一种以压缩空气为动力的气动泵及其气路换向控制系统的制作方法

1.本发明涉及水泵技术领域，尤其涉及一种以压缩空气为动力的气动泵及其气路换向控制系统。


背景技术：

2.本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.工程基坑、农业灌溉、河流水塘排灌、生活用井取水及将水泵至高处等场所均需要用到电动离心泵。目前，主要采用电动离心泵实现上述目的，但电动离心泵始终伴随如下几方面的问题：（1）因老化或外力所致的线缆破裂、泵体绝缘下降导致漏电发生的安全隐患；（2）在过载、过流、缺水运行的情况下还极易烧泵；（3）润滑、绝缘、密封都需要定期的例行检查保养和维修。这是由于电动离心泵的设计本质而导致的，因为电动离心泵的动力源依靠电力，叶轮依靠旋转产生离心力，以及潜水泵电机绕组在泵壳内置于水下，故而绝缘、摩擦、密封是回避不掉的关键要素，而本质的原理没有改变，这几个本质的缺点就会存在，导致传统的电动离心泵难以克服上述的问题。


技术实现要素：

4.针对上述的问题，本发明提供一种以压缩空气为动力的气动泵及其气路换向控制系统，该气动泵以压缩空气作为动力源，可以有效克服传统电动离心泵存在的一些不足。为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
5.在本发明的第一方面，公开一种以压缩空气为动力的气动泵，包括：泵壳、单向进水阀、进气管、排气阀、排水管和浮球阀板，其中：所述单向进水阀固定在泵壳的底面上，以便于向泵壳内单向进水。所述进气管密封固定在泵壳上，且进气管的一端位于泵壳内，另一端与泵壳外部的所述排气阀连接。所述排水管密封固定在泵壳上，且排水管的下端口位于泵壳内下部。所述排水管的下端口朝上设置，所述浮球阀板活动连接在排水管的下端口上，当泵壳内进水后浮球阀板浮起，排水管的下端口打开，当泵壳内的水排出后，浮球阀板回落，排水管的下端口关闭，防止漏气降压。
6.进一步地，所述排水管上还连接有止回阀，防止排水管中的水回流。
7.进一步地，所述排水管的下端为向上弯折的状态，从而使下端口朝上设置，以便于和浮球阀板配合连接。
8.在本发明的第二方面，公开一种所述以压缩空气为动力的气动泵的气路换向控制系统，包括：气源管、第一双头气缸、第一滚轮换向阀、第二滚轮换向阀、第二双头气缸、第三滚轮换向阀、第四滚轮换向阀和第一双气控换向阀，其中：所述第一滚轮换向阀的进、出气口分别与气源管、第一双头气缸的左端气口连接，所述第二滚轮换向阀的进、出气口分别与气源管、第一双头气缸的右端气口连接，且所述第二双头气缸的两个推杆分别与第一滚轮
换向阀、第二滚轮换向阀的滚轮对应。所述第三滚轮换向阀的进、出气口分别与气源管、第二双气控换向阀的左端气口连接；所述第四滚轮换向阀的进、出气口分别与气源管、第二双气控换向阀的右端气口连接，且第一双头气缸的两个推杆分别与第三滚轮换向阀、第四滚轮换向阀的滚轮对应。所述第二双头气缸的两个气口与第一双气控换向阀的两个气口连接。
9.进一步地，所述气路换向控制系统还包括至少一个第二双气控换向阀，每个该第二双气控换向阀对应两个所述以压缩空气为动力的气动泵。所述第二双气控换向阀的左、右端气口分别与第三滚轮换向阀的出气口、第四滚轮换向阀的出气口连接，且第二双气控换向阀的另一个气口与气源管连接；两组所述气动泵的进气管分别与一个所述第二双气控换向阀的两个气口连接。从而在所述气路换向控制系统上可根据需要并联多个所述以压缩空气为动力的气动泵，实现单路或多路集成工作。
10.进一步地，所述第一滚轮换向阀、第二滚轮换向阀、第三滚轮换向阀、第四滚轮换向阀上均设置有排气节流阀，以控制所需的供气时长。
11.进一步地，所述第一双气控换向阀、第二双气控换向阀均为双气控二位五通换向阀。
12.进一步地，所述气源管与空气压缩机连接，以便于向所述气路换向控制系统和气动泵提供高压气体。
13.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明的气动泵以压缩空气作为动力源，气动泵在工作过程中无电参与，相对于传统的电动离心泵，消除了因漏电致使触电的可能性，保证使用者的人身安全。
14.（2）由于是采用压缩气体通过气管向本发明的气动泵供气，即使外力或老化致使供气管路断裂，也不会造成人身伤害，不会致使设备损坏，工人可在无需停机状态下将损坏部分剪除，使用快速插接接头即可轻松将管路重新连接，排除故障。
