专利名称：一种液体自输送系统的制作方法
技术领域：
本发明属于流体输送领域，尤其是涉及一种液体自输送系统。
背景技术：
泵是应用很广泛的通用机械产品，广泛应用于火电、核电、石油开采、石油化工、城市供水、水利工程、农田灌溉等工农业领域。据不完全统计，我国每年泵产品的产值在400亿元以上，每年全国发电量的20 % 25 %要消耗在泵产品上。近年来，化工、石油化工、电站、矿山和船舶等工业领域对泵的需求日益增长，促进了泵技术的发展。现如今，全人类提出可持续发展战略，泵产品更加强调了节能环保的要求。用于输送流体和提高流体压头的机械设备，通称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压力的机械称为泵，而输送气体并提高其压力的机械称为风机和压缩机，流体输送设备的任务是输送流体。通常，泵所需的电能主要是用于做PV功及电机损耗，而PV功就是将低压液体转化为高压液体所需的能量，故泵总是需要很大的电能来提高液体的压力。为解决上述技术问题，公开号为CN102536839A的专利文献公开了一种液体输送系统，包括储液罐，顶部带有液体输入口 ；高压发生器，用于将液体气化且底部带有液体输出口、顶部带有气体出口 ；带有相互隔离的高压腔和低压腔的定子；可转动的安装在高压腔和低压腔的交界处的转子，转子上设有通道，通道的进口和出口带有竖直方向的位差，且进口和出口随转子的转动间隔性的仅处于高压腔中或仅处于低压腔中；高压腔的底部和顶部分别与高压发生器的底部和气体出口连通，低压腔的底部与储液罐的底部连通，低压腔的顶部带有与储液罐连通的气体出口。对低压液体进行加压得到高压的液体或蒸汽产品，起到液体输送的作用，相比于传统的泵可以节约大量宝贵的高品位电能，在节能上效果明显，功耗小。但是上述流体输送系统仍需外界动力驱动转子转动维持系统运行。
发明内容
本发明针对现有液体输送系统的不足和缺陷，提出了一种液体自输送系统，通过转子在重力力臂作用下的转动，不需要外界额外的动力，实现液体由低压向高压的输运过程。一种液体自输送系统，包括储液罐、带内腔的定子、位于内腔中叶轮状的转子、以及高压发生器，其中所述定子上开设有与内腔连通的定子液体入口和定子液体出口，定子液体入口与储液罐相连通，定子液体出口与高压发生器通过增压管连通；所述转子上相邻两个叶片与定子内壁之间形成工作腔，且任意一个工作腔随转子的转动间歇的与定子液体入口或定子液体出口中的一者连通；所述增压管或高压发生器上开设有液体自输送系统输出口。本发明的工作流程为由于在转子叶片与定子内壁分隔成的若干个相互密封的空间(即所述的工作腔)中，周向方向上仅有定子液体入口与定子液体出口之间的封闭空间存有液体，使得转子始终存在使其转动的重力力臂；液体由储液罐液体入口进入储液罐，储液罐中的液面高于定子的液体入口，储液罐中的液体由于重力作用进入定子内的工作腔，这部分液体随着转子的转动，一部分通过定子的液体出口进入高压发生器，另一部分流出液体产品出口得到高压液体，同时高压发生器中的高压气体通过定子的液体出口进入定子内的工作腔内，并随着转子的转动通过定子的液体入口进入储液罐，同时储液罐中的液体通过定子的液体入口进入定子内的空间，实现了液体由低压向高压的输送过程，系统完成一次工作循环。为提高输送效率，作为优选，所述定子上还开设有与其内腔连通的定子气体出口，该定子气体出口满足在转子转动过程中任意一个工作腔与该定子气体出口连通的同时，与所述定子液体出口封闭；且在转子转动方向上，所述定子液体入口、定子液体出口和定子气体出口依次布置。定子气体出口的设置，使得高压发生器内的气体通过定子内的工作腔和定子气体出口排出，有效避免了高压发生器内气体对定子工作腔液体流动的阻扰作用，进一步提高液体输送效率。作为进一步优选，所述的定子气体出口同时与所述储液罐连通。采用上述优选方案后，由高压发生器通过定子液体出口进入定子内工作腔的高压气体，随着转子的转动，通过定子气体出口与储液罐中的空间相连通，使得该空间中的压力与储液罐中相等，使得该空间随着转子转动到达定子液体入口时，储液罐中的液体可以更顺利地进入定子内的空间。