连续式液体杂质泵及其液体传输方法与流程

文档序号:15579135发布日期:2018-09-29 06:24

本发明属于一种水泵技术领域,特别涉及一种连续式液体杂质泵及其液体传输方法。



背景技术:

水泵作为一种提水设备,是用于将水自低处抽到高处,现有的大部分水泵不能输送杂质,常用的叶轮泵在抽取污水特别是具有大颗粒杂质的污水时,容易破坏叶轮而致使叶轮转动不灵活,并且极易堵塞、损坏水泵。为此,人们发明了一些具有切割功能的污水泵,但这些带有切割功能的污水泵的结构非常复杂,不利于加工、装配与维修,且污水泵还存在能耗高、噪声大、原颗粒物结构被破坏等问题;即使是隔膜泵,其输送的杂质粒径也非常有限。因此,迫切需要寻找更多的、经济实用的、能传输更大粒径杂质的水泵技术。



技术实现要素:

本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种连续式液体杂质泵及其液体传输方法。本发明所采用的具体技术方案如下:

一种连续式液体杂质泵,其包括进流总管、第一进流分管、第二进流分管、第一泵室、第一气缸、第二气缸、第二泵室、第一进流口固定转轴、第一进流口悬挂式单向阀门、第一出流口固定转轴、第一出流口悬挂式单向阀门、活塞、活塞推杆、密封圈、第二进流口悬挂式单向阀门、第二进流口固定转轴、第二出流口悬挂式单向阀门、第二出流口固定转轴、第一出流分管、第二出流分管、出流总管;第一进流分管和第二进流分管的一端均与进流总管连通,第一出流分管和第二出流分管的一端均与出流总管连通,第一进流分管的另一端与第一泵室的一旁侧连通,第一出流分管的另一端与第一泵室的另一旁侧连通,第一进流口固定转轴布置在第一进流分管与第一泵室结合处的顶部,第一进流口悬挂式单向阀门吊装在第一进流口固定转轴上,第一进流口悬挂式单向阀门单向开启,开向朝向第一泵室;第一出流口固定转轴布置在第一出流分管与第一泵室结合处的顶部,第一出流口悬挂式单向阀门吊装在第一出流口固定转轴上,第一出流口悬挂式单向阀门单向开启,开向背向第一泵室;第二进流分管的另一端与第二泵室的一旁侧连通,第二出流分管的另一端与第二泵室的另一旁侧连通,第二进流口固定转轴布置在第二进流分管与第二泵室结合处的顶部,第二进流口悬挂式单向阀门吊装在第二进流口固定转轴上,第二进流口悬挂式单向阀门单向开启,开向朝向第二泵室;第二出流口固定转轴布置在第二出流分管与第二泵室结合处的顶部,第二出流口悬挂式单向阀门吊装在第二出流口固定转轴上,第二出流口悬挂式单向阀门单向开启,开向背向第二泵室;第一泵室与第一气缸连通,第二泵室与第二气缸连通,第二气缸和第一气缸之间的连通通道用活塞分隔,活塞推杆一端垂直连接活塞,另一端穿过设在第一泵室外壁上的密封圈后与活塞驱动装置相连。

作为优选,所述的第一进流口固定转轴和第二进流口固定转轴均水平布置;第一进流口悬挂式单向阀门尺寸大于第一进流分管的口径,第一进流口悬挂式单向阀门自由悬挂于第一进流口固定转轴上,且在自然垂悬状态下第一进流口悬挂式单向阀门覆盖整个第一进流口;第二进流口悬挂式单向阀门尺寸大于第二进流分管的口径,第二进流口悬挂式单向阀门自由悬挂于第二进流口固定转轴上,且在自然垂悬状态下第二进流口悬挂式单向阀门覆盖整个第二进流口。

作为优选,所述的第一出流口固定转轴和第二出流口固定转轴均水平布置;第一出流口悬挂式单向阀门尺寸大于第一泵室出流口的口径,第一出流口悬挂式单向阀门自由悬挂于第一出流口固定转轴上,且在自然垂悬状态下第一出流口悬挂式单向阀门覆盖整个第一出流口;第二出流口悬挂式单向阀门尺寸大于第二泵室出流口的口径,第二出流口悬挂式单向阀门自由悬挂于第二出流口固定转轴上,且在自然垂悬状态下第二出流口悬挂式单向阀门覆盖整个第二出流口。

作为优选,所述的进流总管、第一进流分管、第二进流分管、第一出流分管、第二出流分管、出流总管的口径相同。

作为优选,所述的活塞驱动装置包括滑块、滑块凸轴、固定导向杆、飞轮、连接杆、飞轮凸轴;所述的活塞推杆穿过密封圈后与滑块固定连接;固定导向杆穿过滑块后固定安装在第一泵室的外侧,固定导向杆与滑块构成滑动副,且固定导向杆与活塞推杆平行;滑块与飞轮上分别设有滑块凸轴和飞轮凸轴,飞轮凸轴在飞轮上偏心设置,连接杆的两端分别套在滑块凸轴和飞轮凸轴上且均构成转动副,飞轮由飞轮驱动装置驱动旋转且在转动时通过连接杆带动滑块在固定导向杆上做直线往复运动。

作为优选,所述的飞轮驱动装置为电动机,飞轮的中心垂直固定连接在电动机的电动机转轴上,从而实现电机驱动;电动机接有供电线。

作为优选,所述的活塞的运动范围不超过第一气缸和第二气缸的范围;当飞轮凸轴转到离密封圈最远时,活塞离密封圈最近,当飞轮凸轴转到离密封圈最近时,活塞离密封圈最远。

本发明的另一目的在于提供一种使用上述任一方案所述连续式液体杂质泵的液体传输方法,其特征在于开始工作时,开启电动机,固定在电动机转轴上的飞轮开始旋转,通过连接杆带动滑块沿固定导向杆进行周期性的往复移动,固定在滑块上的活塞推杆则带动活塞在第一气缸和第二气缸内进行周期性的往复运动;当活塞向密封圈运动时,第一气缸的体积变小,第二气缸的体积变大,第一泵室内的压强开始增大,第二泵室内的压强开始减小,第一进流口悬挂式单向阀门逐渐关闭,第一出流口悬挂式单向阀门逐渐打开,第二进流口悬挂式单向阀门逐渐打开,第二出流口悬挂式单向阀门逐渐关闭,流体经过进流总管从第二进流分管进入第二泵室内,同时第一泵室内的流体经过第一出流分管从出流总管排出,当活塞离密封圈最近时,第二泵室内进入最多流体,第一泵室流出最多流体,当活塞背向密封圈运动时,第一气缸的体积变大,第二气缸的体积变小,第一泵室内的压强开始减小,第二泵室内的压强开始增大,第一进流口悬挂式单向阀门逐渐打开,第一出流口悬挂式单向阀门逐渐关闭,第二进流口悬挂式单向阀门逐渐关闭,第二出流口悬挂式单向阀门逐渐打开,流体经过进流总管从第一进流分管进入第一泵室内,同时第二泵室内的流体经过第二出流分管从出流总管排出,当活塞离密封圈最远时,第一泵室内进入最多流体,第二泵室流出最多流体,周而复始,不断推动活塞在第一气缸和第二气缸内进行周期性的往复运动,从而实现液体的抽取;连续式液体杂质泵开始工作时,传输的流体主要是空气,当空气排尽后,传输的流体即为目标液体;当传输作业完成后,关闭电动机,连续式液体杂质泵立即停止工作。

作为优选,所述的进流总管的进口端在连续式液体杂质泵作业时需要始终保持在液面以下。

作为优选,传输的目标液体中包含的杂质不大于进流总管口径。

本发明给出一种结合连通管传压、气缸变压、飞轮传动和悬挂式单向阀门控制等原理的连续式液体杂质泵,解决了含杂质液体自动化传输难,使用传统水泵易堵塞,使用污水泵能耗高、噪声大、颗粒物结构被破坏等问题。它能在不破坏液体中原有颗粒物结构的情况下,高效地连续传输含杂质液体,使大颗粒杂质能保持原样且不会发生堵塞。本发明具有结构简单、成本低廉、效率高、运行稳定、社会经济效益显著等优点,极具研究与推广价值。

附图说明

图1是连续式液体杂质泵第一泵室和第二泵室上下布置示意图;

图2是连续式液体杂质泵第一泵室和第二泵室处于水平平面布置示意图;

