专利名称：内置手动双作用深井泵的制作方法
技术领域：
本发明属液体提送机械，用于液体的人力提送。
手动双作用泵是对现有手动水泵的改进，它可提高生产率，是使用者很感兴趣的结构，但这种结构多较复杂、整体尺寸相对较大，使其应用受到限制。
本发明的目的提出手动双作用泵结构紧凑的改进方案。
本发明的目的是这样实现的，其基本结构仍沿用手动双作用活塞泵的型式，即包括泵主体和活塞运动的传动机构，机架和各固定支承部件。泵主体含有两个与泵体同轴心上下排列、由活塞相隔、容积依活塞往复运动而改变的工作室，它包括泵体、泵盖、与泵体或泵盖相联的液体进出通道、控制通道通断的阀门及其传动复位控制机构、与泵体内腔滑动密封配合的活塞组件、与活塞相联的活塞杆及其导向密封;传动机构含有与活塞杆相联的连杆、与连杆和机架相联的手动驱动部件，以及联接固定上述各部件的部件，其中联接泵体进出液口与活塞上下腔的进出通道、和使泵体泵盖结成组件的联接固定部件，皆位于活塞泵体滑动密封配合柱面以内。这样可以在泵主体最大径向尺寸之内获得最大直径的活塞，从而提高本泵所占用径向截面的相对产率，减轻流量相对重量、减小泵整体流量相对尺寸，使本实用新型目的的得以实现。
本发明活塞设有沟通上下工作室的通道，通道中段径向扩大形成两个垂直通道轴线的内端面和内孔缘、将通道分成有较小截面的上下两段和中部较大径向空间的部分;通道中设有通断控制阀，其阀体与该中部空间在径、轴向为有隙配合，阀的两端设有导向和与两端狭小通道保持动配合的导向限流杆，阀体两端面除导向限流杆外的所余部分，与通道两内端面或孔内缘间为有压接触密封的配合关系;为此活塞在该通道轴向制成上下两部分的组合形式，两部分间除保证所含设在活塞上的通道同心相通、并保留通道中部有较大径向空间外，其余部分固定密封配合，并保证活塞上各通道间的隔离密封。这种通道结构可截断和有限沟通泵体内上下两工作空间，在高吸程无水启动形成气阻时，借通道的沟通作用排出高压气栓的部分气体，增加泵的有效作用，从而提高真空气阻产生作用时的吸程高度，进一步改善本泵工作性能;当提水过程一旦开始，因泵的工作介质由空气变为液体，通道过流阻力加大，阀体压力增加、使通道截断作用显著增强，而沟通作用几尽消失，故不妨碍本泵的正常工作。
本发明进出液阀及其复位部件制成一体弹性相联，这种结构适于以柔性弹力材料如橡胶类整体模铸制作，而且结构简单、减轻重量、节省所占空间。
本发明在泵体管路最终出水口前、液流管路可存留未排出液空间的管壁上，设有与外界大气联通的通道及控制通道的单向逆止阀及其传动控制部件，该阀为柔性弹力部件，其阀体与通道有大过盈量配合、一端在管壁内固定、另一端在管壁外，同时在管外还沿阀体轴向牵拉该部件的传动部件。这样，平时大过盈的配合用来截断通道，当停止工作后牵拉传动部件，则阀与通道大过盈的部分会有轴向伸长，同时造成其截面尺寸的缩小，直至与通道产生间隙，此时存液空间便与大气沟通，使存液流出或使空气进入，提供存液由泵进口放出的条件。
本发明驱动活塞运动的传动机构为四杆机构，它包括曲柄、连杆、与活塞刚性联接的接杆、机架、和与曲柄刚性垂直向上联接的摇杆。曲柄长为活塞行程长度，摇杆长为曲柄长度的10-14倍，曲柄摆动角度为50-60°，由曲柄原点向活塞运动方向即接杆轴线作垂线将曲柄最大摆角分成差值为5-6°的上、下摆角，上摆角即造成活塞上止点的摆角取小值，下摆角取大值，曲柄垂直接杆时曲柄连杆铰接点至接杆轴线距离为该铰点上摆角范围内在垂直接杆轴线方向摆幅的3/5;下止点连杆对接杆的摆角为传动中连杆对接杆的最大摆角，其值≯9°。这样，上止点、曲柄水平位置和下止点处连杆对接杆的摆角角度值是依次加大的，使四杆结构容易发挥摇杆上端驱动力的有效作用，同时将对接杆滑动副处的摩擦压力限定在较小的范围之内。
