空压力，

·液体入口，该液体入口由液体入口阀控制，

·液体出口，该液体出口由液体出口阀控制，

·气体入口，该气体入口由气体入口阀控制，以及

·气体出口，该气体出口位于壳体的上部部分中并且由气体出口阀控制；

该液体入口能够连接至加压液体供应部；液体出口和气体入口都能够连接至待由该设备清除或泵送的管或系统；并且该设备还包括阀控制和致动装置，阀控制和致动装置构造成：

·当壳体内的液位处于第一预定低位点或下降到低于第一预定低位点时打开液体入口阀以允许用液体填充壳体，

·当壳体内的液位上升至预定高位点时关闭液体入口阀，

·在液体入口阀已经关闭之后打开液体出口阀，

·当液体入口阀打开时关闭液体出口阀，

·当壳体内的压力小于待由该设备清除或泵送的管或系统中的压力时打开气体入口阀，

·当壳体内的压力大于待由该设备清除或泵送的管或系统中的压力时关闭气体入口阀，

·当壳体内的压力超过在壳体外部且与气体出口连通的区域中的压力时打开气体出口阀，以及

·当壳体内的压力小于在壳体外部且与气体出口连通的区域中的压力时关闭气体出口阀。

优选地，液体入口阀不关闭，直到壳体内的液位上升至基本上所有自由气体都已经离开壳体的点处为止。

优选地，气体出口在气体出口阀打开时通向大气。

优选地，气体入口阀和气体出口阀的控制和致动是使用构造成仅允许气体在期望的方向上流动的简单的止回阀来实现的。

优选地，气体入口阀和/或气体出口阀是压力操作阀。

优选地，液体入口阀和/或液体出口阀是浮子操作阀。

在第四方面，可以广泛地说本发明包括与基本上如本文中所指定的至少一个真空泵结合的虹吸系统。

优选地，虹吸系统包括位于虹吸系统的高点处的沉降室或分离室。

优选地，沉降室包括比虹吸系统的管道的其余部分具有更大直径的管的部段。

优选地，沉降室包括构造成收集气体并且与真空泵连通的立管部段。

在第五方面，可以广泛地说本发明包括与基本上如本文中所指定的至少一个真空泵结合的脱气设备。

还可以广泛地说本发明包括在本申请的申请文件中单独地或共同地提及或指明的部件、元件和特征以及部件、元件或特征中的任何两者或更多者的任何组合或所有组合，并且当本文中提及具有已知等同物的特定整体时，这样的等同物如同它们被单独阐述一样并入本文。

附图说明

本发明的其他方面将从仅通过示例的方式并且参照附图给出的以下的描述中变得明显，在附图中：

图1是根据本发明的真空泵的第一剖视立体图，

图2是真空泵的第二剖视立体图，

图3是示出了当液体入口阀最初打开时真空泵的内部部件的构型的示意图，

图4是示出了在早期液体填充阶段期间并且在气体出口阀已经打开之前真空泵的内部部件的构型的示意图，

图5是示出了在液体填充阶段接近完成时并且在气体出口阀已经打开之后真空泵的内部部件的构型的示意图，

图6是示出了真空泵的几乎充满液体的传递室和由上升的液位浮动提升的高位跳闸的示意图，

图7是示出了接近液体填充阶段结束时真空泵的内部部件的构型的示意图，其中，跳闸伞装置向上移动以开始关闭液体入口阀，

图8是示出了当液体入口阀和气体出口阀在液体填充阶段结束时关闭时真空泵的内部部件的构型的示意图，

图9是示出了在压力均衡阶段期间真空泵的内部部件的构型的示意图，

图10是示出了在液体出口阀打开时真空泵的内部部件的构型的示意图，

图11是示出了在当气体传递阀打开以允许气体进入壳体同时液体继续从壳体中传出时的传递阶段期间真空泵的内部部件的构型的示意图，

图12是示出了在传递阶段期间以及在高位跳闸浮子不再浸没并且已经下降时真空泵的内部部件的构型的示意图，

图13是示出了在传递阶段的后期阶段期间当主浮力浮子下降时并且在液体入口阀再次打开之前真空泵的内部部件的构型的示意图，以及

图14是示出了在空闲阶段期间真空泵的内部部件的构型的示意图。

具体实施方式

参照图1至图14，现在将对根据本发明的真空泵(11)进行描述。真空泵(11)已经设计成主要用于在虹吸管或虹吸系统中或者在泵送系统的入口管中进行充注或者保持充注。设想的是，真空泵(11)还可以作为脱气设备使用，以在一系列应用中从液体中清除或移除空气或其他气体。或者保持真空室内的真空。

图1和图2示出了真空泵(11)的实际示例，并且图3至图14以一系列示意图示出了真空泵(11)以帮助解释该真空泵的运行。在图2至图11中，真空泵(11)示出为配装至虹吸系统(13)的一部分。

参照图1和图2，可以看出的是，真空泵(11)包括壳体(14)、液体入口(25)、液体入口阀(27)、排出端口或液体出口(29)以及液体出口阀(31)。真空泵(11)还包括气体入口(37)、气体入口阀(39)、气体出口(33)和气体出口阀(35)。

为了控制液体入口阀(27)的操作，真空泵(11)包括第一浮动装置(43)。在该示例中，第一浮动装置(43)包括杠杆臂(45)和多个浮子和重物，这将在下面进一步详细解释。并且为了控制液体出口阀(31)的操作，真空泵(11)包括第二浮动装置或液体出口阀操作机构(61)。

用基本术语来说，真空泵(11)通过首先用加压水供应部填充壳体(14)来运行，同时壳体(14)的内部向大气打开并且向虹吸系统(13)关闭。并且当填充完成时，壳体的内部然后向虹吸系统打开，而同时其向大气关闭。并且在此期间，来自虹吸系统(13)的气体上升到壳体(14)中，而水从壳体(14)下降并进入到虹吸系统(13)中。一旦该传递完成，壳体(14)再次向虹吸系统(13)关闭并且向大气打开，并且重复该循环。

用稍微更具体的术语来说，真空泵(11)的这种基本操作可以描述如下。液体、通常是水在压力下经由液体入口阀(27)供应以填充壳体(14)。以这种方式，所有气体经由气体出口阀(35)从壳体(14)中移除。然后，液体入口阀(27)关闭并且液体出口阀(31)打开，并且水从壳体释放并进入到虹吸系统(13)中，而同时，已经积聚在虹吸系统(13)的顶点处的气体能够经由气体入口阀(39)传递到壳体(14)中。

当水和气体的这种传递完成时，液体出口阀(31)关闭并且液体入口阀(27)打开，从而允许水流动到壳体中，再次通过气体出口阀(35)将气体清除出去。重复该过程直到达到均衡的状态为止，此时不再有气体可以从虹吸系统(13)中被抽出，并且真空泵(11)闲置直到更多的气体积聚在虹吸系统(13)中。

