[实用新型]具有增压发电装置的柔性阀门式水锤泵

说明书

本实用新型属于泵系统。

水锤泵对水源的要求不高，结合我国的国情，它应有广泛的用途和发展前途，但是目前我国水锤泵的使用还很不普遍，其主要原因是对水锤泵的结构、性能、品种与多功能的开发研究还很少，老的结构，例如从日本引进的门式结构，由于故障多，效益低、笨重，已不能适应各种场合的需要。目前国内现有技术中以“具有组合式流线形冲击阀装置的水锤泵”专利号为8620570的设计较为合理，该技术的冲击阀采用弹簧和流线体外形的装置，改善了阀的受力条件和水力效率，使其具有较好的工作性能。但是，这种泵由于结构较复杂，加工工艺要求较高，影响了推广使用，并且在有些情况下，泵的性能指标还不够理想。

本实用新型提供一种结构简单、轻便、整机另件数仅为现有技术一半，且便于制造、维护、建站成本低、性能良好，并可用于发电，适合山区条件使用的水锤泵。

本实用新型由形成水锺的进水管（1），泵体及底座（2），设于泵体顶部法兰盘上或法兰盘上的圆环形明槽或暗槽内的排水阀装置（由柔性排水阀（3）、环形压板（12）及螺丝（8）组成），通过中心螺丝固体在泵体顶盖中央的扬水阀装置（由柔性扬水阀（5）、柔性压板（14）、刚性压板（15）及螺丝组成），环形压板（12）的顶面与泵体顶盖（13）之间构成幅向水流通道即园周形排水口（4），在泵体顶盖上有沿扬水阀装置的中心螺丝呈圆周对称分布的若干个扬水孔（17），泵体顶盖上设有空气室（6），自空气室内向上引出的扬水管（7）等部分构成。其特点是排水阀和扬水阀是用橡胶、塑料或橡胶与塑料的混合物等柔性材料制成，并布置成水平同心圆对称式。本实用新型的特点还在于排水阀的设置与固定形式可以是用螺丝、压板压紧的，也可以是设于圆环形暗槽内的自由运动形式，排水阀可采用整体或由若干单元体连成整体的组合形式。

本实用新型由形成水锺的进水管（1）、泵体及底座（2）、设于泵体顶部法兰盘上或法兰盘上的圆环形明槽或暗槽内的排水阀装置（由柔性排水阀（3）、环形压板（12）及螺丝（8）组成），通过中心螺丝固体在泵体顶盖中央的扬水阀装置（由柔性扬水阀（5），柔性压板（14）、刚性压板（15）及螺丝组成），环形压板（12）的顶面与泵体顶盖（13）之间构成幅向水流通道即圆周形排水口（4），在泵体顶盖上有沿扬水阀装置的中心螺丝呈圆周对称分布的若干个扬水孔（7），泵体顶盖上设有空气室（6），自空气室内向上引出的扬水管（7）等部分构成。其特点是排水阀和扬水阀是用橡胶、塑料或橡胶与塑料的混合物等柔性材料制成，并布置成水平同心圆对称式，从空气室下部引出发电支管及控制阀（9）。再连接水轮机（10），发电机（11）。本实用新型的特点还在于排水阀的设置与固定形式可以是用螺丝、压板压紧的，也可以是设于圆环形暗槽内的自由运动形式，排水阀可采用整体或由若干单元体连成整体的组合形式。

本实用新型由于排水阀和扬水阀这两个泵的主要部分用橡胶塑料或橡胶与塑料的混合物等柔性材料代替一般水锤泵阀门装置采用的轴、轴承、弹簧等组合件，因此简化了结构，减少了故障同时还减少了泵的振动和噪音，不需要润滑，无水质污染，而且用于排水阀和扬水阀布置成水平同心圆对称式，使其受力均匀、对消、能量损耗小，使扬水量及泵的过水能力显著增加。

图1为具有增压发电装置的柔性阀门式水锺泵系统示意图。

图2为具有增压发电装置的柔性阀门式水锺泵局部结构装配图。

图3是本实用新型三组典型性能数据与现有技术（专利号是86205705）的性能比较（水锺泵的型号均为75型，即水泵及进水管的口径为75毫米）。其中：

图3（a）是q（扬水量、升／秒）与h／H（扬程／水头）的关系曲线；

图3（b）是Q（过水流量、升／秒）与h／H（扬程／水头）的关系曲线；

图3（c）是η（水锺泵效率）与h／H（扬程／水头）的关系曲线。

图3（a）、3（b）、3（c）中的曲线I（座标点符号为“×”）为根据第一组数据绘制，试验水头3.8米；曲线Ⅱ（坐标点符号为“△”）为根据第2组数据绘制，试验水头5.1米；曲线Ⅲ（坐标点符号为“O”）为根据第三组数据绘制，试验水头5.1米；曲线Ⅳ（坐标点符号为“·”）为现有技术申请号是86205705“具有组合式流线形冲击阀装置的水锺泵”SCB75－10型的实测资料，试验水头为9.2米。

