CN1217047A - 流体压力放大器 - Google Patents

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Abstract

一种流体压力放大器,包括一供流体流过的管子,该管子中形成有一系列可供管子内的流体在工作中流过的孔,并具有与管子相邻、响应于管子中的流体入口压力而操作的可弹性移动的封闭装置,其中流体入口压力使封闭装置在交替地允许和阻止流体通过这些孔的状态之间振动,从而使离开管子的流体具有脉动增大的压力。该放大器特别可用于增大流过浸没于河流的管道的水的压力,从而提供到达较高高度的泵压作用。

Description

流体压力放大器
本发明涉及一种流体压力放大器，特别用于增大管道中水流压力。
大家知道，水可从一个有限的和已知的深度进行抽吸，并通过往复泵压作用而提升到经过具体计算的高度。水也能从已知的深度进行抽吸，并通过叶轮的旋转作用而向上提升。大家知道，水和包括空气在内的其它流体基本上是不可压缩的，这也成为当今许多工程实践的基础，其中包括水的往复和旋转泵以及空气的往复和旋转压缩机。本发明的目的是在不使用机械能或电能的条件下增大诸如空气和水之类的流体的压力。本发明特别是可用于增大入口压力较低的管道中的流体的出口压力，例如该管道浸没于河流中，或是该管道连接于低压流体源。
按照本发明的第一个方面，一种流体压力放大器包括一供流体流过的管子，该管子中形成有一系列可供管子内的流体在工作中流出的孔，并具有与管子相邻、响应于管子中的流体入口压力而操作的可弹性移动的封闭装置，其中流体入口压力使封闭装置在交替地允许和阻止流体通过这些孔的状态之间振动，从而使离开管子的流体具有脉动增大的压力。
该封闭装置可围绕管子，并可包括可以在形成于管子周围的一腔室中弹性移动的一环形圈，该腔室具有一可由封闭装置封闭的环形流体出口，或包括在孔打开和关闭的位置之间可以滑动的一套筒件。
在封闭装置包括一个环的情况下，环形腔室可由一管套形成，该管套具有由一密封座构成的一封闭装置密封表面，该密封座由仿形加工管套的内表面而形成。在闲置或打开位置，封闭环可以在管子外壁中所提供的一槽或凹陷中保持于适当位置，或者由导管周围的一直立的筋或凸缘保持住。最好，封闭件呈环形，并由高弹体或弹性材料，例如橡胶或塑料材料构成。最好，管套呈圆筒形，但也可根据使用的需要而制成其它形状。
在使用中，可在管子的出口端装附限流装置，例如喷嘴或止回阀，造成管子中流体的反压力。管子内的流体可以通过这些孔进入腔室。在限流装置对流经管子的轴向流动产生阻力情况下，流体迫使封闭件移动到抵靠管套中的密封座的位置，并迫使流过管子的流体以提高的速度通过限流装置流出。限流装置可以从管子的下游端上拆下，也可以与其制成一体。作为可选择的一种方案，在管子内部可设置一与其形成一体的止回阀。
在封闭装置打开的情况下流过管子中的这些孔的流体可以被收集起来循环使用，或者输送到废水槽。
通过改变构成封闭装置的材料的密度、弹性、形状、尺寸以及横截面，可增大或减小通过管子出口的流体压力和速度。封闭装置的形状和特性可以改变，以及可以改变待调节的入口压力。
在另一实施例中，封闭装置包括一弹性体，它支承于一与管子中所形成的孔相通的腔室内，该腔室具有一密封表面，弹性体在腔室内增大的流体压力下被压靠于该密封表面上。或者，一隔膜或一阀件可以响应于增大的流体压力而采取一腔室密封位置，以抵抗一企图打开阀的偏压力的作用。该弹性体的弹性或者该偏压作用是可以调节的。
在另一个方面，本发明提供了一种使流过管子的流体的压力放大的方法，该方法包括这些步骤，交替地允许和阻止流体流过管子中所形成的孔，从而在管子出口处提供脉动的压力升高，流体作用于一可弹性移动的封闭装置，以使其在交替地允许和阻止流体流过孔的位置之间振动。
封闭装置的振动是由将封闭装置推向密封位置的、来自封闭装置后面和一在其前面产生的压力下降区的流体压力，与其趋向使封闭装置朝打开位置移动的弹性这两者的组合所造成的，振动速度取决于通过这些孔的流体压力以及封闭装置的参数。
本发明的流体压力放大方法具有许多用途；例如它能用来升高水温，能使池塘或水库中不新鲜的沉积水暴露于空气；它能穿透固体，并能用于产生驱动能的机械和用于船舶的推进。
下面将参照附图以实例的方式来描述本发明的实施例，其中：
图1示出了一种流体流动放大器，它采用一围绕一直列式管子外侧的环；
图2示出了一种在围绕一直列式管子而设置的一腔室内的弹性球体；
图3示出了一种在围绕一直列式管子而设置的一腔室内的隔膜；
图4表示在管子内使用一压缩弹簧；以及
图5表示在管子内使用两根压缩弹簧，以提供流体流动放大。
参见图1，管子10具有多个孔11和一小开口出口喷嘴12。围绕管子10固定有一壳体13，它限定出一个腔室14，该腔室具有一环形的开口15，并与孔11相通。在腔室14内设置有一橡胶、塑料或其它弹性材料的环16，它紧贴地安装于管子10的外侧，并可定位于一围绕管子10的外部而设置的浅槽17内。或者，在环16的前面可设置一肋条或凸缘。
腔室14的内部形状制成为环16提供一密封面或密封座18。在管子10中和腔室14中的相对较低的流体压力下，环16与密封座18之间的间隙保持打开，因而流体能够流过环形开口15，进而被循环使用或是流到废水槽。
然而，在管子10中升高的流体压力下，腔室14中的压力将会升高，这可能由来自喷嘴12的背压所造成，这种压力会使环16朝密封座18滚动或变形。当环16抵靠于密封座18时，环形开口15被关闭，流体在升高的压力下向前流过喷嘴12。环16的弹性迫使它离开其密封位置，在腔室14和管子10内造成较快或较慢的脉动。由此可以看出，施加于排出喷嘴12的流体上的压力可通过减小或增大其开口的尺寸以及通过减小或增大构成环16材料的密度或弹性而变化。可以理解，有许多将腔室14固定于管子10外部的方法，同样可以理解，管子10的内部尺寸可以制成与任何所需的流体流动相匹配。
管子10可以由与流体流入的需要相称的任何合适的材料构成。本发明能够传送流体内的悬浮固体颗粒。
下面参见图2，管子20具有多个孔21，并在下游端将有一个喷嘴(未示出)。围绕管子20的外部设置有一腔室，它由一圆筒形体22构成，该圆筒形体具有一用螺纹固定的盖件23，该盖件形成有一向内突出的有斜面的凸缘24。该腔室容纳有一弹性球体25，它相对于多个孔21而位于当中位置。在球体25上方设置有一螺纹夹26，它能被向下拧紧到球体25上或从其缩回。
在腔室内，凸缘24提供一支座，球体25可在腔室中的流体压力下被压靠于它上面，如虚线所示。流体流可通过球体25而流出腔室，直到球体抵靠于凸缘24的支座上。
当球体25封住流出腔室的流体时，管子20中将产生压力升高的流体流动，并在管子20的下游端通过喷嘴。
参见图3，在内部体积减小的腔室31内，一弹性材料的隔膜30代替了球体25。针对图2所描述的其它特点均适用于图3的装置。
参见图4，它示出了一具有多个开口41的管子40。在管子40内有一夹于两个环形圈43、44之间的压缩弹簧42，该两个环形圈的内边缘部分突伸入管子的内腔；这些环形圈分别位于开口41的两侧。管子40在下游端具有一喷嘴，在上游端具有一止回阀(未示出)。围绕管子40的外部设置一套筒45；该套简操作地连接于上游的环形圈43以便轴向滑动，并具有有限截面积的一开口46。
通过止回阀的流体流受到喷嘴的阻力而通过开口41排出，直到流体的压力使环43向前移动而造成套筒45关闭开口41。环43抵靠环44，并在装置的使用过程中，无论其用于何种场合，保持开口41短暂的、反复关闭。
参见图5，在一具有多个开口51的管子50内设置有两个压缩弹簧52、53。在这两个压缩弹簧52、53之间设置一可以在管子50内自由移动的往复阀54。
在该实施例中，弹簧52被沿管子50前进的流体流动压缩，从而将造成往复阀54关闭开口51。
而后，将迫使流体将向前通过管子50而被压向管子下游端的喷嘴(未示出)。往复阀54将会压缩停靠于管子插入部分55的弹簧53。
在以上描述中，通过本文所描述的放大器实例的流体流动的作用是一种较慢或较快的脉动，在一些情况下几乎是不易察觉的，而是连续性的。压力的提高可以通过改变排出喷嘴的面积以及改变本文所描述的诸如弹性环、球体或隔膜之类的构件或弹簧的压缩阻性而实现。
在操作中，该流体压力放大器可以将水提升到任何压差距离或其它在入口管中流动的流体的压力升高的30或40倍。

Claims (9)

1．一种流体压力放大器，包括一供流体流过的管子，该管子中形成有一系列可供管子内的流体在工作中流过的孔，并具有与管子相邻、响应于管子中的流体入口压力而操作的可弹性移动的封闭装置，其中流体入口压力使封闭装置在交替地允许和阻止流体通过这些孔的状态之间振动，从而使离开管子的流体具有脉动增大的压力。
2．根据权利要求1所述的流体压力放大器，其特征在于，该封闭装置围绕管子，并包括可以在形成于管子周围的一腔室中弹性移动的一环形圈，该腔室具有一可由封闭装置封闭的环形流体出口。
3．根据权利要求1所述的流体压力放大器，其特征在于，该封闭装置包括一可以在分别使孔打开和关闭的位置之间滑动的套筒件。
4．根据权利要求2所述的流体压力放大器，其特征在于，封闭装置包括一环，环形腔室由一管套形成，该管套具有一由一密封座构成的封闭装置密封表面，该密封座由仿形加工管套的内表面而形成。
5．根据权利要求2或4所述的流体压力放大器，其特征在于，封闭环在管子外壁中所提供的一槽或凹陷中保持于闲置或打开位置。
6．根据前述任一项权利要求所述的流体压力放大器，其特征在于，具有限流装置。
7．根据权利要求1所述的流体压力放大器，其特征在于，封闭装置包括一弹性体，它支承于一与管子中所形成的孔相通的腔室内，该腔室具有一密封表面，弹性体在腔室内增大的流体压力下被推靠于该密封表面上。
8．根据权利要求1所述的流体压力放大器，其特征在于，对增大的流体压力起反应的一隔膜或一阀件适于采取一腔室密封位置，抵抗一企图打开阀的偏压力的作用。
9．一种使流过管子的流体的压力放大的方法，该方法包括这些步骤，交替地允许和阻止流体流过管子中所形成的孔，从而在管子出口处提供脉动的压力升高，流体作用于一可弹性移动的封闭装置，以使其在交替地允许和阻止流体流过孔的位置之间振动。
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