一種環(huán)保消音水錘泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種環(huán)保消音水錘泵，包括：設(shè)置在河渠水中的動力管，動力管與設(shè)置在河渠水中的泵體、豎直的進水管的底部連接，進水管的頂端與輸水閥連接，輸水閥與擴散管連接，進水管頂端，以及輸水閥和擴散管被密封在空氣罐中，空氣罐的上半部分裸露在河渠的水面上，下半部分浸在河渠水中，浸在河渠水中的空氣罐與出水管連接。本發(fā)明充分利用水的降噪音作用，將水錘泵的大部分構(gòu)件都浸在水中，利用水的屏蔽作用，將傳播到空氣中的噪聲降到最低，同時利用空氣罐密閉輸水閥，使輸水閥產(chǎn)生的噪聲不能直接進入外部的空氣中，有效的降低了輸水閥所產(chǎn)生的噪聲。本發(fā)明還采用了軟硬結(jié)合的閥瓣密封方式，整體噪聲水平可以控制在85分貝以下。
【專利說明】一種環(huán)保消音水錘泵
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)保消音水錘泵，是一種水力機械裝置，是一種低噪音泵水裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]水錘泵具有其他水泵不可比擬的優(yōu)點:水錘泵的泵水動力來源于水流本身，因此，它不需要煤炭、石油或電等其它能源，具有良好的生態(tài)環(huán)境效益。水錘泵的效率很高，最高效率可達到75%。水錘泵運動部件少，使用和維護十分方便，在無人值守的情況下，可24小時連續(xù)泵水。而且使用壽命長，有報道稱一臺水錘泵已經(jīng)使用了 100多年，迄今仍然在正常運行。更為可貴的是水錘泵可以有效的利用大量存在的低水頭(<5m)。這種低水頭在世界各地普遍存在，但在現(xiàn)有技術(shù)條件下沒有得到開發(fā)利用，白白浪費，如果能夠充分利用，將產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟和社會效益。
[0003]但傳統(tǒng)的水錘泵存一個十分嚴重的問題:水錘產(chǎn)生巨大的噪聲，其噪聲的響度可達到100分貝甚至130分貝，類似噴氣式飛機起飛時的噪聲。這樣巨大的噪聲會使人產(chǎn)生耳內(nèi)刺痛的感覺，是一種嚴重的噪音污染。這問題使水錘泵不能在人口密集的地區(qū)特別是城市中使用，嚴重影響了水錘泵的推廣，致使水錘泵只能在農(nóng)村或者人煙稀少的地區(qū)使用。另外，水錘泵的閥瓣與金屬密封面的頻繁高速碰撞會使密封面損壞，導(dǎo)致因滲漏降低水錘壓力，出現(xiàn)影響輸水效率的現(xiàn)象。因此，改進水錘泵密封性能，提高水錘泵的使用壽命也是需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出了一種環(huán)保消音水錘泵，所述的水錘泵采用多種措施降低水錘所產(chǎn)生的噪音，不僅可以提高水錘泵的壽命，還可以降低噪聲，使得水錘泵可以在城市應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種環(huán)保消音水錘泵，包括:設(shè)置在河渠水中或埋在地下的動力管，所述的動力管與設(shè)置在河渠水中或埋在地下的泵體、豎直的進水管的底部連接，所述的進水管的頂端與輸水閥連接，所述的輸水閥與擴散管連接，所述的進水管頂端，以及輸水閥和擴散管被密封在空氣罐中，所述的空氣罐的上半部分裸露在河渠的水面上或地面上，下半部分浸在河渠水中或埋在地下，浸在河渠水中或埋在地下的空氣罐與出水管連接；所述的泵體與浸在河渠水中或埋在地下的泄水閥連接，所述的輸水閥和泄水閥采用軟硬結(jié)合的密封；所述的進水管設(shè)置一個通氣管，所述的通氣管的一端設(shè)置在進水管與空氣閥連接的部位，另一端設(shè)置在空氣罐外，與大氣聯(lián)通，通氣管與大氣聯(lián)通的一端水平位置低于另一端，并裸露在河渠的水面上或地面上。