参照图3至图14，现在将对真空泵(11)的操作进行更详细地描述。为了便于真空泵(11)的有效运行，虹吸系统(13)理想地包括位于虹吸系统(13)的顶点或高点处的沉降室(15)或积聚钟形区域。真空泵(11)基本上在虹吸系统(13)的顶点处连结至“T”形形状的配件(12)。连结部必须小心地密封，因为虹吸系统(13)的顶点中的压力可能接近绝对真空。沉降室或钟形件(15)基本上是倒置“T”形形状的配件(12)的腿部。

倒置“T”形形状的配件(12)的水平部段相比于虹吸系统(13)的管道的其余部分提供了具有更大直径的管的短部段。如果管道的“上坡”部段(17)的直径小于管道的“下坡”部段(19)的直径，那么认为是有利的。此外，如果管道的“上坡”部段(17)比管道的“下坡”部段(19)具有更低的坡度，那么认为是有利的。这样的构型有助于收集和移除在液体中形成的任何气体。气体在“上坡”部段(17)中将倾向于相对容易地被运载并向上，但是气体的气泡在“下坡”部段(19)中必须对抗水流，因为它们逆流朝向沉降室(15)行进。

沉降室(15)的较大直径或横截面面积有助于减慢流速，并且允许空气的气泡有时间结合和上升并且被收集在沉降室(15)的立管部段(21)内。立管部段(21)构造成收集气体并且与真空泵(11)连通。

重要的是，管的上坡部段(17)和管的下坡部段(19)没有附加的顶点。气体将积聚在管中的任何顶点处，并且将需要另一真空泵(11)或者至立管部段(21)的连接部以移除气体。

壳体(14)呈具有锥形顶端部(14a)、锥形底端部(14b)和大致平行的侧筒形中间部段(14c)的竖向对准的筒形件的形式。(仅出于图解的目的，锥形底端部(14b)在图3至图14中示出为阶梯状结构，并且实际的锥形形状在图1和图2中示出。)提供了从锥形顶端部(14a)和锥形底端部(14b)的周缘径向延伸的加强凸耳(16)，并且这些凸耳允许壳体的两个端部组装至筒形中间部段(14c)并且使用绕筒形中间部段(14c)的圆周的一系列螺纹杆或长螺栓而保持就位，所述螺纹杆或长螺栓从锥形顶端部(14a)的凸耳(16)跨越至锥形底端部(14b)的凸耳(16)。在筒形中间部段(14c)的每个端部处均定位有密封件，以在锥形顶端部(14a)和锥形底端部(14b)连结至筒形中间部段(14c)的地方实现流体紧密密封。

壳体或本体(14)形成了构造成与虹吸系统(13)接合并与其连通的密封的传递室(23)。传递室(23)可以类似地构造成与泵送系统或待脱气的一些其他系统的入口管接合并连通。接合和连通构造成允许气体从虹吸系统(13)、入口管或其他系统中移除。

传递室(23)是构造成包含真空压力的容器并且理想地能够保持绝对零真空压力。如上面所提到的，在该示例中，传递室(23)是具有锥形或至少部分锥形形状的端部的筒形形状的壳体或容器(14)。然而，设想的是，在替代性构型中，传递室(23)可以呈球形容器或具有半球形端部的筒形件或椭圆形形状的容器或一些类似形状的容器的形式。这样的形状适合于承受真空压力。

参照图3和图4，现在将在简化示意图中对上面所提到的关键特征中的一些关键特征的位置进行确认。在图的左侧处可以看到加压液体入口(25)，并且该加压液体入口允许加压液体进入传递室(23)。穿过液体入口(25)的流动由液体入口阀(27)控制，液体入口阀(27)在该示例中位于壳体(14)内。在壳体(14)的下部部分中示出了液体出口(29)并且该液体出口构造成允许液体从传递室(23)传递并进入到虹吸系统(13)的立管部段(21)中。穿过液体出口(29)的流动由位于液体出口(29)紧上方的液体出口阀(31)控制。

在真空泵(11)的顶部处可以看到气体出口(33)。气体出口(33)允许气体从传递室(23)排出，并且气体穿过气体出口(33)的流动由气体出口阀(35)控制，该气体出口阀(35)在该示例中呈位于形成气体出口(33)的管中的单向阀或挡板阀的形式。邻近壳体(14)的右下部部分处可以看到气体入口(37)。气体入口(37)构造成允许气体进入传递室(23)，并且气体从立管部段(21)到传递室(23)中的流动由气体入口阀(39)控制。

气体入口阀(39)是呈挡板阀或提升阀的形式的单向阀，并且位于立管通路或通气管(75)的上端部(79)处。通气管(75)的下端部(77)包含允许沉降室(15)内的气体进入立管通路或通气管(75)的气体入口(37)。通气管(75)的上端部(79)位于传递室(23)内尽可能高的位置是有利的，因为这降低了气体入口阀(39)的挡板的顶侧的水压并且使得气体入口阀(39)在来自虹吸系统(13)的气体是时候经由通气管(75)进入传递室(23)时更容易打开。

在这些示意图中可以看到的是，真空泵(11)构造成使得液体出口(29)和气体入口(37)都与虹吸系统(13)或者待从其中移除气体或空气的另一系统连通。

液体入口(25)能够连接至加压液体供应部、例如局部水供应部或水管或农场槽式水管网。设想的是，虽然在使用虹吸系统的情况下通常不能够获得电力供应，但是加压水供应部可以在附近或者可以建立。如果不能够获得其他加压水供应部，那么重力给送或手动填充的蓄水池或水箱可以例如定位在山坡上或者悬挂在树上以提供局部重力给送系统。

供应至液体入口(25)的压力仅需要稍微大于大气压，因为这是足以将气体或空气从传递室(23)推出并且推出到周围大气中的压力。尽管如此，在本文中所示出和描述的示例中，在用液体填充传递室(23)的过程期间，水供应压力还用于向下推动第二浮动装置(61)的活塞(63)并且保持活塞(63)向下。发明人已经发现的是，表压力在150千帕至500千帕(KPa)或20磅每平方英寸至80磅每平方英寸(psi)的范围内的水供应对于真空泵(11)的有效运行来说是理想的。

液体入口阀(27)响应传递室(23)内的液位变化而操作并且在该示例中是具有止动阀控制机构(40)的浮子操作阀。具有止动阀控制机构(40)的适合的阀的示例是作为隔膜操作阀的“汉森调平器水箱阀”。可以使用在从“开至关”或从“关至开”时提供类似的“卡扣”或“触发”动作的其他类型的阀。使用止动隔膜操作阀的优点在于，其在整个填充阶段期间提供全部流动并且包括当传递室(23)充满水时切断流动时的软关闭。

