多管無輪泵的制作方法

專利名稱：多管無輪泵的制作方法
技術領域：
本發明涉及液體能量的收集方法，特別是一種利用氣壓差能抽水到預定高處的方法及裝置，以及一種水利能量收集方法和裝置，是一種將液體中所蘊藏的動能、勢能方便的收集并轉換為氣壓差能以進一步利用的方法和裝置。
背景技術：
水利能量的蘊藏十分豐富，是能源開發和利用的重要方式之一，并且具有潔凈、再循環等十分顯著的優點，目前水利能量的利用的主要方式是水利發電，是通過水輪機將液體所具有的動能和勢能輪換成機械能來獲得電力，這樣，就需要大量的水利基礎建設和配套專用的水輪發電機組，前期的一次性投入相當大，對環境具有一定的不良影響，特別是水輪發電機組結構復雜、設備龐大，能量轉換率低，也容易出現故障和問題，因而，還需要進行改善和優化。現有的抽水技術，抽取有流速的河水、渠水到高處，需用高成本能源，如人力、電力等；利用液體能的技術則設備龐大，能量轉換率低，投資收益比大，適用范圍小，維護費高。另外，水利能量的利用，還有采用水錘泵等方式來獲得較高水頭的方法，也有投入大，效率低的不足等多方面不利因素。

發明內容
本發明目的就是提供一種結構簡單的抽水裝置以及可以與之配套、成本低廉并且具有高效率的液體能量收集方法及裝置。本發明的抽水裝置為設置一管路，管路至少由二個以上的細管組成，在每個細管上設置有小孔，將此管路放置在液體中，當細管的小孔位于液面下時，在細管內會形成一段水柱，此時向管路的小孔中通入有壓氣體，并當水柱兩端氣體壓強不同時，水柱將向壓強較小的一端運動，且運動到預定位置的水可被收集利用。這樣，氣壓差能就被作為能量來源運水到高處或預定之處供利用。進一步的，進氣孔到液面的高度差，小于或遠小于進氣孔到細管下端部的高度差。進一步的，上述的管路高于進氣孔部分為直管。進一步的，上述的細管的內徑為2-10mm。同時，實現本發明的另一抽水裝置為設置一管路，管路至少由二個以上的細管組成，在每個細管上設置有小孔，將此管路放置在液體中，細管一端在液面下，并當細管的小孔位于液面上、而另一端在液面外時，可以通負壓容器，負壓容器內負壓氣體的壓強與大氣壓強的差值為B，液面外細管段上，設進氣口通大氣，進氣口距液面的高度差，小于或遠小于產生壓強與B值相等的水柱的高度，細管高于進氣孔部分為直管，負壓容器底部設排水管， 排水管為中空大內徑管，排水管另一端通盛水容器液面下，盛水容器位置低于負壓容器，與盛水容器液面到負壓容器底部距離等高度的水柱，產生的壓強值大于B值。調節進氣口進氣量到一定程度，氣體、水混合進入細管到負壓容器，氣體被抽走，水再經排水管到盛水容器供利用。進一步的，進氣孔距液面的高度差，小于或遠小于負壓氣源與大氣壓強所產生差值所對應液體的高度。進一步的，上述的細管高于進氣孔以上為直管。進一步的，上述的細管的直徑小于2mm。另外，還有兩種氣體產生裝置一種正U形管集氣裝置，正U形管具有一個進水處和出水處，出水處和橫管的管道直徑大于進水處的管道直徑，進水處也為進氣處，在正U型管的橫管頂端設置出氣處，出氣處位于正U型管的橫管接近低水位的一端。另外，還有一種倒U形管集氣裝置，倒U形管具有一個進水處和出水處進水處處于一個水源的液面，而出水處處于泄水水道液面，出水處的管道直徑大于進水處的管道直徑， 在倒U型管的橫管高于進水水源液面的管道壁上設置進氣處，出水處也為出氣處，如圖1所示，進氣處位于倒U型管的橫管接近低水位的一端。本發明效果和特點是抽水或提水至更高位置，無需供油供電，設備可自行運轉， 且所需設備小，能量轉換率高，投資收益比小，適用范圍廣，免維護。


圖1是本發明所述的多管無輪泵第一實施例的示意圖；圖2是本發明所述的多管無輪泵第二實施例的示意圖；圖3是本發明所述的多管無輪泵本發明所涉及的液體能量收集方法和裝置的正U 形管結構示意圖；圖4是本發明所述的多管無輪泵本發明所涉及的液體能量收集方法和裝置的倒U 形管結構示意圖。圖中說明1為細管A ；2為進氣孔A ；3為細管B ；4為負壓容器B ；41為抽氣孔B ；5為進氣口 B ；6為排水管B ；7為盛水容器B ；8為橫管C ；9為進氣處C ；10為出氣處C ;11為進水處C ； 12為出水處C ；13為橫管D ；14為進氣處D ；15為出氣處D ；16為出水處D ;17為出水口 D。
具體實施例方式基于本發明的目的，以及已經取得的成功試驗數據，從以下兩個實施例來說明原理及工作情況。本發明所述的多管無輪泵是以有壓氣體來做為動力，來驅動液體進行流動的，根據氣體與大氣壓力的差值可以分為兩大類正壓驅動和負壓驅動，在本發明的實施例中，實施例一為正壓驅動，實施例二為負壓驅動，可以根據實際情況的不同來選擇不同的工作方式，這兩種方式都可以達到同樣類似的效果。對于實施例一，共基本結構如圖1所示主要結構主要由細管Al組成，細管Al — 端在液面外通大氣，在本發明的實施例中液體均為水，為需要抽水或提水的預定高度；另一端(下端部)在液面下，圖1中的波紋線表示為液體(以下同)，最上一根表示液面，細管 Al在液面下的一段上設進氣孔A2，并通有壓氣體，有壓氣體的壓強與大氣壓強的差值為A，即這個有壓氣體的壓強較大氣壓強大，并且大的數量值為A，A的計量單位為液體的細管內的高度值，進氣孔A2到液面的高度差，小于或遠小于有壓氣體產生壓強與A值相等的水柱的高度，也就是進氣孔A2到液面的高度差，小于或遠小于進氣孔A2到細管下端部的高度差。如果向管路的小孔中通入有壓氣體，并當水柱兩端氣體壓強不同時，水柱將向壓強較小的一端運動，細管Al在進氣孔A2下的一段最低位置距進氣孔的高度差，也就是進氣孔A2 距細管Al的下端口的高度差，大于有壓氣體產生壓強與A值相等的水柱的高度，這樣，在進氣孔A2連接有壓氣源時，才可能正常向上驅動液體。另外，細管Al高于進氣孔A2部分為直管，是為了減少阻力，調節進氣孔A2進氣量到一定程度，氣體、水混合進入細管Al高于進氣孔A2的部分內，并在有壓氣體壓差的作用下，在管內運動到頂端液面外的一端排出，且自動重復以上排水過程。這樣水就被運到了預定處供利用，達到抽水或提水的目的。同時，由于細管Al的數量大于2根，并且可以根據需要的水量增加數量，大于2根的細管Al可以制造在一起，或者固定成束。因此，可以很輕松達到所需要抽水的數量。對于實施例二，如圖2所示細管B3 —端在液面下；另一端在液面外，且通負壓容器B4，在負壓容器B4上設置有抽氣孔B41，可以連接負壓氣源，負壓容器B4內負壓氣體的壓強與大氣壓強的差值為B，也就是說，負壓氣體的壓強比大氣壓強較小，并且小的數量值為B，B的計量單位為液體的細管內的高度值。在液面外細管B3段上，設進氣口 B5通大氣。 進氣口 B5距液面的高度差，小于或遠小于負壓氣體產生壓強與B值相等的水柱的高度，也就是說，進氣孔B5距液面的高度差，小于或遠小于負壓氣源與大氣壓強所產生差值所對應液體的高度，細管B3高于進氣孔部分為直管，負壓容器B4底部設排水管B6 (排水管B6為中空大內徑管，內徑大到靠表面張力之托，管內形不成穩定的水柱)，排水管B6另一端通盛水容器B7液面下，盛水容器B6為需水的預定處，盛水容器B7位置低于負壓容器B4，與盛水容器B7液面到負壓容器B4底部距離等高度的水柱，產生的壓強值大于B值，調節進氣口 B5進氣量到一定程度，氣體、水混合進入細管B3，并在壓差的作用下，在管內運動到負壓容器B4，氣體被抽走，水再經排水管B6到盛水容器B7供利用，這樣就實現了抽水或提水的目的。本裝置一經啟動，自動重復以上排水過程。同樣，由于細管B3的數量大于2根，并且可以根據需要的水量增加數量，因此，可以很輕松達到所需要抽水的數量。在本發明所涉及的所有實施例中，所述的液體或流體均為水。為了配合上述的裝置完成其功能，這里也同時提供了兩種供氣裝置，可以分別用于上述兩個實施例，下面分別做說明。在上述兩個實施例中，實施例一使用了正壓氣體，實施例二使用了負壓氣體，可以說就是一種氣壓差能，而氣壓差能的產生方法是，設置一管路使液體通過，并設有一與大氣相通的進氣處，當液體通過時，管路中的過流液體可混入氣體并分離氣體成為小氣泡，設定重力加速度方向為速度的正方向，那么液體速度則為在重力加速度垂直方向的分量和水平方向的分量的合速度，當液體在重力加速度垂直方向的分量大于零，氣泡被逐漸分離為一定體積的較小氣泡時，氣泡將隨液體運動；當液體在重力加速度垂直方向的分量不大于零時，氣泡向上運動浮出水面，在氣泡溢出水面處收集溢出氣體，以形成有壓氣體，在管路的進氣處也可以產生負壓，這樣，液體中所蘊藏的動能、勢能便被收集并轉換為包括正壓差或負壓差的氣壓差能，這個氣壓差能量可以做為動力來驅動其它裝置。現結合實施例及附圖來進行說明，基于本發明所述方法所制成的裝置主要由管路組成，呈正U形管或倒U形管，如圖3和圖4所示，其中圖3為正U形管，圖4為倒U形管， 這兩種U形管的兩個管口具有一定高差，進水口的高度高于出水口的高度，進水口位于高水位面，而出水口位于低水位面。對于實施例一，采用的是以下的裝置來完成供氣。對于實施例一，如果管路為正U形管，正U形管具有一個進水處Cll和出水處C12， 出水處C12和橫管C8的管道直徑大于進水處Cll的管道直徑，進水處Cll也為進氣處C9， 在正U型管的橫管C8頂端設置出氣處C10，如圖2所示，出氣處ClO位于正U型管的橫管 C8接近低水位的一端。當進水口 Cll與出水口 C12分別位于水面的上水位和下水位時，液體會自然流過正U形管，上下游液體通過進水處Cll和出水處C12產生流動，此時大氣中的氣體也通過進氣處C9混入到液體中去，就有氣體進入到管內的液體中去，即當液體通過時，管路中的過流水可混入氣體并分離氣體成為小氣泡，設定重力加速度方向為速度的正方向，那么液體速度則為在重力加速度垂直方向的分量和水平方向的分量的合速度，當液體在重力加速度垂直方向的分量大于零，氣泡被逐漸分離為一定體積的較小氣泡時，氣泡將隨液體運動；當到達橫管C8時，因為出水處C12、橫管C8的直徑較大，流速逐漸降低，即當液體在重力加速度垂直方向的分量不大于零時，氣泡向上運動浮出水面，在氣泡溢出水面處收集溢出氣體， 以形成有壓氣體，并排出集中到出氣處ClO即氣泡溢出液體處，就形成明顯的高于大氣壓力的正壓氣體，如果管內液體持續流動，就得到持續的正壓差，這個壓力差值就可以利用和做功，也就是說，將出氣處ClO接至進氣孔A2，就可以讓圖1所示抽水裝置工作，同時，在進氣處C9處有負壓現象。對于實施例二，采用以下的裝置進行供氣(供應負壓氣體)。對于實施例二，如果管路為倒U形管，倒U形管具有一個進水處D16和出水處D17 進水處16D處于一個水源的液面，而出水處D17處于泄水水道液面，出水處D17的管道直徑大于進水處D16的管道直徑，在倒U型管的橫管D13高于進水水源液面的管道壁上設置進氣處D14，出水處D16也為出氣處D15，如圖1所示，進氣處D14位于倒U型管的橫管D13接近低水位的一端。