[0006]進一步的，所述的硬質(zhì)密封圈和軟質(zhì)密封圈設(shè)置在閥板上，所述的軟質(zhì)密封圈設(shè)置在閥板上的密封槽中，所述的硬質(zhì)密封圈和軟質(zhì)密封圈的密封面分布在兩個平行的平面內(nèi)，所述的軟質(zhì)密封圈的密封面較硬質(zhì)密封面略接近于閥瓣上的密封面。
[0007]進一步的，所述的軟質(zhì)密封圈和硬質(zhì)密封圈的密封面水平設(shè)置，與水平面的閥瓣端面相配合。
[0008]進一步的，所述的軟質(zhì)密封圈和硬質(zhì)密圈的密封面為圓錐面，與圓錐面的閥瓣相配合。
[0009]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明充分利用水的降噪音作用，將水錘泵的大部分構(gòu)件都浸在水中，使水錘波沖擊管道的噪聲首先傳播到水中，利用水的屏蔽作用，將傳播到空氣中的噪聲降到最低，同時利用空氣罐密閉輸水閥，使輸水閥產(chǎn)生的噪聲不能直接進入外部的空氣中，有效的降低了輸水閥所產(chǎn)生的噪聲。本發(fā)明還采用了軟硬結(jié)合的閥瓣密封方式，與傳統(tǒng)采用硬質(zhì)密封的閥瓣相比，可以將噪聲降低。通過上述的各項措施，原型現(xiàn)場實測水錘泵的整體噪聲水平能夠降低到85分貝以下，比傳統(tǒng)水錘泵噪聲小得多。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0011]圖1是本發(fā)明的實施例一所述水錘泵的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的實施例三所述密封圈的結(jié)構(gòu)示意圖，是圖1中A點的放大圖；
圖3是本發(fā)明的實施例四所述密封圈的結(jié)構(gòu)示意圖，是圖1中A點的放大圖。
【具體實施方式】
[0012]實施例一:
本實施例是一種環(huán)保消音水錘泵，如圖1所示。本實施例包括:設(shè)置在河渠5水中或埋在地下的動力管1，所述的動力管與設(shè)置在河渠水中或埋在地下的進口異徑接頭2連接，所述的進口異徑接頭與泵體4、豎直的進水管3的底部連接，所述的進水管的頂端與輸水閥9連接，所述的輸水閥與擴散管8連接，所述的進水管頂端，以及輸水閥和擴散管被密封在空氣罐10中，所述的空氣罐的上半部分裸露在河渠的水面上或地面上，下半部分浸在河渠水中或埋在地下，浸在河渠水中或埋在地下的空氣罐與出水管11連接；所述的泵體與浸在河渠水中或埋在地下的泄水閥6接，所述的輸水閥和泄水閥帶有軟質(zhì)的密封圈和硬質(zhì)的密封圈。所述的進水管設(shè)置一個通氣管7，所述的通氣管的一端設(shè)置在進水管與空氣閥連接的部位，另一端設(shè)置在空氣罐外，與大氣聯(lián)通，通氣管與大氣聯(lián)通的一端水平位置低于另一端，并裸露在河渠的水面上或地面上。
[0013]所述的動力管是將上游水頭引入水泵中，并提供水泵的動力，因此，動力管帶有水頭所提供的壓力。
[0014]進口異徑接頭是為了不同口徑的動力管與水錘泵進口之間的連接用的。由于泄水閥的閥瓣減小了泵體流道的過水?dāng)嗝?，為了避免因泵體流道減小產(chǎn)生過高的水頭損失，泵體流道的直徑一般大于動力管的直徑，包括水錘泵進口。
[0015]本實施例所述的泵體是彎頭形狀的，進口異徑接頭流出的水流是接近水平的，彎頭將水平的水流引導(dǎo)為豎直向上的水流，與泄水閥相連，使泄水閥的閥瓣可以利用重力向下運動而開啟。利用重力開啟泄水閥的好處是閥瓣的受力更加均勻，不會受到彈簧指數(shù)型受力變化的影響。
[0016]輸水閥是立式升降式止回閥，同樣利用重力關(guān)閉，如圖1所示。在工作過程中，輸水閥的閥瓣上下移動。當(dāng)閥瓣受水錘的沖擊向上移動，則輸水閥開啟容許水流進入空氣罐；當(dāng)水錘沖擊過后，閥瓣在重力的作用下向下移，輸水閥關(guān)閉阻止空氣罐水流進入泵體。
[0017]泄水閥可以采用立式升降式止回閥或臥式旋啟式止回閥。如果采用立式升降式泄水閥，當(dāng)閥瓣在重力作用下向下移時泄水閥開啟時，在作用水頭的作用下動力管水流將加速流動；一旦閥瓣受到的水流拖拽力和壓力之和超過其重力時，則閥瓣將迅速上移使泄水閥關(guān)閉，產(chǎn)生巨大的水錘壓力。
[0018]空氣罐也稱為壓力罐，主要利用罐內(nèi)氣體的壓縮和膨脹起蓄水儲能和吸收水錘沖擊波的作用。由于水錘泵完全依靠泄水閥和輸水閥的周期交替自動啟閉利用水錘效應(yīng)來輸水，如果沒有空氣罐，則輸水管的輸水過程是周期性不連續(xù)的，當(dāng)設(shè)置空氣罐后，不僅可以使輸水管的輸水是連續(xù)的，而且可以提高水錘泵的效率。本實施例所述的空氣罐不但可以起到調(diào)節(jié)水壓的作用，還可以起到降噪音的作用。
[0019]傳統(tǒng)的水錘泵的空氣閥是一個通氣的小孔，位于輸水閥底部空氣罐的罐壁上，作用是在水錘泵運行過程中對空氣罐自動補氣。在水錘泵運行過程中，空氣罐氣室的氣體可能溶解于水逐漸減少，甚至完全溶解，致使空氣罐失去作用，當(dāng)設(shè)置空氣閥補氣后，則可以保證空氣罐內(nèi)始終有氣體。由于本實施例所述的輸水閥被空氣罐密閉其中，因此,要將空氣引入到輸水閥的底部就需要一根管子，將輸水閥的底部與大氣連通。
[0020]水錘泵產(chǎn)生噪聲的聲源:一是泄水閥和輸水閥的閥瓣與密封面的撞擊，二是因閥門突然關(guān)閉在動力管和出水管中產(chǎn)生的水錘波引起的管道振動。根據(jù)這個分析采取降低噪聲的措施。
[0021]降低噪聲通常采用吸音和隔聲的消音措施。吸音措施一般使用吸音材料，而吸音材料通常是柔性的材料。水錘泵兩個閥門啟閉產(chǎn)生的水錘波是水錘泵噪聲的主要來源，而傳播閥門噪聲的主要是管道等硬質(zhì)材料。為了提高水錘泵的輸水效率，水錘泵的各個管道必須具有較高的剛度，以提高水擊波速，以便產(chǎn)生較大的水錘壓力，所以水錘泵的各個管道不能采用柔性材料，一般只能采用鋼管或者鑄鐵管。換句話說，對于控制水錘的噪聲，通過選擇柔性管道的方式，控制水錘波大小而降低噪聲會降低水錘泵的效率，完全不可取。隔聲措施是指聲波在空氣中傳播時，一般用各種易吸收能量的物質(zhì)消耗聲波的能量，使聲能在傳播途徑中受到阻擋而不能直接通過的措施，這種措施稱為隔聲。
[0022]水是一種十分良好的隔音介質(zhì)，為了消除水錘波引起的噪聲，可以將水錘泵完全浸泡在水中，使整個水錘泵產(chǎn)生的噪聲被水隔絕，無法傳播到空氣中。但是，不能隨意的將水錘泵浸在水中了事，必須進行仔細的分析才能使浸泡在水中的水錘泵如同在水面上的水錘泵一樣正常的工作。
[0023]水錘泵如果不能浸泡在水下，也可以埋在地下，并在水錘泵周圍設(shè)置一些軟性的隔音材料，一方面可以減小水錘泵產(chǎn)生的振動，另一方面利用掩埋水錘泵的泥土隔聲效應(yīng)，隔絕水錘所產(chǎn)生的噪聲。
[0024]根據(jù)分析水錘泵的作用水頭與水錘泵上下游水位差有關(guān)。如果泄水閥是自由出流(泄水閥在河渠的水面上)，則作用水頭等于上游水位與泄水閥出口高程之差。如果泄水閥是淹沒出流(泄水閥浸泡在河渠的水中)，則作用水頭等于上游水位與下游水位(河渠的水位)之差。由于泄水閥自由出流時的出口高程必定大于下游水位，所以，當(dāng)上、下游水位一定時，泄水閥淹沒出流的作用水頭必定大于泄水閥自由出流的作用水頭，并且作用水頭的大小與水錘泵在水中的淹沒深度無關(guān)。換句話說，將動力管和水錘泵鋪設(shè)在水下不會降低水錘泵的效率和流量，同時還能起到用水隔聲的消音降噪作用。