液体入口阀(25)的止动阀控制机构(40)由液体入口阀操作机构(41)操作。阀控制机构(40)以可操作的方式连接至液体入口阀操作机构(41)的多个浮子。在该示例中，液体入口阀操作机构(41)包括由第一浮动装置(43)作用的杠杆臂(45)。杠杆臂(45)移动穿过大约25度的范围。第一浮动装置(43)包括主浮力浮子(47)，并且主浮力浮子(47)的动作由高位跳闸浮子(49)和低位跳闸重物或沉子(51)辅助。

高位跳闸浮子(49)位于传递室(23)的上部部分中并且以可滑动的方式安装在第一连接杆(53)上。第一连接杆(53)在沿着杠杆臂(45)的长度上远离杠杆臂(45)的枢转端部(46)的约一半的位置处将快速流动跳闸伞(50)连接至杠杆臂(45)。快速流动跳闸伞(50)充当叶片，因为在用液体填充传递室(23)的最后阶段期间，液体经过快速流动跳闸伞(50)的流动在第一连接杆(53)上产生向上的力，该力提升杠杆臂(45)以克服止动阀控制机构(40)中的止动器。

快速流动跳闸伞(50)通过螺纹连结部连接至第一连接杆(53)的上端部。这允许快速流动跳闸伞(50)相对于杠杆臂(45)的高度被精细地调节，从而允许被止动的液体入口阀(27)的跳闸的时间被优化。快速流动跳闸伞(50)可以通过气体出口(33)而被触及，允许在壳体(14)已组装的情况下进行这种调节。

快速流动跳闸伞(50)呈浅角度的锥形件的形式并且位于气体出口(33)紧下方。大致圆形的快速流动跳闸伞(50)的中央部分包括允许液体从传递室中流动并且流出气体出口阀(35)的流动通路。高位跳闸浮子(49)是具有比水的密度小的密度的塑料浮子，理想的密度在0.5克每立方厘米(g/cm³)至0.85克每立方厘米(g/cm³)的范围内。发明者的实验已经发现的是，密度在0.75克每立方厘米至0.8克每立方厘米的范围内的高位跳闸浮子(49)工作良好。

低位跳闸重物(51)位于传递室(23)的邻近液体出口(29)的下部部分中。低位跳闸重物(51)可以是密度在1.0克每立方厘米至2.0克每立方厘米的范围内的树脂填充塑料重物，该密度类似于或大于水的密度。发明者的实验已经发现的是，密度在1.05克每立方厘米至1.2克每立方厘米的范围内的低位跳闸重物(51)工作良好。

主浮力浮子(47)是位于高位跳闸浮子(49)与低位跳闸重物(51)之间的滑动浮子。主浮力浮子(47)安装成使得其可以在第二连接杆(55)上竖向上下滑动，第二连接杆(55)将低位跳闸重物(51)连接至杠杆臂(45)的自由端部。当主浮力浮子(47)浸没在水中时，主浮力浮子(47)提供浮力以帮助提升杠杆臂(45)。

注意：参照图1和图2可以看到的是，主浮力浮子(47)实际上由四个单独的浮子组成，并且它们成对地安装在两个平行的第二连接杆(55)上。两个平行的第二连接杆(55)各自在上端部处枢转地连接至杠杆臂(45)，并且在下端部处连接至低位跳闸重物(51)。两个平行的第二连接杆(55)与杠杆臂(45)的枢转连接也是滑动连接，从而允许杠杆臂(45)即使在低位跳闸重物(51)已经接触壳体(14b)的底部之后也继续向下微量(两度至三度)旋转。

主浮力浮子(47)是具有比水的密度小的密度的塑料浮子，理想地密度在0.25克每立方厘米(g/cm³)和0.5克每立方厘米(g/cm³)的范围内。发明者的实验已经发现的是，密度在0.3克每立方厘米至0.35克每立方厘米的范围内的主浮力浮子(47)工作良好。

第一连接杆(53)在其下端部处连接至杠杆臂(45)，并且在其上端部处支承快速流动跳闸伞(50)。在第一连接杆(53)下端部处的连接可以可选地是枢转连接，其中，该连接配置成限制枢转运动的范围以将快速流动跳闸伞(50)总体上始终保持在传递室(23)的上部部分内。

第二连接杆(55)以钟摆式布置结构支承低位跳闸重物(51)，在其上端部处枢转地连接至杠杆臂(45)的自由端部。图中可以看到的是，低位跳闸重物(51)、特别是低位跳闸重物(51)的下部部分具有稍微楔形形状的轮廓。这种楔形形状构造成配装到阶梯状锥形底端部(14b)的下部部分和中央部分中，意味着低位跳闸重物(51)未完全高于传递室(23)中的液位直到几乎所有的液体已经离开传递室(23)为止。

如上面所提到的，液体入口阀(27)包括止动阀控制机构(40)。入口阀操作机构(41)构造成使得主浮力浮子组件(47)在完全浸没或完全离开水时不施加非常足够的力来克服阀控制机构(40)的止动装置。相反，入口阀操作机构(41)依赖于在传递室(23)充满水时来自高位跳闸浮子(49)的附加浮力或者在传递室(23)排出水时来自低位跳闸重物的重量，以克服止动器并且打开或关闭液体入口阀(27)。

以这种方式，液体入口阀(27)被阻止打开直到达到期望的低液位点为止，并且被阻止关闭直到达到期望的高液位为止。这允许在液体入口阀(27)打开以将气体从传递室(23)中清除之前，传递室(23)的相当大的容积通过来自虹吸系统(13)的低压气体被填充。这还允许在液体入口阀(27)关闭之前，传递室(23)完全清除气体并且传递室(23)完全用液体填充。这些操作特征将在下面进一步详细地解释。

液体出口(29)呈将传递室(23)的下部区域与虹吸系统(13)连接的端口或通路的形式。如上面所提到的，穿过液体出口(29)的流动由液体出口阀(31)控制。液体出口阀(31)是浮子操作阀并且由第二浮动装置(61)操作。

液体出口阀(31)包括呈橡胶或弹性垫圈的形式的弹性阀构件(57)。阀构件(57)构造成在与位于液体出口端口或通路(29)中的阀座部(59)配合时产生水紧密密封。液体出口阀构件(57)连接至第二浮动装置(61)并且由第二浮动装置(61)操作。

第二浮动装置(61)是浮子操作机构。第二浮动装置(61)包括出口阀浮动装置(63)和竖向对准的活塞导引缸或管(65)。在该示例中，出口阀浮动装置(63)呈单个筒形形状的浮子或活塞的形式，并且构造成在竖向对准的活塞导引缸(65)内上升和下降。活塞导引缸(65)可以说成是真空泵(11)的第一导引件。弹性阀构件(57)形成活塞(63)的基部的一部分。

