垂向输送液体的装置及方法与流程

本发明涉及一种液体输送设备，具体涉及一种垂向输送液体的装置。本发明还涉及一种垂向输送液体的方法。

背景技术：

目前，对于液体的输送，尤其是将液体由低处向高处输送，一般是通过专门的泵向液体提供流体动力而实现的。泵的优点是能够实现液体的远距离连续输送，但泵的结构往往比较复杂，需要配备专门的电机，体积也较大。在很多特定场合下，尤其是民用领域，并不都需要将液体远距离输送，一般只要将液体向上输送几十厘米即可，通常无需超过1.5米。如果使用泵来实现这种短距离液体传输，非常不经济实用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种垂向输送液体的装置，它可以实现短距离由下向上输送液体。

为解决上述技术问题，本发明垂向输送液体的装置的技术解决方案为：

包括锥形管，呈上大下小设置；所述锥形管的底部开设有一个或多个液体入口，使液体能够进入锥形管的内腔；所述锥形管在驱动机构的带动下能够旋转，锥形管的旋转轴线与锥形管的内壁之间成一夹角。

在另一实施例中，还包括上壳，固定连接所述锥形管的顶端；所述上壳的内腔与所述锥形管的内腔相连通，上壳沿周向形成有一个或多个液体出口。

在另一实施例中，还包括上轴，固定连接所述上壳；以及下轴，固定连接所述锥形管的底端；所述上轴与下轴的回转轴线以及锥形管的回转轴线重合。

在另一实施例中，所述锥形管的内壁固定设置有一个或多个沿纵向延伸的叶片。

在另一实施例中，所述叶片的高度不小于锥形管的壁厚。

在另一实施例中，所述叶片的延伸方向与锥形管的轴向之间成一夹角。

在另一实施例中，所述叶片呈螺旋形；所述锥形管的旋转方向与螺旋形叶片的旋向相反。

在另一实施例中，所述锥形管与叶片为一体成型或者分体式；所述锥形管为塑料或者金属。

在另一实施例中，所述上壳的外部罩设有导流罩，导流罩形成有液体出口通道。

本发明还提供一种垂向输送液体的方法，其技术解决方案为，包括以下步骤：

将锥形管的小端浸入液体中，使液体从开设于锥形管小端的液体入口进入锥形管的内腔；

使锥形管旋转，锥形管的内壁向液体提供向上的推力，使锥形管内腔的液体沿锥形管的内壁向上运动；

液体沿锥形管的内壁从锥形管的小端向大端爬升，从而实现液体的垂向输送。

在另一实施例中，所述锥形管内腔的液体沿锥形管的内壁向上运动的过程中，当液体接触锥形管内壁的叶片时，倾斜的叶片向液体提供另一向上的推力，使锥形管内腔的液体沿锥形管的内壁向上运动。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明结构简单可靠，且对精密度要求不高，易于生产和制造。

本发明对转速要求不高，600转/分钟以上即可使用，无需配备专门电机，可与其他设备共用动力，甚至可以使用风力或人力。

本发明不易堵塞，无需过滤装置，适用范围广。

本发明能耗低，噪音小。

本发明出口处的液体可以沿流道流出，也可以直接沿径向均匀分布，在许多特定场合(例如喷淋、灌溉等)能够极大程度地减少设备的复杂程度。

具体地，本发明无需动力传动机构就能够将液体从低向高输送，既无需通过动力传动机构带动加湿通道运动，也无需水泵将水向上引，而是通过锥形管的旋转运动，利用斜面的离心力在垂直方向的分量对水产生向上的力，从而将水向上运输。同时，本发明还利用了锥形管的持续旋转所形成了流体效应，使液体形成向上的流体动力，从而实现液体由低向高的输送。

进一步地，本发明还利用了锥形管内壁的倾斜叶片，将具有向上运动力的水进一步向上引导，最终到达锥形管的顶部，从而实现液体的输送。本发明的液体输送方式摆脱了对水泵的依赖，而是通过简单机械实现，因此彻底解决了噪音的困扰。

附图说明

本领域的技术人员应理解，以下说明仅是示意性地说明本发明的原理，所述原理可按多种方式应用，以实现许多不同的可替代实施方式。这些说明仅用于示出本发明的教导内容的一般原理，不意味着限制在此所公开的发明构思。

结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与上文的总体说明和下列附图的详细说明一起用于解释本发明的原理。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明垂向输送液体的装置的示意图；

图2是本发明的锥形管的示意图；

图3是本发明的一实施例的示意图；

图4是本发明的实施例的剖面示意图；

图5是本发明的实施例的螺旋形叶片的示意图；

图6是本发明的垂向输送液体原理的受力分析示意图；

图7是本发明的螺旋形叶片的示意图；

图8是本发明的直棱形叶片的示意图。

图中附图标记说明：

1、11、12、13为锥形管，2为叶片，

3、31为上壳，4、41为上轴，

5、51为下轴，61为导流罩，

611为液体出口通道，

211，212，213，214，215，216为直棱形叶片，

221，222，223，224，225，226为螺旋形叶片，

231、232、233、234、235、236、237、238为螺旋形叶片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1所示，本发明垂向输送液体的装置，包括一上大下小的锥形管1，锥形管1的顶部通过连接件固定连接上壳3，上壳3的顶部形成有上轴4；锥形管1的底部形成有下轴5；上轴4与下轴5的回转轴线以及锥形管1的回转轴线重合；上轴4连接驱动机构从而能够带动锥形管1旋转，当然驱动机构也可以连接下轴5；

