一種氣爆泵裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種氣爆泵裝置，其包括第一連通管；收縮彎管，所述收縮彎管的一端與所述第一連通管連通，且在所述收縮彎管的拐點頂部設置有通氣管；反坡引水管，所述反坡引水管與所述收縮彎管的另一端連通；第二連通管，所述第二連通管設置在所述反坡引水管的末段；氣壓罐；所述氣壓罐通過所述第二連通管與所述反坡引水管連通，且在所述第二連通管的與所述氣壓罐連通的開口處設置有止水閥；在所述氣壓罐的頂部設置有頂部開口，所述頂部開口處設置有空氣閥；以及揚水管，所述揚水管與所述氣壓罐連通。本發明的氣爆泵裝置運行操作簡單容易，只要打開下水池的閥門充水到上下游保持一定的水位時，氣爆泵便會自動地運行，向上水池提水。
【專利說明】
一種氣爆泵裝置
技術領域
[0001] 本發明涉及介質傳輸技術裝置領域，是一種水力機械，特別是一種氣爆栗裝置。
【背景技術】
[0002] 水錘栗是一種既古老又先進的技術，它是一種利用水錘效應直接將低水頭能轉換 為高水頭能的高效提水裝置。它利用水資源的落差輸送出高揚程的水，以水本身的流動作 為動力，不消耗電、油、煤等能源，具有揚程高、結構簡單等特點，廣泛應用于山區和丘陵地 區。但是目前的水錘栗中的彈簧部件需要經常失效，因此需要經常檢修，其維修次數較多。 另一方面，目前的水錘栗在開機時還需要人為控制排水閥進行開啟-關閉-開啟-關閉往 復運作幾次后，水栗才能自動運行，使用較為不便。

【發明內容】

[0003] 為了克服現有技術的問題，本發明提出了一種新的氣爆栗裝置。該氣爆栗裝置利 用氣爆原理來實現提水的目的。
[0004] 本發明的目的是這樣實現的： 一種氣爆栗裝置，其包括 第一連通管； 收縮彎管，所述收縮彎管的一端與所述第一連通管連通，且在所述收縮彎管的拐點頂 部設置有通氣管； 反坡引水管，所述反坡引水管與所述收縮彎管的另一端連通； 第二連通管，所述第二連通管設置在所述反坡引水管的末段； 氣壓罐;所述氣壓罐通過所述第二連通管與所述反坡引水管連通，且在所述第二連通 管的與所述氣壓罐連通的開口處設置有止水閥；在所述氣壓罐的頂部設置有頂部開口，所 述頂部開口處設置有空氣閥；以及揚水管，所述揚水管與所述氣壓罐連通。
[0005] 其中，所述收縮彎管包括第一管部、彎折部和第二管部，所述彎折部連通所述第一 管部和所述第二管部，所述第一管部與所述第一連通管連接，所述第二管部與所述反坡引 水管連接，且所述第一管部的內徑逐漸縮小。
[0006] 其中，所述反坡引水管的i為0.01~0.03。
[0007] 其中，所述反坡引水管包括反坡段和水平段，所述反坡段與所述收縮彎管連通，所 述第二連通管與所述反坡引水管的連通點位于所述水平段上，其中所述反坡段的i為〇 . 01 ~0·03〇
[0008] 其中，所述第二連通管整體呈喇叭狀，所述第二連通管的與所述反坡引水管連接 的開口處的內徑大于所述第二連通管的安裝有止水閥的開口處的內徑。
[0009]其中，所述反坡引水管的出口為淹沒流； 和/或，所述反坡引水管的上下游水頭大于4米； 和/或，所述反坡引水管的靠近所述第二連通管的出口端向所述反坡引水管的底部收 縮。
[0010] 進一步的，所述止水閥包括閥板、頂壓板、軸承基座、固定軸承、轉動軸套、連桿和 重錘;其中所述固定軸承通過所述軸承基座固定在所述第二連通管上，所述轉動軸套套裝 在所述固定軸承上，所述閥板固定在所述轉動軸套上，所述頂壓板設置在所述閥板的另一 端，所述重錘通過所述連桿固定在所述轉動軸套上。
