專利名稱:手動往復(fù)作用式水泵的制作方法
手動往復(fù)作用式水泵，是一種人力驅(qū)動活塞雙作用式提水裝置。
目前我國農(nóng)村及工礦企業(yè)廣泛應(yīng)用的各種水泵，絕大部分以電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī)為動力，這種電動或機(jī)動水泵，雖然揚(yáng)程高流量大，但投資大成本高，不適合一家一戶小規(guī)模內(nèi)的使用，尤其電力網(wǎng)在非常多的地方?jīng)]有到達(dá)，更不能應(yīng)用。用自行車拖動的回轉(zhuǎn)式水泵已問世，但這種回轉(zhuǎn)式水泵無自吸能力，當(dāng)水面低于水泵時，必須注入引水，吸水管端要增設(shè)止逆閥。由于它的吸程低，往往應(yīng)用中將水泵置于水面同高程，或低于水面，給水泵工作帶來很多困難和不便，加之回轉(zhuǎn)式水泵要求快速轉(zhuǎn)動，否則泵水效果不佳，快速轉(zhuǎn)動對用人力驅(qū)動是很難持久的。
本實用新型的目的，在于提供一種具有一定吸程和揚(yáng)程及較大流量的效率高應(yīng)用范圍廣、體積小重量輕、適于一家一戶使用的手動水泵。
本實用新型的構(gòu)思是使手動活塞往復(fù)作用式水泵有一定的自吸能力，足夠的揚(yáng)程及盡可能大的流量，并使水泵體積小、重量輕、制造簡單，便于攜帶，維修方便。
本實用新型的構(gòu)思是這樣實現(xiàn)的，為了使手動活塞往復(fù)作用式水泵具有足夠的自吸能力和揚(yáng)程及盡可能大的流量，采用活塞往復(fù)雙作用式結(jié)構(gòu)，如附圖2所示。園筒形的水缸筒〔2〕與扁園形的泵體〔1〕的兩個側(cè)壁內(nèi)面相切，將泵體分隔成容積固定的兩個腔體，其上部分的為排水腔〔17〕，下部分的為進(jìn)水腔〔16〕，進(jìn)排水腔之間是相互隔絕的。為此將水缸筒與泵體側(cè)壁切線處焊接。泵體〔1〕采用薄鋼板焊接結(jié)構(gòu)，水缸筒〔2〕為薄壁園鋼管，為防腐蝕和耐磨，內(nèi)表面可以進(jìn)行鍍鉻。水缸筒的結(jié)構(gòu)，如附圖3所示。水缸筒〔2〕的兩端盡頭，在鉛垂直徑方向的上下壁開有進(jìn)水口〔8〕〔9〕，排水口〔10〕〔11〕，其長度當(dāng)活塞移動到左右兩端盡頭時不超過活塞環(huán)〔6〕。在水缸筒〔2〕兩端進(jìn)排水口外側(cè)，安裝有進(jìn)水閥室〔12〕〔13〕和排水閥室〔14〕〔15〕，閥室是一個能封閉進(jìn)排水口的六面體空間。為了減少水泵的余隙容積。閥室的容積越小越好，閥室的一個壁為水缸筒〔2〕，一個端壁為水泵前后端蓋〔3〕〔4〕，在與水缸筒壁相對的壁上，垂直的安裝進(jìn)水閥座〔18〕〔19〕、排水閥座〔20〕〔21〕?；钊?〕采用高強(qiáng)塑料制成的，即體輕耐腐蝕，活塞的中部槽內(nèi)，裝有兩根接口錯開180度的活塞環(huán)〔6〕。進(jìn)水閥〔22〕〔23〕、排水閥〔24〕〔25〕為單向閥，結(jié)構(gòu)如附圖4、5所示。它是由園片形的閥蓋〔34〕與三片翼片狀的閥腳所組成的閥體〔35〕所構(gòu)成，三片閥腳是均勻分布，在閥座中起導(dǎo)向作用，閥體〔35〕與閥蓋〔34〕之間的連接處，有一條環(huán)形的斜面槽〔36〕。橡膠密封圈〔26〕緊緊地套在斜面槽〔36〕內(nèi)。閥蓋與閥座的接觸處，雖然沒經(jīng)研磨加工，但由于橡膠密封圈〔26〕的作用，密封的很好。