CN201884340U - 气液泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的是气液泵，由液管和气管组成，液管设置输气孔与气管相连接，气管气体压力大于大气压，液管上端口的水平高度高于下端口，液管的上端口与大气相通，至提水高度，液管的下端口侵入在液体中，由有压气体抬高水体，也可由两个或以上的气液泵组成，初级气液泵的上端口与次级气液泵的下端口相接，可多级相联，组成级联式气液泵，初级气液泵的上端口输出的液体与次级气液泵的下端口需要输入的液体通过容器实现连续接替输送，其效果和特点是：结构简单，制造容易，可抽水高度不受限制，且所需设备小，能量转换率高，投资收益比小，适用范围广，免维护。

Description

气液泵

技术领域：

本发明涉及液体泵，特别是一种利用气压抽水到预定高处的方法及装置。

背景技术：

液体泵是输送液体或使液体增压的机械，它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，水泵主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。按工作原理可分为：离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵、射流泵、容积泵(螺杆泵、活塞泵、隔膜泵)、链条泵、电磁泵、液环泵、脉冲泵等。

上述的各种类型的泵应用在社会的各个领域，为人类的进步和科技的发展起到了绝对性的作用，但是上述的各种泵也有不足，如结构复杂，部件过多，制造需要一定的工艺要求，容易损耗，扬程有限，等等，这些不足都限制了泵的应用，也因而产生了多种多样的液体泵，特别是水泵。

发明内容：

本发明目的就是提供一种结构简单、易于使用，并且泵水高度无限制的水泵。

本发明是通过这样的方式来实现的：

一种气液泵，由液管和气管组成，液管设置输气孔与气管相连接，气管气体压力大于大气压。

进一步的，液管具有两个端口，分别为上端口与下端口，上端口的水平高度高于下端口，液管的上端口与大气相通，至提水高度，液管的下端口侵入在液体中。

进一步的，输气孔位于液面以下，输气孔距液管所浸入液体液面的高度差，小于输气孔至液管下端口的高度差；或在液管内形成的水柱高度，小于输气孔至液管下端口的高度差。

进一步的，输气孔位于液面以下，输气孔距液管所浸入液面的高度差，加上液体在液管内浸入所形成内壁表面张力的高度差之和，小于输气孔至液管下端口的高度差；或在液管内形成的水柱高度，加上液体在液管内浸入所形成内壁表面张力的高度差之和，小于输气孔至液管下端口的高度差。

进一步的，可由两个或以上的气液泵组成，初级气液泵的上端口与次级气液泵的下端口相接，可多级相联，组成级联式气液泵。

进一步的，上述初级气液泵的上端口输出的液体与次级气液泵的下端口需要输入的液体通过容器实现连续接替输送。

进一步的，初级气液泵与次级气液泵可以共用一个气源，直至更多级联及组合。

进一步的，液管的制成材料为非浸润性材料或接近于非浸润性材料。

进一步的，上述液管的直径约为2-10mm。

进一步的，上述气管的气源压力在于大气压力，由液气装置提供，也可以由气泵提供。

本发明效果和特点是：结构简单，制造容易，可抽水高度不受限制，且所需设备小，能量转换率高，投资收益比小，适用范围广，免维护。

附图说明：

图1是本发明所述的气液泵示意图；

图2是本发明所述的气液泵级联方式示意图；

图3是本发明所述的气液泵所涉及的液体能量收集方法和装置的正U形管结构示意图。

图中说明：

1为液管

2为气管

3为输气孔

4为液柱A

11为初级液管

12为初级液管

13为初级进气孔

14为液柱B

21为次级液管

22为次级气管

23为次组进气孔

24为液柱C

25为容器

108为横管A

109为进气处A

110为出气处A

111为进水处A

112为出水处A

113为横管B

114为进气处B

115为出气处B

116为出水处B

117为出水口B

具体实施方式：

基于本发明的目的和附图，以及已经取得的成功试验数据，从以下实施例来说明原理及工作情况。

对于实施例一：

如附图所示，这种气液泵，由液管1和气管2组成，液管1与气管2均可以合适材料制成，例如以塑料管材制成，特别是PVC材料，在液管1上设置输气孔3与气管2相连接，输气孔一般设置在管件的中下部。

在气管1中具有压气体，气体压力一般大于大气压，可以通过输气孔3向液管1内输送有压气体。

在液管1具有两个端口，分别为上端口与下端口，上端口的水平高度高于下端口，液管1的上端口与大气相通，相对于大气压无压力，面上端口的水平高度至提水高度，也就是所要提水的高度，液管的下端口侵入在液体中，在本实施例中所述的液体实质上为水，或是性质接近的液体。

在工作时，液管1的输气孔3与气管2相连接，并位于所要抽取的液体液面以下，输气孔3距液管1所浸入液体液面的高度差，小于输气孔3至液管1下端口的高度差，也就是说，当把液管1放入到水中去时，如图1的状态，液面会进入到液管1内并浸过输气孔3，有压气体通过输气孔进入到液管1时，由于气体的压力作用，会将液管1内的水体同时向上、向下排出，这时向上的水体就形成了一个液柱A，随着进气量的增加而向上运动，而此时的压力不变，液管1内向下运动的水体也保持一定的高度后基本维持不变，直至将液柱A完全推出液管1，在推出液管A的同时，由于没有液柱A的阻碍，液管1内的气体压力瞬时回到大气压，在液管1内输气孔3下部的水体自然上升至与水平面相持平或接近持平，但此时气管2内有持续不断的有压气体供应，因此又将在液管1内输气孔3上部形成液柱A，并且重复上述的过程，这样就一点一点将水排出至液管1上端口的高度。

因此，在上述的过程中，为保证能够输送水至液管1上端口的位置，那就需要确保在液管内形成的水柱高度，小于输气孔至液管下端口的高度差，否则，气管2内的有压气体就会自液管2的下端口处泄露。

这上面这个实施例中，有些影响因素没有仔细计算在内，例如水在液管1内流动时所受到的表面张力的影响，在不同管径时受到的影响也不同，这样，就需要考虑到：当输气孔3位于液面以下，输气孔3距液管1所浸入液面的高度差，加上液体在液管1内浸入所形成内壁表面张力的高度差之和，小于输气孔3至液管1下端口的高度差；或在液管1内形成的水柱高度，加上液体在液管内浸入所形成内壁表面张力的高度差之和，小于输气孔3至液管1下端口的高度差。这样，才能够有效地将水输出的上端口，直至达到提升高度。

可以在上述的基础上进一步优化，上述的单个装置会由于设备、地形及其它影响不能够达到更高的抽水高度，那么这时候可由两个或以上的气液泵组成级联结构，来完成高度上的要求，其基本原理就是将同样的气液泵制成多个，分成为初级、次级、第三级......直至到第N级，初级气液泵的液管上端口与次级气液泵的液管下端口相接，也就是每一级的上端口与次一级的组成级联式气液泵，而初级气液泵的上端口输出的液体与次级气液泵的下端口需要输入的液体通过容器实现连续接替输送。

具体的说，如附图2所示，气液泵的级联方式是由以下组成：初级液管11、初级液管12、初级进气孔13、次级液管21、次级气管22、次组进气孔23、容器25组成。

其中，如图2所示，由初级液管11、初级液管12、初级进气孔13组成初级部分，由次级液管21、次级气管22、次组进气孔23、容器25组成次级部分，每一部分的抽水原理就如同前述的实施例和附图1，不同之处在于增加了容器25做为连续接替输送装置，由初级液管11、初级液管12、初级进气孔13组成初级部分，在由初级进气孔13进气的作用下完成液柱14的提升，液柱14到达初级液管11的上端口并溢出在容器25内，积累到一定高度以后液面漫过次级进气孔23的高度，同时，次级气管22开始加气，过程同前，将形成液柱24并溢出到次级液管21的上端口溢出，也就是提水到了更高的水平位置，如果想要提水到更高的位置，再增加级数即可，这样就可以将水或其它液体提升到任意想要达到的高度，但随着高度的增加，输送液体的数量会减少。

