本實(shí)用新型涉及水利工程的抽水裝置，尤其涉及一種腳踏式虹吸抽水泵及其抽水方法。

背景技術(shù)：

在農(nóng)村農(nóng)用菜地或小片糧食作物耕地澆水時，如果沒有渠道自流灌溉，一般采用電泵抽水，或者采用人力驅(qū)動的水車抽水，最原始的則是人工挑水。

(1)農(nóng)用水車

一種舊式農(nóng)用提水工具，用人力轉(zhuǎn)動輪子，帶動水頁，將水從低處提到高處。水車構(gòu)造簡單，一般由水槽(長而直的木箱)、水頁(活頁)、踏拐子、架子等組成。可以任意安置在靠近河邊或水塘的田埂上，只需將裝有槳片的水槽伸進(jìn)水中，然后一人也可兩三個人同時用腳踩踏水車的腳蹬，水車轉(zhuǎn)動后帶動漿片，河塘里的水便會隨漿片在水槽中一格格地被提升上來，源源不斷地流進(jìn)水稻田。

水車提水一般需要二人以上協(xié)作，費(fèi)力，水車笨重，且提水高度一般在3m以下。

(2)水泵

水泵是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將原動機(jī)的機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。水泵有離心泵、軸流泵和混流泵三種，都是靠電力驅(qū)動。

(3)人力挑水

人工用水捅挑水。

上述三種方法都有缺陷。水泵抽水需要電，而野外常沒有電源，且水泵較為笨重，費(fèi)用也高；水車抽水，不僅水車笨重，不變移動，而且一般要多人協(xié)作，且提水高度小(一般小于3m)，受制于地理?xiàng)l件限制；人工挑水則是效率很低的辦法，且對于老人不適用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、省時省力、攜帶方便、效率高的腳踏式虹吸抽水泵。

本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種腳踏式虹吸抽水泵，包括左右兩個結(jié)構(gòu)相同的抽水機(jī)構(gòu)、安裝在兩個抽水機(jī)構(gòu)之間的支撐桿1、活動設(shè)置在支撐桿1上的腳踏板2；這兩個抽水機(jī)構(gòu)均包括一個筒體結(jié)構(gòu)的泵體3和置于泵體3內(nèi)的活塞4，該活塞4將泵體3的內(nèi)部空間分為上泵室5和下泵室6，各活塞4分別通過一根連桿7，活動鉸接在與之對應(yīng)的腳踏板2的端部；

各活塞4上均設(shè)有一單向逆止閥8，當(dāng)活塞4下行時其自動打開，下泵室6的體積逐漸減小，上行時自動關(guān)閉，下泵室6的體積逐漸增大；

各泵體3的底部開有一進(jìn)水口，并在進(jìn)水口處安裝單向止水閥9，當(dāng)活塞4下行時其自動關(guān)閉，下泵室6的水或者空氣沖開單向逆止閥8并進(jìn)入活塞4上方的上泵室5內(nèi)；當(dāng)活塞4上行時單向止水閥9自動打開，單向逆止閥8關(guān)閉，并逐漸將進(jìn)入上泵室5內(nèi)的水或者空氣排出至上泵室5之外；

兩個泵體3的進(jìn)水口之間通過一進(jìn)水支管10互連后，再連接進(jìn)水總管11；兩個泵體3的上泵室5出水口之間通過一出水支管12互連后，再連接出水總管13。

所述腳踏板2的中部以支撐桿1作為支點(diǎn)，當(dāng)腳踏板2左右兩端作上下交替運(yùn)動時，通過連桿7帶動各活塞4分別在相應(yīng)的泵體3內(nèi)作出上下交替運(yùn)動，即，當(dāng)其中一個抽水機(jī)構(gòu)的活塞4下行時，另一個抽水機(jī)構(gòu)的活塞4上行；

當(dāng)活塞4由下往上運(yùn)動時，單向逆止閥8關(guān)閉，下泵室6處于抽真空狀態(tài)，在真空作用下，低處水源水通過單向止水閥9逐漸進(jìn)入下泵室6內(nèi)，此時若活塞4結(jié)束由下往上的行程、并改為由上往下運(yùn)動時，單向逆止閥8自動打開，單向止水閥9自動關(guān)閉，此時下泵室6的容積逐漸縮小，上泵室5的容積逐漸增大，下泵室6內(nèi)的水通過單向逆止閥8逐漸進(jìn)入活塞4上方的上泵室5內(nèi)，當(dāng)活塞4結(jié)束由上往下的行程、并改為由下往上運(yùn)動時，上泵室5內(nèi)的水位被逐漸上升的活塞4抬高，并通過上泵室5的出水口流入出水支管12；

兩個抽水機(jī)構(gòu)的活塞4以此往復(fù)、連續(xù)交替運(yùn)行，使各自流入出水支管12內(nèi)的水，統(tǒng)一在出水總管13內(nèi)匯集后流出。

在腳踏式虹吸抽水泵初始狀態(tài)時，進(jìn)水支管和進(jìn)水總管內(nèi)氣壓為一個大氣壓P，此時通過腳踏板2傳動使其中一個活塞上移h1，單向止水閥9開啟，單向逆止閥8關(guān)閉，此時由于活塞上移，下泵室6氣體體積增大為V1,壓強(qiáng)減小為P1，內(nèi)外壓強(qiáng)差作用下，水上升一個高度h2，設(shè)原下泵室6內(nèi)氣體體積為V,下泵室6內(nèi)徑為d，進(jìn)水支管和進(jìn)水總管內(nèi)管徑為d₀；

由理想氣體狀態(tài)方程：PV＝P₁V₁

幾何關(guān)系：

平衡條件：P＝P₁+ρgh₂

由該3個方程可解出h₁與h₂之間的關(guān)系方程，即可知h₁與h₂成正比，當(dāng)h₁最大時，h₂也最大；

當(dāng)活塞下降時，單向止水閥9關(guān)閉，單向逆止閥8開啟排氣，直至活塞達(dá)下泵室6底部；此時進(jìn)水支管和進(jìn)水總管內(nèi)的壓強(qiáng)保持為P₁；而此時下泵室6氣體體積V₂僅為進(jìn)水支管和進(jìn)水總管體積減去上升水柱的體積即

$V_2=V-\frac{{\mathrm{\πd}}^2}{4}*h_1.$

兩個泵體3的上泵室5出水口分別設(shè)有向下傾斜的出水接頭14，出水支管12的兩端分別跨接在它們之間；向下傾斜的出水接頭14使出水支管12整體與出水口形成高低落差；所述出水總管13與出水支管12的接口位置低于出水口。

所述兩個抽水機(jī)構(gòu)對稱固定在一個支撐架15上；支撐架15為升降式結(jié)構(gòu)。

所述活塞4由碗式橡膠圈和金屬墊圈組合而成，單向止水閥9安裝在金屬墊圈上。

所述腳踏板2的左右兩端分別設(shè)有橡膠腳踏墊16。

所述支撐架15上設(shè)有扶手架17。

所述泵體3為不銹鋼筒體結(jié)構(gòu)。

一種腳踏式虹吸抽水方法如下：

步驟一：將腳踏式虹吸抽水泵放置在實(shí)施地，架好扶手架17，將進(jìn)水總管11的一端置于水低處水源中；為縮短泵體3內(nèi)初次上水時間，在交替踩踏腳踏板2前，先向泵體3的上泵室5內(nèi)加水，以增加活塞4與泵體3內(nèi)壁之間的密封性；

步驟二：雙腳站立在左右兩端的橡膠腳踏墊16上；當(dāng)踩左腳時，左邊泵體3的活塞4由上向下移動；左邊泵體3的單向止水閥9關(guān)閉，隨著左邊泵體3的活塞4向下移動，左邊泵體3的下泵室6容積逐漸減小，使氣壓升高，則左邊泵體3的單向逆止閥8自動彈開，左邊泵體3的下泵室6內(nèi)空氣排入上泵室5；

與此同時，右邊泵體3的活塞4向上移動，右邊泵體3的下泵室6容積逐漸增大，使氣壓減小，形成真空，則右邊泵體3的單向止水閥9自動向上彈開，進(jìn)水管內(nèi)的空氣進(jìn)入右邊泵體3的下泵室6，此時進(jìn)水管及下泵室6都形成抽真空狀態(tài)，在真空作用下，低處的水通過進(jìn)水管逐漸向上移動并最終進(jìn)入右邊泵體3的下泵室6內(nèi)，此時當(dāng)右邊泵體3的活塞4結(jié)束由下往上的行程、并改為由上往下運(yùn)動時，下泵室6內(nèi)的水沖開單向逆止閥8，并逐漸進(jìn)入右邊泵體3活塞4上方的上泵室5內(nèi)，上泵室5內(nèi)的水位被逐漸上升的活塞4抬高，并通過右邊泵體3的上泵室5的出水口流入出水支管12；