[0011] 進一步的，所述頂壓板上設置有面積大于第二連通管的頂口的面積的孔。
[0012] 進一步的，所述氣壓罐中的水面高度在所述頂壓板的末端和所述空氣閥之間。
[0013] 其中，所述頂部開口處還設置有固定在所述頂部開口處的導向軸套，所述空氣閥 在所述導向軸套中滑動。
[0014] 本發明產生的有益效果是： (1) 本發明的氣爆栗裝置運行操作簡單容易，只要打開下水池的閥門充水到上下游保 持一定的水位時，氣爆栗便會自動地運行，向上水池提水，不像傳統的水錘栗在開機時還需 要人為控制排水閥進行開啟-關閉-開啟-關閉往復運作幾次后，水栗才能自動運行； (2) 本發明的氣爆栗裝置安裝容易，因止水閥和空氣閥等部件都安裝在氣壓罐中，因此 使用時只需安裝氣壓罐即可； (3) 本發明的氣壓罐中的止水閥和空氣閥構造簡單，均無彈簧部件，維修次數少，不需 要經常要換彈簧； (4) 本發明的氣爆栗裝置的提水效率高，據實驗其提水效率與水錘栗相當，同時本發明 的氣爆栗裝置利用了氣爆原理來實現提水目的，也不需要消耗電、油、煤等能源。
【附圖說明】
[0015] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0016] 圖1是本發明的氣爆栗裝置的整體示意圖； 圖2是本發明的氣爆栗裝置的止水閥和空氣閥開啟狀態的放大示意圖； 圖3是本發明的氣爆栗裝置的止水閥和空氣閥開啟狀態的A-A剖面示意圖； 圖4是本發明的氣爆栗裝置的止水閥和空氣閥關閉狀態的放大示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 實施例一： 參見圖1，一種氣爆栗裝置，包括第一連通管100、收縮彎管200、反坡引水管300、第二連 通管400、氣壓罐500和揚水管600。其中收縮彎管200連通第一連通管100和反坡引水管300， 第二連通管400連通反坡引水管300和氣壓罐500,揚水管600安裝在氣壓罐500上。反坡引水 管的含義是引水管沿著水流方向向上傾斜。
[0018] 參見圖1，在所述收縮彎管200的拐點頂部設置有通氣管700;氣體通過通氣管700 進入收縮彎管。本實施例中的通氣管700最好為彎折管，且通氣管700的開口為漏斗型開口。 收縮彎管200的拐點處能夠產生負壓，在負壓的作用下空氣通過通氣管進入收縮彎管中。
[0019] 所述第二連通管400設置在所述反坡引水管的末段，且第二連通管400與反坡引水 管300的連接口設置在反坡引水管300的頂部，也就是說第二連通管400與反坡引水管300的 連接口是在反坡引水管300上另外開口。同時反坡引水管的另一端為開放式的。
[0020] 氣壓罐500中設置有止水閥510和空氣閥520,其中止水閥安510裝在第二連通管 400的與所述氣壓罐500連通的開口處;空氣閥520安裝在氣壓罐500的頂部設置的頂部開口 處。
[0021] 若壓力管道中存在空氣囊，當氣囊流到管外的水域時，氣囊的容積膨脹并急速上 升，在氣囊與自由水面接觸的瞬間爆破即稱為氣爆現象。在氣囊潰滅的瞬間要補充相當于 氣囊容積的水體，產生巨大的水擊壓力。所以，氣爆現象也可以說是有壓氣囊瞬間潰滅產生 的水擊壓力。其壓力水頭及可近似的用下述直接水擊公式表達：
式中^水擊波傳播速度《/s; K -仕爪甲上升重力加速度ffi/s2。本發 明的氣爆栗裝置正是利用了氣爆的原理，將管道中不斷生成的氣囊收集到氣壓罐中，在氣 囊與氣壓罐自由水面接觸時，瞬間爆破產生的水擊壓力，驅使連接在氣壓罐的水管噴射出 水體到高水池中，實現提水目的。
