CN107366640A - 一种气压式抽水方法及抽水泵 - Google Patents

Abstract

本发明的气压式抽水方法，容器置于液体中，容器上开设有进液口、出液口；当液位上升到一定高度时，压力气体将液体排出；液体下降到一定高度时，液体重新进入容器。本发明的气压式抽水泵，包括泵体、出水管、进气管、出气管和控制电路，泵体的下端设置有进水单向阀；出水管的下端设置有出水单向阀；进气管、出气管上分别设置有电控阀A、B，内腔中设置有对液位进行检测的液位计。本发明的气压式抽水泵，利用压力气体即可将较低位置（深井）中的液体抽至较高位置（地面），改变了以往深水潜水泵的抽水形式，无需采用电机和泵体结构，减轻了抽水泵的重量和制造成本，结构简单合理，安装、运行和维护更加便捷，有益效果显著，适于应用推广。

Description

一种气压式抽水方法及抽水泵

技术领域

本发明涉及一种气压式抽水方法及抽水泵，更具体的说，尤其涉及一种利用压力气体将低位置处的液体排出的气压式抽水方法及抽水泵。

背景技术

深水潜水泵用于将深水井中的液体（水）抽出，其扬程可达几十米甚至几百米，现有潜水泵均采用电机驱动泵体的结构来实现，不仅结构相对复杂、重量大，而且安装和使用过程中的运行、维护成本也相对较高。

压力气体作为一种能量的存储方式，压力气体可对外做功，如果能利用压力气体将低位置处（如深井）的液体排出，将改变现有深水潜水泵的工作方式，使得潜水泵无需设置重量较大的电机，无需铺设电缆线，可有效降低潜水泵的制造成本、安装成本和维护费用。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种利用压力气体将低位置处的液体排出的气压式抽水方法及抽水泵。

本发明的气压式抽水方法，特别之处在于，通过以下方法来实现：将内部为空腔的容器置于液体中，容器上开设有进液口、出液口；当外界的液体进入到容器中并上升到一定高度时，向容器中通入压力气体，压力气体将容器中的液体经出液口排出；随着容器中的液体排出，当液体下降到一定高度时，外界的液体重新进入容器，如此往复循环，实现液体的抽出。

本发明的气压式抽水泵，其特别之处在于：包括泵体、出水管、进气管、出气管和控制电路，泵体的内部为内腔，泵体的下端设置有只允许外部液体进入内腔中的进水单向阀；出水管的下端伸入泵体内腔的底部，上端与外界相通，出水管的下端设置有只允许内腔中的液体进入出水管中的出水单向阀；进气管、出气管与泵体的内腔直接相通或经连通管与泵体的内腔相通；，进气管、出气管上分别设置有对其通断状态进行控制的电控阀A和电控阀B，进气管与供气设备相连接，用于向内腔中通入压力气体，出气管用于将内腔中的气体排出；内腔中设置有对液位进行检测的液位计，控制电路根据液位计的检测状态，对电控阀A和电控阀B的通断状态进行控制。

本发明的气压式抽水泵，所述电控阀A和电控阀B置于液体中、液面之上或地面之上。

本发明的气压式抽水泵，所述液位计由分别设置于泵体内腔上端、下端的上端液位计W1和下端液位计W2组成，上端液位计W1和下端液位计W2均采用干簧管式液位计，干簧管式液位计由外杆、浮球和干簧管组成，外杆的内部为空腔，外杆竖向设置，干簧管固定于外杆的内部空腔中，干簧管的常闭点经引线引出；浮球可移动地套在外杆上，浮球的内部为密封的空腔，外杆的两端设置有对浮球进行限位的上限位块和下限位块，浮球的内部空腔中设置有与干簧管相作用的磁块。

本发明的气压式抽水泵，所述上端液位计W1的浮球在不受液体浮力时落到最低端时，使得磁块与干簧管作用，使其引线的常开点闭合；上端液位计W1在液体浮力作用下上升至最顶端时，磁块远离干簧管，使其引线保持常开状态；

下端液位计W2的浮球在不受液体浮力时，浮球下落至最低端，使得磁块远离干簧管，使其引线保持常开状态；下端液位计W2的浮球在液体浮力的作用下上升至最顶端，使得磁块与干簧管作用，使其引线的常开点闭合。

本发明的气压式抽水泵，所述控制电路由继电器K1、继电器K2和电源组成，所述下端液位计W2的常开点、继电器K1的线圈和继电器K2的常闭点串联后的两端分别接于电源的正负极上，上端液位计W1的常开点、继电器K2的线圈和继电器K1的常闭点串联后的两端分别接于电源正负极上；电控阀A和电控阀B均采用电磁阀，电控阀A的控制端与继电器K1的常开点串联后的两端接于电源正负极上，电控阀B的控制端与继电器K2的常开点串联后的两端接于电源正负极上。

本发明的气压式抽水泵，其特征在于：包括泵体、出水管、进气管、出气管、二位三通阀和控制电路，泵体的内部为内腔，泵体的下端设置有只允许外部液体进入内腔中的进水单向阀；出水管的下端伸入泵体内腔的底部，上端与外界相通，出水管的下端设置有只允许内腔中的液体进入出水管中的出水单向阀；二位三通阀位于泵体中，二位三通阀上设置有竖向的连杆，进气管与二位三通阀的第一选择端口相通，出气管与二位三通阀的第二选择端口相通，二位三通阀的共用端口与泵体的内部空腔相通；进气管与供气设备相连接，用于向内腔中通入压力气体，出气管用于将内腔中的气体排出；连杆的下端固定有浮球，浮球的下方设置有配重块，配重块与浮球经拉绳相连接。

本发明的气压式抽水泵，所述拉绳的外围设置有外筒。

本发明的有益效果是：本发明的气压式抽水方法，当外界的液体进入到容器中并上升到一定高度时，向容器中通入压力气体，压力气体将容器中的液体经出液口排出；随着容器中的液体排出，当液体下降到一定高度时，外界的液体重新进入容器，如此往复循环，实现液体的抽出。

本发明的气压式抽水泵，通过设置与泵体的内腔相通的进气管、出气管，泵体中设置有液位计，出水管伸入至泵体的内腔中，且泵体的下端、出水管的下端均设置有单向阀，进气管和出气管上均设置有电控阀；使用时将泵体置于待抽取液体较深部位，当泵体中无液体时，出气管打开、进气管关闭，此时外部液体（通常为水）经进水单向阀进入泵体内腔中，当液位上升至高液位时，控制出气管关闭、进气管打开，经进气管进入的压力气体将内腔中的液体经出水管排出；当内腔中液体下降至低液位时，进气管关闭、出气管打开，外部液体重新进入泵体内腔，如此往复，实现将较低位置处的液体抽至较高位置。

本发明的气压式抽水方法及抽水泵，利用压力气体即可将较低位置（深井）中的液体抽至较高位置（地面），改变了以往深水潜水泵的抽水形式，无需采用电机和泵体结构，减轻了抽水泵的重量和制造成本，结构简单合理，安装、运行和维护更加便捷，有益效果显著，适于应用推广。

附图说明

图1为本发明的第一种实施例的气压式抽水泵的结构示意图；

图2为本发明中第一种实施例的上端液位计W1的剖视图；

图3为本发明中第一种实施例的下端液位计W2的剖视图；

图4为本发明中第一种实施例的控制电路的电路图；

图5为本发明的第一种实施例的气压式抽水泵的使用状态图；

图6为本发明的第二种实施例的气压式抽水泵的结构示意图；

图7为本发明的第二种实施例的气压式抽水泵的使用状态图；

图8为本发明的第三种实施例的气压式抽水泵的结构示意图；

图9为本发明的第三种实施例的气压式抽水泵的使用状态图。

图中：1泵体，2出水管，3进气管，4出气管，5内腔，6进水单向阀，7出水单向阀，8上端液位计W1，9下端液位计W2，10电控阀A，11电控阀B，12固定板，13信号线，14外杆，15浮球，16干簧管，17上限位块，18下限位块，19磁块，20引线，21继电器K1，22继电器K2，23深井，24绳索，25连通管，26二位三通阀，27连杆，28浮球，29配重块，30外筒，31拉绳。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

本发明的气压式抽水方法，通过以下方法来实现：将内部为空腔的容器置于液体中，容器上开设有进液口、出液口；当外界的液体进入到容器中并上升到一定高度时，向容器中通入压力气体，压力气体将容器中的液体经出液口排出；随着容器中的液体排出，当液体下降到一定高度时，外界的液体重新进入容器，如此往复循环，实现液体的抽出。

实施例1，如图1所示，给出了本发明的第一种实施例的气压式抽水泵的结构示意图，其由泵体1、出水管2、进气管3、出气管4、进水单向阀6、出水单向阀7、液位计、电控阀A（10）和电控阀B（11）组成，泵体1的内部为内腔5，泵体1可采用圆柱体形状，使用时，泵体1竖立放置。泵体1的下端设置有进水单向阀6，进水单向阀只允许外部的液体（水）进入内腔5中，而不允许内腔5中的液体经进水单向阀6排出。出水管2的下端伸入至内腔5的下部，出水管2的上端与外部相通，使用时经管路延伸至地面之上，以便将抽出的液体排出。出水管2的下端设置有出水单向阀7，出水单向阀7只允许内腔5中的液体流入出水管2中，而不允许出水管2中的液体流入内腔5中。