为进一步避免残留在工作腔内高压气体对定子液体入口进入的液体阻扰作用，作为进一步优选，所述定子内壁设有仅将定子液体入口和定子气体出口连通的第一通气槽。为便于第一通气槽的加工，第一通气槽一般沿定子内腔周向设置。第一通气槽的设置使得定子内周向方向上，定子气体出口与定子液体入口间，转子叶片分割成的各个空间相互连通。采用上述优选方案后，当定子内的气体随着定子的转动，由定子气体出口到达定子液体入口时，液体由定子液体入口进入定子内的工作腔内，同时工作腔内气体通过定子内壁面上周向的凹槽，由定子气体出口进入储液罐，储液罐中的液体可以更顺利地进入定子内的空间。为防止高压发生器内高压气体阻扰增压管内流体的流动，作为优选，所述定子还开设有与其内腔连通的定子气体入口，定子气体入口与高压发生器相连通，该定子气体入口满足在转子转动过程中任意一个工作腔与该定子气体入口连通的同时，与所述定子液体入口、定子气体出口封闭；且在转子转动方向上，所述定子液体入口、定子液体出口、定子气体入口和定子气体出口依次布置，所述定子内壁设有仅将定子气体入口和定子液体出口连通的第二通气槽。。第二通气槽一般也是沿定子内壁周向布置。第二通气槽的设置，使得定子内周向方向上，定子气体入口与定子液体出口间，转子叶片分割成的各个工作腔相互连通。采用上述优选方案后，当定子内的液体随着转子的转动，由定子液体入口到达定子液体出口时，液体由定子液体出口进入高压发生器，同时气体通过定子内壁面上周向的凹槽，由定子气体入口进入定子内的空间，定子中的液体可以更顺利地进入高压发生器。为得到高压液体，作为优选，所述液体自输送系统输出口为设置在增压管上的液体产品出口。通过设于增压管上的液体产品出口可方便得到高压液体产品。为得到高温高压液体产品，作为优选，所述液体自输送系统输出口为设置在高压发生器底部与其内部液相连通的高压发生器液体产品出口。采用上述优选方案后，可以由高压发生器底部的液体产品出口得到高压高温液体产品。为得到高温高压气体产品，作为优选，所述液体自输送系统输出口为设置在高压发生器顶部与其内部气相连通的高压发生器气体产品出口。采用上述优选方案后，可以由高压发生器顶部的气体产品出口得到高压高温气体。为满足系统运行的要求，实际布置时，需要满足一定的高度位置关系，即所述储液罐内液体的液面高度高于定子的液体入口的高度。所述高压发生器内的液体的液面高度低于定子的液体出口的高度。所述定子内腔一般为横置的圆柱形内腔。所述高压发生器可由太阳能，发动机尾气，燃料燃烧热等外部热源驱动，也可由电驱动。如电蒸汽发生器，燃油锅炉，燃气锅炉等，使液体吸收热量变为高压气体。与现有技术相比，本发明的有益效果体现在本发明通过转子在重力力臂作用下的转动，实现液体由低压向高压的输运过程，得到高压的液体或蒸汽产品，相比于传统的泵可以节约大量宝贵的高品位电能。本发明可以替代高压锅炉给水泵，热电厂与喷射式制冷循环中的循环泵等装置，可广泛应用在火电、核电、化工、天然气输运、城市供水、农田灌溉等各个领域，应用性非常强。因此，本发明无论从经济效益、社会效益还是国家能源战略等方面来说，都是极具意义的。
图1为本发明的液体自输送系统的第一种实施方式的流程图。图2为本发明的液体自输送系统的第二种实施方式的流程图。图3为本发明的液体自输送系统的第三种实施方式的流程图。图4为本发明的液体自输送系统的第四种实施方式的流程图。图5为本发明的液体自输送系统的第五种实施方式的流程图。图6为本发明的液体自输送系统的第六种实施方式的流程图。其中1、储液罐；la、储液罐液体入口 ；lb、储液罐液体出口 ；lc、储液罐气体入口 ；
2、高压发生器；2a、高压发生器液体入口 ；2b、高压发生器液体产品出口 ；2c、高压发生器气体产品出口 ；2d、高压发生器气体出口 ；3、定子；3a、定子液体入口 ；3b、定子液体出口 ；3c、定子气体入口 ；3d、定子气体出口 ；4、转子；5、液体产品出口。
具体实施例方式以下参照附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。实施例1如图1所示，图1为本发明一种实施方式的流程图，图1所示液体自输送系统包括储液罐1，高压发生器2，定子3，转子4，其中，储液罐I带有储液罐液体入口 la，底部带有储液罐液体出口 lb，高压发生器2用于将液体气化，带有高压发生器液体入口 2a，定子3内部为水平的圆柱形腔体，转子4在定子3中水平转动，转子4为叶轮状，转子4上的相邻两个叶片与定子3的内壁面所形成的空间，将定子3内的空间沿周向分隔成若干个相互密封的空间，即工作腔，定子3侧面带有定子液体入口 3a，底部带有定子液体出口 3b，储液罐液体出口 Ia与定子液体入口 3b相连通，高压发生器液体入口 2a与定子液体出口 3b相连通，高压发生器液体入口 2a与定子液体出口 3b之间连接的管路上设有液体产品出口 5，该管路为增压管路。由于在转子4叶片与定子3内壁分隔成的若干个相互密封的工作腔中，周向方向上仅有定子液体入口 3a与定子液体出口 3b之间的封闭空间存有液体，使得转子4始终存在使其转动的重力力臂；液体由储液罐液体入口 Ia进入储液罐1，储液罐I中的液面高于定子液体入口 3a，储液罐I中的液体由于重力作用进入定子3内的工作腔，这部分液体随着转子4的转动，一部分通过定子液体出口 3b进入高压发生器2，另一部分流出液体产品出口5得到高压液体，同时高压发生器2中的高压气体通过定子液体出口 3c进入定子3内的工作腔，并随着转子4的转动通过定子液体入口 3a进入储液罐1，同时储液罐I中的液体通过定子液体入口 3a进入定子3内的工作腔，实现了液体由低压向高压的输送过程，系统完成一次工作循环。实施例2如图2所示，图2为本发明另一种实施方式的流程图。图2所示液体自输送系统中，储液罐I带有储液罐气体入口 lc，定子3顶部带有定子3气体出口 3d，储液罐气体入口Ic与定子气体出口 3d相连通。通过本实施方式，由高压发生器2通过定子液体出口 3b进入定子3内工作腔的高压气体，随着转子4的转动，通过定子气体出口 3d与储液罐I中的空间相连通，使得该空间中的压力与储液罐I中相等，使得该工作腔随着转子4转动到达定子液体入口 3a时，储液罐中I的液体可以更顺利地进入定子3内的工作腔内。实施例3如图3所示，图3为本发明又一种实施方式的流程图。图3所示液体自输送系统中，定子气体出口 3d与定子液体入口 3a间的内壁面上设有周向的第一通气槽，使得定子3内周向方向上，定子气体出口 3d与定子液体入口 3a间，转子4叶片分割成的各个工作腔相互连通。通过本实施方式，当定子3内的气体随着定子3的转动，由定子气体出口 3d到达定子液体入口 3a时,液体由定子液体入口 3a进入定子3内的工作腔，同时气体通过定子3内壁面上周向的凹槽，由定子气体出口 3d进入储液罐1，储液罐I中的液体可以更顺利地进入定子3内的工作腔。实施例4如图4所示，图4为本发明又一种实施方式的流程图。图4所示液体自输送系统中，高压发生器2带有高压发生器气体出口 2d，定子3在与定子3的液体入口异侧的侧面上带有定子气体入口 3c，高压发生器2气体出口 2d与定子气体入口 3c相连通，定子气体入口3c与定子液体出口 3b间的内壁面上设有周向的第二通气槽,使得定子3内周向方向上，定子气体入口 3c与定子液体出口 3b间，转子4叶片分割成的各个工作腔相互连通。通过本实施方式，当定子3内的液体随着转子4的转动，由定子液体入口 3a到达定子液体出口 3b时，液体由定子液体出口 3b进入高压发生器2，同时气体通过定子3内壁面上周向的第二通气槽，由定子3气体入口 3c进入定子3内的工作腔，定子3中的液体可以更顺利地进入高压发生器2。图5和图6为本发明的另外两种实施方式，其中图5中，高压发生器2底部设有高压发生器液体产品出口 2b，以得到高压高温液体产品。图6中高压发生器2顶部设有高压发生器气体产品出口 2c，以得到高压高温气体产品。应用例以下对比实施例4、图4所示系统进行模拟计算，以水作为工质，计算的假设条件如下(1)系统处于稳定工作状态；(2)忽略管路的压降和漏热；(3)定子与转子的转动摩擦力可以忽略不计；(4)转子叶片与定子内壁形成的各个封闭空间相互密封，且不相互导热，转子的体积可以忽略；(5)储液罐中的压力为lbar，高压发生器中的压力为15. 54bar ；
(6)定子内部圆柱形腔体的直径为100mm,高度为100mm。在此假设条件下，该液体自输送系统由低压向高压的输送量，即液体产品出口的高压水的流量为m = O. 6038kg/s发生器所需要的加热量为Q = 12. 87kff常规泵在忽略损失的情况下输送这么多液体所需要的PV功为W = O. 8784kff从计算结果可以看出，实施例4中的系统可以不需要电功或者机械功等高品位能源的驱动，实现液体由低压向高压的输送过程。
权利要求
1.一种液体自输送系统，包括储液罐(I)、带内腔的定子(3)、位于内腔中叶轮状的转子(4)、以及高压发生器(2)，其特征在于， 所述定子(3)上开设有与内腔连通的定子液体入口(3a)和定子液体出口(3b)，定子液体入口(3a)与储液罐(I)相连通定子液体出口(3b)与高压发生器(2)通过增压管连通； 所述转子(4)上相邻两个叶片与定子(3)内壁之间形成工作腔，且任意一个工作腔随转子(4)的转动间歇的与定子液体入口(3a)或定子液体出口(3b)中的一者连通； 所述增压管或高压发生器(2)上开设有液体自输送系统输出口。
2.根据权利要求1所述的液体自输送系统，其特征在于，所述定子(3)上还开设有与其内腔连通的定子气体出口(3d)，该定子气体出口(3d)满足在转子(4)转动过程中任意一个工作腔与该定子气体出口(3d)连通的同时，与所述定子液体出口(3b)封闭；且在转子转动方向上，所述定子液体入口(3a)、定子液体出口(3b)和定子气体出口(3d)依次布置。
3.根据权利要求2所述的液体自输送系统，其特征在于，所述的定子气体出口(3d)同时与所述储液罐(I)连通。
4.根据权利要求3所述的液体自输送系统，其特征在于，所述定子(3)内壁设有仅将定子液体入口(3a)和定子气体出口(3d)连通的第一通气槽。
5.根据权利要求1或4所述的液体自输送系统，其特征在于，所述定子(3)还开设有与其内腔连通的定子气体入口(3c)，定子气体入口(3c)与高压发生器(2)相连通，该定子气体入口(3c)满足在转子(4)转动过程中任意一个工作腔与该定子气体入口(3c)连通的同时，与所述定子液体入口(3a)、定子气体出口(3d)封闭；且在转子转动方向上，所述定子液体入口(3a)、定子液体出口(3b)、定子气体入口(3c)和定子气体出口(3d)依次布置；所述定子(3)内壁设有仅将定子气体入口(3c)和定子液体出口(3b)连通的第二通气槽。
6.根据权利要求1所述的液体自输送系统，其特征在于，所述液体自输送系统输出口为设置在增压管上的液体产品出口(5)。
7.根据权利要求1所述的液体自输送系统，其特征在于，所述液体自输送系统输出口为设置在高压发生器(2)底部与其内部液相连通的高压发生器液体产品出口(2b)。
8.根据权利要求1所述的液体自输送系统，其特征在于，所述液体自输送系统输出口为设置在高压发生器(2)顶部与其内部气相连通的高压发生器气体产品出口(2c)。
全文摘要
本发明公开了一种液体自输送系统，包括储液罐、带内腔的定子、位于内腔中叶轮状的转子、以及高压发生器，所述定子上开设有与内腔连通的定子液体入口和定子液体出口，其中定子液体入口与储液罐相连通，定子液体出口与高压发生器通过增压管连通；所述转子上相邻两个叶片与定子内壁之间形成工作腔，且任意一个工作腔随转子的转动间歇的与定子液体入口或定子液体出口中的一者连通；所述增压管或高压发生器上开设有液体自输送系统输出口。本发明无需外界动力输入，实现液体由低压向高压的输送过程，节约高品位的电能、机械能等能源，具有良好的应用前景。
文档编号F04D13/02GK103047150SQ20121054147
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者陈光明, 陈少杰, 林玮, 杨申音 申请人:浙江大学