[0022]本發明的氣爆栗裝置的原理具體描述如下：水流從下水池001經第一連通管100流 至收縮彎管200時，由于收縮口過流面積減小流速增大，在收縮彎管200的拐點上部產生負 壓，從通氣管700吸入大量空氣，這些空氣摻混到反坡引水管300的水流中形成空氣泡，空氣 泡隨著水流向下游一邊流動一邊集聚成空氣囊003漂浮在反坡引水管300的頂部，當氣囊 003流到氣壓罐500下部時，在反坡引水管300管內壓力和出口收縮的作用下，空氣囊003經 第二連通管400進入氣壓罐500后迅速上升，空氣囊003同罐內水面接觸的瞬間發生氣爆現 象，自動關閉止水閥510和空氣閥520(見圖4)，空氣囊003氣爆從而在氣壓罐500內產生高 壓，驅使氣壓罐500內的水從揚水管600流向高處的上水池002，完成一次提水過程。隨后氣 壓罐500的壓力釋放，其頂部的空氣閥520在重力的作用下打開，而下部止水閥510恢復到初 始開啟位置。此時空氣閥520自動調節氣壓，使氣壓罐500的水面暫時又回復到原高程，迎接 下一個氣囊003的到來，重復上述過程從而完成提水。
[0023]本發明的氣爆栗裝置使用方便，使用時只要打開下水池001的閥門010使下水池 001保持一定水位，氣爆栗裝置就會自動運行，向上水池002提水。
[0024]本發明的氣爆栗裝置中，止水閥510和空氣閥520不斷打開和關閉，就可以實現提 水。參見圖2,本實施例中的止水閥510包括閥板511、軸承基座512、固定軸承513、轉動軸套 514、連桿515和重錘516,其中所述固定軸承513通過所述軸承基座512固定在所述第二連通 管400上，所述轉動軸套514套裝在所述固定軸承512上，所述閥板511固定在轉動軸套514 上，所述重錘516通過所述連桿515固定在所述轉動軸套514上。轉動軸套514以固定軸承513 為中心轉動，轉動軸套514帶動閥板511轉動；同時重錘516和轉動軸套514共同繞固定軸承 513轉動。參見圖2和圖3,止水閥510開啟時，水和空氣囊003能夠通過第二連通管400進入氣 壓罐500;參見圖4,當空氣囊氣爆的瞬間，在氣爆壓力的作用下閥板511向下運動密封第二 連通管，止水閥510呈關閉狀態，之后隨著氣壓罐壓力的釋放，在重錘的作用下轉動軸套繞 固定軸承轉動，進而帶動閥板打開，之后水和空氣囊可以再次進入氣壓罐，該過程不斷重 復，止水閥和空氣閥不斷打開、關閉，就可以不斷提水。
[0025]優選的，反坡引水管300的i為0.01~0.03，最好為0.02。設置反坡引水管能夠降 低水的流速，從而使空氣泡聚集，但是反坡引水管的傾斜度也不能太大，太大則不能高效利 用上下游的水頭差。
[0026]優選的，所述第一連通管100和/或所述第二連通管400為豎管。也就是說豎管的中 心軸線與水平線垂直。第一連通管為豎管方便下水池001中的水迅速流入收縮彎管，從而在 收縮彎管的拐點處產生較大的負壓。第二連通管為豎管能夠使空氣囊更加方便的進入氣壓 罐。
[0027] 同時，所述反坡引水管300的出口應當為淹沒流，反坡引水管出口的淹沒水深0.3 ~0.6米，最好為0.5米。另外，反坡引水管300的上下游水頭應當大于2m。
[0028] 在一個實施例中，反坡引水管的管長30m至40m，管內徑0.25m至0.4m，通氣管內徑 0.1m;氣壓罐500的直徑為反坡引水管內徑的2倍至4倍，氣壓罐的凈高度分別為反坡引水管 400的內徑的3倍至5倍。