固定在泵體前后端蓋上的進(jìn)水閥限位器〔37〕〔38〕、排水閥限位器〔39〕〔40〕，是一段不影響水流的條形鐵，分別對進(jìn)水閥和排水閥的上升極限位置(即升程)加以限制，防止閥體脫離開閥座。泵體前后端蓋〔3〕〔4〕采用薄鋼板制成，為了維修拆卸方便，與泵體的連接采用快卸槽〔32〕形式結(jié)構(gòu)，如附圖2所示。為了使水泵有較強(qiáng)的自吸能力，必須做到密封性好，除上述的措施之外，在前后端蓋〔3〕〔4〕與泵體連接之間墊以3mm的橡膠墊板、活塞桿〔7〕的出口端采用兩個水封圈的密封裝置，如附圖6所示。進(jìn)水管〔27〕、排水管〔28〕與輸水橡膠管的連接緊密，采用了錐段帶有節(jié)流環(huán)槽的連接管頭，如附圖7所示。驅(qū)動手柄〔30〕的一端鉸接在支架上，為了適應(yīng)往復(fù)拉動活塞〔5〕的需要，手柄〔30〕的中部以下帶有滑槽〔31〕。水泵的底部帶有支腳〔33〕，上部帶有提手〔41〕，以便移動和攜帶?；钊h(huán)〔6〕為標(biāo)準(zhǔn)件。
手動活塞往復(fù)作用式水泵，工作原理如附圖8所示。當(dāng)手柄〔30〕驅(qū)動活塞〔5〕往右移動時，水缸筒〔2〕在活塞〔5〕左邊的共用腔體內(nèi)形成負(fù)壓，成為進(jìn)水腔，進(jìn)水閥〔22〕被提起，排水閥〔24〕被關(guān)閉，而水缸筒在活塞〔5〕右邊的共用腔體內(nèi)形成正壓，成為排水腔，進(jìn)水閥〔23〕被關(guān)閉，排水閥〔25〕被打開。隨著活塞〔5〕繼續(xù)往右移動，左邊的進(jìn)水腔容積越來越大，而右邊排水腔的容積越來越小，這兩個容積在不斷變化的進(jìn)水腔與排水腔，由于進(jìn)排水閥的協(xié)調(diào)動作，分別與泵體內(nèi)容積固定的進(jìn)水腔〔16〕、排水腔〔17〕相通，使它們成為一體。當(dāng)手柄驅(qū)動活塞〔5〕由右向左移動的時候，動作相反。總之活塞〔5〕不論由左向右，或由右向左周而復(fù)始地往復(fù)移動，水缸筒〔2〕上的進(jìn)水腔容積總在增加，排水腔容積總在減少，由于進(jìn)排水閥門的協(xié)調(diào)動作，使其進(jìn)水腔〔16〕與排水腔〔17〕單向相通因而，水也就源源不斷地吸入進(jìn)水管，由排水管排出，完成了泵水的工作。
本水泵與其他人力驅(qū)動的水泵相比，具有自吸能力強(qiáng)、流量大、體積小、重量輕、工作可靠、制造簡單、使用維修方便的特點(diǎn)。
該水泵采用了活塞往復(fù)雙作用式結(jié)構(gòu)，泵體、水缸筒的進(jìn)排水腔隔絕得可靠，前后端蓋、活塞桿出口、進(jìn)排水管接頭等密封得好，減小了閥室及水缸筒兩端的余隙容積，水泵具有很強(qiáng)的自吸能力。試驗證明吸水高度3米以上，流量可達(dá)每小時5立方米。該水泵除結(jié)構(gòu)上采用活塞雙作用式外，還采用薄鋼板鋼管等焊接結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)鑄造部件；在總體部置上將四只閥分設(shè)在水缸筒的兩端上下，省去了集中布置的閥室；將進(jìn)排水管的位置盡量下移設(shè)在最低處，取消了常規(guī)需設(shè)的兩個空氣室，仍然能泵水均衡。這一系列的措施使水泵做到了結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，容易加工制造，體積小，重量輕，體重不超過15.5公斤，重排比為3.1，小于一般往復(fù)水泵。本水泵可拆卸的另部件數(shù)量不多，主要是泵體前后端蓋，本實用新型將一般的連接螺孔改為快卸槽，從而使整體拆裝維修非常方便。
