本发明是用于地下深处或某些物体内部提升清洁液体的小管径高吸程提液装置,特别是用于地下水位低于10米的家用或农田喷灌的小管径的管子井(用管子伸入地下一定深度的井)中吸水,也适用于特深的深井中吸液。 目前从地下深处提升液体的机械普遍采用潜水泵,长轴深井泵或射流泵,与前两种相比,射流泵更适用于小口径的井。但目前国内外所用的射流泵是采用双管路形式,即工作管和吸上管分开,并一起伸入井中,再加射流泵泵体,径向尺寸仍然较大,不能伸入小管径的井中抽液。在专利号为90204075.8《深井提水射流装置》中,虽然避免了双管路的结构,采用了双层管路形式,其内管当吸上管,外管当工作管,但在管路的横截面上布置着喷头、喉管、扩散管、工作液体流道、外管、外管连接法兰、底阀外部等,径向尺寸仍然很大。同时用内管与外管之间的空腔注入工作液体,在底部又要利用外管吸上液体,这样只能安装一级射流泵,不能安排多级射流泵,否则工作液体与吸上液体会相干扰,因每级射流泵的吸上高度和压上高度都有一定的限度,所以不能成倍,更不能随意地提高吸程。
针对上述问题,本发明的目的是要提供小管径、可随实际需要提高吸程的高吸程提液装置。
本发明是这样实现的:在工作管(10A、10B)的下端连接一个或间隔连接若干个反向上升射流(向下地工作流体通过喷头体、转弯孔、喷嘴而向上喷射)喷头(11A、11B)(以下简称喷头),并置于吸上管(14)中。各工作管(10A、10B)及喷头(11A、11B)相互串连成一体,使工作流体(有压力的流体)直通至末级喷头(11B),由于这种喷头零件数少、构造简单、过流截面小、径向尺寸小。由喷头(11A、11B)的喷头体中段(22)与吸上管(14)构成的环形通道,即形成射流装置的喉管,其截面积只占吸上管(14)截面积的很少一部分,所以吸上管(14)的径向尺寸,稍大于喷头(11A、11B)最大直径即可,从而实现了小管径的目的。又因工作管(10A、10B)中向下流动的工作流体始终不会与吸上管(14)中向上流动的流体相干扰,可按需要设置若干个喷头(11A、11B),使装置的总吸程为各喷头的吸上高度和压上高度之和,从而实现了依靠简单地增加喷头的数量来满足实际需要的高吸程提液装置(以下简称装置)。
为了进一步提高该装置的性能及扩大使用范围,还可采用下列的附加技术特征:
为了提高喷头(11A、11B)的工作性能,可在其喷头体(17)的上、下两端(21、23),制成收缩段,中段(22)制成平直或凸曲线形的鼓形喷头,使中段(22)与吸上管(14)形成合理的喉管,来提高性能。为了制造简单,适合大批量生产,也可在喷嘴体(15)上制成多个喷射孔(20)形成多孔发射形喷头(图3所示)。也可在喷嘴体(15)与喷头体(17)之间留一个环状小缝隙形成环状缝隙形的喷头(图4所示)。
为了使各工作管(10A、10B)与各喷头(11A、11B)牢固连接,可在各喷头体(17)的上、下端外部或喷嘴体(15)的下方制成带斜面、凹槽或螺纹等形式的上、下接头(24、18),有与内孔(25)连通的通孔。在这些喷头(11A、11B)中,只有一个是末级喷头(11B),它无下接头(18)和无通孔。
为了提高吸上管(14)的出口压力或流量,可以把吸上管(14)与另一台自吸泵(42)的进口(43)相连接,通过自吸泵(42)的增压作用,来满足高压、中压、喷灌等不同要求。工作泵(7)和自吸泵(42)可按各自的使用要求分别选择,适应性广。工作泵(7)可从大液池(44)、近距液源、或其它能源中吸入流体。
为了使用方便、适应性广,对工作泵(7)可用自吸工作泵(30)代替。代替后能进一步提高吸程,能把自吸工作泵(30)的吸程也串入该装置中,这时可把吸上管(14)与自吸工作泵进口(32)相连接,工作管(10A)的上端通过自吸工作泵进口(32)与其压力腔相连接。靠调节出口控制阀(29)开闭程度来控制工作管(10A)的流量和压力。同时可在吸上管(14)的底部连接一个体积较小、结构紧凑,或一个筒状底阀(35)使液体长期保持在吸上管(14)中,再次启动方便,缩短吸上时间。
为了把工作管(10A、10B)中的颗粒杂质除去,可在工作管(10A)的上端安装一个或若干个杂质过滤器(34),它可分粗、细过滤器,如图7所示,为了调节工作管(10A)的流量,还可再在该管路上安装开关阀(33)。
为了使该装置适应性广,有效地利用原有的小管径管子井或深井,可用原井壁代替吸上管(14),只将喷头(11A、11B)、工作管(10A、10B)伸入井中即可,喷头的大小要按原井口径的大小来确定,这样就无形地缩小了该装置的管径。使用简单、方便,成本低。
在图1、图8所示的装置中,为了适应性广,可使用不同的工作流体,如压缩空气、有压蒸汽、汽液混合物等不同于吸上流体的其它流体。
随着吸程的增加,喷头的只数也就随之增加,工作管(10A、10B)中的流量随流过喷头(11A)的只数增加而减少,吸上管(14)则相反,随流过喷头只数增加而增加,其上下部分的流量、流速相差较大,为了使流速趋近一致,对工作管(10A、10B)和吸上管(14)及喷头(11A、11B)都可采用上大下小的不等径结构。
