一种利用虹吸原理的表层水汲水装置

1.本实用新型属于水利工程技术领域，特别涉及一种利用虹吸原理的表层水汲水装置。


背景技术：

2.国内外的观测和研究表明,水库蓄水后改变了天然河道的理化特性,其水质,特别是水温,具有成层分布的特点。水库表层受日照和大气影响,其水温高、含浮游生物多,含溶解氧足；而水库的深层,由于水的透光性较弱,热传导性能较差,并且长期与大气隔绝,故水温低,含浮游生物少,缺氧严重。一般水库采用深层取水方式,对下游生态将带来不利影响导致“冷害”,造成农作物和鱼类减产,而采用表层取水,则可以充分利用来自太阳的热资源，改善水利环境,获取下游农作物和鱼类增产的效益。
3.现有装置存在的问题：
4.（1）浮筒式平板闸门型(即浮式)取水装置
5.缺点：港河水库的浮筒是设在竖井的外侧,常受库内的风吹雨打浪击和漂浮物撞击,加之浮筒结构刚度不够,致使浮筒多次变形下沉，影响了取表层水灌溉的全过程；
6.（2）机控斜涵分级拍门取水装置
7.缺点：取用流量范围小(一般3立方米每秒以内为宜),水头损失较大，需用人力操纵卷扬机牵引拍门取水；
8.（3）机控竖井分层平板闸门取水装置
9.缺点：结构较复杂，需要用多台启闭机控制运用，造价较高；
10.（4）双控式取水装置
11.缺点：取水流量范围小，水头损失较大，不能任意选择取水。它仅适用于特别不便管理和易遭人为损坏的偏僻山区。
12.申请号为cn202021023754.6的中国实用新型公开了一种用于高寒地区大坝的生态泄流装置，包括闸坝建筑物和虹吸管道，闸坝建筑物的上游坝面为垂直坝面，虹吸管道包括进水管段、输水管段以及消能管段，虹吸管道的进水口位于上游库区的最低运行水位以下，虹吸管道的出水口位于闸坝建筑物的下游坝面坡脚处，出水口设置阀门，坝顶位置的输水管段的最高段连接辅助管道，辅助管道连接真空泵和电动蝶阀，进水管段的外壁设置有防冻结装置，虹吸管道通过现浇钢筋混凝土镇墩、支墩以及支撑环进行固定。该实用新型无法保证对表层水的汲取。


技术实现要素：

13.为了克服现有技术中一般采用深层取水方式,对水库下游生态带来“冷害”的缺陷，从而提供一种利用虹吸原理的表层水汲取装置，针对水体表层进行调取，避免不利的生态影响。
14.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：
15.一种利用虹吸原理的表层水汲水装置，其中：伸缩部上设置浮体，所述伸缩部和汲水管道连通，空气阀设置在所述伸缩部或所述汲水管道上；其中，所述伸缩部由相互连通的连接部、第一伸缩件和第二伸缩件构成，所述连接部的两端分别与所述第一伸缩件和所述第二伸缩件连接。
16.优选的，所述浮体设置在所述第一伸缩件内部，并与所述连接部连接。
17.优选的，所述浮体设置在所述第二伸缩件的外部。
18.优选的，所述连接部的上下两端设有档板，所述第一伸缩件和所述第二伸缩件均设有限位板，所述档板与所述第一伸缩件的限位板活动连接、与所述第二伸缩件的限位板固定连接。
19.优选的，所述伸缩部的一端为进水口，所述汲水管道的一端为出水口。
20.优选的，所述汲水管道上设置抽气机或真空泵。
21.本实用新型的有益效果：
22.本实用新型与现有技术相比其显著优点在于：1）采用机械伸缩装置，减少对材料的消耗，并在管道进水口上部一定位置安装重物作为浮标，使得虹吸管道可以持续获取表面含氧较丰富，温度较高的表层水，表层水有益于坝体下游农作物和鱼类的繁殖，适用于应用在下游有水产动植物的大坝；2）在虹吸管道设有开关阀门和管道出水口设置真空泵，开始使用装置时使管道充满水，以便虹吸效应的进行；3）可同时使用多个管道来提高工作效率或者用抽气阀和长管道结合将管内空气抽出,可实现一个抽气阀用作多个管道，提高虹吸效率。
23.本实用新型构造简单，成本较低，安装方便，实现了水库表层水的运输，减少了由于人为修建水库大坝对周围生物的影响，体现了“生态友好”。
附图说明
24.图1是本实用新型的伸缩部结构示意图，左侧的是伸缩部的三个零部件，中间的是安装在一起后的示意图，右侧是液面升高后伸缩部工作的示意图；
25.图2是本实用新型的伸缩部内部链接结构示意图；
26.图3是采用下游管道安置真空泵进行表层汲水的示意图；
27.图4是采用水库坝体上安置抽气机进行表层汲水的示意图；
28.附图标记说明：
[0029]1‑
伸缩部，2
‑
浮体，3
‑
空气阀，4
‑
汲水管道，5
‑
进水口，6
‑
连接部、7
‑
第一伸缩件，8
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第二伸缩件，9
‑
档板，10
‑
限位板，11
‑
出水口，12
‑
抽气机，13
‑
真空泵。
具体实施方式
[0030]
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
[0031]
实施例1
[0032]
如图1
‑
3，本实施例提供一种利用虹吸原理的表层水汲水装置，可以调节装置本身的重力和浮力关系，保证伸缩部的汲水端处在水库表层，仅对表层水进行汲取。具体的，该装置包括可以实现随水面变化的伸缩功能的伸缩部1，浮体2，空气阀3和汲水管道4，浮体2
均与伸缩部1连接并与水体接触，空气阀3与汲水管道4或伸缩部1连通，优选为与汲水管道4连通，可以通过通入空气随时终止虹吸，伸缩部1的进水口5没入水层以下一定深度，避免水面波浪或水体波动使空气进入伸缩部1，破坏虹吸进展，则浮体2设置在进水口5上方的位置。
[0033]
进一步的，伸缩部1由连接部6、第一伸缩件7和第二伸缩件8构成，三者连通，连接部6的两端分别与第一伸缩件7和第二伸缩件8连接，如嵌套、卡钩或铰链连接或焊接等方式，保证连接部6可以相对于第一伸缩件7或第二伸缩件8位置变化，以满足变动水面的表层虹吸汲水的需要。第一伸缩件7和第二伸缩件8通过连接部6竖向连接，第一伸缩件7置于下部，第一伸缩件7的端部为进水口5。较好的，连接部6的上下两端设有档板9，第一伸缩件7和第二伸缩件8均设有限位板10，档板9分别与第一伸缩件7的限位板10活动连接、与第二伸缩件8的限位板10固定连接，此时浮体2与伸缩部1内的连接部6的相对位置固定，可以设置在第一伸缩件7内部。连接部6借助限位板与挡板之间的卡接连接第一伸缩件7和第二伸缩件8时，整体上，第一伸缩件7或者第二伸缩件8的截面直径大于连接部6，而连接部的截面呈“工”字型。
[0034]
作为另一种连接方式，第二伸缩件8的外径上下一致但内径变化，第二伸缩件8中部内径最大，然后向第二伸缩件8的两端的方向内径逐渐减少，连接部6的上下部分的外部半径小，中间部分的外部半径大，当浮力推动连接部6向上移动时，第二伸缩件8和连接部6恰好可以卡住，保证了装置的衔接紧密，可以停止吸取非表层水体，此时浮体2固定设置在第二伸缩件8的外部。另外在第一伸缩件7、第二伸缩件8的内部管壁采用固体润滑材料（如物理气相沉积润滑薄膜，聚合物自润滑复合材料），接口处在连接部6处包有橡胶，保证管道的气密性和有效衔接。浮体2可以是常规的轻质浮标物，如泡沫板、浮球等，通过捆绑等方式绑定在伸缩部1上，如第一伸缩件7的外部或与伸缩部1内的连接部6的相对位置固定，调整伸缩部1的受力，从而控制伸缩部1随液面高度进行伸缩调整。较好的，浮体2可以设置在第一伸缩件7内部，并与连接部6连接。当第一伸缩件7的进水口5没入水中后，浮体2把水的浮力传递给连接部6，进而推动第二伸缩件8上移，伸缩部1缩短，当水位下降时，浮体2伴随下降，在重力的作用下，连接部6带动第二伸缩件8下移，伸缩部1拉长，实现伸缩。
[0035]
实施例2
[0036]
如图1
‑
4，本实施例提供一种利用虹吸原理的表层水汲水装置，与实施例1不同的是，汲水管道4上设置抽气机12或真空泵13，可以将汲水管道4内空气抽出,应用于水坝/水库上。较好的，汲水管道4的出水口11处设置真空泵13，如图3，左边是上游，水库水面高于下游，上游汲水管道4配有浮体2和伸缩部1，下游汲水管道4安置真空泵13，进行作业；或者在汲水管道4的中间位置安置抽气机12，根据水坝周边情况酌情考虑，抽气机12与汲水管道4通过小管道相连，可以通过一个抽气机连接多个管道，节省开支。汲水管道4优选为玻璃钢管道，以型钢为骨架，具有质轻、高耐腐蚀、绝缘性能比较好的优势，而且水力性能比较好，这是由于玻璃钢管道有很光滑的内部表面，水流的阻碍性很小。
[0037]
本实用新型提出的利用虹吸原理的水库表层水汲水装置具体实施步骤如下：
[0038]
1）气密性检测：将伸缩部1和汲水管道4连接，并将两端淹没入水中，开启抽气机12/真空泵13，关闭空气阀3，将管道内部空气排空；
[0039]
2）稳定出流：待管道内空气全部排空后，继续抽气，通过虹吸原理将水库上游的表
层水输送到下游；
[0040]
3）汲水水位自动调节：上游水库库容因为出流原因导致水位变化，伸缩部1和浮体2因为浮力和重力的原因发生伸缩，保证汲水口一直处于淹没状态，从而保证虹吸现象的持续进行。
[0041]
4）停止装置：打开的空气阀3让空气自然进入伸缩部1或汲水管道4内部，从而中断虹吸现象，以此达到停止装置工作。
[0042]
本实用新型针对修建水库大坝后由于排放冷的深层水对下游水生动植物，农作物，村庄人畜饮用水造成不利影响，以及现有装置、技术的效益问题，研制出一种利用虹吸原理的表层水汲取装置,该发明充分利用来自太阳的热资源，改善水利环境,获取下游农作物和鱼类增产的效益，尽可能减少成本和人力劳动，使用的材料损耗较小，使用寿命提高，并且结构尽可能简单，易于操作。
[0043]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。