专利名称:压力式恒压供水装置的制作方法
本实用新型涉及一种向楼房建筑物等供水的无塔压力式供水装置。
原来的压力式供水装置(图1)多采用由电动机1与水泵2传动连接，水源水箱3、水泵2、水泵出水管6、给水总管7串接连通，储能器9经支路水管8旁接在水泵出水管6上，空气压缩机组11和输气管10与储能器串接连通，电气控制器19经电控线16与接在储能器上的电接点压力表18电气相连的构成形式。供水装置的运行程序是由电动机驱动水泵，将水从水源水箱抽压给与楼房建筑物等用户连通的给水总管和储能器，当储能器充水而使其压力升高到设定值时，电接点压力表将信号经电控线传输给电气控制器，控制水泵停止供水，由储能器向给水总管供水，储能器因供水的压力降低，由空气压缩机组向储能器充气来补充；当储能器中的水压由于供水而降低到设定值时，电接点压力表通过电控线将信号传送给电气控制器，让电动机重新启动，驱动水泵向给水总管和储能器供水。如此交替循环，形成水泵、储能器交替工作，持续地向给水总管供水的运行方式。上述装置运行时，水泵、储能器交替向给水总管供水，水泵供水时同时向储能器充水，假设给水总管所需流量为Q，水泵总供水流量为Q0，水泵向储能器充水的流量为Q1，水泵、储能器各自向给水总管供水的流量分别为Q2和Q′2，这种供水装置应该是Q2＝Q′2＝Q………………(1)由于向储能器充水和由储能器供水时，都经由其管径不可改变的支路水管8，因此，在水泵供水的初始阶段，Q1＝Q′2＝Q………………(2)由(1)、(2)式，可得Q0＝Q1＋Q2＝2Q…………(3)由于储能器每次供水的工作时间，决定于储能器的容量，为延长其工作时间，降低水泵、储能器的交替工作频率，就必须加大储能器的容量，所以，这种供水装置的储能器的体积都很大。然而，储能器容量的增大是有限的，因此，这种供水装置的上述交替工作频率都很高，即电动机、水泵机组启动频繁，有的达每小时启动40余次之多。这样一来，不仅使供水压力变化大、波动频繁，使给水总管中水流的压力曲线呈锯齿波形(图3)，而且电机容量和水泵容量都较大，其能耗较高，设备易于损坏，经常发生烧坏电机和接触器等事故。
鉴于原来的压力式供水装置所存在的上述缺点，本实用新型的目的是提供一种改进的压力式供水装置，使装置的供水压力趋于设定值，降低水泵、储能器的交替工作频率，缩小储能器的体积，减小电机容量、降低能耗。
本实用新型的压力式恒压供水装置是在原来的压力式供水装置中增设恒压器，在运行中，通过恒压器改变水流横截面积，从而改变储能器的充水和供水流量来实现。
本实用新型的压力式恒压供水装置由原动机〔1〕、水源〔3〕、与原动机传动连接又与水源接通的水泵〔2〕、水泵出水管〔6〕、与水泵出水管连通的给水总管〔7〕、旁接在水泵出水管上的储能器〔9〕、与储能器串接连通的输气管〔10〕和空气压缩机组〔11〕、设置在管路中的阀门等构成，其特点在于在储能器与水泵出水管间的管路中设置有恒压器〔20〕。
上述恒压器〔20〕，可以由有1条沿其中心轴线设置的直通孔道〔22〕、有至少1条两端都与直通孔道连通的旁通孔道的壳体〔21〕，和设置在壳体的直通孔道中的旁通孔道段的柱塞〔30〕，以及2个依靠螺纹分别设置在壳体的直通孔道两端的、有沿其中心轴线的中心孔道〔34〕、与中心孔道相通的径向孔〔35〕、水管连接部〔37〕的调整环〔31、32〕构成。
本实用新型的压力式恒压供水装置，可以至少采用2个上述恒压器〔20、20′〕分别各自设在至少2台储能器〔9、9′〕与水泵出水管〔6〕间的管路中。