[0025]基于上述原理，本實施例采用了將動力管、泵體、泄水閥、出水管設(shè)置在河渠的水下，可以明顯的降低水錘沖擊噪聲。由于空氣罐需要補氣，空氣罐下部的空氣閥(帶有通氣孔或通氣管)必須在水面上才能實現(xiàn)對空氣罐的補氣，而空氣閥必須設(shè)置在輸水閥的底部，所以，傳統(tǒng)水錘泵的空氣閥、輸水閥、空氣罐都不得不敞露安裝在水面上。在此條件下，即使把動力管、泵體、泄水閥和部分出水管鋪設(shè)在水下，輸水閥開閉所產(chǎn)生的水錘噪聲也會通過水面敞露的直管、輸水閥、空氣罐傳播到敞開的空氣中傳播出去。
[0026]為解決輸水閥開閉所形成的噪音，本實施例將輸水閥內(nèi)置于空氣罐中，巧妙的利用了空氣罐必須密閉的特點，即利用空氣罐來對輸水閥進行隔音，并將空氣罐大部分浸在水中，利用水進一步隔音，如圖1所示。由圖1中可以看到，本實施例是將空氣罐“套”在輸水閥上，而不是像傳統(tǒng)水錘泵那樣將空氣罐“頂”在輸水閥上，這樣一個換位，降低了空氣罐的位置，可以將空氣罐下半部分，以及與空氣罐連接的部分出水管浸在河渠的水中，使出水管中水錘波的沖擊噪聲得到了有效的抑制。盡管通氣管以上部分的空氣罐還是需要暴露在敞開的空氣中，但由于空氣罐是封閉的，空氣罐里的輸水閥所產(chǎn)生的噪音被密閉在空氣罐中，輸水閥產(chǎn)生的噪聲傳播途徑是:空氣罐中的空氣-空氣罐的金屬殼體-外部敞開的空氣。由于輸水閥產(chǎn)生的噪聲傳播到敞開的空氣中要經(jīng)過兩種傳播介質(zhì)轉(zhuǎn)換，其噪聲的響度被大大的衰減。
[0027]由于輸水閥被密閉在空氣罐中，空氣閥的通氣孔就要改為通氣管，將輸水閥底部與外部敞開的空氣聯(lián)通。
[0028]采用上述隔聲降噪措施后，除進氣管以上部分的空氣罐在水面上，暴露在敞開的空氣中之外，產(chǎn)生較大噪聲的泄水閥、泵體、動力管及部分水管和大部分空氣罐都可以鋪設(shè)在水下，使噪聲得到有效的抑制。本實施例通過這些措施將水錘泵的噪聲降到了 85分貝以下，這個噪聲水平與河道中水流聲，以及城市白天的噪聲水平相仿，也就是說本實施例所述的水錘泵即便安裝在人口密集的城市中，也不會產(chǎn)生過度的噪聲，而引起噪聲污染，可以廣泛的利用5米以下低水頭進行沖洗、灌溉、綠化、噴泉甚至發(fā)電。
[0029]本實施例另一個降噪聲的措施是在泄水閥和輸水閥上使用軟硬結(jié)合的密封方式。軟硬結(jié)合的密封方式指的是在閥瓣和閥體密封處采用兩道密封圈，一道是硬密封圈，另一道是軟密封圈。傳統(tǒng)的水錘泵一般只采用硬質(zhì)密封圈。水錘泵主要依靠泄水閥與輸水閥的交替啟閉工作，產(chǎn)生將水泵到高處的功能，輸水閥和泄水閥的開閉時間越短，水錘泵的效率越高。但產(chǎn)生的噪音也相當(dāng)可觀。如果完全采用橡膠之類柔性材料的密封圈，雖然可以有效的降低噪聲，但閥瓣的頻繁撞擊會使會使柔性材料的密封圈很快損壞滲水，使水錘泵的效率大大降低。
[0030]實施例二:
本實施例是實施例一的改進，是實施例一關(guān)于硬質(zhì)密封圈和軟質(zhì)密封圈的細化。本實施例所述的硬質(zhì)密封圈和軟質(zhì)密封圈設(shè)置在閥板上，所述的軟質(zhì)密封圈設(shè)置在閥板上的密封槽中，所述的硬質(zhì)密封圈和軟質(zhì)密封圈的密封面分布在兩個平行的平面內(nèi)，所述的軟質(zhì)密封圈的密封面較硬質(zhì)密封面略接近于閥瓣上的密封面。
[0031]本實施例所述的硬質(zhì)密封圈應(yīng)當(dāng)是由剛性較好，耐沖擊的材料構(gòu)成，可以是工具鋼等材料，表面熱處理達到較高的硬度，以避免沖擊破壞。[0032]所述的軟質(zhì)密封圈可以是橡膠、塑膠、尼龍等彈性較好的材料。
[0033]所述的軟質(zhì)密封圈的密封面較硬質(zhì)密封面略接近于閥瓣上的密封面的含義是軟質(zhì)密封面相較硬質(zhì)密封面更加突出一些，這樣在閥瓣關(guān)閉的時候首先接觸軟質(zhì)密封面，然后再接觸硬質(zhì)密封面，軟質(zhì)密封面相當(dāng)于彈簧，減小閥瓣對硬質(zhì)密封面的沖擊，降低閥瓣與硬質(zhì)密封面接觸時所產(chǎn)生的沖擊，降低閥瓣在接觸閥板瞬間的沖量，減小沖擊噪聲。
[0034]實施例三:
本實施例是實施例二的改進，是實施例關(guān)于軟質(zhì)密封圈和硬質(zhì)密封圈的細化，如圖2所示。本實施例所述的軟質(zhì)密封圈和硬質(zhì)密封圈的密封面水平設(shè)置，與水平的圓盤形閥瓣端面相配合。
[0035]本實施例所述的閥瓣12為圓盤形，圓盤的端面1201水平放置，軟質(zhì)密封圈14和硬質(zhì)密封圈13的密封端面也是水平的，閥瓣上下移動，使閥瓣的端面與軟質(zhì)密封圈和硬質(zhì)密封圈的封面端面或接觸或分離，產(chǎn)生閥門的開閉。
[0036]實施例四:
本實施例是實施例二的改進，是實施例關(guān)于軟質(zhì)密封圈和硬質(zhì)密封圈的細化，如圖3所示。本實施例所述的軟質(zhì)密封圈16和硬質(zhì)密圈15的密封面為圓錐面，與圓錐面的閥瓣相配合。
[0037]本實施例所述的閥瓣17也為圓盤形，但閥瓣與軟質(zhì)密封圈和硬質(zhì)密圈的密封面接觸的閥瓣密封面是圓盤形的外圓面，圓盤形的外圓面1701是圓錐面，或者說閥瓣是圓臺形。軟質(zhì)密封圈和硬質(zhì)密圈的密封面是與閥瓣圓錐面相配合的圓錐面。
[0038]圓錐形密封面較水平端面的密封，密封效果更好。
[0039]最后應(yīng)說明的是，以上僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳布置方案對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案(比如泄水閥和輸水閥的結(jié)構(gòu)、閥門的運動形式、空氣罐的位置、各個閥門和管路的連接關(guān)系等)進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保消音水錘泵，其特征在于，包括:設(shè)置在河渠水中或埋在地下的動力管，所述的動力管與設(shè)置在河渠水中或埋在地下的泵體、豎直的進水管的底部連接，所述的進水管的頂端與輸水閥連接，所述的輸水閥與擴散管連接，所述的進水管頂端，以及輸水閥和擴散管被密封在空氣罐中，所述的空氣罐的上半部分裸露在河渠的水面上或地面上，下半部分浸在河渠水中或埋在地下，浸在河渠水中或埋在地下的空氣罐與出水管連接；所述的泵體與浸在河渠水中或埋在地下的泄水閥連接，所述的輸水閥和泄水閥采用軟硬結(jié)合的密封；所述的進水管設(shè)置一個通氣管，所述的通氣管的一端設(shè)置在進水管與空氣閥連接的部位，另一端設(shè)置在空氣罐外，與大氣聯(lián)通，通氣管與大氣聯(lián)通的一端水平位置低于另一端，并裸露在河渠的水面上或地面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水錘泵，其特征在于，所述的硬質(zhì)密封圈和軟質(zhì)密封圈設(shè)置在閥板上，所述的軟質(zhì)密封圈設(shè)置在閥板上的密封槽中，所述的硬質(zhì)密封圈和軟質(zhì)密封圈的密封面分布在兩個平行的平面內(nèi)，所述的軟質(zhì)密封圈的密封面較硬質(zhì)密封面略接近于閥瓣上的密封面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水錘泵，其特征在于，所述的軟質(zhì)密封圈和硬質(zhì)密封圈的密封面水平設(shè)置，與水平面的閥瓣端面相配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水錘泵，其特征在于，所述的軟質(zhì)密封圈和硬質(zhì)密圈的密封面為圓錐面,與圓錐面的閥瓣相配合。
【文檔編號】F04F7/02GK103867499SQ201410134075
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】楊開林, 李甲振, 郭新蕾, 郭永鑫, 高勇, 婁德蘭, 王濤, 付輝, 施春蓉 申請人:北京宇豪勝水利科技咨詢有限公司