参照图3至图6可以看出的是，真空泵(11)布置成使得加压液体入口(25)的导管(67)构造成将进入的液体直接引导到筒形形状的浮子或活塞(63)的上表面(69)上。此外，活塞导引件(65)的管包括构造成允许进入的液体以受控的速率流动到传递室(23)的内部的其余部分中的上部液体传递端口或导引出口通路(71)。也就是说，液体传递端口(71)包括一系列相对较小的孔，所有这些孔位于活塞导引件(65)的上部区域中的大致水平的平面中，并且定尺寸成确保当液体入口阀(27)打开时在筒形形状的浮子(63)的上表面(69)正上方的液体中存在稍高的压力。

液体传递端口(71)定位成使得穿过其的流动被阻止，直到筒形形状的浮子(63)已经被压下以关闭液体出口阀(31)为止。只有当筒形形状的浮子(63)完全向下时，穿过液体传递端口(71)的流动才完全打开。这种构型确保了液体出口阀(31)在液体入口阀(27)打开时变得关闭，并且有助于在传递室(25)经由加压液体入口(25)被填充时保持液体出口阀(31)关闭。

将液体传递端口(71)的位置、数量和尺寸精心设计以便防止水从缸(65)的内部逸出，直到活塞(63)已经被压下并且密封到液体出口阀件构件(57)上为止。只有这时，液体传递端口(71)才允许水从缸(65)中逸出到传递室(23)的内部中。液体传递端口(71)的尺寸和数量被精心选取成确保在缸(65)内部保持足够的压力，使得活塞(63)尽管有浮力也保持浸没。

活塞导引件(65)的管居中地安装到壳体(14)的部分锥形底端部(14b)上，并且位于液体出口通路(29)紧上方，并且包括下部液体传递端口或通路(72)，下部液体传递端口或通路(72)构造成在液体出口阀(31)打开时允许传递室(23)的内部中的液体穿过活塞导引件(65)的管的下部部分并且穿过液体出口通路(29)逸出。

在该点上值得注意的是，真空泵(11)必须如图中所图示的那样定向以正确工作，也就是说其中，浮子导引件大致竖向对准成使得浮动装置(43)和浮动装置(61)可以自由移动，以允许泵(11)的正确或有效运行。

液体入口的导管(67)包括位于导管(67)的上部部分中的至少一个排出孔(未示出)，以允许导管(67)中的任何截留气体或空气逸出。当使用真空泵以获得接近绝对真空的真空、例如接近绝对真空的百分之九十九的真空时，确保没有空气被截留在导管(67)内部是重要的。

真空泵(11)还包括至少一个均衡端口或通路(73)，所述均衡端口或通路(73)构造成允许传递室(23)中邻近液体出口阀(31)的液体中的压力在液体入口阀(27)关闭时并且紧接在液体出口阀(31)打开之前与虹吸系统(13)中的压力均衡。在该示例中，真空泵(11)具有两个均衡端口(73)。图9示出了穿过均衡端口(73)流出并且流动到虹吸系统(13)中的两股小液体流或液体射流(81)。

均衡端口(73)在液体入口阀(27)关闭时允许传递室(23)内的压力下降至虹吸系统(13)内的通常较低的压力。在压力均衡之前，活塞(63)上的主导力通常是虹吸系统(13)内的真空，该真空将阀构件(57)向下吸到阀座部(59)上。该真空力阻止活塞(63)将阀构件(57)提离阀座部(59)。只有当阀座部(59)的两侧的压力均衡或几乎均衡时，活塞(63)的浮力才开始占主导，并且然后活塞(63)可以将阀构件(57)提离阀座部(59)以打开液体出口阀(31)。如图10中所示出的，液体出口阀(31)的这种打开然后允许液体从传递室(23)传出并且进入到虹吸系统(13)中。

在图11至图13中可以看到的是，气体入口(37)包括具有下端部(77)和上端部(79)的通气管或通路(75)。下端部(77)与虹吸系统(13)连通或者向虹吸系统(13)打开，并且上端部(79)位于传递室(23)的上部区域中并且向传递室(23)的上部区域开放。气体入口阀(39)位于通路的上端部(79)内并且是单向压力操作阀或止回阀，该气体入口阀(39)构造成当虹吸系统(13)内的压力超过传递室(23)的上部区域内的压力时打开。

气体出口(37)与传递室(23)的内部的上部部分连通或者向传递室(23)的内部的上部部分打开，并且构造成向大气排放气体。气体出口阀(35)也是单向压力操作阀或止回阀，并且构造成当传递室(23)内的压力超过传递室(23)外的压力时打开，该压力在大多数情况下将是大气压。

操作

真空泵(11)的操作可以大致描述如下。真空泵(11)可以描述为具有限定传递室(23)的壳体的清除或泵送设备。传递室(23)具有气体排放装置并且能够连接至外部加压流体供应部。传递室(23)还能够连接至待清除或泵送的管或系统(13)，使得传递室(23)与待清除或泵送的管或系统的一部分连通。并且传递室(23)与管或系统(13)之间的连通允许来自管或系统(13)的气体传递到传递室中，同时来自传递室(23)内的液体在重力的作用下流动到管或系统中。以这种方式，管或系统(13)中的气体由液体替代，气体通常是预先溶解的气体或空气并且液体通常是水。

该设备构造成对如下的两阶段清除或泵送过程进行重复：

·第一阶段(或填充和清除阶段)，其中，传递室(23)与管或系统(13)之间的连通暂时关闭，并且使用加压流体供应部以用液体填充或几乎填充传递室(23)，由此将传递室(23)内的任何气体中的全部气体或大部分气体通过气体排放装置从传递室(23)推出，以及

·第二阶段(或传递阶段)，其中，加压流体供应部和气体排放装置关闭，并且其中，来自管或系统(13)的气体能够流动到传递室(23)中，而传递室(23)中的液体在重力的作用下流动到管或系统(13)中。

第一阶段类似于正排量泵，上升的水是活塞的推动传递室(23)中的气体以将所述气体从该室正推出的顶部。在第二阶段期间，传递室(23)在一段时间内成为虹吸系统的一部分，并且虹吸系统中的气体在重力的作用下被交换成液体。

该过程在从管或虹吸系统(13)中抽出所有的空气或气体时自动减慢。例如，当用于从虹吸系统中抽出气泡时，用以完成第二阶段的时间量将变得相当长(通常许多小时)，因为真空泵(11)等待直到已经积聚足够的气体来用空气填充或几乎填充传递室(23)，并且然后加压水入口阀(27)打开以再次开始第一阶段。这是图14中所示出的空闲阶段。