本实用新型供水装置中的恒压器，因其设置在储能器与水泵出水管间的管路中，所以水泵向储能器充水和储能器向给水总管供水都必须经过该恒压器，即水流能自恒压器的任意一端流入，而从另一端流出。由于恒压器中的柱塞〔30〕将壳体的直通孔道〔22〕隔断成两部分，因此，水流是自恒压器一端流入，经调整环〔31或32〕的中心孔道、径向孔，壳体〔21〕的直通孔道、旁通孔道、另一端的直通孔道，调整环〔32或31〕的径向孔、中心孔道，从恒压器另一端流出。当恒压器两端出现压力差时，水流推动柱塞〔30〕向低压端移动，从而显露或遮盖壳体的直通孔道中与旁通孔道相接的接口，改变了接口部水流的横截面积，改变通过恒压器的水流流量。根据同样的道理，采用人工改变调整环〔31、32〕在壳体的直通孔道〔22〕中的位置，也可以使柱塞〔30〕改变上述接口部水流的横截面积，从而改变水流流过恒压器的流量。如果仍然设给水总管所需流量为Q，水泵总供水流量为Q0，水泵向储能器充水的流量为Q1水泵、储能器各自向给水总管供水的流量分别为Q2和Q′2，通过人工调整恒压器两端的调整环，可以实现Q1＜Q′2＝Q2＝Q………………(4)若设水泵的供水时间为T0，向储能器充水的时间为T1，储能器向供水总管供水的时间为T′2，水泵向供水总管供水的时间T2，则T0＝T2＝T1T1＞T′2得 T0＞T′2…………………………(5)即水泵的供水时间比储能器的供水时间长，这就相对地延长了水泵的供水时间，在这段时间内，给水总管便可以获得压力趋于恒定的供水。若Q1越小，则T0就越大，恒压供水的时间就越长，而且Q1越小，则T0与T′2的比值就越大。因此，本实用新型的供水装置采用的是一种以水泵较长时间连续供水为主，储能器短时间供水为辅的趋于恒压的供水方式。
本实用新型的供水装置的特点，使其具有如下优点。
1.本供水装置以水泵供水为主、储能器供水为辅，水泵每次的供水时间较长，加以储能器的储能和缓冲作用，使给水总管中的供水水压更趋于恒定，水泵、储能器的交替工作频率较低，因此，给水总管中水流的压力曲线比较平滑，呈梯形(图4)。
2.本供水装置的水泵、储能器的交替工作频率较低，因此，设备故障少，提高了供水的可靠性。
3.本供水装置中的储能器只作辅助供水，储能器的容量可以设计得较小，因此其体积较小，便于制造、运输和安装。
4.本供水装置可以人工调节往返通过恒压器的水流流量。因此，储能器的适应范围较大，即在一定供水流量和供水高度的范围内，容量相同的储能器可以与多种供水流量和供水高度的装置配套，从而减少了系列品种。
5.本供水装置中，Q0＝Q1＋Q2由(4)式可得 Q0＜2Q………………(6)与(3)式相比较，如果将Q1设计得很小，则可以将水泵的设计容量大幅度减小，从而可以选用较小功率的原动机，加之本装置的原动机启动频率较低，因此能耗降低。
下面，再用实施例并对照附图对本供水装置作进一步说明。
图1 是原来的压力式供水装置的系统示意图。
图2 是本实用新型的一种压力式恒压供水装置的系统示意图。
图3 是原来的压力式供水装置的供水总管中，水流的压力曲线。
图4 是本实用新型的压力式恒压供水装置的供水总管中，水流的压力曲线。
在图3、图4中，横座标T表示供水装置运行的时间(分)，纵座标P表示供水压力(公斤／平方厘米)。
图5 是本供水装置的恒压器结构的立体示意图。
图6 是本供水装置的恒压器沿其中心轴线的剖视示意图。
图7 是图6的A－A剖面图。
图8 是图6的B－B剖面图。
图9 是图6的C向视图。
图10是本供水装置的恒压器的壳体的主视图。
图11是图10的左视图。
图12是本供水装置的恒压器的调整环的主视图。
图13 是图12的左视图。
图14 是本供水装置的恒压器的柱塞的主视图。
图15 是图14的左视图。
图16 是向储能器充水时恒压器的工作状态示意图。
图17 是由储能器供水时恒压器的工作状态示意图。
图18 是本实用新型的一种有2个恒压器的压力式恒压供水装置的系统示意图。
上述图中，各符号的含意如下。
1、1′——电动机，2、2′——水泵，3——水源水箱，4、4′——底阀，5、5′——水泵进水管，6——水泵出水管，7——给水总管，8、8′——支路水管，9、9′——储能器，10——输气管，11、11′——空气压缩机组，12、12′、13、13′——逆止阀，14、15、15′——压力继电器，16、17、17′——电控线，18——电接点压力表，19——电气控制器，20、20′－恒压器，21——壳体，22——直通孔道，23——内螺纹，24——轴向孔道，25、26——径向孔道，27、28——环槽，29——柱塞腔，30——柱塞，31、32——调整环，33——法兰盘，34——中心孔道，35——径向孔，36——外螺纹，37——内螺纹，38——凹坑，39、40——密封垫，41、41′——溢流阀，42——安全阀。图中箭头示水流方向。图中省略了与供水总管连通的楼房建筑物等用户。
实施例1本实用新型的一种压力式恒压供水装置(图2、图4～图17)的构成为，电动机1与水泵2传动连接；水源水箱3中的底阀4、水泵进水管5、水泵2、水泵出水管6、与楼房建筑物等用户连通的给水总管7依次串接连通；在水泵出水管6的靠给水总管的一端，旁接有支路水管8，恒压器20的一端与支路水管接通，另一端与储能器9下部接通；在水泵出水管6的靠水泵的一端中，装有逆止阀12；在水泵出水管6的中段，旁接有压力继电器14，该继电器经电控线16，与电气控制器19电气连接；储能器9上部、输气管10、空气压缩机组11依次串接连通；在输气管10中，装有逆止阀13，在输气管10的逆止阀与储能器间的一段上，旁接有压力继电器15，该继电器经电控线17，与电气控制器19电气连接；电气控制器19分别与电动机1、空气压缩机组11电气连接。
本供水装置的柱塞式恒压器20，由1个壳体21、1个柱塞30、2个形状尺寸完全相同的调整环31、32组成。上述柱塞30呈短圆柱体形状，装设在壳体21内。上述壳体21，类似厚壁圆筒形状。其中部有1条与外圆柱面同中心轴线的横截面形状为圆形的直通孔道22，该直通孔道两端的内周面制有内螺纹23；直通孔道的中部段是用于装设柱塞30的柱塞腔29，该柱塞腔的长度和直径与柱塞30的尺寸相吻合，其配合应保证柱塞30既能隔断直通孔道22、又能在柱塞腔29内沿轴线自由滑动；在直通孔道22中，紧靠柱塞腔29的两端，各有1个直径大于柱塞腔的环槽27、28；在壳体的有柱塞腔和环槽的中部段的圆筒壁内，均布地制有4条其横截面形状为圆形、直径与环槽宽度相等的旁通孔道，该旁通孔道的每1条都由1条轴向孔道24和2条径向孔道25、26组成，轴向孔道24与直通孔道大致平行，径向孔道25、26沿直通孔道径向设置，它们各自的一端分别与轴向孔道24的两端贯通，其各自的另一端分别与环槽27、28相贯通。上述调整环31、32，类似空心螺钉，其中心部是贯通的中心孔道34，在该孔道的一端是水管连接部，制有内螺纹37，通过该螺纹与支路水管8或储能器9的管头接通；在调整环的上述端有法兰盘33，在该法兰盘的盘面上制有均布的4个调整用凹坑38；调整环的另一端的圆周，制有均布的4个径向孔35，该径向孔与中心孔道34贯通，可以制成方孔或圆孔，该径向孔的轴向尺寸或直径应与壳体的环槽27、28的宽度相适应；调整环中段的外周面上制有与壳体的直通孔道两端的内螺纹23相配合的外螺纹36，依靠该外螺纹将调整环31、32分别组装在壳体21的两端。