本发明通过结构的变化缩小了泵体径向的相对尺寸，给泵体在口径较小的井中安装带来方便，降低建井投资，而且活塞上设置的通道可增大吸程，增加实际的提水深度，进一步改善本泵工作性能，柔性弹力复位部件的阀体总成减小了结构体积和所占用空间，手动部件传动效率高、磨损小、寿命长。是一种结构紧凑合理、简单精巧、性能优越的提供水器械。
附图给出本发明实施例示意。
图1为泵结构示图，其中泵主体放水阀处以旋转剖面给出;
图2为图1X-X和图22K-K局部剖视图;
图3为图1G-G局部旋转剖视图;
图4为泵主体工作原理图;
图5为图1H-H局部旋转剖视图;
图6为图5的C-C局部剖视图;
图7为图5的B-B局部剖视图;
图8为图5A-A局部剖视图;
图9为图1的N-N旋转剖视图;
图10为图9的D-D局部剖视图;
图11为图1E-E局部剖视图;
图12为图1M-M旋转剖视图;
图13为图12的右侧剖视图;
图14为真空阀在活塞下行时工作状态图;
图15为活塞运动换向时真空阀工作状态图;
图16为活塞上行时真空阀工作状态图;
图17为放水阀放水状态结构图;
图18为放水阀装配状态图;
图19为放水阀待装配状态图;
图20为图1F-F局部剖视图;
图21为活塞传动四杆机械结构原理图;
图22为高吸程泵装配图。
图中1、连杆 2、连杆轴座 3、手柄 4、摆杆 5、支柱 6、泵座 7、拉杆 8、螺帽 9、活塞杆 10、防冻阀 11、上泵盖 12、上阀板 13、进水阀 14、真空阀 15、活塞 16、泵体 17、进水阀 18、下阀板 19、下泵盖 20、下进水室 21、管 22、泵体进口 23、隔板 24、下出水室 25、下工作室 26、上工作室 27、螺栓 28、内管 29、上出水室 30、隔板 31、泵体出口 32、接管 33、出口 34、水封 35、支架 36、出水阀 37、垫 38、螺钉 39、垫 40、阀销 41、活门 42、拉筋 43、出水阀 44、螺定 45、孔 46、活塞环 47、密封环 48、上半活塞 49、下半活塞 50、空腔 51、阀体 52、导杆 53、锥面 54、孔 55、销轴 56、拉线 57、阀座 58、孔 59、上进水室 60、水封 61、接杆。
第一实施例为普通型式，其总体结构如图1。泵主体轮廓尺寸为φ100×156mm，如欲增大提水深度则按井深需要，将泵主体置于地面之下，由接管将所提水引出，使总体长度相应增加，其余不变。
本例构成主要包括泵主体，接管32支座6和驱动手柄1及传动机构。
本例泵主体包括筒形的泵体16、与泵体16内壁滑动密封配合的活塞15、在泵体两端与之固定密封配合的上下阀板组件12、18，和与活塞中心以螺纹副固定的活塞杆9，泵体内在所余环状空间均布设置三个中空的圆形内通道28，通道两端与上、下阀板12、18以垫37固定密封联接，活塞在相应位置设置通孔并以水封47与通道28外表面实现滑动密封配合。在泵体两端阀板外侧，还分别设有还与泵体和阀板固定密封的泵盖11、19，泵盖与泵体及阀板边缘部分由密封垫39密封，在三个中空通道位置相应有三个螺栓27及密封垫37将泵盖、阀板、泵体按上述配合及密封关系联接固定，同时形成泵体内的上下工作室26、25和上、下水室59、29、20、24。