步驟三：雙腳交替連續(xù)踩踏腳踏板2，使左右兩個泵體3內(nèi)的活塞4，上下交替往復(fù)連續(xù)運(yùn)行，不斷抽取相應(yīng)泵體3的下泵室6內(nèi)的真空，直至將低位的水通過兩個泵體3的出水口流入出水支管12內(nèi)的水，統(tǒng)一在出水總管13內(nèi)匯集后流出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將低處的水壓至高處。

本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

本實(shí)用新型無需用電或油，采用人力抽水，且僅借助人自身重量，雙腳交替連續(xù)踩踏腳踏板，使左右兩個泵體內(nèi)的活塞，上下交替往復(fù)連續(xù)運(yùn)行，不斷抽取相應(yīng)泵體的下泵室內(nèi)的真空，直至將低位的水通過兩個泵體的出水口流入出水支管內(nèi)的水，統(tǒng)一在出水總管內(nèi)匯集后流出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將低處的水壓至高處。

操作者站在左右兩個腳踏板上，通過左右腳的交替上下踩動，使得左右二個泵室內(nèi)的空氣不斷排出，形成負(fù)壓，低處的水源水在大氣壓的作用下由進(jìn)水總管進(jìn)入高處的下泵室內(nèi)，并通過單向逆止閥逐漸進(jìn)入活塞上方的上泵室內(nèi)，當(dāng)活塞結(jié)束由上往下的行程、并改為由下往上運(yùn)動時，上泵室內(nèi)的水位被逐漸上升的活塞抬高，并通過上泵室的出水口流入出水支管；在操作者雙腳交替踩踏腳踏板的作用下，連桿帶動兩個抽水機(jī)構(gòu)的活塞以此往復(fù)、連續(xù)交替運(yùn)行，使各自流入出水支管內(nèi)的水，統(tǒng)一在出水總管內(nèi)匯集后流出。

隨著雙腳的交替踩動，左右二個泵室交替形成負(fù)壓，實(shí)現(xiàn)了二個泵室輪番交替出水。

本實(shí)用新型技術(shù)手段簡便，結(jié)構(gòu)巧妙、制作簡便、重量輕、尺寸小，攜帶組裝方便。

綜上所述，本實(shí)用新型無需用電，利用操作者身體自身重量，左右腳輪番腳踏，即可抽水。本裝置用于解決山區(qū)農(nóng)地或野外工作無電力驅(qū)動所導(dǎo)致的取水難的問題，實(shí)現(xiàn)了無需電能輕松高效抽水的目的。

尤其適用野外農(nóng)田灌溉、地質(zhì)勘測、工程檢測等作業(yè)，取水難的問題。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型腳踏式虹吸抽水泵結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中的泵體及單向逆止閥的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1中的連桿、活塞、單向止水閥的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖1中泵體、單向逆止閥、連桿、活塞和單向止水閥的結(jié)構(gòu)組合示意圖。

圖5為本實(shí)用新型腳踏式虹吸抽水泵運(yùn)動狀態(tài)框圖一。

圖6為本實(shí)用新型腳踏式虹吸抽水泵運(yùn)動狀態(tài)框圖二。

圖7為本實(shí)用新型腳踏式虹吸抽水泵應(yīng)用實(shí)例示范圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。

實(shí)施例

如圖1至7所示。本實(shí)用新型公開了一種腳踏式虹吸抽水泵，包括左右兩個結(jié)構(gòu)相同的抽水機(jī)構(gòu)、安裝在兩個抽水機(jī)構(gòu)之間的支撐桿1、活動設(shè)置在支撐桿1上的腳踏板2；這兩個抽水機(jī)構(gòu)均包括一個筒體結(jié)構(gòu)的泵體3和置于泵體3內(nèi)的活塞4，該活塞4將泵體3的內(nèi)部空間分為上泵室5和下泵室6，各活塞4分別通過一根連桿7，活動鉸接在與之對應(yīng)的腳踏板2的端部；