填充和清除阶段以及传递阶段进一步详细解释如下：

阶段1：填充和清除阶段

液体入口阀(27)在壳体内的液位处于或下降到低于传递室(23)中的预定低位点时打开以允许用液体壳体(14)填充。这由低位跳闸重物(51)控制和影响。如上面所提到的，当液位充分下降时，低位跳闸重物(51)开始从液体中浮出，从而允许其增加的相对重量作用在第二连接杆(55)上并且通过增加的力而向下拉动杠杆臂(45)。这种情况在图13中示出。这导致杠杆臂(45)的自由端部下降并且克服阀控制机构(40)中的止动器，从而导致液体入口阀(27)突然打开并且允许加压液体进入传递室(23)。这种情况在图3中示出。

如还可以在图13中看到的，在该过程开始时，第二浮动装置(61)的活塞(63)位于活塞导引缸(65)的高处并且覆盖上部液体传递端口(71)。由于水最初不能从在顶部处封闭的活塞导引缸(65)中逸出，除了该活塞导引缸与水入口导管(67)的连接之外，进入的液体或水的静压力和动压力都推动活塞(63)的顶部，克服活塞的浮力，以将活塞(63)向下移动至图3中所示出的位置。

当活塞(63)已经向下移动至图3中所示出的位置时，有两件事情已经改变。由于活塞(63)的基部上的阀构件(57)现在被按压到与第一液体出口阀座部(59)接触，因此上部液体传递端口(71)现在已经打开，并且液体出口阀(31)已经关闭(关于这些部件的位置参照图10)。

一旦上部液体传递端口(71)打开，水就从活塞导引缸(65)流动到传递室(23)中。从水入口导管(67)流出并且流动到活塞导引缸(65)的上部部分中的水的动压力继续作用在活塞的顶表面(69)上，从而有助于保持活塞(63)向下。即使当活塞(63)的浮力随着传递室(23)中的水位上升至覆盖活塞(63)而增加时，进入的水施加在活塞的顶表面(69)上的力也足以保持活塞(63)向下并且保持液体出口阀(31)关闭。虹吸系统(13)中的任何部分的真空压力还有助于将活塞(69)向下拉向阀座部(59)。

在短时间之后，进入的水的压力导致传递室(23)内的压力增加到高于沉降室(15)内的压力。如图3中所示出的，这导致气体入口阀(39)关闭，并且同时，虹吸系统(13)的沉降室(15)中的较低压力有助于将活塞(63)吸到第一液体出口阀座部(59)上。

在这种构型中，传递室(23)然后由进入的加压液体填充，并且传递室(23)内的气体由液体的上升的上表面压缩，如图5和图6中所图示的。在此期间，液体像向上移动的活塞一样起作用以压缩在液体的顶表面上方的气体。

当最初充注虹吸系统(13)时，传递室(23)将由接近大气压的空气填充，并且几乎水一开始进入传递室(23)该空气就将被从传递室(23)推出。但是当对运行的虹吸系统进行清除时，被接纳到传递室(23)中的气体通常将处于较低的压力并且这些气体不会被从传递室(23)推出，直到液位接近传递室(23)的顶部并且气体的压力已经达到大气压为止。

一旦气体已经充分压缩成达到大气压或者稍微高于大气压，气体出口阀(35)将打开，因为传递室(23)内的压力开始超过当地大气压，如图6中所示出的。以这种方式，气体在其穿过气体出口(33)推出时从传递室(23)的内部清除。气体出口阀(35)包括大直径圆形挡板阀并且非常轻，并且甚至对非常小的压力差敏感。并且出于该原因，一旦传递室(23)内的气体的压力超过当地大气压，气体出口阀(35)就打开，并且当传递室(23)中的压力随后下降到低于当地大气压时，气体出口阀(35)还迅速关闭并且形成紧密密封。

当传递室(23)内的液位上升至预定高位点时、优选地是当传递室(23)充满或几乎充满液体时，如图7中所示出的，是时候关闭液体入口阀(27)。在高位跳闸浮子(49)变得完全浸没之后不久，液体入口阀(27)由入口阀操作机构(41)关闭。

现在浸没的高位跳闸浮子(49)在第一连接杆(53)的上端部处抵靠快速流动跳闸伞(50)对接，并且向上移动杠杆臂(45)，但是远不足以克服阀控制机构(40)中的“关至开”止动器。杠杆臂(45)的升高位置意味着快速流动跳闸伞(50)现在定位成非常靠近壳体(14)的锥形顶端部(14a)的内表面。大约同时，液位达到传递室(23)的顶部并且开始穿过气体出口阀(35)涌出。

当液体开始离开气体出口(33)时，冲过快速流动跳闸伞(50)的液体将快速流动跳闸伞(50)向上牵拉到壳体(14)的锥形顶端部(14a)的顶点中。快速流动跳闸伞(50)类似于由离开的液体牵拉到插孔中的插头。当液体冲过快速流动跳闸伞(50)并且冲出气体出口(33)时高位跳闸浮子(49)的完全浸没、插接效应以及文丘里效应赋予入口阀操作机构(41)用以克服阀控制机构(40)中的止动器所需的额外向上的力，并且允许液体入口阀(27)移动至如图8中所示出的封闭的构型。

阶段2：传递阶段

当液体入口阀(27)关闭时，液体到传递室(23)中的流动停止，如图8中所示出的。来自进入的加压液体的加压作用结束，并且传递室(23)内的任何残余压力最初作为从气体出口阀(35)喷出的水释放，并且任何残余压力经由均衡端口(73)释放。随着少量的水继续经由均衡端口(73)离开传递室(23)，传递室(23)内的压力然后下降到低于大气压。

由于传递室(23)内的压力下降到低于当地大气压，因此气体出口阀(35)关闭。如上面所提到的，气体出口阀(35)是单向阀并且其非常灵敏，并且其仅需要微小的压力差来关闭挡板阀，从而允许在传递室(23)中形成真空。

并且由于液体到传递室(23)中的流动已经停止，因此活塞(63)的上表面(69)上的压力降低。同时，均衡端口(73)允许液体出口阀(31)的每一侧的压力均衡。(穿过均衡端口(73)逸出的液体在图9中图示为水的射流(81)。)虹吸系统(13)内的较低压力已经将阀构件(57)吸到阀座部(59)上，但是现在随着传递室(23)和沉降室(15)两者中的压力均衡，这种吸入效应被消除。

筒形浮子或活塞(63)由于其在周围水内的浮力现在能够向上上升，将阀构件(57)从阀座部(59)提升，如图10中所示出的。这允许液体流动穿过液体出口(29)。如上面所提到的，活塞导引件(65)包括位于活塞导引件(65)的下部部分中的附加孔或端口，孔或端口允许液体朝向位于由活塞导引件(65)的下部区域限定的空间内的液体出口(29)自由地流动。以这种方式，活塞(63)很大程度上位于液体的流动路径的上方和外部，并且活塞(63)的浮力能够使其远离离开的液体的路径。