15.（3）本发明的气动泵本身无旋转机构，运行中不会因摩擦产生热量，因工人疏于管理或无水状态下运行也不会导致装置损坏，而且这种气动泵操作简便，简单了解即可操作使用，并可根据需要选择相应的泵送量。
16.（4）本发明的气动泵无需例行保养，无需定期润滑，部件损坏无需专业培训人员也可进行更换。
17.（5）本发明的气动泵可在所述气路换向控制系统的配合下集成使用，使每组气动泵中的两个气动泵交替排水、进水，实现持续的泵送，对比同流量电动离心泵可节省电能达40%以上。
附图说明
18.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
19.图1为实施例中以压缩空气为动力的气动泵的结构示意图。
20.图2为实施例中浮球阀板的结构示意图。
21.图3为另一实施例中以压缩空气为动力的气动泵的结构示意图。
22.图4为实施例中气路换向控制系统的结构示意图。
23.图中标记代表：1
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泵壳、2
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单向进水阀、3
‑
进气管、4
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排气阀、5
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排水管、6
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浮球阀板、6.1
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管体、6.2
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浮球、6.3
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阀板、7
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止回阀、8
‑
气源管、9
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第一双头气缸、10
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第一滚轮换向阀、11
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第二滚轮换向阀、12
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第二双头气缸、13
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第三滚轮换向阀、14
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第四滚轮换向阀、15
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第一双气控换向阀、16
‑
第二双气控换向阀、17
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排气节流阀、18
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推杆、19
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进水孔、20
‑
连接筒、a
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气动泵、b
‑
气动泵。
具体实施方式
24.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
25.在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，并不对结构起限定作用，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