圖1水泵總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2圖1的A－A剖面圖；圖3水缸筒結(jié)構(gòu)示意圖；圖4進(jìn)排水閥的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5進(jìn)排水閥剖面圖；圖6密封裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖7進(jìn)排水管接頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖8水泵工作原理示意圖。
下面是確定最大流量時水泵各項參數(shù)的實施例。
設(shè)S－活塞面積m2h塞－活塞行程mV－活塞每個行程中掃過的容積(略去活塞桿占去的容積)m3V＝S·h塞ζ－容積效率為0.95n－作用次數(shù)／每個循環(huán) 雙作用式n＝2m－手柄每分鐘工作次數(shù)，手動泵一般取 m＝40次／分排量D＝60n·m·ζ·S·h塞＝60×2×40×0.95V＝4800ζV m3／h ……(1)∴V＝S·h塞＝ (D)/(4800ζ) ……(2)又設(shè)P0－大氣壓強(qiáng)Kgf／m2P1－當(dāng)活塞右(左)行時，作用在活塞右(左)面上的壓強(qiáng)Kgf／m2P－當(dāng)活塞右(左)行時，作用在活塞左(右)面上的壓強(qiáng)Kgf／m2h吸－吸水高度mh排－排程m h揚(yáng)＝h吸＋h排r－水的比重 103Kgf／m3
F0－拉動活塞桿力 KgfF－拉動手柄力 Kgfl－手柄頂點(diǎn)移動水平距離mi－杠桿比i＝ (BO)/(AO) ＝ (l)/(h塞)若略去水泵工作過程中的流動阻力速度損失(通過實際計算證實，上述兩項損失數(shù)量甚微)，同時也暫不計及摩擦損失，或以一小于1的系數(shù)ζ1對上述三項之和加以考慮。
P1＝P0＋h排 r水F＝ (F。)/(iζ1)＝ ((P1-P)·S)/(iζ1)＝ (［P1-(P0-h吸·r水)］·S)/(iζ1)＝ ([P0+h排·r水－P0＋h吸·r水］·S)/(iζ1)＝ (103(h排＋h吸)·S)/(iζ1)＝103(h 排＋h 吸)·Sζ ·1h 塞]]>＝ (103(h排＋h吸)·S·h塞)/(ζ1·l)＝103(h 排＋h 吸)D4800ζζ1·l]]>＝ ((h排＋h吸)·D)/(4.8ζ·ζ1·l) ……(3)
∴ D＝ (4.8ζ·ζ1·l·F)/(h排＋h吸)＝ (4.8ζ·ζ1·l·F)/(h揚(yáng)) ……(4)在南方及丘陵地區(qū)，水泵的工作絕大部分是只有h吸，無h排，即把水吸起后就從泵口排出了，所以具有實際意義的公式D＝ (4.8ζ·ζ1·l·F)/(h吸) ……(5)從(5)式中看出，欲得到盡可能大的排量，尚需處理好以下的各方面制約條件，即手柄力F，手柄頂點(diǎn)移動的距離l和自吸高度h吸。自吸高度已定h吸＝3m，主要是確定F和l。
據(jù)實際經(jīng)驗，在不考慮ζ1值的情況下，取F＝5Kgf。手柄移動的距離l受到人手臂長度的限制，該值不宜超過0.7m，我們?nèi)＝0.7m。通過上面的具體分析，找到了理想的排量上限值D佳＝5m3／h。實踐證明不適當(dāng)?shù)某^該值，會導(dǎo)致不良的后果而失敗。據(jù)此最佳實施例取水缸簡直徑 d＝105mm活塞行程 h塞＝128mm杠桿比 i＝ 1050/200 ＝5.25l＝0.7m手柄桿長度為1100mm排量 D＝5m3／h揚(yáng)程 H＝3～4m