泵盖在泵体中心位置还分别设有与外界连通的通孔22、31，作为泵主体的进出水口，泵盖内还设有隔板30、23和密封垫39将泵盖与阀板所形成的空间分成彼此密封隔离的两部分，上、下水室中的隔板位置大体一致，只是上水室包容两个中空通道的部分与泵盖11的中心通孔隔离、作为进水室59，上阀板12在进水室59的部分设有两个通向泵体上工作空间26的通道，和防止液体回流的单向逆止阀13;下水室包容同样两个中空通道28的部分、同时包容下泵盖与外界的通孔22作为泵体的进水室20，下阀板18在进水室20中的部分设有两个通向泵体下工作空间25的通道、和防止下工作空间液体回流的单向逆止阀17;上、下水室的另一部分为出水室29、24，出水室中分别设有一个通道，各自与泵体上下工作间相通，并设有防止出水室中液体回流入各自泵体工作空间单向逆止阀36、43。很明显，上出水室29包容上泵盖11与外界相通的出水口31和一个泵体的中空通道28，下出水室24与泵主体进水口22隔离，仅包容同一个泵体中空通道28。各单向阀为胶质整体结构，控制通道通断的活门41经阀销40与阀板固定弹性相联，在通道的另侧有与阀板固定弹性联接的拉筋42，拉筋中部有穿过通道与活门41中部固定联接的弹性拉筋相联，从而控制通道的通断。
在泵体16中，活塞15包括上下两个半活塞49、48，在两半活塞上下相接的配合处的外缘装有密封环46，半活塞圆板外缘与泵体内孔滑动配合，密封环与泵体16内孔过盈配合，与上下板缘部分的装配槽为有隙配合，压力接触端面密封。与此相仿，在活塞与泵体的三个中空内通道28外壁的配合处，活塞与通道为动配合，两板间所装密封环47与通道外壁为紧配合，与活塞装配槽为端面有压密封的有隙配合。在活塞上下板上设有同轴通孔54，两板间通孔附近留有空隙50，在空隙与通孔的空间装真空阀14，阀体为两端呈突出锥面53的柱体51，两板间的空隙与阀体轴向有2.5mm的装配间隙，由柱体51两端中部伸出两段圆柱体作阀的导杆52，导杆与活塞上下阀板通孔径向配合间隙为0.1mm。在活塞上有定位销44，以确保上下板对位装配。在两板缘形成活塞槽的内柱面上，沿圆周均布设有外界是与两板间空隙50沟通的径向通孔45，用来引出进入空隙50中的水，并将此压力作用于活塞环46的内侧，增强其与泵体密封的侧向压力。活塞15中心与活塞杆9螺纹相联，以固定两板位置，活塞杆9与上阀板12、上泵盖隔板30中心孔滑动配合，其隔板中心孔上部与活塞杆9配合处有水封60，将该处杆上下空间隔离;并有支架35维持杆9的正确位置，支架35与杆9和出口31内孔滑动配合，轴向位置由接管32和水封60限定。活塞杆9向上由上泵盖中心孔即出水口31和支架35中穿出，这样上述结构形成本例泵主体的主要结构。
为将泵体出水引出，在出水口31以螺纹联接向上装有出水管32，出水管32上端以螺纹形式与泵体支座6的中心通道固定相联，在支座6中心通道上部的一侧设有接头33与支座中心通道相通。支座6为一梭形盘状部件，除中心设有与泵出水管32联通的通道外，在通道的上部中心部位制有与和活塞杆9以螺帽8固定联接的接杆61滑动配合的中心通孔，在配合处装有密封配合的水封34、和水封压帽，使支座出水通道在与活塞接杆61配合处实现通道内外空间密封隔离;支座的外缘设有联接孔以备联接，支座上还设有摆杆座5与支座固定联接，摆杆4的一端与摆杆柱上部经轴55铰接，摆杆4中部固定联接摇臂3，摆杆的另一端与连杆1的一端铰接，连杆的另一端经连杆轴座2与活塞接杆61的上端铰接。其中摇杆3长900～1200mm，摆杆4长88mm，摆杆上止点位置时与水平面夹角28°，连杆1长56mm。
在支座6上还设有与支座竖直滑动配合的拉杆7，经拉线56与设在上泵盖11的防冻阀10相联，防冻阀为下端与上泵盖内侧固定，并与其竖直通孔过盈配合，接线56与阀10在泵盖外的部分相连，如图17-19所示。
本例工作时将泵支座6在机架上固定，使泵下部进水口22经吸管21与水源的相通，然后由人力摇动摇臂3，通过摆杆4，连杆1、活塞接杆61、活塞杆9、带动活塞15上下往复运动，泵体16经螺栓27与泵盖11、19联接后，由接管32固定在支座6上，活塞的运动将迫使泵体16内工作空间的容积发生变化。当下工作空间25扩大时，下阀板18的两进水阀17在大气压力作用下开启，吸管内空气由进水口22进水阀17进入泵体下工作室25，同时上工作室26因容积缩小室内空气压力增大，迫使上室出水阀36开启，空气由上泵盖出水室29，泵盖出水口31，接管32、出水管接头33等通道排出。当活塞15经上止点返回后下室压力增加，关闭进水阀17，开启出水阀43，空气自下泵盖出水室24由纵向贯穿泵体，设在下泵盖出水室内的通孔28，进入上泵盖出水室29后排出;上工作室26在活塞下行时容积增大，压力降低，在大气压力下吸水通道内空气自吸水管21，下泵盖进水室20，设在下泵盖进水室的两内通道28，上泵盖进水室59，顶开上工作室进水阀13进入上工作室26，至下止点。以后即重复前述过程。在普通吸程范围内，待泵内和吸水通道中空气排净后，水流便自吸入通道进入泵体由排出通道排出。由于所需吸程压力不大，活塞上真空阀10处的泄漏对建立排气压力的影响很小，使本泵可以进入正常工作。
由出水室29排出的传输介质水，由出水管32，支座6中心通道、接头33排出。当提水工作完成后，若欲排出停止工作后管路中的存水，则提起放水阀拉手7，经联线56拉伸放水阀10即可。至此完成本泵的全部工作过程，实现了本发明的技术方案和发明目的。
第二实施例为加长接水管32，其余均与上例相同，当吸程接近极限值时真空阀处的空气泄漏则有利于逐步减少下工作室气栓的气量，从而降低气栓对吸排水的影响，使实际吸程更趋近极限值。
由于本泵内管结构，缩小了外形径向尺寸，可直接用于尺寸相近的相应井管，为提取地下水带来极大便利，显著减少建井投资，真空阀、传动等精巧设计，更改进了泵的工作性能，本泵提水深度可至地下20m，出水高度为地面以上5-25m，自吸深度由泵口至水面可达9m。以人力在摇杆手柄端15Kg作用力，频率为40-50往复/小时，本例样泵可在每次往复中由出口处出水1Kg。
权利要求
1.内置手动双作用深井泵属液体提送机械，它包括泵主体和活塞运动的传动机构，机架和各固定支承部件；泵主体含有两个与泵体16同轴心上下排列、由活塞相隔、容积依活塞往复运动而改变的工作室26、25，即包含泵体16、泵盖11、19、与泵体或泵盖相联的液体进出通道22、31、控制通道通断的阀门及其传动复位控制机构，与泵体内腔滑动密封配合的活塞组件15，与活塞相联的活塞杆9及其导向密封部件，传动机构含有与活塞杆相联的传动连杆1、与连杆和机架相联的手驱动部件，其特征在于联接泵体两个工作室25、26和泵体进出液口之间的进出通道28和使泵体泵盖结成组件的联接固定部件27皆位于活塞15泵体16间滑动密封配合柱面以内。
2.如权利要求1所述泵，其特征在于活塞15上设有沟通上下工作室26、25、轴线平行于活塞轴线的通道，通道中段径向扩大形成两个垂直通道轴线的内端面和内孔缘，将通道分成有较小横截面的上下两段54和中部有较大径向空间的部分50;通道中设有通道通断控制阀14，其阀体51与该中部空间50在径、轴向均为有隙配合，阀体中部向轴向两侧延伸成圆柱体52，柱体与两端较小截面的通道54保持动配合，阀体51两端面所余部分53与通道两内端面或内孔缘间为有压接触密封配合;活塞相应分成分别含有一个上述较小截面通道的两个部分48、49，两部分间除保证所含通道54同心相通，并保留较大径向空间50外，其余部分固定密封配合;并保证活塞上各通道间的隔离密封。
3.如权利要求1或2所述泵，其特征在于上下工作室的进出液阀体40、41及其传动复位部件42制成一体弹性相联。
4.如权利要求1或2所述泵，其特征在于泵最终出水口33前、液流管路可存留未排出液空间的管壁上设有与外界大气联通的通道，控制该通道通断的单向逆止阀10及其控制传动部件7、56。
5.如权利要求3所述泵，其特征在于泵最终出水口33前、液流管路可存留未排出液空间的管壁上设有与外界大气联通的通道，控制该通道通断的单向逆止阀10及其控制传动部件7、56。
6.如权利要求1、2或5所述泵，其特征在于驱动活塞运动的四杆传动机构包括曲柄4、连杆1、与活塞刚性联接的活塞杆9接杆61及机架5，曲柄长为活塞行程长度，输入动力的摇杆3与曲柄刚性联接垂直向上，其长为曲柄的10-14倍;曲柄摆角为50-60°，由曲柄原点向接杆轴线所做垂线将曲柄摆角分成差值为5-6°的上下摆角n、m，对应活塞上止点位置的上摆角n取小值、下摆角m取大值;曲柄垂直接杆时、曲柄与连杆铰接点至接杆轴线的距离为该铰点上摆角n范围内在垂直接杆轴线方向摆幅的3/5，使下止点连杆1对接杆61的摆角为传动中该角变化的最大摆角，并限定其值≯9°。
7.如权利要求3所述泵，其特征在于驱动活塞运动的四杆传动机构包括曲柄4、连杆1、与活塞刚性联接的接杆9及机架5，曲柄长为活塞行程长度，输入动力的摇杆3与曲柄刚性联接垂直向上，其长为曲柄的10-14倍;曲柄摆角为50-60°，由曲柄原点向接杆轴线所做垂线将曲柄摆角分成差值为5-6°的上下摆角n、m，对应活塞上止点位置的上摆角n取小值，下摆角m取大值;曲柄垂直接杆时，曲柄与连杆铰接点至接杆轴线的距离为该铰点上摆角n范围内在垂直接杆轴线方向摆幅的3/5，使下止点连杆1对接杆61的摆角为传动中该角变化的最大摆角，并限定其值≯9°。
8.如权利要求4所述泵，其特征在于驱动活塞运动的四杆传动机构包括曲柄4、连杆1，与活塞刚性联接的接杆9及机架5，曲柄长为活塞行程长度输入动力的摇杆3与曲柄刚性联接垂直向上，其长为曲柄的10-14倍;曲柄摆角为50-60°，由曲柄原点向接杆轴线所做垂线将曲柄摆角分成差值为5-6°的上下摆角n、m，对应活塞上止点位置的上摆角n取小值、下摆角m取大值;曲柄垂直接杆时、曲柄在连杆铰接点至接杆轴线的距离为该铰点上摆角n范围内在垂直接杆轴线方向摆幅的3/5，使下止点连杆1对接杆61的摆角为传动中该角变化的最大摆角，并限定其值≯9°。
全文摘要
内置手动双作用深井泵联接两工作室25、26与泵体16进出口31、22之间的通道28、和联接泵体泵盖11、19的部件27皆位于泵体与活塞15间滑动密封配合的柱面之内，进出液阀为橡胶整体弹性结构40、41、42，在存水管路中设防冻阀10，活塞上有沟通两工作室的限流通道54、50和控制该通道的阀14，以及限定结构关系的四杆传动机构1、61、4、5。本泵结构精巧，极限吸程可达9m主泵体相对径向尺寸小，节省建井费用，高效耐用，成本低，易制作。
文档编号F04B9/14GK1057705SQ9110522
公开日1992年1月8日 申请日期1991年7月29日 优先权日1991年7月29日
发明者李秋喜, 李富文 申请人:晋城市冶金研究所民用器械实验厂