具有增压发电装置的柔性阀门式水锤泵结构见图1。由形成水锤的进水管（1），泵体及底座（2）、柔性排水阀（3）、柔性扬水阀（5）、空气室（6）和扬水管（7）组成，自空气室下部引出发电支管及控制阀（9），阀后连接水轮机（10）与发电机（11）或加工机械。图2是具有增压发电装置的柔性阀门式水锤泵局部结构装配图，排水阀装置由柔性排水阀（3）、环形压板及螺丝组成，其中柔性排水阀（3）即冲击阀是一片圆环形橡胶，它作为阀门的运动件与密封件还可用塑料，以及塑料与橡胶的混合物等柔性材料制成。该柔性排水阀（3）的设置与固定形式有3种第一种是将橡胶设置在泵体（2）顶部法兰盘的圆环形明槽内，橡胶件上面有圆环形压板（12），通过螺丝（8）压紧橡胶件的固定部分；第二种是增大橡胶环的内外直径，压板的内直径和泵体顶盖（13）的密封台直径也相应扩大，并在橡胶环上开设若干个螺丝孔，将橡胶环直接设置在泵体法兰盘顶面，利用螺丝（8）及压板（12）压紧；第三种为自由运动式，是把环形橡胶置于泵体法兰盘上的环形暗槽内，即法兰盘和压板连结成整体，橡胶环非密封部分的厚度小于槽高，当橡胶环向上拱起进行密封的同时，非密封部分也略有运动，由于橡胶环的圆周对称性和环向张力的影响，虽无固紧装置，在运动中也不致变位而出格，此种方式使结构进一步简化，拆装方便，并延长橡胶环寿命，但不论采用以上那种方式设置橡胶环，橡胶环均可采用整体或由若干单元体连成整体阀门的组合形式。环形压板（12）的顶面与泵体顶盖（13）之间的空隙构成幅向的水流通道，圆周形排水口（4）通道的高度可通过沿圆周分布的若干个螺帽来调节，达到改变水锤泵的工作频率和过水流量。扬水阀装置由柔性扬水阀（5）、柔性压板（14）、刚性压板（15），并通过中心螺丝将其固定在泵体顶盖的中央；柔性扬水阀（5）是一片圆形橡胶，和柔性压板（14）一起作为阀门的运动件和密封件，二者除用橡胶制作外，还可用塑料以及橡胶与塑料的混合物等柔性材料制成。当排水阀装置中的柔性排水阀（3）处于静止状态时，在进水水头的作用下，进水管和泵体中的水开始流动，通过圆周形排水口（4）排出，水流逐渐加速，当流速达一定值时，作用在柔性排水阀（3）上的水流升力使其自由端往上移，与泵体顶盖（13）的密封台接触，实现密封，切断水流，这时排水口（4）被封，即柔性排水阀进入工作状态，泵内水流因突然切断，产生水锤，惯性水流引起泵内压力骤升，高压惯性水流经过沿圆周分布的若干个扬水孔（17）时，顶开柔性扬水阀（5）和柔性压板（14），扬上的水流经空气室（6）内的空气缓冲与调节，扬水管就连续不断地上水；由于水锤波的传播使泵体及进水管内压力降低，所储存的弹性应变能开始释放而产生逆向水流，于是柔性扬水阀（5）和柔性压板（14）在气压与本身弹力作用下，恢复到原来位置，柔性排水阀（3）的自由端也因泵内压力降低及回弹力的作用恢复到原来的静止状态，至此完成了一个水锤周期。增压发电是利用水锤泵的“水力变压器”特性，将输入的低压水能转换成高压能量，提高水能的密度和品位，利用扬水管（7）中略低于出水口的水位，形成大致稳定的发电水头。增压发电期间，上部出水口不再提供其它用水。另外还可在出水口附近修建蓄水池，水锤泵于空闲时抽水蓄能，所蓄之水晚间通过扬水管路集中发电。由于提供的是峰荷电能，故经济价值更大。配套的水力机组根据发电水头选择，采用斜击式机组或贯流式机组。水轮机尾水排至泵下游。