當進水口 D16與出水口 D17分別位于水面的上水位和下水位時，使進氣處D14處于關閉狀態，在倒U形管內加注滿水，上下游液體之間由于虹吸作用通過進水處D16和出水處D17產生流動，待液體穩定后，適當開啟進氣處D14，在此時進氣處D14與大氣相通，當液體通過時，管路中的過流水可混入氣體并分離氣體成為小氣泡，設定重力加速度方向為速度的正方向，那么液體速度則為在重力加速度垂直方向的分量和水平方向的分量的合速度，當液體在重力加速度垂直方向的分量大于零，氣泡被逐漸分離為一定體積的較小氣泡時，氣泡將隨液體運動；當到達出水處D17時，因為出水處D17的直徑較大，液體流速降低， 液體在重力加速度垂直方向的分量不大于零時，氣泡向上運動浮出水面，在氣泡溢出水面處收集溢出氣體，以形成有壓氣體，并通過出氣處D15自動排出到大或收集，管內液體會并持續流動，此時就會在進氣處D14就會產生連續的明顯的負壓氣流，得到持續的負壓差，這個壓力差值就可以利用和做功，也就是說，將進氣處D14接至抽氣孔B41，就可以讓圖2所示抽水裝置工作，同時，在出氣處D15有正壓現象。為了使上述的倒U形管或正U形管內的液體穩定，在倒U形管進氣處D14和正U 形管進氣處C9的端口，設置有進氣量控制裝置，可以控制管路的進氣量。上述實施例中管路所用材料以PVC最為方便。但同時管路材料也可為塑料、水泥、 陶瓷等非金屬材料，以及鑄鐵、不銹鋼等金屬材料。這樣，結合上述的實施例可以得出本發明的氣體能量收集方法是通過以下方法實現的設置一管路，管路呈U形狀管，U形管的兩個管口分別是進水口和出水口，進水口的高程高于出水口的高程，并能夠使液體通過，并設有一與大氣相通的進氣處，當液體通過時，管路中的過流水可混入氣體并分離氣體成為小氣泡，設定重力加速度方向為速度的正方向，那么液體速度則為在重力加速度垂直方向的分量和水平方向的分量的合速度，當液體在重力加速度垂直方向的分量大于零，氣泡被逐漸分離為一定體積的較小氣泡時，氣泡將隨液體運動；當液體在重力加速度垂直方向的分量不大于零時，氣泡向上運動浮出水面， 在氣泡溢出水面處收集溢出氣體，以形成有壓氣體，如果是倒U形管，可以在此進氣處可形成明顯的低于大氣壓力的負壓差，當液體通過時管路中的液體可混入氣體并分離成為小氣泡，液體分離氣泡小到一定程度，氣泡將隨液體運動，當液體流速降低時，氣泡將從液體中分離出來并向上運動，如果是正U形管，在管路此出氣處收集分離出來的氣體，可以形成明顯有壓氣體，這個氣壓高于大氣壓力形成一個正壓差，這樣，液體中所蘊藏的動能、勢能便被收集并轉換為包括正壓差或負壓差的氣壓差能，這個氣壓差能量可以做為動力來驅動其它裝置。進一步的，上述的管路為U形管路，U形管可設置成正U形管路和倒U形管路，進一步的，倒U形管在進氣處產生的為負壓差，正U形管在出氣處產生的為正壓差；另一方面，采用上述方法所制成的裝置主要由管路組成，呈倒U形管或正U形管；另外，上述的倒U型管或正U形管的進水水源的液面水平高度高于出水處泄水水道液面水平高度；另外，上述的倒U型管或正U形管在管路的進氣處，設置有進氣量控制裝置，可以控制管路的進氣量；進一步的，如果管路為倒U形管，在倒U型管的高于進水水源液面的管道壁上設進氣處，進氣處位于U型管的橫管接近低水位的一端，在此進氣外并有負壓氣流產生，得到負壓差；在倒U型管的出水處泄水水道液面設置出氣處；進一步的，如果管路為正U形管，在正U形管的橫管部件設置出氣處，出氣處位于 U型管的橫管接近低水位的一端；采用本發明的方法和裝置，可以將液體中所蘊藏的動能、勢能方便的收集并轉換為氣壓差能以進一步利用，且所需設備小，能量轉換率高，投資收益比小，適用范圍廣，免維護。雖然這里只說明了本發明的一個優選實施例，但其意并非限制本發明的范圍、適用性和配置。相反，對實施例的詳細說明可使本領域技術人員得以實施。應能理解，在不偏離所附權利要求書確定的本發明精神和范圍情況下，可對一些細節做適當變更和修改。
