專利名稱：抽水機(jī)和使用該抽水機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用壓縮空氣膨脹能的抽水機(jī)和供這種抽水機(jī)用的水缸。
關(guān)于抽吸水，在此以前已知有所謂的儲(chǔ)能泵，它包括閥門裝置以及在其間往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞，它利用活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可向一個(gè)方向輸送水，從而實(shí)現(xiàn)水的抽吸。
然而，當(dāng)這些普通的儲(chǔ)能泵通過活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)只能向一個(gè)方向輸送水時(shí)，由于要克服活塞的摩擦力和水的運(yùn)動(dòng)阻力，因此，需要大量的能量。
本發(fā)明已經(jīng)實(shí)現(xiàn)用非常低的能量消耗抽吸足夠的水，它不是簡單地只是使水向一個(gè)方向流動(dòng)，它是使空氣進(jìn)入水中并隨水運(yùn)動(dòng)，并壓縮該空氣，這樣，在輸出被抽吸的水的同時(shí)該壓縮空氣就從壓力下釋放而產(chǎn)生膨脹力。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠高效地抽吸水的抽水機(jī)，以及能較佳地用于這種抽水機(jī)的水缸。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種使用上述裝置的發(fā)電系統(tǒng)。特別是，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種高效的和節(jié)能的抽水機(jī)，以及利用該抽水機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)，它可對帶有剩余壓力的返回空氣再增壓，使其成為壓縮空氣并提供給上述水缸。
本發(fā)明包括一抽水機(jī)，它包括安裝著許多單向閥、具有雙層結(jié)構(gòu)、壓縮空氣輸入后可垂直運(yùn)動(dòng)的閥門件，以及在閥門件往復(fù)運(yùn)動(dòng)中途上的、引導(dǎo)外部空氣進(jìn)入的進(jìn)氣口，其中外部空氣在閥門件往復(fù)運(yùn)動(dòng)的中途被吸入，此時(shí)水也被吸入，然后壓縮被吸入的空氣，通過在釋放壓縮空氣時(shí)獲得的、適于抽吸水的膨脹力，驅(qū)使水流只向一個(gè)方向流動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種供抽水機(jī)用的水缸，它包括一圓柱形中空缸體，在它的中部有一第一開口，而在它二端部附近分別有第二開口和第三開口，一圓柱形中空水缸，它可沿圓柱形缸體軸向滑動(dòng)地安裝在所述圓柱形缸體里，且有一個(gè)可與第一開口連通的通孔，安裝在所述圓柱形水缸二端部的閥門件，一氣缸，它位于所述圓柱形水缸內(nèi)，且在其端部附近有通孔，以及一活塞，它滑動(dòng)地安裝在所述氣缸里，它有一根延伸通過所述氣缸的的桿，其二端部固定安裝著所述閥門件;
其中，所述各閥門件包括兩塊板，它們形成一水缸室，各水缸室上有與所述第二開口或第三開口連通的開口，所述板上均安裝著若干單向閥，所述單向閥被安裝成只允許流體向所述水缸的內(nèi)部流動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一安裝在預(yù)定水壓下的發(fā)電系統(tǒng)，它包括一氣缸，它包括一活塞，該活塞通過在輸送壓縮空氣給一供應(yīng)管和從返流管里接收壓縮空氣之間的轉(zhuǎn)換而往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一水缸，它包括一與氣缸活塞同軸安裝的水缸活塞，它隨著氣缸活塞的運(yùn)動(dòng)而往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一位置約在所述水缸中間的進(jìn)氣口，通過所述水缸活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間在水缸室里產(chǎn)生的負(fù)壓，進(jìn)氣口將外部空氣與預(yù)定水壓下的水一起導(dǎo)入到所述水缸的水缸室的水里，以及一出口，以輸送在所述水缸室里的氣水混合物，通過水缸活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，空氣已被壓縮到一預(yù)定壓力。
所述發(fā)電系統(tǒng)還包括一壓縮空氣增壓機(jī)，作為連接在所述返流管上的一個(gè)空氣壓力源，它包括一儲(chǔ)存帶有剩余壓力空氣的低壓罐，一從所述低壓罐吸入帶有剩余壓力空氣的第一增壓機(jī)，一儲(chǔ)存由所述第一增壓機(jī)輸出的壓縮空氣的中壓罐，它可防止壓力的突然變化，一將從所述中壓罐來的帶有中等壓力的壓縮空氣增壓到一預(yù)定壓力的第二增壓機(jī)，一儲(chǔ)存由所述第二增壓機(jī)輸出的壓縮空氣的高壓罐，它可防止壓力的突然變化，以及一接受罐，它與所述供應(yīng)管連接，以便將來自所述高壓罐的壓縮空氣轉(zhuǎn)輸給所述供應(yīng)管;
所述第一和第二增壓機(jī)可從一級(jí)到多級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)中進(jìn)行選擇組合。
但所述第一和第二增壓機(jī)最好是選擇二級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)。
通過適時(shí)地控制與被抽吸的水一起吸入的空氣的壓縮和膨脹，借助于壓縮空氣的膨脹，只需少量的能量就可實(shí)現(xiàn)水的抽吸。
換句話說，當(dāng)壓縮空氣通過一個(gè)通孔進(jìn)入水缸時(shí)，活塞向另一個(gè)通孔方向運(yùn)動(dòng)，而閥門件隨活塞的運(yùn)動(dòng)而同時(shí)運(yùn)動(dòng)。通過閥門件的運(yùn)動(dòng)，供抽吸的水通過單向閥流入面向儲(chǔ)存著供抽吸的水的蓄水池的水缸室，而外部空氣通過水缸室上的開口也進(jìn)入水缸室。結(jié)果，空氣與水共存，作為氣水混合物位于水缸室里。當(dāng)閥門件到達(dá)上死點(diǎn)，通過氣缸的另一通孔提供壓縮空氣，從而使閥門件下降。由于下降，水缸室里的空氣被進(jìn)一步壓縮。因此，在水缸室里的帶空氣的水通過單向閥流入中空水缸的內(nèi)部。從水缸室流入中空水缸內(nèi)部的空氣在這里膨脹。結(jié)果，通過第一開口將水輸出，由此實(shí)現(xiàn)水的抽吸。
此外，當(dāng)增壓機(jī)使用返流空氣時(shí)，可使用一個(gè)具有上述結(jié)構(gòu)的增壓機(jī)。返流空氣可能具有略高于大氣壓力的剩余正壓力，儲(chǔ)存在低壓罐里，然后輸入到第一增壓機(jī)并在其中被壓縮，然后被輸送和儲(chǔ)存在中壓罐并在其中進(jìn)一步被壓縮至一預(yù)定的壓力，然后作為高壓壓縮空氣儲(chǔ)存，經(jīng)過接受罐提供給供應(yīng)管。