[0029]實施例二 本實施例是在實施例一的基礎上進行的改進，是對實施例一中的止水閥的改進。參見 圖2,本實施例中的止水閥還包括頂壓板517,頂壓板517設置在閥板511的另一端。設置頂壓 板能夠使得氣爆發生時止水閥受到的壓力更大從而使得閥板能夠迅速的完全密封第二連 通管。頂壓板與閥板之間的角度大于90度。本實施例中的止水閥的閥板和頂壓板可以采用 玻璃鋼材等復合材料制作。
[0030] 進一步的，參見圖3,所述頂壓板517上設置有面積大于第二連通管400的頂口（即 第二連通管的靠近氣壓罐的開口）面積的孔。頂壓板上的孔可以為方孔或圓孔。在頂壓板上 設置孔能夠避免頂壓板對空氣囊的影響。
[0031] 為了使得提水過程順利進行，參見圖2,所述氣壓罐500中的水面高度應當在所述 頂壓板517的末端(圖2中的低水面，此時止水閥開啟）和所述空氣閥（圖2中的高水面)之間。 [0032]進一步的，所述揚水管700固定在所述氣壓罐500的側壁上，且所述揚水管700與所 述氣壓罐500的連接口的位置不高于止水閥開啟時所述頂壓板的末端。
[0033] 實施例三 本實施例是在實施例一的基礎上進行的改進，是對實施例一中的空氣閥的改進。本實 施例在氣壓罐500的頂部開口處還設置有固定在所述頂部開口內壁上的導向軸套521，所述 空氣閥520在所述導向軸套521中滑動。圖2中的空氣閥520呈開啟狀態，而圖4中氣爆發生的 瞬間空氣閥520呈關閉狀態。而當完成一次提水過程后，空氣閥520在重力作用下打開，自動 調節氣壓，使氣壓罐中的水恢復原有水面高度。
[0034]進一步的，在所述導向軸套521的下部設置有排水孔。
[0035]同時，在空氣閥520與導向軸套521接觸的位置設置有密封墊。進一步的，在閥板 511和第二連通管400接觸的位置設置有密封墊。在重錘516與氣壓罐接觸的位置也設置有 密封墊。
[0036] 實施例四 本實施例是在實施例一的基礎上進行的改進，是對實施例一中的收縮彎管的改進。
[0037]參見圖1，本實施例中的所述收縮彎管包括第一管部210、彎折部220和第二管部 230,所述彎折部220連通所述第一管部210和所述第二管部230,所述第一管部210與所述第 一連通管100連接，所述第二管部230與所述反坡引水管300連接，且所述第一管部210的內 徑逐漸縮小。通氣管700設置在彎折部220的拐點處。
[0038] 實施例五 本實施例是在實施例一的基礎上進行的改進，是對實施例一中的反坡引水管的改進。
[0039] 參見圖1，本實施例中的反坡引水管300包括反坡段310和水平段320,所述反坡段 310與所述收縮彎管200連通，所述第二連通管400與所述反坡引水管300的連通口位于所述 水平段320上，其中所述反坡段的i為0.01~0.03。設置水平段能夠使得空氣囊更容易進入 第二連通管。
[0040] 另外，所述反坡引水管300的靠近所述第二連通管400的出口端向所述反坡引水管 300的底部收縮(即向下游收縮）。參見圖1，反坡引水管的末端的出口端的截面形狀為斜線。 [0041 ]實施例六 本實施例是在實施例一的基礎上進行的改進，是對實施例一中的第二連通管的改進。 [0042]參見圖2,本實施例中的所述第二連通管400整體呈喇叭狀，所述第二連通管400的 與所述反坡引水管300連通的開口處的內徑大于所述第二連通管400的安裝有止水閥520的 開口處的內徑。從圖2的方位來看，第二連通管下面的開口的內徑大于上端開口的內徑，這 樣設置能夠積聚更多的空氣囊。第二連通管的頂口（即第二連通管的安裝有止水閥的開口） 直徑為反坡引水管300的內徑的0.5倍至0.7倍。