26.正如前文所述，由于电动离心泵的设计本质而导致的，因为电动离心泵的动力源依靠电力，叶轮依靠旋转产生离心力，以及潜水泵电机绕组在泵壳内置于水下，故而绝缘、摩擦、密封是回避不掉的关键要素，导致传统的电动离心泵存在诸多不足。为此，本发明提出一种以压缩空气为动力的气动泵及其气路换向控制系统，现结合说明书附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
27.参考图1，示例一种以压缩空气为动力的气动泵，其主要包括：泵壳1、单向进水阀2、进气管3、排气阀4、排水管5和浮球阀板6，其中：所述泵壳1为具有内腔的圆柱形结构，所述单向进水阀2固定在泵壳1的底面上作为进水口，使用时，通过单向进水阀向泵壳内单向进水，避免在出水时将水从进水口压出。
28.所述进气管3密封固定在泵壳1的顶壁上，且进气管3的一端位于泵壳1的内腔中，另一端与泵壳1外部的所述排气阀4连接，排气阀4的主要作用是使泵壳1内腔中的压缩空气快速排出，以便于再次进水。
29.所述排水管5密封固定在泵壳1上，且排水管5的下端口位于泵壳1内下部，以便于更彻底地排出泵壳1内的水；所述排水管5上还连接有止回阀7，防止在另一该气动泵排水时将水压入该泵以及排水管中的水回流。
30.所述排水管5的下端为向上弯折的状态，从而使下端口朝上设置；所述浮球阀板6活动连接在排水管5的下端口上，当泵壳1内进水后浮球阀板6浮起，排水管5的下端口打开，当泵壳1内的水排出后，浮球阀板6回落，排水管5的下端口关闭，防止漏气降压。进一步地，参考图2，所述浮球阀板6包括管体6.1、浮球6.2和阀板6.3，其中：所述管体6.1侧壁为多孔状，其固定在排水管5上，所述浮球6.2位于管体6.1中且能够在管体6.1中上下运动，所述阀板6.3水平连接在浮球6.2上，且阀板6.3位于浮球6.2下方、排水管5下端口的上方，所述阀板为钢板，其外表面包裹一层橡胶层，以增加对排水管5下端口的密封性。作为优选的实施方案，所述浮球6.2与阀板6.3之间为柔性绳连接，以便在气动泵整体有一定倾斜角度时，仍可保证阀板6.3与排水管5下端口之间的良好接触。
31.当水从单向进水阀2进入时，随着水位上升浮球6.2在浮力作用下带着阀板6.3上
浮，排水管5下端口打开，排水时随水位下降，浮球6.2和阀板6.3逐渐回落至排水管5下端口上，当水面排至接近排水管5下端口高度时，阀板6.3与该下端口接触，在气压及水流的双重作用下压迫阀板6.3与该下端口紧密闭合，实现密封，保证泵壳1内压力不会继续下降。
32.进一步地，在一个优选的实施方式中，将多个所述以压缩空气为动力的气动泵联合使用，具体地，参考图3，包括下层压缩空气为动力的气动泵（简称为第一气动泵）和上层压缩空气为动力的气动泵（简称为第二气动泵），其中：所述第二气动泵叠加在第一气动泵上，且第一气动泵的泵壳1的顶壁和第二气动泵的底面之间通过开设有进水孔19的连接筒20连接，所述连接筒20与第一气动泵、第二气动泵与连接筒20之间均通过螺栓固定于一起，水从进水孔19 进入连接筒20后，再经过单向进水阀2进入第二气动泵的泵壳1中。所述第二气动泵的进气管3穿过第二气动泵的泵壳1的顶壁和下底面后，进入第一气动泵的泵壳1中。第一气动泵的排水管5穿过其泵壳1的顶壁和第二气动泵的泵壳1的底面后进入该泵壳1中，且与第二气动泵的排水管5通过三通阀连通，从而将两个以压缩空气为动力的气动泵组合，可以实现一个在排水的时候另一个在进水，交替工作，实现持续的泵送。
33.进一步地，参考图4，公开一种图1所述的以压缩空气为动力的气动泵的气路换向控制系统，其主要包括：气源管8、第一双头气缸9、第一滚轮换向阀10、第二滚轮换向阀11、第二双头气缸12、第三滚轮换向阀13、第四滚轮换向阀14和第一双气控换向阀15，其中：所述气源管8与空气压缩机连接，以便于向所述气路换向控制系统和气动泵提供高压气体。
34.所述第一双头气缸9的推杆18从左、右两端延伸至外部，所述第三滚轮换向阀13、第四滚轮换向阀14分别设置在第一双头气缸9的左、右两侧，且所述第三滚轮换向阀13的滚轮与第一双头气缸9左端面上的推杆18对应，第四滚轮换向阀14的滚轮与第一双头气缸9右端面上的推杆18对应，随着第一双头气缸9中气路的改变，可使推杆18进行左右运动，进而实现对第三滚轮换向阀13、第四滚轮换向阀14的开启或关闭，控制压缩气体在换向阀中的通断。
35.同样地，所述第二双头气缸12的推杆18从左、右两端延伸至外部，所述第一滚轮换向阀10、第二滚轮换向阀11分别设置在第二双头气缸12的左、右两侧，且所述第一滚轮换向阀10的滚轮与第二双头气缸12左端面上的推杆18对应，第二滚轮换向阀11的滚轮与第二双头气缸12右端面上的推杆18对应，随着第二双头气缸12中气路的改变，可使推杆18进行左右运动，进而实现对第一滚轮换向阀10、第二滚轮换向阀11的开启或关闭，控制压缩气体在换向阀中的通断。
36.进一步地，所述第一滚轮换向阀10的进、出气口分别与所述气源管8、第一双头气缸9的左端气口连接；所述第二滚轮换向阀11的进、出气口分别与气源管8、第一双头气缸9的右端气口连接。所述第三滚轮换向阀13的进、出气口分别与气源管8、第二双气控换向阀15的左端气口连接；所述第四滚轮换向阀14的进、出气口分别与气源管8、第二双气控换向阀15的右端气口连接。
37.所述第二双头气缸12的两个气口与第一双气控换向阀15的两个气口连接，且第一双气控换向阀15与气源管8连接。
38.所述第一滚轮换向阀10、第二滚轮换向阀11、第三滚轮换向阀13、第四滚轮换向阀14上均设置有排气节流阀17，通过设定排气节流阀17的开度来控制第一双头气缸9、第二双
头气缸12运动的速度，以控制所需的供气时长，以此实现定时交换的工作气路，交替为所述气动泵定时供气，利用气体压力把水从所述气动泵中排出。
39.因此，所述气路换向控制系统还包括一个第二双气控换向阀16，所述第一双气控换向阀15、第二双气控换向阀16均为双气控二位五通换向阀，从而满足双气控换向阀需要与五个气路连接的需求。所述第二双气控换向阀16的左、右端气口分别与第三滚轮换向阀13的出气口、第四滚轮换向阀14的出气口连接，且第二双气控换向阀16的另一个气口与气源管8连接；两组所述气动泵的进气管3分别与一个所述第二双气控换向阀16的两个气口连接。
40.进一步地，继续参考图4，所述第三滚轮换向阀13的出气口、第四滚轮换向阀14的出气口还可并联连接若干个第二双气控换向阀16，每个该第二双气控换向阀16对应两个所述以压缩空气为动力的气动泵，从而在所述气路换向控制系统上可根据需要并联多个所述以压缩空气为动力的气动泵，实现单路或多路集成工作。
41.所述气路换向控制系统的工作原理为：空气压缩机工作，压缩空气进入第一双气控换向阀15，第二双气控换向阀16中，其中：对于第一双气控换向阀15，气体先通过其左气口后到达第二双头气缸12的右端气口，在气体推动下第二双头气缸12的推杆18向左运动，第一滚轮换向阀10上的滚轮被压下，第一滚轮换向阀10的气路接通，气体到达第一双头气缸9的左端气口，在气体推动下第一双头气缸9的推杆18向右运动，将第四滚轮换向阀14上的滚轮压下，气体到达第一双气控换向阀15的右端气口，推动阀芯向左运动，产生换向，此时，第一双气控换向阀15的右路接通，气体达到第二双头气缸12的左端气口，其推杆18向右运动，第二滚轮换向阀11的气路接通，同样地，第三滚轮换向阀13的气路接通，气体到达第一双气控换向阀15的左端气口，产生换向，依此往复，实现气路的不断切换。而通过设定排气节流阀17的开度来控制第一双头气缸9、第二双头气缸12运动的速度，以控制所需的供气时长，以此实现定时交换的工作气路，交替为所述气动泵定时供气。
42.进一步地，在上述过程中，第二双气控换向阀16的左、右端气口随着气路的切换，其中的阀芯也进行左右运动，进而实现了从气源管8进入第二双气控换向阀16的气体方向的切换，由于第二双气控换向阀16上连接有两个图1所示的气动泵，从而可以在当一个气动泵（a）在进水时，另一个气动泵（b）在排水，当其接近排空时供气气路换向，气动泵b内腔中的压缩空气由安装在进气管3的快速排气阀4排出，气动泵b内压力释放后单向进水阀2变成自由状态，水再次涌入气动泵b内注满。在气动泵b排气的时候，气动泵a开始了排水，从而使两个气动泵交替排水、进水，实现持续的泵送。
43.另外，在有水泵出的状态下，排出的水会有部分压力回馈到供气气路，供气气路可在阀板即使没有将排水管5下端口封闭之前产生换向供气动作。而在无水状态下，进水口封闭，浮球阀板将排水管5下端口封闭，a、b两个气动泵都是密闭状态，其中一个泵体内的压力上升，部分压力分配给供气气路，供气气路即产生换向供气动作，切换向另一个泵体内供气，实现无水状态下的往复工作。
44.最后，需要说明的是，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在
本发明的保护范围以内。