各活塞4上均設(shè)有一單向逆止閥8，當(dāng)活塞4下行時其自動打開，下泵室6的體積逐漸減小，上行時自動關(guān)閉，下泵室6的體積逐漸增大；

各泵體3的底部開有一進(jìn)水口，并在進(jìn)水口處安裝單向止水閥9，當(dāng)活塞4下行時其自動關(guān)閉，下泵室6的水或者空氣沖開單向逆止閥8并進(jìn)入活塞4上方的上泵室5內(nèi)；當(dāng)活塞4上行時單向止水閥9自動打開，單向逆止閥8關(guān)閉，并逐漸將進(jìn)入上泵室5內(nèi)的水或者空氣排出至上泵室5之外；

兩個泵體3的進(jìn)水口之間通過一進(jìn)水支管10互連后，再連接進(jìn)水總管11；兩個泵體3的上泵室5出水口之間通過一出水支管12互連后，再連接出水總管13。

所述腳踏板2的中部以支撐桿1作為支點(diǎn)，當(dāng)腳踏板2左右兩端作上下交替運(yùn)動時，通過連桿7帶動各活塞4分別在相應(yīng)的泵體3內(nèi)作出上下交替運(yùn)動，即，當(dāng)其中一個抽水機(jī)構(gòu)的活塞4下行時，另一個抽水機(jī)構(gòu)的活塞4上行；

當(dāng)活塞4由下往上運(yùn)動時，單向逆止閥8關(guān)閉，下泵室6處于抽真空狀態(tài)，在真空作用下，低處水源水通過單向止水閥9逐漸進(jìn)入下泵室6內(nèi)，此時若活塞4結(jié)束由下往上的行程、并改為由上往下運(yùn)動時，單向逆止閥8自動打開，單向止水閥9自動關(guān)閉，此時下泵室6的容積逐漸縮小，上泵室5的容積逐漸增大，下泵室6內(nèi)的水通過單向逆止閥8逐漸進(jìn)入活塞4上方的上泵室5內(nèi)，當(dāng)活塞4結(jié)束由上往下的行程、并改為由下往上運(yùn)動時，上泵室5內(nèi)的水位被逐漸上升的活塞4抬高，并通過上泵室5的出水口流入出水支管12；

兩個抽水機(jī)構(gòu)的活塞4以此往復(fù)、連續(xù)交替運(yùn)行，使各自流入出水支管12內(nèi)的水，統(tǒng)一在出水總管13內(nèi)匯集后流出。

兩個泵體3的上泵室5出水口分別設(shè)有向下傾斜的出水接頭14，出水支管12的兩端分別跨接在它們之間；向下傾斜的出水接頭14使出水支管12整體與出水口形成高低落差；所述出水總管13與出水支管12的接口位置低于出水口。

所述兩個抽水機(jī)構(gòu)對稱固定在一個支撐架15上；支撐架15為升降式結(jié)構(gòu)。

所述活塞4由碗式橡膠圈(橡膠皮碗)和金屬墊圈組合而成，單向止水閥9安裝在金屬墊圈上。金屬墊圈的直徑小于碗式橡膠圈的直徑。碗式橡膠圈為半球型結(jié)構(gòu)，下行時其外緣自然向上卷翻收縮，減小外緣與活塞4內(nèi)壁的間隙及摩擦力，供下泵室內(nèi)的空氣或水通過其外緣與活塞內(nèi)壁之間的間隙涌入上泵室；上行時由于負(fù)壓作用，其外緣自然伸展并增大與活塞4內(nèi)壁的間隙及摩擦力。

所述腳踏板2的左右兩端分別設(shè)有橡膠腳踏墊16，用于防滑。

所述支撐架15上設(shè)有扶手架17。當(dāng)然扶手架17也可與支撐架15分開設(shè)置。支撐桿1的端部安裝軸承，腳踏板2的中部支撐在軸承上，實(shí)現(xiàn)腳踏板2的左右搖擺。

所述泵體3可采用不銹鋼筒體結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型腳踏式虹吸抽水方法，可通過如下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一：將腳踏式虹吸抽水泵放置在實(shí)施地(如待灌溉農(nóng)田較為平整的地方)，架好扶手架17，將進(jìn)水總管11的一端置于水低處水源中(海、河、湖泊、水渠、池塘等)；為縮短泵體3內(nèi)初次上水時間，在交替踩踏腳踏板2前，先向泵體3的上泵室5內(nèi)加水，以增加活塞4與泵體3內(nèi)壁之間的密封性；

步驟二：雙腳站立在左右兩端的橡膠腳踏墊16上；當(dāng)踩左腳時，左邊泵體3的活塞4由上向下移動；左邊泵體3的單向止水閥9關(guān)閉，隨著左邊泵體3的活塞4向下移動，左邊泵體3的下泵室6容積逐漸減小，使氣壓升高，則左邊泵體3的單向逆止閥8自動彈開，左邊泵體3的下泵室6內(nèi)空氣排入上泵室5；

與此同時，右邊泵體3的活塞4向上移動，右邊泵體3的下泵室6容積逐漸增大，使氣壓減小，形成真空，則右邊泵體3的單向止水閥9自動向上彈開，進(jìn)水管內(nèi)的空氣進(jìn)入右邊泵體3的下泵室6，此時進(jìn)水管及下泵室6都形成抽真空狀態(tài)，在真空作用下，低處的水通過進(jìn)水管逐漸向上移動并最終進(jìn)入右邊泵體3的下泵室6內(nèi)，此時當(dāng)右邊泵體3的活塞4結(jié)束由下往上的行程、并改為由上往下運(yùn)動時，下泵室6內(nèi)的水沖開單向逆止閥8，并逐漸進(jìn)入右邊泵體3活塞4上方的上泵室5內(nèi)，上泵室5內(nèi)的水位被逐漸上升的活塞4抬高，并通過右邊泵體3的上泵室5的出水口流入出水支管12；

步驟三：雙腳交替連續(xù)踩踏腳踏板2，使左右兩個泵體3內(nèi)的活塞4，上下交替往復(fù)連續(xù)運(yùn)行，不斷抽取相應(yīng)泵體3的下泵室6內(nèi)的真空，直至將低位的水通過兩個泵體3的出水口流入出水支管12內(nèi)的水，統(tǒng)一在出水總管13內(nèi)匯集后流出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將低處的水壓至高處。

以下對其中一個泵室3進(jìn)行力學(xué)分析。一開始，進(jìn)水管內(nèi)(包括進(jìn)水支管12和進(jìn)水總管13)氣壓為一個大氣壓P，此時通過腳踏板2傳動使其中一個活塞上移h1，單向止水閥9開啟，單向逆止閥8關(guān)閉，此時由于活塞上移，下泵室氣體體積增大為V1,壓強(qiáng)減小為P1，內(nèi)外壓強(qiáng)差作用下，水上升一個高度h2，設(shè)原下泵室內(nèi)氣體體積為V,下泵室內(nèi)徑為d，進(jìn)水管內(nèi)管徑為d₀；

由理想氣體狀態(tài)方程：PV＝P₁V₁

幾何關(guān)系：

平衡條件：P＝P₁+ρgh₂

由上述3個方程可解出h₁與h₂之間的關(guān)系方程，即可知h₁與h₂成正比，當(dāng)h₁最大時，h₂也最大；

當(dāng)活塞下降時，單向止水閥9關(guān)閉，單向逆止閥8開啟排氣，直至活塞達(dá)下泵室底部；此時進(jìn)水管內(nèi)的壓強(qiáng)保持為P₁；而此時下泵室氣體體積V₂僅為進(jìn)水管體積減去上升水柱(或水位)的體積即

$V_2=V-\frac{{\mathrm{\πd}}^2}{4}*h_1$

活塞再一次上升，氣體體積增大，壓強(qiáng)進(jìn)一步減少，進(jìn)水管內(nèi)水位進(jìn)一步升高。如此往復(fù)循環(huán)，最終進(jìn)水管及泵室內(nèi)充滿水。當(dāng)活塞上升時就會產(chǎn)生真空，此時的壓強(qiáng)差達(dá)到最大?；钊拖卤檬业撞啃纬傻娜莘e越大，則產(chǎn)生的真空體積越大，抽上來的水越多。

向上拉活塞僅需要克服活塞上部水自重及活塞與泵體壁之間產(chǎn)生的摩擦力，故所施加的外力不是很大

如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。大氣壓的壓強(qiáng)為9.8m，理論的抽水(揚(yáng)水)高度為9.8m。由于設(shè)備結(jié)構(gòu)有一定的阻力損耗，實(shí)際揚(yáng)程要略小于9.8m。本實(shí)用新型采用腳踏式抽水，僅僅利用人體自重就可以將水提升近9.8m。

若實(shí)施地的高度與低位水源的高度落差大于9.8m，則可通過多個本實(shí)用新型的腳踏式虹吸抽水泵，以接力的方式實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。