进气管3和出气管4均经连通管25与泵体1的内腔5相通，进气管3和出气管4上分别设置有电控阀A（10）和电控阀B（11），以分别对进气管3和出气管4的通断状态进行控制。电控阀A和电控阀B均可设置于地表之上，并可在电控阀A和电控阀B的外围设置罩体，既方便了电控阀的安装、维修和更换，又避免了电控阀进水和受潮，可有效延长电控阀的使用寿命。电控阀A和电控阀B均可采用电磁阀。进气管3与供气设备相连接，用于向内腔5中通入压力气体。出气管4与外界相连通，用于将内腔5中的气体排出。液位计设置于泵体1的内腔中，用于对内腔5中的液位进行检测。

工作时，在控制电路的作用下，当内腔5中没有液体时，控制电路控制进气管3关闭、出气管4打开，外部的液体在重力的作用下经进水单向阀6进入内腔5，当控制电路检测到液位上升到高位时，则打开进气管3、关闭出气管4，由进气管3进入的压力气体，将内腔5中的液体经出水单向阀7排出；当液位下降至低位时，则关闭进气管3、打开出气管4，外部的液体经进水单向阀6再次进入内腔5，同时内腔5中的气体经出气管4排出。如此往复，实现抽水作业。

所示液位计可采用分别设置于内腔5上端、下端的上端液位计W1（8）和下端液位计W2（9），上端液位计W1和下端液位计W2可采用经固定板12固定于出水管2上的安装形式，上端液位计W1和下端液位计W2的检测信号经信号线13引出。如图2和图3所示，分别给出了本发明中第一种实施例的上端液位计W1和下端液位计W2的结构示意图。

所示的上端液位计W1和下端液位计W2均采用干簧管式液位计，其由外杆14、浮球15、干簧管16组成，外杆14的内部为密封的空腔，干簧管16固定于外杆14的内部空腔中，干簧管16的常开点经引线20引出。浮球15的中央开设有通孔，浮球15经通孔穿在外杆14上，并可沿外杆14移动；浮球15的内部为密封的空腔，以便在液体浮力的作用下，浮球15在外杆14上运动。浮球15的内部固定有磁块19，当磁块19恰好位于干簧管16的外围时，可使干簧管16引线20的状态发生改变。外杆14的两端分别设置有上限位块17和下限位块18，以实现对浮球15的限位。安装时，外杆14竖向设置。

图2中所示的上端液位计W1的引线20为“上断下通”形式，当浮球15不受液体浮力时，浮球15下落到最低端，浮球15内的磁块19与干簧管16相作用，使引线20的常开点闭合，使得引线20处于“接通”状态。当浮球15在液体浮力的作用下，上升至最高端时，此时浮球15中的磁块19远离干簧管16，引线20保持常开状态不变，使得引线10处于“断开”状态。同理地，图3中所示的下端液位计W2的引线20为“上通下断”状态。

如图4所示，给出了本发明中第一种实施例的控制电路的电路图，其由电源、继电器K1（21）、继电器K2（22）组成，下端液位计W2的常开点（引线20）、继电器K1的线圈、继电器K2的常闭点串联后的两端分别接于电源的两端，上端液位计W1的常开点（引线20）、继电器K2的线圈、继电器K1的常闭点串联后的两端分别接于电源的两端。电控阀A的控制端与继电器K1的常开点串联后的两端分别接于电源的两端，电控阀B的控制端与继电器K2的常开点串联后的两端分别接于电源的两端。

如图5所示，给出了本发明的第一种实施例的气压式抽水泵的使用状态图，使用时，泵体1伸入至深井23中，并保证泵体1位于液面以下较深的位置，泵体1通过绳索24进行固定。图5中所示的1-1水平线为下端液位计W2的“下断”位置，2-2水平线为下端液位计W2的“上通”位置；3-3水平线为上端液位计W1的“下通”位置，4-4水平线为上端液位计W1的“上断”位置。下面结合图4和图5对其工作过程进行说明：

当泵体1中无液体时，此时的W2处于“下断”状态，W1处于“下通”状态，W2的断开使得继电器K1失电，K1的常开点维持断开状态、常闭点维持闭合状态，电控阀A维持关断状态，进气管3关闭；W1的接通使得继电器K2得电，K2的常闭点断开、常开点闭合，电控阀B得电，使得出气管4打开。此时外部的液体在自身的重力作用下进入泵体1的内腔5中。

当液位上升至1-1水平线位置时，维持进水状态不变。当液位上升至2-2水平线时，下端液位计W2处于“上通”状态，上端液位计W1维持“下通”状态不变，W2虽然接通，但继电器K1所在回路中的K2继电器的常闭点断开，继电器K1仍旧处于失电状态，维持进水状态不变。

当液位上升至3-3水平线位置时，W2维持“上通”状态，W1也维持“下通”状态，此时泵体1仍旧维持进水状态不变。当液位上升至4-4水平线位置时，W2维持“上通”状态，W1则变为“上断”状态，由于W1的断开，使得继电器K2失电，继电器K2失电使得其常开点断开、常闭点闭合，电控阀B失电，出气管4关闭，而继电器K1所在的回路接通，电控阀A得电，进气管3打开；高压气体经进气管3进入内腔5，此时进水单向阀6关闭，出水单向阀7打开，内腔5中的液体经出水管2排出。

当液位下降至3-3水平线位置时，W2维持“上通”状态，W1则变为“下通”状态，但由于继电器K1的常闭点是断开的，继电器K2不得电，出气管4继续维持关闭、进气管3继续维持打开，内腔5中的液体在气体压力作用下继续通过出水管2排出。

当液位下降至2-2水平线位置时，W1维持“下通”状态，W2维持“上通”状态，出水状态不变。

当液位下降至1-1水平线位置时，W1维持“下通”状态，W2变为“下断”状态，W2的断开，使得K1失电，K2得电，电控阀A关闭，电控阀B打开，即进气管3关闭，出气管4打开，此时，出液停止，进液开始。如此往复，周而复始，实现压力气体的“抽水”作用。

实施例2，如图6和图7所示，分别给出了本发明的第二种实施例的气压式抽水泵的结构示意图和使用状态提，其除了进气管3和出气管4与泵体1内部空腔的连通形式不同外，其余的结构和工作状态与实施例1均相通。

本实施例中的进气管3和出气管4均直接与泵体1的内腔5相通，电控阀A（10）和电控阀B（11）设置于靠近泵体的位置处，这样设置的好处是，当电控阀A打开时，压力气体可经进气管3瞬间进入泵体1的内腔5中；当电控阀B打开时，泵体1中的气体可快速从出气管4中排出。不足之处是，电控阀A和电控阀B均位于液体（水）中，对电控阀的防水要求较高，电控阀在长时间的工作过程中，寿命可能会缩短。而在实施例1中，由于电控阀A和电控阀B均位于地面之上，就可避免与液体（水）的接触，可延长电控阀A和电控阀B的寿命，实施例1的不足之处是，连通管25长度较长，降低了压缩气体工作效率。

实施例3，如图8和图9所示，分别给出了本发明的第三种实施例的气压式抽水泵的结构示意图和使用状态提，与实施例1相比，其没有采用电路，省去了电控阀A、B以及上、下端液位计，而是增设了二位三通阀26、浮球28和配重块29，二位三通阀26的共用端口与泵体1的内腔5相通，进气管3与二位三通阀26的第一选择端口相通，出气管4与二位三通阀26的第二选择端口相通。二位三通阀26上设置有连杆27，当连杆27位于上端位置时，可使得第二选择端口与共用端口相连通；当连杆27位于下端位置时，可使得第一选择端口与共用端口相连通。

浮球28固定于连杆27的下端，配重块29位于浮球28的下方，配重块29通过拉绳31与浮球28相固定，拉绳31的外围设置有外筒30。外筒30可实现对配重块29的限位作用，当外界的液体通过进水单向阀6进入泵体中的流速较大时，通过外筒30对拉绳31的限位作为，可防止配重块29被水流冲跑。

工作过程中，当泵体1内腔5中的液位上升到浮球28所在的高度时，浮球28由于受到浮力的作用，会将连杆27上相顶起，使得二位三通阀26的第一选择端口与共用端口相连通，即进气管3中的气体经二位三通阀26进入泵体1中，在压力气体的作用下推动液体经出水管2排出。当液位下降至浮球28以下时，由于二位三通阀26对连杆27具有一定的限位作用，连杆27的位置不发生改变，液位继续下降，泵体1中的液体继续经出水管2排出。当液位下降至配重块29所在的位置时，使得配重块29受到的浮力逐渐减小，配重块29对连杆27的拉力逐渐增加，连杆27被拉至下端位置，使得二位三通阀26变为第一选择端口与共用端口相通，进气管3的进气截止，出气管4与泵体1相通，开始出气，同时外界液体经进水单向阀6进水，如此往复，实现抽水。

Claims (8)

1.一种气压式抽水方法，其特征在于，通过以下方法来实现：将内部为空腔的容器置于液体中，容器上开设有进液口、出液口；当外界的液体进入到容器中并上升到一定高度时，向容器中通入压力气体，压力气体将容器中的液体经出液口排出；随着容器中的液体排出，当液体下降到一定高度时，外界的液体重新进入容器，如此往复循环，实现液体的抽出。

2.一种气压式抽水泵，其特征在于：包括泵体（1）、出水管（2）、进气管（3）、出气管（4）和控制电路，泵体的内部为内腔（5），泵体的下端设置有只允许外部液体进入内腔中的进水单向阀（6）；出水管的下端伸入泵体内腔的底部，上端与外界相通，出水管的下端设置有只允许内腔中的液体进入出水管中的出水单向阀（7）；进气管、出气管与泵体的内腔直接相通或经连通管（25）与泵体的内腔相通；进气管、出气管上分别设置有对其通断状态进行控制的电控阀A（10）和电控阀B（11），进气管与供气设备相连接，用于向内腔中通入压力气体，出气管用于将内腔中的气体排出；内腔中设置有对液位进行检测的液位计，控制电路根据液位计的检测状态，对电控阀A和电控阀B的通断状态进行控制。

3.根据权利要求2所述的气压式抽水泵，其特征在于：所述电控阀A（10）和电控阀B（11）置于液体中、液面之上或地面之上。

4.根据权利要求2所述的气压式抽水泵，其特征在于：所述液位计由分别设置于泵体内腔（5）上端、下端的上端液位计W1（8）和下端液位计W2（9）组成，上端液位计W1和下端液位计W2均采用干簧管式液位计，干簧管式液位计由外杆（14）、浮球（15）和干簧管（16）组成，外杆的内部为空腔，外杆竖向设置，干簧管固定于外杆的内部空腔中，干簧管的常闭点经引线（20）引出；浮球可移动地套在外杆上，浮球的内部为密封的空腔，外杆的两端设置有对浮球进行限位的上限位块（17）和下限位块（18），浮球的内部空腔中设置有与干簧管相作用的磁块（19）。

5.根据权利要求4所述的气压式抽水泵，其特征在于：所述上端液位计W1（8）的浮球（15）在不受液体浮力时落到最低端时，使得磁块（19）与干簧管（16）作用，使其引线（20）的常开点闭合；上端液位计W1在液体浮力作用下上升至最顶端时，磁块远离干簧管，使其引线保持常开状态；

下端液位计W2的浮球在不受液体浮力时，浮球下落至最低端，使得磁块远离干簧管，使其引线保持常开状态；下端液位计W2的浮球在液体浮力的作用下上升至最顶端，使得磁块与干簧管作用，使其引线的常开点闭合。

6.根据权利要求5所述的气压式抽水泵，其特征在于：所述控制电路由继电器K1（21）、继电器K2（22）和电源组成，所述下端液位计W2的常开点、继电器K1的线圈和继电器K2的常闭点串联后的两端分别接于电源的正负极上，上端液位计W1的常开点、继电器K2的线圈和继电器K1的常闭点串联后的两端分别接于电源正负极上；电控阀A（10）和电控阀B（11）均采用电磁阀，电控阀A的控制端与继电器K1的常开点串联后的两端接于电源正负极上，电控阀B的控制端与继电器K2的常开点串联后的两端接于电源正负极上。

7.一种气压式抽水泵，其特征在于：包括泵体（1）、出水管（2）、进气管（3）、出气管（4）、二位三通阀（26）和控制电路，泵体的内部为内腔（5），泵体的下端设置有只允许外部液体进入内腔中的进水单向阀（6）；出水管的下端伸入泵体内腔的底部，上端与外界相通，出水管的下端设置有只允许内腔中的液体进入出水管中的出水单向阀（7）；二位三通阀位于泵体中，二位三通阀上设置有竖向的连杆（27），进气管与二位三通阀的第一选择端口相通，出气管与二位三通阀的第二选择端口相通，二位三通阀的共用端口与泵体的内部空腔相通；进气管与供气设备相连接，用于向内腔中通入压力气体，出气管用于将内腔中的气体排出；连杆的下端固定有浮球（28），浮球的下方设置有配重块（29），配重块与浮球经拉绳（31）相连接。

8.根据权利要求7所述的气压式抽水泵，其特征在于：所述拉绳（31）的外围设置有外筒（30）。