本供水装置的恒压器20的结构，左右两段完全对称，可随意装入管路。旋转调整环31、32，改变调整环在壳体的直通孔道22中的轴向位置，即可改变柱塞30在柱塞腔29和环槽27、28范围内的轴向滑动行程，改变柱塞30显露或遮盖壳体径向孔道25、26分别与环槽27、28贯接的接口面积，从而改变水流通过恒压器20的流量。在将恒压器20装入管路时，若以调整环31与支路水管8相接，以调整环32与储能器9的管头相接，在安装时旋转调整环31、32，将其调节到所需位置，并在其法兰盘与壳体间分别衬以密封垫39、40(图16、图17)。若设调整环的最大可调轴向尺寸为S，调整环31、32的径向孔端分别距柱塞腔29两端的轴向尺寸为a、b，Q0、Q、Q1、Q2、Q′2的含意与上述所设相同。调节调整环31、32，改变a、b值，可出现下列几种情况。
1.当a值越大时，Q′2值越小。
2.当b值越大时，Q1值越小。
3.当a＝S时，Q′2＝0
4.当b＝S时，Q1＝05.当a＝b时，Q′2＝Q16.当a＞b时，Q′2＜Q17.当a＜b时，Q′2＞Q1因此，根据上述1、2、7种调节，可实现本供水装置的供水方式，即(4)式的Q1＜Q′2＝Q2＝Q即向储能器充水的流量Q1小于由储能器供水的流量Q′2，该Q′2又等于水泵向给水总管供水的流量Q2。
利用上述几种调节，还可以将恒压器作为可调节流向和流量的单向阀使用，还可作其它用途。本恒压器不仅可作水流元件，还可作为流体元件，而用于机械、仪表、化工等部门。
本供水装置的运行程序是这样的，由电气控制器19控制，使电动机1启动，驱动水泵2，将水源水箱3中的水，经底阀4、水泵进水管5、水泵2，以设定压力和流量Q0压入水泵出水管6，水流在支路水管8分流，以流量Q2压入给水总管7供楼房建筑物等用户使用，以流量Q1压入支路水管8(图16)，经恒压器调整环31的中心孔道34、壳体的环槽27推动柱塞30在柱塞腔29内滑动至接触调整环32的端部，使柱塞30遮盖住尺寸b所对应的壳体的径向孔道26与环槽28的4个接口部；与此同时，水流经调整环31的4个径向孔35壳体的环槽27、4条径向孔道25、轴向孔道24、径向孔道26及其未被遮盖的4个接口部，环槽28、调整环32的径向孔35、中心孔道34，充入储能器9。随着储能器9内水量的增加，储能器上部空气被压缩，其内压升高，当该内压升高到设定值时，压力继电器14发出脉冲信号，并经电控线16，传送到电气控制器19，使电机停转，水泵停止供水，水泵出水管6中的水压随即降低。(图17)接着储能器9内的水，在其内压的推动下，将恒压器20的柱塞30推向调整环31一方，並滑至接触其端部，使柱塞30遮盖住尺寸a所对应的壳体的径向孔道25与环槽27的4个接口部；与此同时，水流经调整环32的中心孔道34、4个径向孔35，壳体的环槽28、4条径向孔道26、轴向孔道24、径向孔道25及其未被遮盖的4个接口部、环槽27，调整环31的径向孔35、中心孔道34，支路水管8，由于水泵出水管6中逆止阀12的阻档，水流以流量Q′2被压入给水总管7，由于Q′2等于Q2因此给水总管7中的流量仍为Q2，该水流经给水总管供用户使用。当储能器9中的贮水减少使其内压下降到设定值时，压力继电器14导通，并将信号经电控线16，传送到电气控制器19，使电机重新启动，水泵接续供水。如上述反复循环运行，使用户得到比较稳定的供水。本供水装置中的空气压缩机组及其附属设备是用以维持储能器中的压力。压力继电器15、安全阀42是空气压缩机组的保护设施。压力继电器14、溢流阀41是储能器9的保护设施。
采用本供水装置，不需改变储能器9的容量，只需要旋转恒压器的调整环31、32，选择适当的a、b值，和选择适当的配套电动机1及水泵2，即可满足供水高度100米以下、供水流量5～150立方米／小时范围内的各种供水需求。