图3是连续式液体杂质泵采用履带带动飞轮的示意图。

图1~3中附图标记分别为:液面1、进流总管2、第一进流分管3、第二进流分管4、第一泵室5、第一气缸6、第二气缸7、第二泵室8、第一进流口固定转轴9、第一进流口悬挂式单向阀门10、第一出流口固定转轴11、第一出流口悬挂式单向阀门12、活塞15、活塞推杆16、密封圈17、滑块18、滑块凸轴19、固定导向杆20、飞轮21、连接杆22、飞轮凸轴23、电动机转轴24、第二进流口悬挂式单向阀门25、第二进流口固定转轴26、第二出流口悬挂式单向阀门27、第二出流口固定转轴28、第一出流分管29、第二出流分管30、出流总管31、电动机32、供电线33、转轮34、履带35。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下,均可进行相应组合。

如图1、2所示,一种连续式液体杂质泵,其中图1是泵室上下布置的方式,图2是泵室水平平面布置的方式,两者的基本原理相似,下面一并叙述其具体结构。连续式液体杂质泵的主要部件包括进流总管2、第一进流分管3、第二进流分管4、第一泵室5、第一气缸6、第二气缸7、第二泵室8、第一进流口固定转轴9、第一进流口悬挂式单向阀门10、第一出流口固定转轴11、第一出流口悬挂式单向阀门12、活塞15、活塞推杆16、密封圈17、滑块18、滑块凸轴19、固定导向杆20、飞轮21、连接杆22、飞轮凸轴23、电动机转轴24、第二进流口悬挂式单向阀门25、第二进流口固定转轴26、第二出流口悬挂式单向阀门27、第二出流口固定转轴28、第一出流分管29、第二出流分管30、出流总管31、电动机32。

连续式液体杂质的功能主体是第一泵室5和第二泵室8。第一进流分管3和第二进流分管4的一端交汇后与进流总管2连通,第一出流分管29和第二出流分管30的一端交汇后与出流总管31连通。待输送的液体从进流总管2进入,从出流总管31输出。第一进流分管3的另一端与第一泵室5的一旁侧连通,第一出流分管29的另一端与第一泵室5的另一旁侧连通。第一进流分管3与第一泵室5结合处作为第一进流口,第一出流分管29与第一泵室5结合处作为第一出流口。第一进流口固定转轴9布置在第一进流分管3与第一泵室5结合处的第一进流口顶部,第一进流口悬挂式单向阀门10吊装在第一进流口固定转轴9上,第一进流口悬挂式单向阀门10单向开启,开向朝向第一泵室5。第一出流口固定转轴11布置在第一出流分管29与第一泵室5结合处的第一出流口顶部,第一出流口悬挂式单向阀门12吊装在第一出流口固定转轴11上,第一出流口悬挂式单向阀门12单向开启,开向背向第一泵室5。第二进流分管4的另一端与第二泵室8的一旁侧连通,第二出流分管30的另一端与第二泵室8的另一旁侧连通,第二进流分管4与第二泵室8结合处作为第二进流口,第二出流分管30与第二泵室8结合处作为第二出流口。第二进流口固定转轴26布置在第二进流分管4与第二泵室8结合处的第二进流口顶部,第二进流口悬挂式单向阀门25吊装在第二进流口固定转轴26上,第二进流口悬挂式单向阀门25单向开启,开向朝向第二泵室8。第二出流口固定转轴28布置在第二出流分管30与第二泵室8结合处的第二出流口顶部,第二出流口悬挂式单向阀门27吊装在第二出流口固定转轴28上,第二出流口悬挂式单向阀门27单向开启,开向背向第二泵室8。

四个单向阀门的具体结构可根据对应的单向开启方向进行合理设计,在本实施例中,第一进流口固定转轴9、第二进流口固定转轴26、第一出流口固定转轴11和第二出流口固定转轴28均水平布置。第一进流口悬挂式单向阀门10尺寸大于第一进流分管3的口径,第一进流口悬挂式单向阀门10自由悬挂于第一进流口固定转轴9上,且在自然垂悬状态下第一进流口悬挂式单向阀门10覆盖整个第一进流口的右侧。自由悬挂是指阀门的挂接位置与轴之间能够自由转动,没有其他限制力。第二进流口悬挂式单向阀门25尺寸也大于第二进流分管4的口径,第二进流口悬挂式单向阀门25自由悬挂于第二进流口固定转轴26上,且在自然垂悬状态下第二进流口悬挂式单向阀门25覆盖整个第二进流口右侧。第一出流口悬挂式单向阀门12尺寸也大于第一泵室5出流口的口径,第一出流口悬挂式单向阀门12自由悬挂于第一出流口固定转轴11上,且在自然垂悬状态下第一出流口悬挂式单向阀门12覆盖整个第一出流口右侧。第二出流口悬挂式单向阀门27尺寸也大于第二泵室8出流口的口径,第二出流口悬挂式单向阀门27自由悬挂于第二出流口固定转轴28上,且在自然垂悬状态下第二出流口悬挂式单向阀门27覆盖整个第二出流口右侧。

本实施例中的第一进流口悬挂式单向阀门10、第二进流口悬挂式单向阀门25、第一出流口悬挂式单向阀门12以及第二出流口悬挂式单向阀门27均呈圆形片状,各进流口和出流口截面也呈圆形。由于第一进流口悬挂式单向阀门10的尺寸大于第一进流口,因此其在图1、2状态下只能逆时针旋转,而不能顺时针旋转,在第一泵室5处于负压抽吸和正压压出时,起到了液体只进不出的单向阀作用。同理,由于第二进流口悬挂式单向阀门25的尺寸大于第二进流口,因此其在图1、2状态下也只能逆时针旋转,而不能顺时针旋转,在第二泵室8处于负压抽吸和正压压出时,也起到了液体只进不出的单向阀作用。第一出流口悬挂式单向阀门12的尺寸大于第一出流口,因此其在图1、2状态下也只能逆时针旋转,而不能顺时针旋转,在第一泵室5处于负压抽吸和正压压出时,起到了液体只出不进的单向阀作用。第二出流口悬挂式单向阀门27的尺寸大于第二出流口,因此其在图1、2状态下也只能逆时针旋转,而不能顺时针旋转,在第一泵室5处于负压抽吸和正压压出时,起到了液体只出不进的单向阀作用。通过上述单向阀的配合,即可将液体快速从进流口抽入,再从出流口排出。而且由于四个单向阀门均自由悬挂,因此使得其能够随着泵内正负压的变化同步实现灵活启闭。

而且,本发明中,随着活塞的不断往复,两个泵室能够交替进行吸液-出液,可以实现连续出液,无需等待活塞的回复。因此该种泵结构加快了吸液速率,提高了泵的输液效率。针对该种结构的泵,为了防止堵塞,保证连续式液体杂质泵的正常工作,进流总管2、第一进流分管3、第二进流分管4、第一出流分管29、第二出流分管30、出流总管31的口径应尽量保持相同,使得液体中杂质能够顺利通过。

在本发明中,液体的抽吸所需的正负压是通过第一气缸6和第二气缸7来实现的。第一泵室5与第一气缸6连通,第二泵室8与第二气缸7连通,第二气缸7和第一气缸6之间具有连通通道,但连通通道中用活塞15分隔。活塞推杆16一端垂直连接活塞15,另一端穿过设在第一泵室5外壁上的密封圈17后与活塞驱动装置相连。

活塞驱动装置可以是任何能够驱动活塞推杆16往复直线运动的设备,在本实施例中活塞驱动装置包括滑块18、滑块凸轴19、固定导向杆20、飞轮21、连接杆22、飞轮凸轴23。活塞推杆16穿过密封圈17后与滑块18固定连接;固定导向杆20穿过滑块18后固定安装在第一泵室5的外侧,固定导向杆20与滑块18构成滑动副,使滑块18能够在固定导向杆20上滑动,且固定导向杆20与活塞推杆16平行。滑块18与飞轮21上分别设有滑块凸轴19和飞轮凸轴23,且为了使飞轮凸轴23在飞轮21上偏心设置,飞轮凸轴23的设置位置尽量靠近飞轮21的边缘。连接杆22的两端分别套在滑块凸轴19和飞轮凸轴23上且均构成转动副。飞轮21的中心垂直固定连接在电动机32的电动机转轴24上,飞轮21由电动机32驱动旋转且在转动时通过连接杆22带动滑块18在固定导向杆20上做直线往复运动。电动机32接有供电线33,连接外部电源和开关。

为了控制连续式液体杂质泵两个气缸之间的活塞做周期性往复运动,滑块18与固定导向杆20构成滑动副,滑块18与飞轮21分别与连接杆22构成转动副,以限制飞轮21转动时滑块18仅能够沿固定导向杆20发生位移,从而通过活塞推杆16推动活塞15发生位移。当飞轮凸轴23转到离密封圈17最远时,活塞15离密封圈17最近,当飞轮凸轴23转到离密封圈17最近时,活塞15离密封圈17最远,活塞15的运动范围不超过第一气缸6和第二气缸7的范围。第一气缸6与第二气缸7的空间大小随着活塞15位置的变化而变化,当第一气缸6的空间增大时,第二气缸7的空间减小,当第一气缸6的空间减小时,第二气缸7的空间增大,二者空间变化为互补关系。

使用上述的连续式液体杂质泵的液体传输方法,其具体过程为:开始工作时,开启电动机32,固定在电动机转轴24上的飞轮21开始旋转,通过连接杆22带动滑块18沿固定导向杆20进行周期性的往复移动,固定在滑块18上的活塞推杆16则带动活塞15在第一气缸6和第二气缸7内进行周期性的往复运动;当活塞15向密封圈17运动时,第一气缸6的体积变小,第二气缸7的体积变大,第一泵室5内的压强开始增大,第二泵室8内的压强开始减小,第一进流口悬挂式单向阀门10逐渐关闭,第一出流口悬挂式单向阀门12逐渐打开,第二进流口悬挂式单向阀门25逐渐打开,第二出流口悬挂式单向阀门27逐渐关闭,流体经过进流总管2从第二进流分管4进入第二泵室8内,同时第一泵室5内的流体经过第一出流分管29从出流总管31排出,当活塞15离密封圈17最近时,第二泵室8内进入最多流体,第一泵室5流出最多流体,当活塞15背向密封圈17运动时,第一气缸6的体积变大,第二气缸7的体积变小,第一泵室5内的压强开始减小,第二泵室8内的压强开始增大,第一进流口悬挂式单向阀门10逐渐打开,第一出流口悬挂式单向阀门12逐渐关闭,第二进流口悬挂式单向阀门25逐渐关闭,第二出流口悬挂式单向阀门27逐渐打开,流体经过进流总管2从第一进流分管3进入第一泵室5内,同时第二泵室8内的流体经过第二出流分管30从出流总管31排出,当活塞15离密封圈17最远时,第一泵室5内进入最多流体,第二泵室8流出最多流体;周而复始,不断推动活塞15在第一气缸6和第二气缸7内进行周期性的往复运动,从而实现液体的抽取。连续式液体杂质泵开始工作时,传输的流体主要是空气,当空气排尽后,传输的流体即为目标液体;当传输作业完成后,关闭电动机32,连续式液体杂质泵立即停止工作。

当然,在连续式液体杂质泵作业时,进流总管2的进口端需要始终保持在液面1以下,而且为了防止泵体堵塞,传输的目标液体中包含的杂质应当不大于进流总管2口径。优选的,进流总管2的入口处可以设置滤网等设备预先过滤直径大于进流总管2口径的杂质。

图1中第一泵室5和第二泵室8呈上下布置,但为了满足实际布置的需要,连续式液体杂质泵的第一泵室5和第二泵室8既可以上下布置或下上布置,也可以采用如图2所示的水平平面布置。

另外,飞轮的驱动形式也可以根据需要进行调整,例如根据图3所示,为了满足实际布置的需要,飞轮21也可以使用电动机32通过转轮34带动履带35进行传动。

本发明既适用于无杂质的液体,也适用于含多种大颗粒杂质的液体,还可用于抽吸河面垃圾、河底淤泥以及城市污水等。本发明可以在低能耗的前提下高效输送液体杂质,用途广泛,成本低廉、可靠性高,社会经济效益显著,具有十分广阔的研究与推广应用前景。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案,然其并非用以限制本发明,有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型,如进流管、出流管和泵室可以制造成圆形或方形等、电动机可以用其他发动机代替、悬挂式单向阀门可以有不同的位置和形状、两个进流分管可以独立不设进流总管、两个出流分管可以独立不设出流总管等,因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围内。

再多了解一些
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