当液体出口阀(31)打开时，传递室(23)的内部有效地成为虹吸系统(13)的一部分，并且承受与其连接的虹吸系统(13)的该部分内的压力。并且当液体从传递室(23)排出到虹吸系统(13)中时，传递室(23)的上部部分内的压力由于水头差变得稍微小于位于传递室(23)紧下方的虹吸系统中的压力。该压力差以及虹吸系统(13)的沉降室(15)内的气体的浮力导致气体入口阀(39)打开，如图11中所示出的。气体出口阀(35)此时保持关闭，因为传递室(23)中存在部分真空。

在第二阶段期间，当液体向下排出到虹吸系统(13)中时液位下降，并且同时来自虹吸系统(13)的气体上升且经由气体入口通路(75)传递到传递室(23)中，如图12中所图示的。

这持续直到水位达到上面所提及的预定低位点为止，并且然后阶段1再次开始。以这种方式，真空泵(11)可以在没有任何手动干预并且没有任何外部控制系统的情况下继续重复地循环通过阶段1和阶段2。

当充注干虹吸系统或干泵入口管时，该顺序将相对快速地重复，其中，与传递室(23)的容积相比，根据压力和阀的尺寸等，每个阶段通常在5秒至30秒的范围内进行。

但是当真空泵用于保持虹吸系统中的充注、即移除任何积聚的空气或气体气泡时，如图14中所示出的，第二阶段可能发生得非常缓慢，例如，根据情况可能需要一个小时至两个小时或者甚至半天来完成阶段2，并且然后仅需要十秒来重复阶段1。这种阶段称为空闲阶段。影响完成阶段2的时间的情况可以包括虹吸系统的最大上升、管道的尺寸和通过虹吸系统的流量。

在图14中可以看出的是，液体出口(29)的下部部分包括保持捕获在液体出口(97)的笼内的第一浮球(95)。在空闲阶段，沉降室(15)部分地充满液体并且第一浮球(95)已经浮动在沉降室(15)内的液体上并且到达液体出口(29)内的第二液体出口阀座部(96)，从而有效地密封液体出口(29)并且防止来自虹吸系统(13)的浮动碎片通过液体出口(29)上升并且污染或者损害真空泵(11)的运行。

在虹吸系统中的压力快速变化、例如由虹吸系统中的阀的完全或部分关闭引起的压力波动或水锤事件或者真空泵或虹吸管中的快速减压事件的情况下，第一浮球(95)还有助于防止液体反向流动回到传递室(23)中。第一浮球(95)不意在成为液体出口阀(31)的一部分。

类似地，气体入口(37)的下部部分包括保持捕获在气体入口(101)的笼内的第二浮球(99)。在空闲阶段，第二浮球(99)也已经浮动在沉降室(15)内的液体上并且到达气体入口(37)内的第二气体入口阀座部(98)，从而有效地密封气体入口(37)并且防止来自虹吸系统(13)的浮动碎片通过气体入口(37)上升并且污染或损害真空泵(11)的运行。

第一浮球(95)比第二浮球(99)具有更低的密度。在该示例中，第一浮球(95)具有类似于乒乓球的密度，并且第二浮球(99)由橡胶制成。这种密度上的差异是有利的，因为当沉降室(15)中的液位下降时，第二浮球(99)首先下降，从而确保气体入口通路(75)首先打开。如果第一浮球(95)首先下降，那么当水从传递室(23)冲到沉降室(15)中导致水位上升时，第二浮球(99)可能保持卡于气体入口阀座部(97)。

在真空泵处于阶段1的整个时间期间，水通过均衡端口(73)损失。但是在事件的正常情况下，真空泵(11)处于阶段1的时间通常相当短，并且以这种方式损失的水的量相对较少。出于这种原因，还没有尝试通过可能引入可靠性问题的其他方式来消除对均衡端口(73)的需求。呈一毫米至三毫米直径的喷口或孔的形式的简单均衡端口(73)被认为是在需要时允许液体出口阀(31)打开以均衡压力的最有效和最可靠的方式。

在实践中，均衡端口(73)可以呈可移除的喷嘴或喷口的形式，其可以被移除以进行清洗或者用另一尺寸的喷嘴或喷口替代。

关于真空泵(11)的构型的附加说明

在测试期间，已经注意到的是，通过最少化或消除来自传递室(23)内的尽可能多的空气气阱可以显著地改进真空泵(11)的效率。空气气阱可以例如设置在气体出口管中或压力计安装管中。小空气气阱在传递室(23)内的压力下降时大大膨胀，占据了应当由待从虹吸系统(13)抽出到传递室(23)中的低压气体使用的空间。因为真空泵(11)能够实现在0.02个大气压的范围内的真空压力，所以当传递室(23)已经用液体填充时，即使保持在传递室(23)中的微小的气泡或空气的气阱也会导致运行效率的显著降低。

可以直接在液体出口(29)和气体入口(37)的下方横跨沉降室(15)配装网状筛(83)，以帮助防止诸如树叶和小细枝之类的固体材料阻挡气体入口阀(39)或液体出口阀(31)。

在图1和图2中可以看到的是，在实践中，低位跳闸重物或沉子(51)具有穿过其的竖向孔，并且在其底端部处由锥形底端部(14b)支承的呈竖向对准的杆(85)的形式的第二导引件穿过低位跳闸重物或沉子(51)中的孔。以这种方式，低位跳闸重物或沉子(51)的运动被导引并且被限制成竖向运动。

在图1和图2中还可以看到的是，真空泵(11)的实践版本包括位于壳体(14)的锥形底端部(14b)的倾斜壁上的阀式维护连接件(87)。在该示例中，阀式维护连接件(87)包括手动操作的阀并且意在用于出于保维护目的从壳体(14)排出液体或空气或者替代性地用于将高容积真空泵连接至真空泵(11)以从大型虹吸系统中最初快速地清除大容积的空气。替代性地，阀式维护连接件(87)可以用于用水填充壳体(14)，在这种情况下，空气或气体可以通过气体出口阀(35)清除出去。

安装在内部的液体入口阀(27)的上游还设置有外部水入口阀(89)，以出于维护或替代目的允许加压水供应部与真空泵(11)隔离。此外，提供与传递室(23)的内部连通的真空计(91)以允许监测真空泵(11)的运行。真空计(91)安装在锥形顶端部(14a)上。

在图1和图2中还可以看到的是，锥形底端部(14b)包括允许真空泵(11)连接至虹吸系统(13)的立管部段(21)的大的内螺纹轴环(93)。内螺纹轴环(93)具有大约为100毫米至150毫米的直径。在内螺纹轴环(93)内使用了大的o形环，以在壳体(14)与立管部段(21)之间的连结部处形成牢固的密封。