吸程 h吸＝3m以上手柄力 F≈6Kgf閥升程 9mm自重 W≈15.5Kg
權(quán)利要求
1.一種手動往復(fù)作用式水泵，它是由泵體[1]、水缸筒[2]、前后端蓋[3][4]、活塞[5]、活塞桿[7]、進(jìn)水閥室[12][13]、排水閥室[14][15]、活塞桿密封裝置[29]、進(jìn)水管[27]、排水管[28]、手柄[30]主要部件所構(gòu)成，其特征在于泵體[1]的中間固定一個園筒形的水缸筒[2]，水缸筒將泵體分隔成容積固定并互相隔絕的進(jìn)水腔[16]和排水腔[17]，兩端裝有進(jìn)水閥室[12][13]和排水閥室[14][15]的水缸筒[2]，是一個隨活塞[5]移動形成的進(jìn)水腔容積總在增加、排水腔容積總在減少、使進(jìn)水腔[16]與排水腔[17]單向相通。
2.如權(quán)利要求
1所述的水泵，其特征在于水缸筒〔2〕是一個園形的金屬管，其兩端在鉛垂的直徑方向沿軸向開有進(jìn)水口〔8〕〔9〕和排水口〔10〕〔11〕，進(jìn)排水口的外側(cè)包有進(jìn)水閥室〔12〕〔13〕和排水閥室〔14〕〔15〕。
3.如權(quán)利要求
2所述的水泵，其特征在于進(jìn)水閥室〔12〕〔13〕和排水閥室〔14〕〔15〕，是一個在水缸筒〔2〕的兩端能封閉進(jìn)排水口的空間，在其垂直鉛垂方向的壁上，垂直的裝有進(jìn)水閥座〔18〕〔19〕和排水閥座〔20〕〔21〕。
4.如權(quán)利要求
1所述的水泵，其特征在于進(jìn)水閥〔22〕〔23〕和排水閥〔24〕〔25〕，是一個由園片狀的閥蓋〔34〕及翼片狀閥腳組成的閥體〔35〕所構(gòu)成，閥蓋〔34〕與閥體〔35〕之間的連接處，有一條環(huán)形斜面凹槽〔36〕。
5.如權(quán)利要求
1所述的水泵，其特征在于前后端蓋〔3〕〔4〕，是薄鋼板制成的，采用快卸槽〔32〕連接方式，在其內(nèi)側(cè)面相應(yīng)的位置固定有進(jìn)水閥的上限位器〔37〕〔38〕和排水閥的上限位器〔39〕〔40〕，用以限制閥的升程。
6.如權(quán)利要求
4所述的水泵，其特征在于進(jìn)水閥〔22〕〔23〕和排水閥〔24〕〔25〕，是依其閥的自重自由的支撐在進(jìn)排水閥座上，依靠套在斜面槽〔36〕上的橡膠圈〔26〕密封。
7.如權(quán)利要求
1所述的水泵，其特征在于所說的活塞〔5〕是高強(qiáng)塑料制成的。
專利摘要
手動往復(fù)作用式水泵，是一種人力驅(qū)動活塞雙作用式提水裝置，采用薄板焊接結(jié)構(gòu)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鑄造零部件，進(jìn)排水閥分散布置，取消了集中布置的復(fù)雜閥室及空氣室。采用了各項密封措施。該水泵具有很強(qiáng)的自吸能力，吸程高達(dá)3米以上，較大的流量，每小時在5立方米，同時還具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小重量輕、工作可靠、制造容易、使用維修方便的特點(diǎn)。
文檔編號F04B9/00GK87200185SQ87200185
公開日1987年12月2日 申請日期1987年1月10日
發(fā)明者曹異 申請人:曹異導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan