本发明是一种高扬程气压补偿止逆输水装置。
背景技术：
cn106050639a号发明专利申请是申请人早先的发明创造。该发明申请的技术在申请人当地进行了有效实施，能够将低处水源的水以超过泵实际扬极限的方式泵到高处山地进行农业灌溉，为当地农民解决了取水困难，取水费用高的问题。受到农民朋友的普遍欢迎。
然而，该技术方案在实施过程中，据农民朋友反映，该输水装置会随着泵水时间的增加而流量变小。其结构有待改进。
技术实现要素：
为此，本发明提出一种高扬程气压止逆输水装置，该装置能够打破水泵扬程的限制，将低处的水一次性泵送到超越其扬程极限的高位，并保持常量泵水，以此解决现有技术的不足。
本发明提出的这种高扬程气压补偿止逆输水装置，它有泵、上水管和出水管，泵与上水管连接，其特征在于在上水管和出水管间接有高位气压箱和低位气压箱，高位气压箱和低位气压箱均为筒形密闭容器，上水管从高位气压箱顶部通入，高位气压箱底部有管道与低位气压箱的顶部连通，低位气压箱底部与出水管连通，出水管的出水口到达高位水池，工作时高位气压箱和低位气压箱的顶部到液面间形成一层压缩空气层将进水口和液面隔开，高位气压箱和低位气压箱均有增压管与高压气源连接补偿气压。
高位气压箱的液面处有一溢流管通到外部，溢流管上有闸阀，低位气压箱进水口的位置低于高压气压箱的液面。
高位气压箱和低位气压箱间的连接管道上有闸阀，以便开机时调控液面高度。
低位气压箱的出水管上有排气管，排气管上有闸阀，以便工作时排出空气，调控低位气压箱的液面高度。
在泵和高位气压箱间的上水管上接有一个低位压力箱，低位压力箱的位置高度在高位气压箱的中部，以减轻泵的压力。
高位气压箱和低位气压箱均为圆筒形或正多边柱筒形，下部均为漏斗形。
高位气压箱和低位气压箱的进水口横截面积与箱顶面积之比小于0.25。即进水口的横截面积不应大于气压箱箱顶面积的四分之一。当然这个比值越小，气压止逆的能力越强。
在出水管上可以设置多组高位气压箱和低位气压箱，可以将泵送高度提升到足够的高度。
高位气压箱前上水管上接入单向阀，以防泵停转时压缩空气层消失。
本发明的工作原理如下：
泵通过上水管将低处水源的水泵送到高位气压箱，高位气压箱的高度在泵的扬程范围内，所以水能够正常地到达高位气压箱内。随着进入高位气压箱内部的水量增加，在箱内形成液柱，液面上部的空气被挤压形成压缩空气层，液面到达溢流口时多余水会进入溢流管，此时打开高位气压箱下部的连接管道闸阀，水流进入低位气压箱进而进入出水管。同样的道理，随着水量的增加，低位气压箱顶部的空气被压缩形成压缩空气层，出水管内的压力经过低压气压箱的液面传递给压缩空气层，压缩空气层的压力分配到顶面和进水口。由于低位气压箱的进水口横栽面积只占整个箱顶面积的很小一部分，所分配到的压力也只是整个出水管压力的很小一部分，而这一部分很小的压力又被高位气压箱的液柱压力所克服，水就能源源不断地进入低位气压箱，让出水管的液面高度不断抬升，直至到达高位水池出水。
高位气压箱顶部的压缩空气层传递了来自液柱的压力，经过压力的分配，分配到进水口的压力也降到了很小的份额，以致低于泵的出水压力，这样泵就能正常地将水源源不断地泵送到高位气压箱内。压力达到平衡时，高位气压箱和低位气压箱里的压缩空气层保持稳定，箱内的液面始终低于各自的进水口，上水管和出水管内的水不会逆向回流，即使泵停止工作也不会回流。但当泵工作时，低处水源的水就会被输送到高位水池。
经过高位气压箱和低位气压箱的压力分配，在确保高位气压箱进水管压力小于泵的出水压力条件下，泵就能超越其扬程极限，将低处水源的水泵送到高处，实现小功率高扬程供水。正如千斤顶以较小的力量积累将重物顶起一样。
在高位气压箱和低位气压箱中的压缩空气层由于压力的增加，气体会有不同程度地溶解于水中，并随水的流动而被带走，压缩空气层会变薄，甚至消失。所以，必须适时地打开高压气源的闸阀给压缩空气层内补充气体，以保持压缩空气层的相对稳定，保证其发挥正常的功能。同时，在装置启动之初，为了调节液面高度，以及压缩空气层的厚度，以需要通过压入或者放掉部分空气来实现。
现有技术中，台泵扬程高度是有一定限度的，之所以不能超越这个限定，原因就在于出水管的压力没有得到合理分配，或者根本就不知道分配，泵的出水管所能达到的压力是有限的，而出水管的压力则随高度的增加而增大，是可以无限增大的。
本发明通过高位气压箱和低位气压的有机组合，巧妙地将出水管的压力经过两次或更多次的分配变小，再传递给泵，这无形中就增加了泵的能力。使其能超越其扬程的限制，将低处水源的水泵送到高山或者高楼上，实现了以往一台泵无法做到的事。
随着高位气压箱和低位气压箱组合的不断增加，一台泵的泵送的高度也相应增加。这道理有如人上高台一样，不能一步蹬上高台，但通过台阶就可以一步一步地到达高台。本发明的高位气压箱和低位气压箱的组合就好比蹬高台的台阶。
本发明为干旱少雨地区，特别是贫困山区的农民提供了一种新型的灌溉输水技术手段，为他们提高农作物种植效率，高产稳产奠定了基础。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中，各零部件的标号如下：
1-闸阀；2-排气管；3-低位增压管；4-高位增压管；5-出水管；6-高位水池；7-压缩空气层；8-高位气压箱；9-溢流管；10-低位压力箱；11-上水管；12-泵；13-低位水源；14-单向阀；15-低位气压箱。
图中标号为1的闸阀代表全部的闸阀。标号为7的压缩空气层代表高位气压箱和低位气压箱里的压缩空气层。
具体实施方式
下面结合附图和实例进一步说明本发明的有益技术效果。但本发明的保护范围不限于这些实例。
如图1所示，低处水源13可以是位置较低的江河、湖泊或者池塘。泵12可以是潜水泵，也可以是离心泵。上水管11包括连接泵和高位气压箱8，以及高位气压箱和低位气压箱15间的管道。这些管道为常见的管子做成，如可用普通镀锌管、铁管或者胶皮管连接而成。
为了进一步减轻泵的压力，在泵和高位气压箱间的上水管上接入一个低位压力箱10，该压力箱为锥底圆柱形，位置高度在高位气压箱的大约中部。当然该压箱并不是必须的，当泵的功率足够，或者不用考虑减轻泵的压力时可以不用该压力箱，而是让泵直接与高位气压箱连接。
高位气压箱也是一个圆柱形的密闭箱体，下部为圆锥形的漏斗形状，上水管从顶部伸入，进水口超过顶板。这种结构类似于病房中常见的点滴输液器。让进水口超过顶板的目是保持其中的气不被挤出，让液面与出水口间始终保质一定的距离，起到止逆水流的作用。
高位气压箱的体积尽可能地大，位置要高于低位气压箱，以保证对低位气压箱有足够的正压力。如上所述，在高位气压箱的溢流口处接一个溢流管9通到外部，溢流管上装闸阀1控制。溢滚口的高度选到正常液面的位置。
低位气压箱的结构与高位气压箱的一致，只是体积相对小些，位置更低，一般选择在与高位气压箱的锥底部位平齐的位置。
高位气压箱和低位气压箱之间的连接管道，如上所述，属于上水管的一部分。在该连接管道上接有闸阀进行控制。
在高位气压箱的上水管上接入一个单阀14，以协助减轻泵停机时管道中的水倒流。
出水管5是连接低位气压箱和高位水池6的管道，也用镀锌管等管材连接而成，在出水管道上接近低位气压箱的地方接一个排气管2，排气管上装闸阀1。
未提及的零部件及标号如上所述。
申请人根据本发明的方案，自造了一台输水装置，泵为13.5kw，380v电泵，扬程限额为30m，高位气压箱容积50m3，高10m，低位气压箱容积5m3，高2m。低位压力箱容积1m3，低位水源的水面至低位压力箱箱顶的高度为8m。上水管和出水管均用镀锌管焊接而成。其余情况如上所述。这台装置经过在申请人所在地某山村实验，能够正常地将低处小河中的水抽到离水源水面高度达40-100m的山地里浇灌庄稼，流量100-200m3/h。受到农民们的热烈欢迎。
如果想进一步提升泵送的高度，可以适当增加高位气压箱和低位气压箱的组合，让各组合串联起来即阿实现。