上述图1所示的结构优点是:该装置的喷头(11A、11B)结构简单,零件数少。径向尺寸可小至十几毫米,外管形状简单,可使用一般的软管、塑料管、或钢管,也可利用原井的井壁,如可伸入用于家庭中的1英寸的镀锌管(内径27毫米)或更小的管子井中吸水,使用简单、成本低。便于普及推广。该装置的喷头(11A、11B)可按地下的液位的深浅来布置只数,方便、灵活、成本低,只要工作泵(7)有足够的压力和流量,完全能满足不同的要求,在一般的情况下,可随意提高吸程。
下面结合附图对实施例作详细的描述。
图1是装置的示意图。
图2~3是环状缝隙形和多孔发射形喷头的剖视图。
图4~5是用自吸泵作工作泵的装置示意图及其侧视图。
图6是筒状底阀的剖视图。
图7是装有过滤器和开关阀的示意图。
图8是双泵装置的示意图。
参见各图,液池(1),回流管(2),调节阀(3),吸水管(4),泵进口(5),进口腔(6),工作泵(7),压力腔(8),出口管(9),工作管(10A、10B),前级喷头(11A),末级喷头(11B),喷嘴(12),环形缝隙(13),吸上管(14),喷嘴体(15),转弯孔(16),喷头体(17),下接头(18),喷头螺纹(19),喷射孔(20),喷头体下端(21),喷头体中段(22),喷头体上端(23),上接头(24),内孔(25),小液池(26),副进水管(27),闸阀(28),出口控制阀(29),自吸工作泵(30),副进口(31),自吸工作泵进口(32),开关阀(33),过滤器(34),底阀(35),阀体(36),支承盘(37),过流孔(38),密封垫(39),阀心(40),阀座(41),自吸泵(42),进口(43),大液池(44)。
实施例一,如图1~3所示,工作泵(7)通过进口腔(6)、泵进口(5)、吸水管(4),从液池(1)吸入液体,通过工作泵(7)的增压作用,压力腔(8)中的有压力的工作液体通过出口管(9)、工作管(10A),到前级喷头(11A),并经过内孔(25),转弯孔(16),喷嘴(12)向上喷射,在喷头体中段(22)与吸上管(14)形成的喉管段中形成高速流动(因喉管段的截面面积很小)。由于液体质点横向紊动扩散作用,将下面的空气带走,管内形成真空,液体被吸入,两股液体在喉管段内混合并进行能量交换,工作液体速度减少,被吸入的液体速度增加,在喉管出口处二者趋近一致,压力逐渐增加。在喷头体上端(23)缩小部分与吸上管(14)组成的扩散段中,压力进一步提高,最后排出吸上管(14)。如果接上若干个喷头(11A、11B),工作液体通过各前级喷头(10A)等,最后达到末级喷头(11B),各级都会形成射流,都会起到上述射流过程的作用,吸上来的液体连续相接,排出吸上管(14)。喷头(11A)的间隔距离等于或小于上级喷头的吸上高度与下级喷头压上高度之和。液池(1)中的液体可以是从吸上管(14)中分流过来,通过回流管(2),用调节阀(3)来调节回流的流量,也可以是另外的流体,如压缩空气、有压蒸汽及汽液混合物等不同于吸上流体的其它流体。
图2~3是喷头(11A、11B)的另外几种形式,为了缩少其径向尺寸,喷头体(17)与喷嘴体(15)可用喷头螺纹(19)连接。在喷头体下端(21)处,可制成斜面,减少射流体的冲击。
实施例二,如图4所示,图5是图4的侧视图,该例中的工作泵采用了自吸工作泵(30),为了使用方便,可在该泵的进口腔上设置一个副进口(31),它相当于注水螺塞孔,启动自吸工作泵(30)时,半开出口控制阀(29),打开闸阀(28),使小液池(26)中的液体通过副进水管(27)、副进口(31)进入自吸工作泵(30)内,经增压作用,形成工作流体,经各级喷头形成射流,吸上地下液体,经自吸工作泵进口(32),增压后排出泵外,此时可关闭闸阀(28),然后适当调节出口控制阀(29),保持适当的出口流量和适当的工作流体的压力及流量。
实施例三,如图7所示,把工作管(10A)伸出吸上管(14),在其上方可设置一个或若干个杂质过滤器(34),过滤器可分粗、细过滤器,以便可粗、细顺序过滤,以免堵塞喷嘴(12、13、20),使装置安全、可靠地工作。工作管(10A)与自吸工作泵(30)的出口相连接,以便引出工作流体。在这段工作管(10A)上可再安装开关阀(33),可调节工作管(10A)的流量。若液位深未超过10米,可关闭开关阀(33),不需喷头(11A、11B)工作。可保持自吸工作泵(30)原有的性能,起一泵多用的目的,适应不同工况,从而提高经济效益和社会效益。
图6是筒状底阀(35)的剖视图,它由阀体(36)和支承盘(37)焊接或铸造在一起,中间支承阀心(40),周围有多个过流孔(38)。阀心(40)与密封垫(39)连在一起,在阀座(41)中上下移动,起到过流与止流的作用。阀体(36)与阀座(41)可用螺纹等连接在一起。筒状底阀(35)可制成与吸上管(14)相同的径向尺寸,又不影响伸入性能。
实施例四,如图8所示,把吸上管(14)的出口与另一台泵(42),最好是自吸泵(42)的进口(43)相连接,自吸泵的性能可按实际需要来选择,这样通过自吸泵(42)的增压作用,得到一定的压力和流量,来满足不同的需要,如高压、中压、喷灌等要求。另一方面工作泵(7)就可只按地下液位的深浅及所需工作流体的种类及流量的大小来选择该泵,适应性广,经济效益进一步提高。工作泵(7)可从大液池(44)、近距液源或其它可利用的能源中吸入流体。也可在吸上管(14)中分流出来的流体中得到。