圖1是表示按照本發(fā)明的抽水機(jī)的一實(shí)施例的略圖;
圖2是示意地表示利用按照本發(fā)明的抽水機(jī)產(chǎn)生電能的一發(fā)電系統(tǒng)的略圖;
圖3是按本發(fā)明的抽水機(jī)里的水缸的一實(shí)施例的縱剖視圖，其中水缸里的閥門件在下死點(diǎn)，圖4是按照本發(fā)明的抽水機(jī)里的水缸的一實(shí)施例的縱剖視圖，其中水缸的閥門件從下死點(diǎn)略微上升;
圖5是按照本發(fā)明的抽水機(jī)里的水缸的一實(shí)施例的縱剖視圖，其中水缸的閥門件在上死點(diǎn);
圖6是按照本發(fā)明的抽水機(jī)里的水缸的一實(shí)施例的縱剖視圖，其中水缸的閥門件從上死點(diǎn)略微下降;
圖7是表示在一圓盤件上的單向閥的一種分布形式的立體圖，單向閥將被安裝在此圓盤件上;
圖8是表示圖3所示抽水機(jī)的水缸所用的單向閥的一種形狀的立體圖;
圖9是水缸的立體圖，它表示了一種有輸出開口和進(jìn)氣開口的形式;
圖10是一按照本發(fā)明用來壓縮空氣的增壓系統(tǒng)的立體圖;
圖11表示一按照本發(fā)明利用增壓系統(tǒng)來壓縮空氣的抽水機(jī);
圖12是示意地表示利用按照本發(fā)明的、包括一壓縮空氣增壓器的抽水機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)。
將通過較佳的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
然而，應(yīng)該明白本發(fā)明決不只限于下面將特別說明的部件，排列方式等，在不超越本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的情況下可以作出許多變化和改進(jìn)。
圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的略圖，它示意地表示一抽水機(jī)。雖然這個(gè)實(shí)施例是由兩個(gè)抽水機(jī)組成的，且各抽水機(jī)均包括一個(gè)氣缸和水缸，但為方便說明，下面只通過一個(gè)抽水機(jī)來介紹氣流和水流。
在附圖中，標(biāo)號(hào)1表示一空氣分配閥，分配閥1在預(yù)定的時(shí)間間隔里使壓縮空氣交替地流向氣缸4的一端6和另一端7，從而使氣缸活塞5往復(fù)運(yùn)動(dòng)。分配閥1使來自壓縮空氣管2的壓縮空氣流向氣缸4的一端6，從而使氣缸活塞5運(yùn)動(dòng)。
另一方面，在氣缸4另一端7里的空氣被氣缸活塞5壓縮并被送回分配閥1，再通過輸出管子3被送回儲(chǔ)存槽(未示出)。這樣送回的壓縮空氣通過第一和第二增壓機(jī)(未示出)并通過壓縮空氣管2再流入分配閥1。分配閥1在經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間間隔后使氣流改變方向，即使氣流流入氣缸4的另一端7，從而使氣缸活塞5向氣缸4的一端6運(yùn)動(dòng)。接著，在氣缸4的一端6里的空氣被氣缸活塞5擠出，并通過輸出管3送回到存儲(chǔ)槽(未示出)。
這樣，壓縮空氣按照上述循環(huán)過程里的空氣循環(huán)進(jìn)行環(huán)流，使活塞5運(yùn)動(dòng)。在這里壓縮空氣的壓力為5kg/cm2G，氣缸直徑為500mm，活塞沖程為250mm和活塞面積為1918cm2。在氣缸4里的氣缸活塞5的往復(fù)運(yùn)動(dòng)被設(shè)定在每分鐘92個(gè)來回。
接下來介紹一水槽。
在圖1里，標(biāo)號(hào)8表示一蓄水池，且蓄水池深約7m，也即它能提供相當(dāng)于約7m深水的水壓力。氣缸4里的氣缸活塞5與水缸9里的閥門件12和15相連。當(dāng)通過提供壓縮空氣給氣缸4的一端6而使活塞5下推時(shí)，閥門件12和15也同時(shí)被下推。
閥門件12和15均具有雙層結(jié)構(gòu)，各層上均同圓心地安裝著18個(gè)直徑為100mm的單向閥，即每個(gè)閥門件總共有36個(gè)單向閥。使用雙層結(jié)構(gòu)可防止水缸室11里的水由于其相對應(yīng)的水缸室13和14里的閥門件15被升高引起的反作用而從水缸室11流入水缸室10。
由于閥門件12和15的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，水交替地發(fā)生如下所述的運(yùn)動(dòng)。水缸室11里的水從出口20通過抽水管21被輸出，而水缸室10里的水通過36個(gè)單向閥(未示出)輸入水缸室11。當(dāng)閥門件12下降時(shí)，水缸室11里的水被閥門件12推壓，從而從出口20通過抽水管21被輸入到供水儲(chǔ)槽22。另一方面，與同一個(gè)活塞5相連的閥門件15也被同時(shí)推下，從而使水缸室14里的水被輸入到水缸室13。
當(dāng)活塞5和閥門件12及15到達(dá)下死點(diǎn)時(shí)，上述的氣流方向改變，從而使活塞5開始上升。隨即，閥門件12和15也開始上升，并將水缸室10里的水輸給水缸室11。在閥門件12上升的最初階段，水缸室11內(nèi)部立刻成為真空。在這種真空狀態(tài)下，閥門件12和15繼續(xù)上升，由此將蓄水池里的水吸入，并當(dāng)閥門件12通過水缸上的進(jìn)氣口18時(shí)，空氣從進(jìn)氣口18進(jìn)入水缸室11。換句話說，水缸室11內(nèi)部最初只充滿水，然后開始充滿水和中途進(jìn)入空氣的氣水混合物。
當(dāng)閥門件12到達(dá)上死點(diǎn)并開始下降時(shí)，向下推動(dòng)在水缸室11里的氣水混合物，特別是壓縮在水缸里的空氣。當(dāng)閥門件12向下推動(dòng)在水缸里的、作為與水的混合物的空氣時(shí)，該空氣被進(jìn)一步壓縮。當(dāng)空氣的壓力超過預(yù)定值時(shí)，與水混在一起的空氣通過出口20被輸出水缸。
此時(shí)，被壓縮的空氣從受壓狀態(tài)下釋放并膨脹(與作為混合物的一部分而同時(shí)存在的水一起)從出口20處向上推動(dòng)水經(jīng)過抽水管21到設(shè)置在外側(cè)的供水儲(chǔ)槽22。
另一方面，在與水缸室10和11相對應(yīng)的水缸室13和14里重復(fù)進(jìn)行與水缸室10和11一樣的步驟。閥門件15向下推動(dòng)，使通過進(jìn)水口17流入水缸室14里的水從水缸室14輸入到水缸室13。當(dāng)閥門件15通過水缸室13和14的中途預(yù)定位置時(shí)，由于其中發(fā)生的負(fù)壓使外部空氣通過進(jìn)氣口19進(jìn)入水缸室13。在閥門件15上升時(shí)，空氣被壓縮，使空氣壓力達(dá)到一預(yù)定壓力。當(dāng)達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)，與水在一起的空氣通過出口20被輸出，而空氣從壓力下釋放，從而使作為與空氣的混合物的水被向上推動(dòng)，從出口20到設(shè)置在外側(cè)的供水儲(chǔ)槽22。
在這個(gè)實(shí)施例的水槽里，水缸室10-11和13-14，以及閥門件12和15的直徑均為1400mm，而閥門件12和15的沖程均為250mm。在水缸室10-11和13-14的中間有一出口20，且出口20的直徑是300mm。在進(jìn)氣口18和19處使用直徑為5英寸的管子。進(jìn)氣口18和19分別位于閥門件12和15沖程的中點(diǎn)，即在12.5cm處。