上壳3的内腔与锥形管1的内腔相连通，上壳3的周向形成有多个径向通道作为液体出口；

锥形管1的底部开设有多个轴向通道作为液体入口。

如图2所示，作为一优选实施例，锥形管1的内壁固定设置有一个或多个沿纵向延伸的叶片2；多个叶片2中的任意两条均不会发生干涉；

叶片2可以直接固定在锥形管1的内壁上，如采用塑料将锥形管1和叶片2通过模具一体注塑而成；或者叶片2固定设置于沿纵向穿设于锥形管1内腔的叶片固定轴上，且叶片2紧贴于锥形管1的内壁，此时锥形管1可以采用金属(如不锈钢)，将锥形管1与叶片2通过挤压或者其它方式实现二者之间的固定连接；即叶片2与锥形管1可以是一体成型，也可以是分体式；

由于叶片2突出于锥形管1的内壁，当锥形管13浸入液体时，能够使锥形管13的内壁形成一层液膜；同时，叶片2还能够减少液膜与锥形管1之间的相对滑动摩擦力，从而提高液膜的旋转速度，使液膜与锥形管1同步旋转；叶片2的高度决定了附着于锥形管1内表面的液膜厚度；优选地，叶片2的高度不小于锥形管1的壁厚。

作为进一步的优选实施例，叶片2的延伸方向与锥形管1的轴向之间成一夹角；或者，叶片2呈螺旋形，如图7所示，锥形管12的内壁设置有多个螺旋形叶片221、222、223、224、225、226；当锥形管1旋转时，叶片2能够向液体提供一向上的推力，从而有助于液体向上流动；

当然，叶片2也可以是沿轴向延伸的直棱，即叶片2的延伸方向为锥形管1的轴向，如图8所示，锥形管11的内壁设置有多个直棱形叶片211、212、213、214、215、216。

如图3、图4所示为本发明的一优选实施例，包括锥形管13，锥形管13的顶部通过连接件固定连接上壳31，上壳31的顶部形成有上轴41；锥形管13的底部形成有下轴51；锥形管13的内壁设置有八个沿纵向延伸的螺旋形叶片231、232、233、234、235、236、237、238；

如图5所示，螺旋形叶片231、232、233、234、235、236、237、238均匀分布并固定连接沿纵向穿设于锥形管13内腔的叶片固定轴，且螺旋形叶片231、232、233、234、235、236、237、238紧贴于锥形管13的内壁；

叶片固定轴与上轴41和下轴51可以合并为一根贯通轴；

上壳31的外部罩设有导流罩61，导流罩61形成有液体出口通道611；导流罩61能够对从上壳31的多个径向通道甩出的液体进行收集，使液体从液体出口通道611输出。

控制锥形管13的旋转方向(即液体的旋转方向)，使锥形管13的旋转方向与螺旋形叶片的旋向相反，从而使叶片2能够向液体提供一向上的推力，从而有助于液体向上流动，增加液体的输送效率；本实施例中螺旋形叶片的旋向为右旋，锥形管13的旋转方向为逆时针旋转，从而使液体由下向上输送。

本发明垂向输送液体的方法，包括以下步骤：

将锥形管13的小端浸入液体中，锥形管13的大端位于液面的上方，使液体从开设于锥形管1小端的液体入口进入锥形管1的内腔；

驱动机构通过上轴41或下轴51带动锥形管13旋转，锥形管1内腔的液体在离心力f1的作用下被甩向锥形管13的内壁，锥形管13的内壁给予液体一个反作用力f2，由于锥形管13的内壁与垂直方向成一夹角α，因此反作用力f2与水平方向成一夹角α，该反作用力f2具有沿垂直方向的分量f2t和沿水平方向的分量f2p，该垂直分量f2t使得液体能够沿锥形管1的内壁向上运动，如图6所示；

当液体在旋转的过程中接触锥形管1内壁的叶片时，倾斜的叶片2能够向水滴进一步提供向上的推力，引导水滴继续向上运动，最终达到锥形管1内壁的顶部，从而实现液体由下向上的输送；

驱动机构带动锥形管13持续旋转，在康达效应的共同作用下，液体从锥形管13的小端向上爬升至大端，从而实现液体的垂向输送；

液体经锥形管13的大端进入上壳31，液体在离心力作用下被甩出，并从导流罩61中流出。

本发明中锥形管位于液面以上的高度决定了液体的最大垂向输送距离。

本发明是基于大量实验的实用性研究，经实验证明，当锥形管的转速达600转/分钟时，就能够实现液体的垂向提升。显然，本发明的液体输送原理还利用了流体力学的伯努利原理和流体的康达效应，这是由于当锥形管持续旋转时，锥形管的内表面能够将液体持续带起形成连续流体，该连续流体具有流体动力并向上流动，从而实现由下向上的输送。

另外，由于锥形管1为上大下小的结构，锥形管1上部的旋转线速度大于锥形管1下部的旋转线速度，因此本发明的输送距离越大，出口流速越高。

为避免输送过程中液体在离心力作用下发生雾化，锥形管1的运行转速应小于5000转/分，优选为1500～3000转/分。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形，而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。