也就是说，通过上一级与次一级的联接，即初级气液泵的上端口与次级气液泵的下端口相接，可形成多级相联，组成级联式气液泵。

初级气液泵与次级气液泵可以共用一个气源，直至更多级联及组合。

由于液管的管壁具有表面张力，所以，液管的制成材料为非浸润性材料或接近于非浸润性材料，这样能量利用率较高。

在试验中检测可以发现，上述液管的直径约为2-10mm比较适合。

上述气管的气源压力在于大气压力，由液气装置提供，也可以由普通气泵提供，由有压气体抬高水体来完成抽水工作。

在本发明所涉及的所有实施例中，所述的液体或流体均为水。

为了配合上述的装置完成其功能，这里也同时提供了一种供气装置，可以分别用于上述实施例，下面分别做说明。

在上述实施例中，实施例中使用了正压气体，可以说就是一种气压差能，而气压差能的产生方法是，设置一管路使液体通过，并设有一与大气相通的进气处，当液体通过时，管路中的过流液体可混入气体并分离气体成为小气泡，设定重力加速度方向为速度的正方向，那么液体速度则为在重力加速度垂直方向的分量和水平方向的分量的合速度，当液体在重力加速度垂直方向的分量大于零，气泡被逐渐分离为一定体积的较小气泡时，气泡将随液体运动；当液体在重力加速度垂直方向的分量不大于零时，气泡向上运动浮出水面，在气泡溢出水面处收集溢出气体，以形成有压气体，这样，液体中所蕴藏的动能、势能便被收集并转换为包括正压差的气压差能，这个气压差能量可以作为动力来驱动其它装置。

现结合实施例及附图3来进行说明，基于本发明所述方法所制成的装置主要由管路组成，呈正U形管状，如图3所示，这种U形管的两个管口具有一定高差，进水口的高度高于出水口的高度，进水口位于高水位面，而出水口位于低水位面。

对于实施例一，采用的是以下的装置来完成供气。

对于实施例一，如果管路为正U形管，正U形管具有一个进水处A111和出水处A112，出水处A112和横管A108的管道直径大于进水处A111的管道直径，进水处A111也为进气处A109，在正U型管的横管A108顶端设置出气处A110，出气处A110位于正U型管的横管A108接近低水位的一端。

当进水口A111与出水口A112分别位于水面的上水位和下水位时，液体会自然流过正U形管，上下游液体通过进水处A111和出水处A112产生流动，此时大气中的气体也通过进气处A109混入到液体中去，就有气体进入到管内的液体中去，即当液体通过时，管路中的过流水可混入气体并分离气体成为小气泡，设定重力加速度方向为速度的正方向，那么液体速度则为在重力加速度垂直方向的分量和水平方向的分量的合速度，当液体在重力加速度垂直方向的分量大于零，气泡被逐渐分离为一定体积的较小气泡时，气泡将随液体运动；当到达横管A108时，因为出水处A112、横管A108的直径较大，流速逐渐降低，即当液体在重力加速度垂直方向的分量不大于零时，气泡向上运动浮出水面，在气泡溢出水面处收集溢出气体，以形成有压气体，并排出集中到出气处A110即气泡溢出液体处，就形成明显的高于大气压力的正压气体，如果管内液体持续流动，就得到持续的正压差，这个压力差值就可以利用和做功，也就是说，将出气处A110接至上述气液泵的气管2、12、22上，就可以让图1、图2所示抽水装置工作，同时，在进气处A109处有负压现象。

上述实施例中管路所用材料以PVC最为方便。但同时管路材料也可为塑料、水泥、陶瓷等非金属材料，以及铸铁、不锈钢等金属材料。

这样，结合上述的实施例可以得出本发明的气体能量收集方法是通过以下方法实现的：设置一管路，管路呈U形状管，U形管的两个管口分别是进水口和出水口，进水口的高程高于出水口的高程，并能够使液体通过，并设有一与大气相通的进气处，当液体通过时，管路中的过流水可混入气体并分离气体成为小气泡，设定重力加速度方向为速度的正方向，那么液体速度则为在重力加速度垂直方向的分量和水平方向的分量的合速度，当液体在重力加速度垂直方向的分量大于零，气泡被逐渐分离为一定体积的较小气泡时，气泡将随液体运动；当液体在重力加速度垂直方向的分量不大于零时，气泡向上运动浮出水面，在气泡溢出水面处收集溢出气体，以形成有压气体，当液体通过时管路中的液体可混入气体并分离成为小气泡，液体分离气泡小到一定程度，气泡将随液体运动，当液体流速降低时，气泡将从液体中分离出来并向上运动，在管路此出气处收集分离出来的气体，可以形成明显有压气体，这个气压高于大气压力形成一个正压差，这样，液体中所蕴藏的动能、势能便被收集并转换为包括正压差或负压差的气压差能，这个气压差能量可以作为动力来驱动其它装置。

进一步的，上述的管路为U形管路，U形管可设置成正U形管路；

进一步的，正U形管在出气处产生的为正压差；

另外，上述的正U形管的进水水源的液面水平高度高于出水处泄水水道液面水平高度；

另外，上述的正U形管在管路的进气处，设置有进气量控制装置，可以控制管路的进气量；

进一步的，如果管路为正U形管，在正U形管的横管部件设置出气处，出气处位于U型管的横管接近低水位的一端；

采用本发明的方法和装置，可以将液体中所蕴藏的动能、势能方便的收集并转换为气压差能以进一步利用，且所需设备小，能量转换率高，投资收益比小，适用范围广，免维护。

虽然这里只说明了本发明的一个优选实施例，但其意并非限制本发明的范围、适用性和配置。相反，对实施例的详细说明可使本领域技术人员得以实施。应能理解，在不偏离所附权利要求书确定的本发明精神和范围情况下，可对一些细节做适当变更和修改。

Claims (10)

1.一种气液泵，其特征在于：由液管和气管组成，液管设置输气孔与气管相连接，气管气体压力大于大气压。

2.如权利要求1所述的气液泵，其特征在于：液管具有两个端口，分别为上端口与下端口，上端口的水平高度高于下端口，液管的上端口与大气相通，至提水高度，液管的下端口侵入在液体中。

3.如权利要求1所述的气液泵，其特征在于：输气孔位于液面以下，输气孔距液管所浸入液体液面的高度差，小于输气孔至液管下端口的高度差；或在液管内形成的水柱高度，小于输气孔至液管下端口的高度差。

4.如权利要求1所述的气液泵，其特征在于：输气孔位于液面以下，输气孔距液管所浸入液面的高度差，加上液体在液管内浸入所形成内壁表面张力的高度差之和，小于输气孔至液管下端口的高度差；或在液管内形成的水柱高度，加上液体在液管内浸入所形成内壁表面张力的高度差之和，小于输气孔至液管下端口的高度差。

5.如权利要求1所述的气液泵，其特征在于：可由至少两个的气液泵组成，初级气液泵的上端口与次级气液泵的下端口相接，可多级相联，组成级联式气液泵。

6.如权利要求5所述的气液泵，其特征在于：初级气液泵的上端口输出的液体与次级气液泵的下端口需要输入的液体通过容器实现连续接替输送。

7.如权利要求5所述的气液泵，其特征在于；初级气液泵与次级气液泵可以共用一个气源，直至更多级联及组合。

8.如权利要求1所述的气液泵，其特征在于；液管的制成材料为非浸润性材料或接近于非浸润性材料。

9.如权利要求1所述的气液泵，其特征在于：液管的直径约为2-10mm。

10.如权利要求1所述的气液泵，其特征在于：气管的气源压力在于大气压力， 由液气装置提供，也可以由气泵提供。 

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