在本實(shí)施例里，安裝著兩個(gè)抽水機(jī)，它們各包括具有氣缸活塞5的氣缸4，和分別具有與活塞5同步運(yùn)動(dòng)的閥門件12和15的兩個(gè)水缸室10-11和13-14。然而也可使用其中只有一個(gè)與活塞5相連的閥門件的抽水機(jī)，該閥門件隨活塞5的運(yùn)動(dòng)而垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而吸入水和導(dǎo)入空氣，并利用壓縮空氣的膨脹力將水抽上去。此外，除了使用兩個(gè)抽水機(jī)外，也可使用單個(gè)抽水機(jī)，或使用三個(gè)或更多的抽水機(jī)。關(guān)于它們的布置，其中的抽水機(jī)最好是并排安裝的和/或其中的兩個(gè)閥門件最好是與一活塞相連的。其理由是雖然閥門控制略微復(fù)雜些，但由于空氣壓縮次數(shù)增加仍能使抽水工作穩(wěn)定進(jìn)行。
在這個(gè)實(shí)施例里，壓縮空氣使閥門件產(chǎn)生垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而閥門件的運(yùn)動(dòng)使外部空氣和水被吸入。然而，此外使閥門件運(yùn)動(dòng)的裝置只限于轉(zhuǎn)變壓縮空氣流的方向。但也可使用其它的輸送裝置，如油泵，能方便地進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的線性馬達(dá)等等。
圖2是示意地表示使用上述抽水機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)的略圖。
在圖2中，標(biāo)號(hào)32表示一儲(chǔ)罐，它儲(chǔ)存著來自壓縮機(jī)(未示出)的壓縮空氣。該壓縮機(jī)(未示出)在內(nèi)部電力產(chǎn)生起動(dòng)前先由商業(yè)電力驅(qū)動(dòng)。然后，由內(nèi)部電力來驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。標(biāo)號(hào)33表示一儲(chǔ)氣罐(中繼罐)，它將來自儲(chǔ)罐32的壓縮空氣輸送給分配閥34和34′。
在按照本實(shí)施例的發(fā)電系統(tǒng)里，使用四通雙位回轉(zhuǎn)式分配閥，并使用0.75Kw的KS型馬達(dá)作為分配閥34和34′的動(dòng)力。閥34和34′的結(jié)構(gòu)是這樣的，由放氣口(R口)釋放的空氣流入增壓系統(tǒng)(未示出)的收集室并在增壓系統(tǒng)里增壓，靠自己的氣壓力進(jìn)入儲(chǔ)罐32。在本實(shí)施例里，兩個(gè)閥34和34′均可用來輸送和接受壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)在輸送和接受壓縮空氣之間的轉(zhuǎn)換。
標(biāo)號(hào)35，35′，36和36′表示前面所述的抽水機(jī)。在按照本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)里，使用這四個(gè)抽水機(jī)。由此，利用閥34和34′而發(fā)生的輸送和接受壓縮空氣的轉(zhuǎn)換，使在抽水機(jī)35，35′，36和36′里的氣缸活塞交替地產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于水缸活塞與氣缸活塞運(yùn)動(dòng)相連，抽水機(jī)水缸里的閥門件也產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而將在水缸里的、與抽入的空氣混在一起的水抽到供水儲(chǔ)槽37里。抽入的水儲(chǔ)存在供水儲(chǔ)槽37里，然后將它放出，利用水頭來驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)38，從而使發(fā)電機(jī)39運(yùn)轉(zhuǎn)，獲得預(yù)期的電能。
標(biāo)號(hào)30表示一蓄水池，里面安裝著儲(chǔ)罐32，儲(chǔ)氣罐33和抽水機(jī)35，35′，36和36′，通常里面充滿水。
抽水機(jī)35，35′，36和36′上分別有輸入管和輸出管43′和44′，41′和42′，41和42，以及43和44，它們分別連接在分配閥34′，34′，34和34上，通過分配閥可實(shí)現(xiàn)輸送和接受壓縮空氣之間的轉(zhuǎn)換。
抽水機(jī)35，35′和36，36′上分別連接著導(dǎo)入外部空氣的進(jìn)氣管45和45′，通過它們，并伴隨抽水機(jī)里的閥門件(未示出)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使空氣與在水缸里的水成為一種氣水混合物。依靠這氣水混合物里空氣的膨脹力，可將水通過分別連接在抽水機(jī)35，35′和36，36′上的抽水管46′和46抽吸到供水儲(chǔ)槽37里。
在本實(shí)施例里，利用一壓縮機(jī)(未示出)來獲得壓縮空氣，并將壓縮空氣暫時(shí)儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐32里，然后提供給氣缸，再后該壓縮空氣又返回到儲(chǔ)罐32里以便再循環(huán)。如果在循環(huán)時(shí)壓力下降，也可在儲(chǔ)罐32上再安裝一備用泵(未示出)。
接著介紹用于上述抽水機(jī)的水缸結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例。
參看圖3至圖9，用于按照本發(fā)明的抽水機(jī)的水缸的一個(gè)實(shí)施例介紹如下。圖3是用于按照本發(fā)明的抽水機(jī)的水缸的一實(shí)施例的垂直剖視圖，其中水缸的閥門件在下死點(diǎn)。圖4是用于按照本發(fā)明的抽水機(jī)的水缸的一實(shí)施例的垂直剖視圖，其中水缸的閥門件從下死點(diǎn)略微上升。圖5是用于按照本發(fā)明的抽水機(jī)的水缸的一實(shí)施例的垂直剖視圖，其中水缸的閥門件在上死點(diǎn)。圖6是用于按照本發(fā)明的抽水機(jī)的水缸的一實(shí)施例的垂直剖視圖，其中水缸的閥門件從上死點(diǎn)略微下降。圖7是表示在一圓盤件上的單向閥的一種分布形式的立體圖，單向閥將被安裝在圓盤件上。圖8是表示用于圖3所示抽水機(jī)的水缸里的單向閥的一種形狀的立體圖。圖9是水缸的立體圖，它表示了一有輸出口和進(jìn)氣口的形式。
這種用于抽水機(jī)的水缸與前面圖1所示的抽水機(jī)里的水缸S是一致的，它主要包括作為缸體的主水缸50，作為安裝在主水缸50里的中空水缸的水缸51，作為安裝在水缸51里的氣缸的氣缸6，作為安裝在氣缸6里的活塞的氣缸活塞5，以及安裝在水缸51里的閥門件12和15。