權利要求
1.一種多管無輪泵，其特征在于設置一管路，管路至少由二個以上的細管組成，在每個細管上設置有小孔，將此管路放置在液體中，當細管的小孔位于液面下時，在細管內會形成一段水柱，此時向管路的小孔中通入有壓氣體，并當水柱兩端氣體壓強不同時，水柱將向壓強較小的一端運動，且運動到預定位置的水可被收集利用。
2.如權利要求1所述的多管無輪泵，其特征在于進氣孔到液面的高度差，小于或遠小于進氣孔到細管下端部的高度差。
3.如權利要求1所述的多管無輪泵，其特征在于上述的管路高于進氣孔部分為直管。
4.如權利要求1所述的多管無輪泵，其特征在于上述的細管的內徑為2-10mm。
5.一種多管無輪泵，其特征在于設置一管路，管路至少由二個以上的細管組成，在每個細管上設置有小孔，將此管路放置在液體中，細管一端在液面下，并當細管的小孔位于液面上、而另一端在液面外時，可以通負壓容器，負壓容器內負壓氣體的壓強與大氣壓強的差值為B，液面外細管段上，設進氣口通大氣，進氣口距液面的高度差，小于或遠小于產生壓強與B值相等的水柱的高度，細管高于進氣孔部分為直管，負壓容器底部設排水管，排水管為中空大內徑管，排水管另一端通盛水容器液面下，盛水容器位置低于負壓容器，與盛水容器液面到負壓容器底部距離等高度的水柱，產生的壓強值大于B值。調節進氣口進氣量到一定程度，氣體、水混合進入細管到負壓容器，氣體被抽走，水再經排水管到盛水容器供利用。
6.如權利要求5所述的多管無輪泵，其特征在于進氣孔距液面的高度差，小于或遠小于負壓氣源與大氣壓強所產生差值所對應液體的高度。
7.如權利要求5所述的多管無輪泵，其特征在于上述的細管高于進氣孔以上為直管。
8.如權利要求5所述的多管無輪泵，其特征在于上述的細管的直徑小于2mm。
9.一種用于上述多管無輪泵的供氣裝置，其特征在于一種正U形管集氣裝置，正U形管具有一個進水處和出水處，出水處和橫管的管道直徑大于進水處的管道直徑，進水處也為進氣處，在正U型管的橫管頂端設置出氣處，出氣處位于正U型管的橫管接近低水位的一端。
10.一種用于上述多管無輪泵的供氣裝置，其特征在于一種倒U形管集氣裝置，倒U 形管具有一個進水處和出水處進水處處于一個水源的液面，而出水處處于泄水水道液面， 出水處的管道直徑大于進水處的管道直徑，在倒U型管的橫管高于進水水源液面的管道壁上設置進氣處，出水處也為出氣處，如圖1所示，進氣處位于倒U型管的橫管接近低水位的一端。
全文摘要
本發明涉及的是一種利用氣壓差能抽水到預定高處的方法及裝置，以及一種水利能量收集方法和裝置，其主要技術方案為設置一管路，管路至少由二個以上的細管組成，在每個細管上設置有小孔，將此管路放置在液體中，當細管的小孔位于液面下時，在細管內會形成一段水柱，此時向管路的小孔中通入有壓氣體，并當水柱兩端氣體壓強不同時，水柱將向壓強較小的一端運動，且運動到預定位置的水可被收集利用。這樣，氣壓差能就被作為能量來源運水到高處或預定之處供利用，其效果和特點是抽水或提水至更高位置，無需供油供電，設備可自行運轉，且所需設備小，能量轉換率高，投資收益比小，適用范圍廣，免維護。
文檔編號F04F3/00GK102297164SQ20101020515
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月22日 優先權日2010年6月22日
發明者翟愛民 申請人:翟愛民