变型

对于本发明相关领域的技术人员来说，在不脱离如所附权利要求中所限定的本发明的范围的情况下，本发明的许多结构上的变化和广泛不同的实施方式和应用将会显而易见。本文中的公开内容和描述仅仅是说明性的，并不旨在在任何意义上进行限制。

在本文中所描述的示例中，真空泵(11)示出为配装至虹吸系统(13)，但是应当注意的是，该设备同样可以连接至泵系统的入口管，以便以类似的方式进行操作，从而帮助充注入口管和/或消除气体的可能积聚在入口管中的任何气阱。

本文中所描述的设备已经被设计成用于与虹吸或泵送水的系统一起使用，但是设想的是，该设备可以在虹吸或泵送几乎任何液体的系统中使用。

设想的是，作为液体出口的笼(97)和气体入口的笼(101)的附加物或者作为替代物，可以横跨立管部段(21)的底部安装网状板或格栅，以阻止碎片进入液体出口(29)或气体入口(37)。这种网状板可以通过流动穿过虹吸系统(13)的液体或者通过从液体出口(29)流动到虹吸系统中的水在某种程度上进行自清洁。

在上面所描述的示例中，液体阀都是浮子操作的并且气体阀都是压力操作的。设想的是，在本发明的替代性实施方式中，可以使用压力传感器和/或液位传感器以及使用动力致动器来对任何数量的阀进行机械或电子控制以操作阀。在其他选择中，一些阀或所有的阀可以手动操作。

此外，设想的是，虽然在上面所描述的示例中液体入口阀位于传递室内部，但是液体入口阀可以替代性地位于传递室外部。

设想的是，在大多数情况下，传递室或气体出口将通向大气。然而，在一些应用中可能的是，气体出口可以通向不一定处于大气压的另一封闭环境，例如当气体具有难闻的气味、含有污染物或者如果气体易燃时。

在上面的示例中所描述的活塞导引件(65)呈筒形管的形式。设想的是，在替代性实施方式中，活塞导引件(65)可以采取多种形式、例如外部导引杆的阵列或者由活塞(63)环绕的中央导引杆，或者可以由活塞(63)所附接至的枢转杠杆来替代。

此外，设想的是，该设备的非常基本的版本可以包括在顶部处仅具有可密封的开口并且在底部处具有手动操作的传递阀的传递容器。可以关闭位于底部处的阀，并且将盖从位于容器的顶部处的开口中移除，并且然后可以通过开口将水灌注到容器中，直到容器装满为止。然后可以使用盖将容器重新密封，并且然后打开传递阀以允许容器中的水置换形成在虹吸管中的任何气体。并且当水位低时，可以再次关闭阀门，并且移除盖以允许容器被重新填充。理想地，这样的系统将包括手动操作的压力安全阀，使得在打开盖之前可以释放容器内的真空压力。

在本文中所描述的示例中，入口阀操作机构(41)包括对入口阀操作机构(41)的浮子和重物的运动进行导引的杠杆臂(43)。然而，在替代性构型中，设想的是，入口阀操作机构(41)可以包括对其浮子和重物的运动进行导引的管或线性导引件。类似地，可以采用磁闩锁阀控制机构来代替止动阀控制机构。

在这样的系统中，传递室可以包括构造成允许操作液体入口阀的浮动装置的大致竖向运动的导引件。导引件可以呈具有孔或通道的大致竖向对准的管的形式，孔或通道允许导引件内的液位与传递室的其余部分内的液位匹配。

浮动装置可以呈上浮子、下浮子和位于下浮子下方的压载重物的形式，其中，所有这些部件固定至连接杆。上浮子、下浮子和压载重物将执行与本文中所描述的示例中使用的高位跳闸浮子(49)、主浮力浮子组件(47)和低位跳闸重物(51)相同的功能。作为其他变型，浮子和/或沉子可以使用软线或绳而不是连接杆连接至它们各自的阀。

在替代性构型中，高位跳闸浮子(49)和快速流动跳闸伞(50)可以集成到单个部件中，例如，高位跳闸浮子(49)的上表面可以具有浅锥形形状的表面，该浅锥形形状的表面具有与壳体的锥形顶端部(14a)类似或匹配的轮廓。

在本文中所示出和描述的示例中，壳体(14)呈具有锥形端部的筒形件的形式。设想的是，替代性构型可以包括圆顶端部或者整个壳体可以具有椭圆形、卵形或蛋形形状。另外并且代替将壳体形成为三个部分，设想的是壳体可以形成为两个半部，其中，在壳体的高度的大约一半处具有单个密封的连结部。

在上面所描述的示例中，均衡端口(73)永久地释放液体和压力。另一选择将是具有可以在传递室填充阶段期间被密封并且可以在传递室(23)已经填充时打开的均衡端口(73)。例如，在填充阶段期间由水到缸(65)中的高流入量所产生的力可以用于关闭与均衡端口(73)相关联的阀或多个阀。并且当水的流动减退时，可以允许阀在弹簧或类似的偏压机构的影响下打开。

如果液体入口阀像Abertax^TM类型的阀的操作一样是磁操作的，那么浮动装置可以经由磁联接件来操作液体入口阀。附接至浮动装置的顶部的磁体可以与作为液体入口阀的一部分的铁杆相互作用，并且当铁杆被磁体拉下或释放时，铁杆打开或关闭液体入口阀。

磁体还可以与位于室的顶部和阀的下方的铁环相互作用，并且该铁环位于包含铁杆的塑料壳体周围。当磁体通过浮动装置浮起时，该磁体最初将铁杆运载成与其一起向上而不关闭液体入口阀。但是随着磁体移动得更高，铁环变得在磁体的影响范围内，并且磁体变得越来越吸引铁环。最终，磁体将浮动装置稍微提起大约2mm至3mm。浮动装置然后磁闩锁至铁环，并且同时铁杆向上移动并导致液体入口阀关闭。

浮动装置的这种磁闩锁将液体入口阀保持关闭。磁闩锁需要一定量的力来将浮动装置与铁环断开连接。

下浮子在其完全浸没时提供其全部的提升力。然而，当水位下降并且使下浮子的顶部暴露时，来自下浮子的提升力减小，直到仅顶部处的磁闩锁保持第一浮动装置向上并且保持液体入口阀关闭为止。随着水位继续下降，压载重物暴露，允许其重量沿向下的方向作用，从而允许浮动装置破坏磁闩锁并且下落。

以这种方式，磁闩锁阀可以用于代替本示例的止动阀，并且导引浮子和重物系统可以用于代替杠杆浮子和重物系统。

定义

在整个申请文件中，词语“包括”和诸如“包括有”和“包括了”之类的该词语的变型不意在排除其他附加物、部件、整体或步骤。

优点

因此，可以看出的是，至少本发明的优选形式提供了真空泵或者虹吸或泵充注装置，真空泵或者虹吸或泵充注装置能够：

·以相对容易的方式创建和保持几乎零大气压的真空，

·在虹吸系统内充注并且保持充注，即使虹吸系统是具有接近10米的虹吸管头的水虹吸系统，

·在泵入口管线中充注并且保持充注，即使当泵在距水源接近10米处提升水时，以及

·在具有广泛范围的长度、直径和容积流量的虹吸系统内充注并且保持充注，因为装置的尺寸可以以相对容易的方式放大或缩小，并且其具有非常低的能量输入要求。

使用上面所描述的设备进行的测试已经表明的是，真空泵(11)能够实现真空或者大约0.02个大气压的绝对压力。并且有趣地，真空泵(11)以相对容易的方式并且在实际的时间段内实现了这种高水平的真空。发明者的经验已经表明的是，许多真空泵在低于约0.15个大气压下难以有效地运行，而这种装置只是通过它的循环稳定地工作，一直到极低的压力。

这使得真空泵(11)能够对将水提升至接近10米的虹吸系统或者泵入口管进行充注。预期的是，这种装置将开启许多虹吸排水的机会，这些机会不仅能够利用连续的脱气能力，而且还能够在高度或虹吸管头和/或虹吸距离上连续地虹吸，这在以前是绝对不可能的。

另外，本文中所描述的真空泵不会像许多常规真空泵那样在无意中吸入少量液体时损坏或破坏。当充注泵入口或者移除来自虹吸系统的气体时，吸入少量液体的机会相对较高。

Claims (20)

1.一种用于从系统中移除气体的真空泵，所述真空泵具有：

·传递室，

·加压液体入口，所述加压液体入口构造成允许加压液体进入所述传递室并且由液体入口阀控制，

·液体出口，所述液体出口构造成允许液体从所述传递室传递到所述系统中，并且所述液体出口由液体出口阀控制，

·气体出口，所述气体出口构造成允许气体从所述传递室排出并且由气体出口阀控制，以及

·气体入口，所述气体入口构造成允许气体从所述系统进入所述传递室并且由气体入口阀控制；

所述真空泵构造成使得所述液体出口和所述气体入口与待从中移除气体的所述系统连通。

2.根据权利要求1所述的真空泵，其中，所述真空泵构造成与虹吸系统接合并且从所述虹吸系统中移除气体。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的真空泵，其中，所述液体出口呈将所述传递室的下部区域与所述系统连接的排出端口或排出通路的形式。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的真空泵，其中，所述液体出口阀位于所述传递室的下部区域中。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的真空泵，其中，所述液体出口阀是浮子操作阀。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的真空泵，其中，所述液体出口阀包括弹性阀构件，所述弹性阀构件构造成当与位于所述液体出口端口或通路中的阀座部配合时产生液体紧密密封或水紧密密封。

7.根据权利要求6所述的真空泵，其中，所述液体出口阀由液体出口阀操作机构操作，并且所述液体出口阀操作机构包括至少一个出口阀浮动装置，并且所述液体出口阀的所述阀构件以能够操作的方式连接至所述出口阀浮动装置或每个出口阀浮动装置。

8.根据权利要求7所述的真空泵，其中，所述出口阀浮动装置或每个出口阀浮动装置呈活塞的形式。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的真空泵，其中，所述液体出口阀操作机构包括构造成允许所述出口阀浮动装置或每个出口阀浮动装置的大致竖向运动的第一导引件或导引组件。

10.根据权利要求9所述的真空泵，其中，所述第一导引件或导引组件呈构造成导引所述活塞的大致竖向对准的管的形式，并且所述第一导引件的所述大致竖向对准的管包括位于所述管的上部部分中的一个或更多个孔或导引出口通路。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的真空泵，其中，所述液体入口阀包括由入口阀操作机构操作的阀控制机构，并且所述入口阀操作机构具有以能够操作的方式连接至所述阀控制机构的一个或更多个浮子。

12.根据权利要求11所述的真空泵，其中，所述阀控制机构是止动控制机构。

13.根据权利要求11或权利要求12所述的真空泵，其中，所述入口阀操作机构包括位于所述传递室的上部部分处或邻近所述传递室的上部部分的高位浮子，并且所述入口阀操作机构包括位于所述传递室的下部部分处或邻近所述传递室的下部部分的低位沉子或重物。

14.根据权利要求11至13中的任一项所述的真空泵，其中，所述入口阀操作机构包括位于所述高位浮子与所述低位重物之间的主浮力浮子或浮子组件。

15.根据权利要求14所述的真空泵，其中，所述高位浮子和所述主浮力浮子或浮子组件经由一个或更多个杠杆以能够操作的方式连接至所述阀控制机构。

16.根据权利要求7至15中的任一项所述的真空泵，其中，所述加压液体入口构造成将进入的液体引导到所述出口阀浮动装置的上表面上。

17.根据权利要求10至16中的任一项所述的真空泵，其中，所述第一导引件的所述管包括构造成允许所述进入的液体流动到所述传递室的内部的其余部分中的液体传递端口。

18.根据权利要求1至17中的任一项所述的真空泵，其中，所述真空泵还包括至少一个均衡端口或通路，所述至少一个均衡端口或通路构造成允许邻近所述液体出口阀的区域中的压力在所述液体入口阀关闭时并且紧接在所述液体出口阀打开之前与所述系统中的压力均衡。

19.根据权利要求1至18中的任一项所述的真空泵，其中，所述气体入口包括具有下端部和上端部的立管通路，所述立管通路的所述下端部与所述系统连通，并且所述立管通路的所述上端部位于所述传递室的上部区域中。

20.一种具有对传递室进行限定的壳体的清除或泵送设备，所述传递室具有气体排放装置并且能够连接至外部加压流体供应部，所述传递室还能够连接至待清除或泵送的管或系统，使得所述传递室与所述待清除或泵送的管或系统的一部分连通，并且所述传递室与所述管或系统之间的连通允许来自所述管或系统的气体传递到所述传递室中，同时来自所述传递室内的液体流动到所述管或系统中；所述泵送设备构造成对下述两阶段清除或泵送过程进行重复：

·第一阶段，在所述第一阶段中，所述传递室与所述管或系统之间的所述连通暂时关闭，并且所述加压流体供应部被用于用液体填充或几乎填充所述传递室，由此将所述传递室内的任何气体中的全部气体或大部分气体通过所述气体排放装置从所述传递室推出，以及

·第二阶段，在所述第二阶段中，所述加压流体供应部和所述气体排放装置关闭，并且在所述第二阶段中，来自所述管或系统的气体能够流动到所述传递室中，而所述传递室中的液体在重力的作用下流动到所述管或系统中。