在本實(shí)施例里的主水缸50是一中空水缸，其中水缸51可縱向(圖3中的垂直方向)滑動(dòng)地安裝著。約在主水缸50長度方向的中間有一作為第一開口的出口20，抽水管21連在上面。此外，出口20經(jīng)過輸出口54(下面介紹)與中央室51a連通。還有，在主水缸50兩端的附近設(shè)有在進(jìn)氣口18和19，進(jìn)氣管46和46′分別連接在上面。進(jìn)氣口18和19分別位于下面介紹的閥門件12和15沖程L的中點(diǎn)。換句話說，它們各在離主水缸50二端的約 1/2 L距離處。
氣缸6的里面有一圓盤狀氣缸活塞5，且氣缸活塞5將氣缸內(nèi)部分為第一氣缸室6a和第二氣缸室6b。在氣缸6兩端的附近設(shè)有壓縮空氣通孔52a和52b，以及連接在通孔上的壓縮空氣管(未示出)。上面安裝著氣缸活塞5的活塞桿5b延伸通過氣缸6的兩端表面，O型圈53安裝在端孔處，以使氣缸保持密封狀態(tài)。
氣缸活塞5成一圓盤形，并可沿著氣缸縱向(在圖3的垂直方向)滑動(dòng)地安裝在氣缸6里?；钊麠U5b通過氣缸活塞5的中心延伸，并互相固定連接?；钊麠U5b的二端分別固定安裝著閥門件12和15。
水缸51可沿主水缸50縱向滑動(dòng)地安裝在主水缸50里，相應(yīng)地，它具有與主水缸50相似的中空水缸體結(jié)構(gòu)。水缸51的二端分別安裝著閥門件12和15。
在水缸51里，有一與前述主水缸50上的出口20連通的通孔54，如圖9所示(順便說一句，圖9略去了閥門件12和15)，它可以是一個(gè)沿水缸51縱向延伸的長腰孔。
在水缸51二端的閥門件12和15均具有雙層結(jié)構(gòu)。即，在本實(shí)施例的水缸51二端的閥門件12和15均有定距離間隔安裝的圓盤件，且圓盤件上安裝著許多單向閥。在本實(shí)施例里，單向閥是這樣安裝的，眾多單向閥55以兩個(gè)同心圓的方式環(huán)狀安裝在圓盤件上，6個(gè)單向閥55被安裝在內(nèi)同心圓上，8個(gè)單向閥被安裝在外同心圓上，如圖7所示。
如圖8所示，單向閥55包括環(huán)形安裝件57，安裝在環(huán)形安裝件57的中心孔里的孔板58，一端通過螺母固定在孔板58中心處的螺栓59，安裝在螺栓59另一端和孔板58之間的彈簧60，以及一復(fù)蓋著孔板58、安裝在彈簧60和孔板58之間的圓形閥門零件61。
如圖9所示，水缸51也有作為第二和第三開口的進(jìn)氣口62a和62b，它們分別與主水缸50上的進(jìn)氣口18和19連通。
鑒于單向閥的這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)流體從安裝著閥門零件61一側(cè)(圖8a所示的一側(cè))的單向閥在閥門零件61上流過時(shí)，流體壓力使閥門零件61被壓在孔板58上，從而防止流體通過孔板58流入另一側(cè)。另一方面，當(dāng)流體從安裝著閥門零件61相反側(cè)的單向閥一側(cè)(圖8b所示一側(cè))、通過孔板58在閥門零件61上流過時(shí)，由于流體的壓力克服彈簧60的彈力，使閥門零件61發(fā)生沿螺栓59軸向(圖8a中實(shí)線箭頭所示方向)的移動(dòng)，從而使流體通過孔板58流入另一側(cè)。當(dāng)彈簧的彈力超過流體的壓力時(shí)，彈力又將閥門零件61壓在孔板58上，由此進(jìn)入單向閥的關(guān)閉狀態(tài)。
接著，通過參看圖1和圖3至圖6來介紹具有上述結(jié)構(gòu)的水缸的運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖3畫了一水缸，其中氣缸活塞5在最低位置，也即在下死點(diǎn)。氣缸活塞5與閥門件12和15相連，因此當(dāng)氣缸活塞在下死點(diǎn)時(shí)，閥門件12和15也在下死點(diǎn)。
在氣缸活塞到達(dá)下死點(diǎn)時(shí)，由于分配閥1(見圖1)的作用，氣流轉(zhuǎn)向，壓縮空氣從氣缸6的另一通孔52b處進(jìn)入，從而使氣缸活塞5開始上升。
隨著氣缸活塞5開始上升，閥門件12和15也同時(shí)開始上升，從而使蓄水池里的水(見圖1)通過閥門件12上的單向閥55流入水缸室11內(nèi)(見圖4中的空心箭頭)。在隨著氣缸活塞5上升的同時(shí)閥門件12上升的情況下，空氣通過主水缸50上的進(jìn)氣口18進(jìn)入水缸室11。結(jié)果，該空氣與先前進(jìn)入的水共存，并作為氣水混合物存留在水缸室11內(nèi)。
在閥門件12到達(dá)上死點(diǎn)時(shí)(見圖5)，由于分配閥1的作用，氣流又轉(zhuǎn)向，壓縮空氣從氣缸6的另一通孔52a處進(jìn)入，從而隨著氣缸活塞5開始下降，閥門件12和15開始下降。在閥門件12下降時(shí)，水缸室11內(nèi)的空氣逐漸被壓縮。當(dāng)空氣被壓縮到這樣的程度即單向閥55上的閥門零件可向下克服彈簧60的彈力時(shí)，水缸室11內(nèi)的壓縮空氣和水將向下推開安裝在閥門件12的中央室一側(cè)的單向閥55上的閥門零件61而進(jìn)入水缸51的中央室51a(圖6中的實(shí)線空心箭頭)。
當(dāng)空氣從水缸室11進(jìn)入中央室51a后，空氣從壓力下釋放并在中央室51a里膨脹，從而向上推動(dòng)進(jìn)入中央室51a的水，使其從出口20通過抽水管21(見圖1)到供水儲(chǔ)槽22(見雙點(diǎn)劃線畫的箭頭)。
然后，活塞回到圖3所示的位置，即活塞5位于下死點(diǎn)。接著，重復(fù)上述相同的運(yùn)轉(zhuǎn)。附帶說一句，閥門件15也進(jìn)行著與閥門件12基本相同的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，這里省略了對閥門件15運(yùn)轉(zhuǎn)的介紹。
在上述實(shí)施例里，閥門件12和15上均設(shè)有14個(gè)單向閥55。然而，單向閥55的數(shù)量不必限于此數(shù)量?？梢赃x擇任何適當(dāng)數(shù)量的單向閥。
接下來，通過參看附圖來介紹本發(fā)明的再循環(huán)增壓機(jī)的一實(shí)施例，該增壓機(jī)用來增加本發(fā)明的抽水機(jī)里的循環(huán)空氣壓力。
圖11表示使用增壓系統(tǒng)的抽水機(jī)，按照本發(fā)明該增壓系統(tǒng)用來壓縮空氣。雖然該圖中畫了兩個(gè)抽水機(jī)，它們各包括一氣缸104和一水缸109，并對稱地安裝在蓄水池108里，然而為便于說明，下面只介紹其中的一個(gè)。
標(biāo)號(hào)101表示一氣流分配閥，這里使用兩個(gè)4通2位的電磁分配閥(稱為4通連接閥)。標(biāo)號(hào)102表示一壓縮空氣供應(yīng)管，標(biāo)號(hào)103表示輸送帶有剩余壓力壓縮空氣的返流管。
在垂直地安裝在水里的抽水機(jī)的中心部位安裝著氣缸104。氣缸104由活塞105分為兩個(gè)壓力室106和107。氣缸104由同軸的水缸109包圍著，大于活塞105直徑的水缸活塞112和115分別同軸地安裝在氣缸活塞桿延伸的上端和下端。在水缸活塞112的上面和下面分別是水缸室110和111，水缸室110里有一面向蓄水池開放的頂部供水孔116，而水缸室111在輸送閥或出口120等打開前是密封的。同樣，在水缸活塞115的下面和上面分別是汽缸室114和113，水缸室114有一面向蓄水池開放的底部供水孔117，而水缸室113在輸送閥或出口120等打開前是密封的。在水缸活塞112和115上均呈同心圓地布置著許多軸向貫通的孔。一個(gè)單向閥(未示出)安裝在一個(gè)通孔里，從而使水向一個(gè)方向流動(dòng)。換句話說，水缸活塞112允許水向一個(gè)方向流動(dòng)，即在活塞112上升時(shí)，水只能從水缸室110流入水缸室111。另一方面，水缸活塞115也允許水向一個(gè)方向流動(dòng)，即只有在活塞115下降時(shí)，水從水缸室114流入水缸室113。因此，以相反方向安裝水缸活塞112上的單向閥和水缸活塞115上的單向閥。
標(biāo)號(hào)118和119表示進(jìn)氣口?；钊?12剛開始上升后在水缸室111里產(chǎn)生的負(fù)壓會(huì)使外部空氣通過進(jìn)氣口118進(jìn)入水缸室111，同時(shí)輸送氣水混合物;而活塞115剛開始下降后在汽缸室113里產(chǎn)生的負(fù)壓會(huì)使外部空氣通過進(jìn)氣口119進(jìn)入室113，同時(shí)輸送氣水混合物;在此同時(shí)，還將預(yù)定壓力下的水導(dǎo)入水缸室111和113。
按照本發(fā)明用于抽水機(jī)的壓縮空氣增壓機(jī)的一實(shí)施例具有這樣的結(jié)構(gòu)包括一低壓罐151，一第一增壓機(jī)152，一中壓罐153，一第二增壓機(jī)154，一高壓罐155，以及一與輸送具有剩余壓力的壓縮空氣的返流管連接的接受罐156，如圖10所示。兩臺(tái)成套的二級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)對返還空氣增壓，并提供給連接在其上的壓縮空氣供應(yīng)管。換句話說，將返流管103(鐵制的)在低壓罐151(鐵制的)前面一點(diǎn)位置上連接到外部空氣導(dǎo)入管157(鐵制的)上，而匯集管連接在低壓罐151的進(jìn)口上。外部空氣導(dǎo)入管157上安裝著控制閥158，它只有在來自返流管103的具有剩余壓力的壓縮空氣有可能通過時(shí)才關(guān)閉。
低壓罐151具有0.9立方米的容積，以確保進(jìn)入第一增壓機(jī)152的空氣的數(shù)量。從低壓罐151出口到第一增壓機(jī)152進(jìn)口閥的連接管159(鐵制的)先向上，后水平，最后向下接在此進(jìn)口閥上。
由于第一增壓機(jī)152的主要目的是從低壓罐151吸收所需量的空氣，因此它使用二級(jí)臥式(雙動(dòng)作方式)的往復(fù)式壓縮機(jī)，它具有12m3/分鐘的額定輸出，略大于大氣壓力(正壓力)的進(jìn)口壓力，22m3/分鐘的出口壓力，1，500rpm的轉(zhuǎn)速，以及7Kw的電動(dòng)機(jī)動(dòng)力消耗。
首先通過確定來自抽水機(jī)氣缸104里的和供應(yīng)管102和返流管103的氣流的總的空氣量和備用空氣量，然后確定壓縮機(jī)活塞位移所產(chǎn)生并輸出的空氣量和容積效率，再通過確定的數(shù)值之間的比較，從而可選擇壓縮機(jī)的容積。在本發(fā)明里，根據(jù)這些數(shù)值將適當(dāng)?shù)娜莘e分配給第一和第二增壓機(jī)。
連接在第一增壓機(jī)152出口閥上的連接管160(鐵制的)先通過控制閥161垂直向上，然后水平，最后向下連接在中壓罐153(鐵制的)的進(jìn)口上。
中壓罐153用來暫時(shí)儲(chǔ)存壓縮空氣，以防止壓力突然變化，此外，還可用來降低從第一增壓機(jī)152來的壓縮空氣的脈動(dòng)，當(dāng)空氣間歇地流動(dòng)時(shí)，它可在發(fā)生大量氣流流動(dòng)時(shí)通過提供壓縮空氣作補(bǔ)充來防止壓力下降。
中壓罐153的通過率取決于第一增壓機(jī)152的輸出空氣量，抽水機(jī)氣缸104和供應(yīng)管及返流管里的空氣消耗量，中壓罐153的最大壓力，中壓罐153允許的最小壓力，氣缸104每分鐘的運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)等等。在本實(shí)施例里，通過率是每分鐘28立方米。
中壓罐153上有排泄堵頭163，它可將罐153底部沉積的冷凝水和油等等排到外面去。
從中壓罐153到第二增壓機(jī)154進(jìn)口閥的連接管162(鐵制的)先垂直向上，然后成水平，最后向下連接在此進(jìn)口閥上。
第二增壓機(jī)154是將具有中等壓力的壓縮空氣加壓到預(yù)定的壓力。第二增壓機(jī)154也使用二級(jí)臥式(雙動(dòng)作方式)的往復(fù)式壓縮機(jī)，它具有20匹馬力的額定輸出，22米3/分鐘的進(jìn)口壓力，12公斤/厘米2的出口壓力，每分鐘1，800轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，以及20千瓦的電動(dòng)機(jī)動(dòng)力消耗。通過本增壓機(jī)和第一增壓機(jī)152之間的分配來選擇第二增壓機(jī)的容積。
連接在第二增壓機(jī)154出口閥上的連接管164(鐵制的)通過控制閥165先垂直向上，然后成水平，最后向下連接在高壓罐155(鐵制的)的進(jìn)口上。除了控制閥161和165外，也可在連接管160和164上安裝單向閥，以分別防止從中壓罐153到第一增壓機(jī)152的回流，以及從高壓罐155到第二增壓機(jī)154的回流。然而，通常使用增壓機(jī)出口閥。
高壓罐155也是用來暫時(shí)儲(chǔ)存壓縮空氣的，以防止壓力的突變，此外，它也可用來降低從第二增壓機(jī)154來的壓縮空氣的脈動(dòng)，并且當(dāng)空氣是間歇地消耗時(shí)，它可通過提供壓縮空氣作補(bǔ)充來防止大量消耗空氣時(shí)的壓力降低。
用與確定中壓罐153通過率的方法相同的方法來確定高壓罐155的容積。在本實(shí)施例里，其容積是6.25m3。
高壓罐155上也有排泄堵頭166，以便將沉積在罐底的水凝氣，油或其它東西排列外面去。
從高壓罐155出口到接受罐156的連接管167水平地直接延伸。接受罐156作為中繼容器。從接受罐156出口上延伸出來的管子168(鐵制的)連接在壓縮空氣供應(yīng)管102上(鐵制的)。
下面主要將通過對空氣流動(dòng)的描述來介紹使用按照本發(fā)明的壓縮空氣增壓機(jī)的抽水機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
氣流分配閥1引導(dǎo)具有約12kg/cm2G壓力的壓縮空氣從供應(yīng)管102至壓力室106以推動(dòng)氣缸活塞105。另一方面，在氣缸104另一壓力室107里的空氣被氣缸活塞5推出，它尚有約5-7kg/cm2G的剩余壓力，然后被送回分配閥101，并通過返流管103返回到低壓罐151。
然后，具有約5-6kg/cm2G剩余壓力的返回壓縮空氣通過低壓罐151和第一增壓機(jī)152被加壓至約8kg/cm2G的壓力，再通過中壓罐153和第二增壓機(jī)154被加壓至約12kg/cm2G的壓力，然后儲(chǔ)存在高壓罐155里，并通過接受罐156和供應(yīng)管102再被導(dǎo)入分配閥101。經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間間隔后，分配閥101改變氣流方向，使具有約12kg/cm2G壓力的壓縮空氣流入氣缸104的另一壓力室107，使氣缸活塞105向氣缸104中的壓力室106移動(dòng)。由此，在氣缸104的壓力室106里的空氣被氣缸活塞105推出，它保留著約5-6kg/cm2G的剩余壓力，并通過返流管103返回到低壓罐151。氣缸活塞105重復(fù)進(jìn)行這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
壓縮空氣通過上述循環(huán)路線進(jìn)行循環(huán)，并由此推動(dòng)活塞105。在這種情況下，具有約12kg/cm2G初始?jí)毫Φ膲嚎s空氣在氣缸活塞105的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中被消耗，從而使壓縮空氣又成為只有約5-6kg/cm2G剩余壓力的壓縮空氣。利用按照本實(shí)施例的壓縮空氣增壓機(jī)對具有約5-6kg/cm2G剩余壓力的壓縮空氣再增壓，使其達(dá)到高壓，由此可在水里保存能量，使抽吸的水增加，而在此以前，具有剩余壓力的壓縮空氣是被排入大氣的。
現(xiàn)在將進(jìn)一步詳細(xì)地介紹按照本發(fā)明的壓縮空氣增壓機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
從返流管103返回的、帶有約5-6kg/cm2G剩余壓力的壓縮空氣在相同的壓力下儲(chǔ)存在低壓罐151里。由于第一增壓機(jī)152運(yùn)轉(zhuǎn)，儲(chǔ)存在低壓罐151里的壓縮空氣通過管子159進(jìn)入第一增壓機(jī)152進(jìn)口，并被增壓到約8kg/cm2G的壓力。
在第一增壓機(jī)152里的被增壓到約8kg/cm2G壓力的空氣從第一增壓機(jī)152的出口排出，依靠自身壓力通過裝有控制閥161的管子160流入中壓罐153，并以kg/cm2G的中等壓力水平儲(chǔ)存在其中。中壓罐153可用來防止壓力的突然變化和降低來自第一增壓機(jī)152的壓縮空氣的脈動(dòng)。
儲(chǔ)存在中壓罐153里的具有預(yù)定壓力的壓縮空氣通過管子162進(jìn)入第二增壓機(jī)154的進(jìn)口閥，并在其中被進(jìn)一步增壓至約12kg/cm2G的壓力。請注意，這里使用兩個(gè)串聯(lián)的二級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)。這是因?yàn)?，使用一?jí)往復(fù)式壓縮機(jī)會(huì)產(chǎn)生不希望有的能量損失，即將壓縮空氣增壓到預(yù)定的最終壓力的能量效率較差。換句話說，當(dāng)級(jí)數(shù)增加，第一增壓機(jī)輸出的空氣經(jīng)中間冷卻裝置冷卻后達(dá)到外界溫度，在這種情況下，第二增壓機(jī)可以啟動(dòng)。因此，可降低能量損失并達(dá)到改進(jìn)的能量效率。然而，使用一個(gè)具有較大容積的多級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)會(huì)增加投資成本。因此，安裝兩個(gè)二級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)。實(shí)際上，在第一增壓機(jī)里，空氣從正壓力被增壓到約8kg/cm2G，而在第二增壓機(jī)154里從約8kg/cm2G被增壓到約12kg/cm2G。
在第二增壓機(jī)154里經(jīng)受了第二級(jí)壓縮的空氣從第二增壓機(jī)154的出口閥處排出，并依靠自身壓力通過裝有控制閥165的管子164到達(dá)高壓罐155，并以預(yù)定壓力儲(chǔ)存在里面。高壓罐155也可用來防止壓力的突然變化和降低從第二增壓機(jī)154排出的壓縮空氣的脈動(dòng)。儲(chǔ)存在高壓罐155里具有預(yù)定壓力的壓縮空氣通過管子167進(jìn)入作為中繼容器的接受罐156，然后通過管子168從接受罐156進(jìn)入壓縮空氣供應(yīng)管102。
接著介紹一蓄水池。
蓄水池108深約7m。氣缸104里的氣缸活塞105與水缸109里的水缸活塞112和115相連。當(dāng)通過向水缸104里的一個(gè)壓力室106提供壓縮空氣而向下推動(dòng)活塞105時(shí)，水缸活塞112和115也同時(shí)被向下推動(dòng)。
水缸活塞112和115均具有雙層結(jié)構(gòu)，其中各層上呈同心圓地安裝著18個(gè)直徑為100mm的單向閥，也即是說各水缸活塞總共有36個(gè)單向閥。使用雙層結(jié)構(gòu)可防止由于在相對應(yīng)的氣缸里的水缸活塞115上升而產(chǎn)生的使水缸室111里的水流到水缸室110里去。
通過水缸活塞112和115的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，水交替地發(fā)生如下所述的流動(dòng)。在水缸室111里的水從出口120通過抽水管121被輸出，而在水缸室110里的水通過36個(gè)單向閥(未出示)輸入室111。當(dāng)水缸活塞112下降時(shí)，水缸室111里的水被水缸活塞112推壓，接著從出口120通過抽水管121被輸入供水儲(chǔ)槽122里。另一方面，與同一個(gè)活塞105也相連的水缸活塞115同時(shí)向下推壓，使水缸室114里的水通過單向閥流入水缸室113。
在活塞105及水缸活塞112和115到達(dá)下死點(diǎn)后，上述的氣流方向被改變，從而使活塞105開始上升。隨即，水缸活塞112和115也開始上升，從而使水缸室110里的水通過單向閥進(jìn)入水缸室111。在水缸活塞112上升初始階段，水缸室111的內(nèi)部立刻變成真空。在這種真空狀態(tài)下，水缸活塞112和115繼續(xù)上升，從而吸入蓄水池108里的水，并當(dāng)水缸活塞112經(jīng)過在水缸上的進(jìn)氣口118時(shí)，使空氣從進(jìn)氣口118處進(jìn)入水缸室111。換句話說，水缸室111里開始只充滿水，然后在中途時(shí)開始成為氣水混合物。
在水缸活塞112到達(dá)上死點(diǎn)后開始下降時(shí)，在水缸室111里的氣水混合物被向下推壓，從而使水缸室111里的空氣被壓縮。由于水缸活塞112向下推壓在水缸里的、作為與水混合的空氣，該空氣將被進(jìn)一步壓縮。當(dāng)空氣的壓力超過預(yù)定值后，該空氣將與水一起通過出口120排到水缸外面去。
此時(shí)，已被壓縮的空氣從加壓狀態(tài)下釋放并膨脹(它仍與水共存而作為一種混合物，從出口120通過抽水管121向上推動(dòng)水到設(shè)置在外面的供水儲(chǔ)槽122。
另一方面，在與水缸室110和111相對應(yīng)的水缸室113和114里重復(fù)在水缸室110和111里發(fā)生的相同步驟。水缸活塞115被向下推動(dòng)，從而使通過進(jìn)水口117進(jìn)入水缸室114的水從水缸室114進(jìn)入水缸室113。當(dāng)水缸活塞115經(jīng)過在水缸室113和114中途的一個(gè)預(yù)定位置時(shí)，由于水缸室113里出現(xiàn)的負(fù)壓使外部空氣通過進(jìn)氣口119進(jìn)入水缸室113。在水缸活塞115上升時(shí)，空氣被壓縮并達(dá)到一個(gè)預(yù)定的壓力。當(dāng)達(dá)到預(yù)定的壓力時(shí)，空氣與水一起通過出口120被輸出，并從壓力下釋放空氣，從而使與空氣混合的水通過出口120被抽吸到設(shè)置在外面的供水儲(chǔ)槽122里。
在本實(shí)施例的蓄水池里，水缸室110，111，113和114，以及水缸活塞112和115均具有1400mm的直徑，而水缸活塞112和115的沖程均為250mm。在水缸室110和111組成的水缸及水缸室113和114組成的水缸之間的當(dāng)中有出口120，而出口120的直徑是300mm。在進(jìn)氣口118和119處，各安裝5英寸直徑的管子。進(jìn)氣口118和119分別位于水缸活塞112和115沖程的中點(diǎn)，即在12.5cm的位置上。
在本實(shí)施例里安裝著兩個(gè)抽水機(jī)，它們均有帶有氣缸活塞105的氣缸104，和帶有兩個(gè)隨活塞105運(yùn)動(dòng)的水缸活塞112和115的水缸109。然而，也可使用只有一個(gè)與活塞105相連的水缸活塞的抽水機(jī)，該水缸活塞可隨活塞105的運(yùn)動(dòng)而垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而吸入水和導(dǎo)入空氣并利用壓縮空氣的力抽吸水。此外，除了使用兩個(gè)抽水機(jī)外，也可使用單個(gè)抽水機(jī)，或使用三個(gè)或更多的抽水機(jī)。在這些結(jié)構(gòu)中，較佳的是將抽水機(jī)并列安裝和/或使兩個(gè)水缸活塞與一個(gè)氣缸活塞相連。其理由是由于減少了空氣壓縮的次數(shù)且不需復(fù)雜的閥門控制，從而能實(shí)現(xiàn)較平穩(wěn)的抽吸水的操作。
順便說一下，在用于本發(fā)明抽水機(jī)里的壓縮空氣增壓機(jī)實(shí)施例里，使用兩臺(tái)串聯(lián)的二級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)。然而也可使用一級(jí)和二級(jí)壓縮機(jī)的組合，一級(jí)和三級(jí)壓縮機(jī)的組合，一級(jí)和四級(jí)壓縮機(jī)的組合等等。
包括用于本發(fā)明抽水機(jī)的壓縮空氣增壓機(jī)的抽水機(jī)也可用于前面所述的發(fā)電系統(tǒng)。
圖12是示意地表示使用這種抽水機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)的略圖。
在該發(fā)電系統(tǒng)里，儲(chǔ)罐132(高壓罐)儲(chǔ)存著來自增壓機(jī)172和174的壓縮空氣。增壓機(jī)172和174在內(nèi)部電力產(chǎn)生起動(dòng)前先由商業(yè)電力驅(qū)動(dòng)。此后，由內(nèi)部電力代替商業(yè)電力來驅(qū)動(dòng)增壓機(jī)。標(biāo)號(hào)133表示一儲(chǔ)氣罐(中繼容器)，它將來自儲(chǔ)罐132的壓縮空氣輸送給分配閥134和134′。標(biāo)號(hào)171表示一低壓罐，而標(biāo)號(hào)173表示一中壓罐，它們都用來儲(chǔ)存壓縮空氣。
在本實(shí)施例的發(fā)電系統(tǒng)里，使用4通2位回轉(zhuǎn)式分配閥，并用0.75KW的KS型馬達(dá)作各分配閥134和134′的動(dòng)力。分配閥134和134′的結(jié)構(gòu)是這樣的使來自返流管176并帶有剩余壓力的空氣流入增壓系統(tǒng)177，并通過增壓系統(tǒng)177里的低壓罐171，第一增壓機(jī)172，中壓罐173和第二增壓機(jī)174被增壓，靠自己的氣壓力進(jìn)入儲(chǔ)罐132(高壓罐)。在本實(shí)施例里，回轉(zhuǎn)式分配閥134和134′均可用來輸送和接受壓縮空氣，從而實(shí)現(xiàn)壓縮空氣的輸出和接納之間的轉(zhuǎn)換。
分配閥134和134′實(shí)現(xiàn)了壓縮空氣的輸出和接納之間的轉(zhuǎn)換，使得抽水機(jī)135，135′，136和136′的氣缸里的活塞交替地發(fā)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)。與氣缸里的活塞運(yùn)動(dòng)相連，抽水機(jī)水缸里的水缸活塞也發(fā)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而將在水缸里的、與吸入的空氣混在一起的水抽吸到供水儲(chǔ)槽137里。抽吸的水儲(chǔ)存在供水儲(chǔ)槽137里，然后從這里放出，利用水頭驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)138，從而使發(fā)電機(jī)139運(yùn)轉(zhuǎn)，獲得預(yù)期產(chǎn)生的電能。
具有上述結(jié)構(gòu)的抽水機(jī)被安裝在預(yù)定的水壓力下，而空氣在該水壓下被吸入后與水混在一起，并被壓縮后與水一起共存，然后從加壓環(huán)境中釋放，借助其壓縮空氣被釋放所產(chǎn)生的膨脹力，可將氣水混合物容易地抽吸到預(yù)定的高度。抽水機(jī)配合使用本發(fā)明的增壓機(jī)可進(jìn)行非常有效的發(fā)電。
按照本發(fā)明的抽水機(jī)被安裝在預(yù)定的水壓力下，而空氣在該水壓下被吸入后與水混在一起，并被壓縮后與水一起共存，然后從加壓環(huán)境中釋放，借助其壓縮空氣被釋放所產(chǎn)生的膨脹力，可將氣水混合物容易地抽吸到預(yù)定的高度。這樣抽吸水只需非常低的能量，從而可提供一種高效的抽吸裝置。因此，這里提供了一種發(fā)電系統(tǒng)，它利用這種抽吸裝置來抽吸水，并利用水的落下產(chǎn)生電能。在這種情況下，也只需低的能量，所以，這種發(fā)電系統(tǒng)也是高效率的。
此外，由于只要將抽吸裝置安裝在預(yù)定的水壓下就可令人滿意地進(jìn)行工作，因此在船的驅(qū)動(dòng)裝置上安裝一個(gè)小型化的這種裝置，就可成為一個(gè)發(fā)電機(jī)，從而提供了非常廣闊的用途。
按照本發(fā)明，抽水機(jī)是這樣構(gòu)造的，它能夠利用吸入的與要被抽吸的水混在一起的空氣的壓縮和膨脹，從而出現(xiàn)只要消耗少量的能量就能將吸入的、與空氣混在一起的水抽吸上去的效果。
按照本發(fā)明，這里提供了一種壓縮空氣增壓機(jī)，它供權(quán)利要求6所述的發(fā)電系統(tǒng)用的抽水機(jī)所使用，作為與所述返流管連接的一空氣壓力源，它包括
一儲(chǔ)存帶有剩余壓力空氣的低壓罐;
一從所述低壓罐吸入帶有剩余壓力空氣的第一增壓機(jī)，一儲(chǔ)存由所述第一增壓機(jī)輸出的壓縮空氣的中壓罐，它可防止壓力的突然變化，一將從所述中壓罐來的帶有中等壓力的壓縮空氣增壓到預(yù)定壓力的第二增壓機(jī)，一儲(chǔ)存由所述第二增壓機(jī)輸出的壓縮空氣的高壓罐，它可防止壓力的突然變化，以及一接受罐，它與所述供應(yīng)管連接，以便將來自所述高壓罐的壓縮空氣轉(zhuǎn)輸給所述供應(yīng)管;
所述第一和第二增壓機(jī)可從一級(jí)到多級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)中進(jìn)行選擇組合。
因此，第一和第二增壓機(jī)可從任何級(jí)數(shù)的往復(fù)式壓縮機(jī)中選擇。此外，由于增壓機(jī)是串聯(lián)安裝的，故動(dòng)力消耗降低，另外還可使用級(jí)數(shù)較少的，從而與一個(gè)具有較大容積的多級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)相比可降低投資成本。此外，仍保留著剩余壓力(正壓力)的壓縮空氣可作為再被壓縮至一預(yù)定壓力(約5kg/cm2G)的空氣。由此與使用沒有附加壓力的外部空氣相比可節(jié)約能量且無廢棄物。還有，通過使用這種增壓機(jī)可獲得高效的抽水機(jī)和發(fā)電系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種安裝在預(yù)定水壓下的抽水機(jī)，包括一氣缸，它包括通過輸出和接受壓縮空氣之間的轉(zhuǎn)換而往復(fù)運(yùn)動(dòng)的一活塞，一水缸，它包括隨氣缸活塞的運(yùn)動(dòng)而往復(fù)運(yùn)動(dòng)的一閥門件，一進(jìn)氣口，它位于所述水缸的中間，通過所述閥門件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)將外部空氣導(dǎo)入所述水缸，并與預(yù)定水壓下的水混在一起，以及一出口，它位于所述水缸里，通過所述閥門件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)輸出氣水混合物。
2.如權(quán)利要求1所述的抽水機(jī)，其特征在于，輸出和接受壓縮空氣的轉(zhuǎn)換是通過在預(yù)定時(shí)間間隔開關(guān)一四通連接閥進(jìn)行的。
3.如權(quán)利要求1所述的抽水機(jī)，其特征在于，包括隨同所述氣缸活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的閥門件的水缸是一種兩個(gè)閥門件同時(shí)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的型式。
4.一種供抽水機(jī)用的水缸，包括一圓柱形中空缸體，其中部有一第一開口，在其二端部附近分別有第二和第三開口，一圓柱形中空水缸，它可沿圓柱形缸體軸向滑動(dòng)地安裝在所述圓柱形缸體里，且有一個(gè)與第一開口連通的通孔，安裝在所述圓柱形水缸二端部的閥門件，一氣缸，它位于所述圓柱形水缸內(nèi)，且在其二端部附近有通孔，以及一活塞，它滑動(dòng)地安裝在所述氣缸里，它有一根延伸通過所述氣缸的桿，其二端部固定安裝有所述的閥門件;其中，所述閥門件均包括兩塊板，它們各形成一水缸室，各水缸室上有與所述第二或第三開口連通的開口，所述板上均安裝著若干單向閥，所述單向閥被安裝成只允許流體向所述水缸的內(nèi)部流動(dòng)。
5.一發(fā)電系統(tǒng)，包括一分配閥，在輸出和接受壓縮空氣之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，一置于預(yù)定水壓下的抽水機(jī)，它包括一安裝在氣缸里的活塞和一閥門件，通過輸出和接受壓縮空氣之間的轉(zhuǎn)換使所述活塞在氣缸里往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并使與活塞相連的閥門件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此導(dǎo)入外部空氣并吸入在預(yù)定水壓下的水，一儲(chǔ)存被抽吸的水的供水儲(chǔ)槽，一水輪機(jī)，它通過供水儲(chǔ)槽放出的水頭而轉(zhuǎn)動(dòng)，以及一發(fā)電機(jī)，它在水輪機(jī)的帶動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，氣缸與儲(chǔ)罐以及輸出壓縮空氣的儲(chǔ)氣罐連接，所述儲(chǔ)罐和所述儲(chǔ)氣罐安裝在預(yù)定水壓下。
7.如權(quán)利要求5所述的發(fā)電系統(tǒng)，所述抽水機(jī)是一個(gè)，它置于預(yù)定水壓下，并包括一氣缸，它包括一活塞，該活塞通過在輸送壓縮空氣給供應(yīng)管和從返流管里接受壓縮空氣之間的轉(zhuǎn)換而往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一水缸，它包括一與氣缸活塞同軸安裝的水缸活塞，它隨著氣缸活塞的運(yùn)動(dòng)而往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一位于所述水缸中間的進(jìn)氣口，通過所述水缸活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間在水缸室里產(chǎn)生的負(fù)壓，進(jìn)氣口將外部空氣與預(yù)定水壓下的水一起導(dǎo)入到所述水缸的一水缸室的水里，以及一出口，以輸送在所述水缸室里的氣水混合物，通過水缸活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中的空氣已被壓縮到一預(yù)定壓力。
8.一種供權(quán)利要求7所述發(fā)電系統(tǒng)的抽水機(jī)使用的壓縮空氣增壓機(jī)，作為連接在所述返流管上的一個(gè)空氣壓力源，它包括一儲(chǔ)存帶有剩余壓力空氣的低壓罐，一從所述低壓罐吸入帶有剩余壓力空氣的第一增壓機(jī)，一儲(chǔ)存由所述第一增壓機(jī)輸出的壓縮空氣的中壓罐，它可防止壓力突然變化，一將從所述中壓罐來的帶有中等壓力的壓縮空氣增壓到一預(yù)定壓力的第二增壓機(jī)，一儲(chǔ)存由所述第二增壓機(jī)輸出的壓縮空氣的高壓罐，它可防止壓力突然變化，以及一接受罐，它與所述供應(yīng)管連接，將來自所述高壓罐的壓縮空氣轉(zhuǎn)輸給所述供應(yīng)管;所述各第一和第二增壓機(jī)可從一級(jí)到多級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)中進(jìn)行選擇組合。
9.如權(quán)利要求8所述的供抽水機(jī)用的壓縮空氣增壓機(jī)，其特征在于，所述各第一和第二增壓機(jī)是二級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī)。
全文摘要
這里公開一種抽水機(jī)，它包括閥門件和進(jìn)氣口。閥門件包括若干單向閥并具有雙層結(jié)構(gòu)，通過輸送壓縮空氣可使閥門件產(chǎn)生垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)；進(jìn)氣口可在閥門件往復(fù)運(yùn)動(dòng)的中途導(dǎo)入外部空氣，其中，外部空氣在閥門件往復(fù)運(yùn)動(dòng)的中途與供抽吸的水被吸入的同時(shí)被導(dǎo)入，然后導(dǎo)入的空氣被壓縮，然后，通過從壓力下釋放帶空氣的水而產(chǎn)生的空氣膨脹力作為水的抽吸力。
文檔編號(hào)F04B9/133GK1095794SQ9410301
公開日1994年11月30日 申請日期1994年3月15日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月15日
發(fā)明者伊佐森榮 申請人:遠(yuǎn)藤勝久, 伊佐森榮