[0043]最后應說明的是，以上僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳布 置方案對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術 方案（比如整個裝置的連接方式、各個連接關系等)進行修改或者等同替換，而不脫離本發 明技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1. 一種氣爆栗裝置，其特征在于:包括 第一連通管； 收縮彎管，所述收縮彎管的一端與所述第一連通管連通，且在所述收縮彎管的拐點頂 部設置有通氣管； 反坡引水管，所述反坡引水管與所述收縮彎管的另一端連通； 第二連通管，所述第二連通管設置在所述反坡引水管的末段； 氣壓罐;所述氣壓罐通過所述第二連通管與所述反坡引水管連通，且在所述第二連通 管的與所述氣壓罐連通的開口處設置有止水閥；在所述氣壓罐的頂部設置有頂部開口，所 述頂部開口處設置有空氣閥；以及揚水管，所述揚水管與所述氣壓罐連通。2. 根據權利要求1所述的氣爆栗裝置，其特征在于:所述收縮彎管包括第一管部、彎折 部和第二管部，所述彎折部連通所述第一管部和所述第二管部，所述第一管部與所述第一 連通管連接，所述第二管部與所述反坡引水管連接，且所述第一管部的內徑逐漸縮小。3. 根據權利要求1所述的氣爆栗裝置，其特征在于:所述反坡引水管的i為0.01~0.03。4. 根據權利要求1所述的氣爆栗裝置，其特征在于:所述反坡引水管包括反坡段和水平 段，所述反坡段與所述收縮彎管連通，所述第二連通管與所述反坡引水管的連通點位于所 述水平段上，其中所述反坡段的i為〇. 01~〇. 03。5. 根據權利要求1所述的氣爆栗裝置，其特征在于:所述第二連通管整體呈喇叭狀，所 述第二連通管的與所述反坡引水管連接的開口處的內徑大于所述第二連通管的安裝有止 水閥的開口處的內徑。6. 根據權利要求1所述的氣爆栗裝置，其特征在于:所述反坡引水管的出口為淹沒流； 和/或，所述反坡引水管的上下游水頭大于4米； 和/或，所述反坡引水管的靠近所述第二連通管的出口端向所述反坡引水管的底部收 縮。7. 根據權利要求1至6任意一項所述的氣爆栗裝置，其特征在于:所述止水閥包括閥板、 頂壓板、軸承基座、固定軸承、轉動軸套、連桿和重錘;其中所述固定軸承通過所述軸承基座 固定在所述第二連通管上，所述轉動軸套套裝在所述固定軸承上，所述閥板固定在所述轉 動軸套上，所述頂壓板設置在所述閥板的另一端，所述重錘通過所述連桿固定在所述轉動 軸套上。8. 根據權利要求7所述的氣爆栗裝置，其特征在于:所述頂壓板上設置有面積大于第二 連通管的頂口的面積的孔。9. 根據權利要求7所述的氣爆栗裝置，其特征在于:所述氣壓罐中的水面高度在所述頂 壓板的末端和所述空氣閥之間。10. 根據權利要求1至6任意一項所述的氣爆栗裝置，其特征在于:所述頂部開口處還設 置有固定在所述頂部開口處的導向軸套，所述空氣閥在所述導向軸套中滑動。
【文檔編號】F04F1/18GK105889142SQ201610252899
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月22日
【發明人】董興林, 郭新蕾, 付輝, 郭永鑫, 王濤, 李甲振, 黃偉
【申請人】中國水利水電科學研究院