实施例2本实用新型的压力式供水装置(图18)，是在实施例1的供水装置的基础上构成，其各构成部件包括恒压器均与实施例1的相同。其特点是，底阀4、水泵进水管5、水泵2及其驱动电机1、逆止阀12串接，底阀4′、水泵进水管5′、水泵2′及其驱动电机1′、逆止阀12′串接，上述两部分串接后，並联接通在水泵出水管6上；储能器9、恒压器20、支路水管8串接，储能器9′、恒压器20′支路水管8′串接，上述两部分都旁接在水泵出水管6上；压力继电器14旁接在上述支路水管8、8′与逆止阀12、12′之间的一段水泵出水管6上，并经电控线16与电气控制器19电气相连；储能器9接逆止阀13、储能器9′接逆止阀13′，上述逆止阀13、13′并接在输气管10的一端，输气管10的另一端并接有空气压缩机组11和11′；压力继电器15、15′分别与储能器9、9′相接，并分别经电控线17、17′与电气控制器19电气相连；电气控制器19分别与电动机1、1′，空气压缩机组11、11′电气连接。
本供水装置的运行方式与实施例1相同。水泵供水时，采用1台主供、1台备用，当主供水泵工作不能维持最低的设定压力时，可自动启动备用水泵并联运行，直至达到设定压力时，关闭备用水泵。储能器和恒压器通常是两台并联运行，当发生故障时，采取1台工作、1台检修的方式供水。空气压缩机两台可并联运行，也可以1台运行。
本供水装置和实施例1的供水装置相比，提高了供水的可靠性，扩大了供水装置的供水高度和供水流量的范围。
下面，再列表将本实用新型的压力式恒压供水装置例与原来的压力式供水装置例进行比较，以此进一步说明本实用新型供水装置的优点。
据实例比较可知1.本发明供水装置例的储能器容量是原来的0.175、0.18。即缩小了储能器的体积。
2.本发明供水装置例的电动机的容量是原来的0.45、0.57。即降低了装置的能耗。
权利要求
1.压力式恒压供水装置由原动机[1]、水源[3]、与原动机传动连接又与水源接通的水泵[2]、水泵出水管[6]、与水泵出水管连通的给水总管[7]、旁接在水泵出水管上的储能器[9]、与储能器串接连通的输气管[10]和空气压缩机组[11]、设置在管路上的阀门构成，其特征在于在储能器与水泵出水管间的管路中设置有恒压器[20]。
2.根据权利要求
1所述的供水装置，其特征在于所述恒压器〔20〕由有1条沿其中心轴线设置的直通孔道〔22〕、有至少1条两端都与直通孔道连通的旁通孔道的壳体〔21〕，和设置在壳体的直通孔道中的旁通孔道段的柱塞〔30〕，以及2个依靠螺纹分别设置在壳体的直通孔道两端的、有沿其中心轴线的中心孔道〔34〕、与中心孔道相通的径向孔〔35〕、水管连接部〔37〕的调整环〔31、32〕构成。
3.根据权利要求
1或2所述的供水装置，其特征在于至少2个恒压器〔20、20′〕分别各自设在至少2台储能器〔9、9′〕与水泵出水管〔6〕间的管路中。
专利摘要
本实用新型是在原来的压力式供水装置中储能器与水泵出水管间增设恒压器构成。该恒压器由有直通孔道和旁通孔道的壳体、设置在直通孔道中的柱塞、设置在直通孔道两端的调整环构成。通过调节调整环，使在压差作用下滑动的柱塞改变水流通过恒压器的横截面积来改变流量，获得以水泵供水为主、储能器供水为辅的供水方式。从而降低水泵、储能器的交替工作频率，使供水更加可靠、压力趋于恒定，且可缩小储能器体积、减小电机容量、降低能耗。
文档编号E03B1/00GK86207687SQ86207687
公开日1987年5月6日 申请日期1986年10月13日
发明者曾祥炜 申请人:曾祥炜导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan