專利名稱：液壓氣動(dòng)式水罐的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配備在液壓管道系統(tǒng)中的一個(gè)液壓氣動(dòng)式水罐的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該管道系統(tǒng)可以是飲用水的輸水網(wǎng)或灌溉網(wǎng)，或者污水或化學(xué)液體的排放系統(tǒng)。
液壓氣動(dòng)式水罐可用作調(diào)節(jié)水罐(或壓力水罐)，以便在一個(gè)上、下極限的壓力范圍內(nèi)調(diào)節(jié)泵送的壓力并保證管道系統(tǒng)中輸送的連續(xù)性。當(dāng)超出壓力的上極限時(shí)，管道系統(tǒng)的供給泵(或之一)停止工作，調(diào)節(jié)水罐則向管道系統(tǒng)供水，當(dāng)達(dá)到下極限時(shí)，泵重新起動(dòng)，以保證管道系統(tǒng)中足夠的壓力。
液壓氣動(dòng)式水罐也可以作為液壓管道系統(tǒng)中的抗水錘水罐，以補(bǔ)償例如由泵的停止或閥門的關(guān)閉引起的負(fù)壓或超壓的影響。法國(guó)專利2416417號(hào)(ROCHE)中特別介紹了這種水罐的工作情況。
為了確保液壓氣動(dòng)式水罐的良好工作狀況，一個(gè)主要的問題在于保持水罐中空氣體積的恒定。事實(shí)上，在工作時(shí)，液壓氣動(dòng)式水罐內(nèi)裝有管道系統(tǒng)中流動(dòng)的水或任意一種液體，以及水罐中水面上方封閉的空氣。某些情況下，空氣在水中的溶解或液體中氣體的排放會(huì)造成水罐中封閉的空氣的體積變化，因此，需要提供一些解決方法，使得可以在水罐中空氣不足時(shí)注入空氣，而在相反的空氣過多時(shí)排出空氣。
一般來說，向液壓氣動(dòng)式水罐提供空氣是通過外部的空氣壓縮機(jī)或空氣注入器來保證的。
空氣壓縮機(jī)的主要缺點(diǎn)是注入水罐的空氣中含有壓縮機(jī)帶來的油滴或油汽，如果說水罐中這些油的存在不妨礙污水的排放，但對(duì)于飲用水的供水來說卻不是如此。
空氣注入器可以消除液壓氣動(dòng)式水罐中油的出現(xiàn)，但它無法準(zhǔn)確彌補(bǔ)水罐中空氣體積的變化。事實(shí)上，由于空氣與水接觸時(shí)的溶解依賴于很多因素，到目前為止，只能依靠經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)特別是水罐的容量及管道系統(tǒng)中水的壓力來確定向水罐所要提供的補(bǔ)充的空氣體積。因此，可能會(huì)使水罐中注入的空氣或者不足，或者過多，從而無法正確地調(diào)節(jié)，而且對(duì)于第二種情況，一些氣囊會(huì)被水帶入管道系統(tǒng)，引起水錘現(xiàn)象。
此外，傳統(tǒng)的空氣注入器還有其它的缺陷充水(向水罐注入空氣)/排水(裝置的進(jìn)氣)循環(huán)時(shí)，注入器內(nèi)隨意體積的不準(zhǔn)確使用；使裝置的進(jìn)氣閥門不因與水(特別是污水)接觸而損壞的保護(hù)裝置的缺乏；對(duì)注入的空氣的性質(zhì)的不加考慮；在具有浸沒的泵的管道系統(tǒng)中，管道系統(tǒng)中排水虹吸管的使用會(huì)由于虹吸管不斷地排出泵送的水使浸沒的泵的效率降低；且泵的每次起動(dòng)必然導(dǎo)致向水罐注入空氣，即使這樣的注入并不需要。
液壓氣動(dòng)式水罐通常具有一稱為球罐的空心罐體，它與管道系統(tǒng)相連用來容納液體。球罐可有或沒有膈膜，對(duì)于無膈膜的球罐，需要設(shè)置一個(gè)球罐的空氣注入裝置，以補(bǔ)償空氣在球罐內(nèi)液體中的溶解。
至今為止，對(duì)無膈膜球罐內(nèi)液體超出水位界限的檢測(cè)通常是借助固定于球罐側(cè)壁并穿過所述側(cè)壁上的一個(gè)窗口的電觸點(diǎn)來完成的。該方案在實(shí)際中具有一些缺點(diǎn)，尤其是電觸點(diǎn)上的雜質(zhì)沉積物的問題，它會(huì)使工作受干擾，并且使調(diào)節(jié)的改變很難甚至無法進(jìn)行。
另外，當(dāng)通過水的管道系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)液壓氣動(dòng)式水罐的空氣注入時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)一個(gè)額外的問題。事實(shí)上，并不是全部的通過管道系統(tǒng)而注入的空氣都進(jìn)入了水罐，因?yàn)樵谒奚嫌喂艿老到y(tǒng)內(nèi)注入的空氣的一部分沒有進(jìn)入水罐，而是直接被管道系統(tǒng)傳到了水罐的下游。這造成系統(tǒng)效率的下降，且很難確定，水罐下游的管道系統(tǒng)內(nèi)的空氣可在液壓平面內(nèi)造成嚴(yán)重的問題。
本發(fā)明旨在克服上述的缺陷，并提出一種液壓氣動(dòng)式水罐的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它可以向水罐準(zhǔn)確而完整地注入所需的相應(yīng)體積的空氣。
本發(fā)明的目的還在于提供一種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它在系統(tǒng)的每次充水和排水循環(huán)時(shí)都提供恒定體積的空氣。
本發(fā)明的目的還在于提供一空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其進(jìn)氣裝置受到保護(hù)，不會(huì)因與水接觸而堵塞或損壞。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它向液壓氣動(dòng)式水罐提供與液壓管道系統(tǒng)中輸送的水相協(xié)調(diào)的空氣，并避免水被注入的空氣所污染。
根據(jù)本發(fā)明的液壓管道系統(tǒng)中液壓氣動(dòng)式水罐的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一個(gè)腔室，一個(gè)腔室的充水裝置，一個(gè)腔室的排水裝置，一個(gè)排水時(shí)腔室的自動(dòng)進(jìn)氣裝置，和一個(gè)充水時(shí)從腔室到水罐的自動(dòng)空氣注入裝置。根據(jù)本發(fā)明，該系統(tǒng)還包括一個(gè)控制裝置，它至少與一個(gè)水罐中水的水位界限的超出探測(cè)器相連，并與腔室的充水和排水裝置相連。當(dāng)探測(cè)器提供一個(gè)對(duì)應(yīng)于水罐中空氣體積不足的信號(hào)時(shí)，控制裝置啟動(dòng)腔室的充水/排水循環(huán)，直至探測(cè)器指示水罐中的空氣體積重新變得充足。
借助本發(fā)明，我們能夠準(zhǔn)確地克服同調(diào)節(jié)水罐中的水相接觸的空氣的溶解問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可在腔室的頂部配備一個(gè)液體水位探測(cè)器，探測(cè)器與控制裝置相連，用以指示腔室充水的結(jié)束，這樣，控制裝置可在此刻啟動(dòng)腔室的排水過程。同樣，可在腔室的底部配備一個(gè)與控制裝置相連的液體水位探測(cè)器，用以指示腔室排水的結(jié)束，使控制裝置啟動(dòng)腔室的充水過程。而且，系統(tǒng)腔室的每次充水/排水循環(huán)中注入水罐的空氣體積是恒定的，特別是，只要空氣處于缺乏狀態(tài)，腔室的充水/排水過程就可以無間斷地循環(huán)下去。
有利的是，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的腔室具有一基本垂直的管道，其下端通向腔室的頂壁，上端帶有一電動(dòng)閥，用于腔室的進(jìn)氣，垂直管在電動(dòng)進(jìn)氣閥和腔室內(nèi)的液面之間起到壓縮室的作用，以阻止液體達(dá)到電動(dòng)進(jìn)氣閥，這樣可以保護(hù)電動(dòng)閥不因與水接觸而出現(xiàn)可能的損壞，特別是對(duì)于污水或化學(xué)液體的情況。
最好，系統(tǒng)的電動(dòng)進(jìn)氣閥連接到一根管道的一端，管道的另一端放置在待泵送的水的表面附近，以便由系統(tǒng)注入水罐的空氣與管道系統(tǒng)中輸送的水相協(xié)調(diào)，這一點(diǎn)對(duì)于飲用水的供水系統(tǒng)尤為重要，因它避免了所有由注入的空氣引起的水的污染。事實(shí)上，電動(dòng)進(jìn)氣閥附近的大氣可能含有會(huì)損壞水的質(zhì)地的有害微粒。
根據(jù)本發(fā)明，液壓氣動(dòng)式水罐還可具有一空心棒，它與水罐相連結(jié)并垂直向下伸入水罐，空心棒的末端是封閉的，以便由空心棒的側(cè)壁形成一個(gè)與水罐內(nèi)部相隔離的縱向空腔。棒的空腔內(nèi)安置有水位界限的探測(cè)器。
空心棒內(nèi)的探測(cè)器的高度最好可以調(diào)節(jié)，以便根據(jù)需要改變水罐空腔內(nèi)液體的水位界限。探測(cè)器可以是電容型或等價(jià)類型，它(或它們)在其高度處有水或無水時(shí)提供不同的信號(hào)。
通過本發(fā)明，解決了傳統(tǒng)的探測(cè)裝置的抗壓強(qiáng)度，密封性和雜質(zhì)沉積物的問題，并且能夠根據(jù)管道系統(tǒng)的性質(zhì)及其所需的新的液壓狀態(tài)，使水罐方便地適用于不同范圍的液體壓力調(diào)節(jié)。而且，可選用直徑小的、抗高壓的空心棒。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例，在借助管道系統(tǒng)向水罐注入空氣的情況下，系統(tǒng)具有一個(gè)與液壓氣動(dòng)式水罐相連的空氣收集器，空氣收集器能夠阻止水罐下游的管道系統(tǒng)中空氣的離開，這可消除可能產(chǎn)生的問題并提高系統(tǒng)的總效率。
通過對(duì)幾個(gè)用附圖表示的，作為非限定性實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以更好地理解本發(fā)明及它的其它優(yōu)點(diǎn)。


圖1A、1B示意地示出本發(fā)明系統(tǒng)的工作情況，圖2和3表示相對(duì)于圖1A和1B所示實(shí)施例的兩個(gè)系統(tǒng)的變型，圖4是浸沒的泵沒有與之相連的單間閥時(shí)的系統(tǒng)的一個(gè)變型，圖5顯示本發(fā)明系統(tǒng)的具有同管道系統(tǒng)相分離的腔室的另一個(gè)變型，圖6示意地表示出具有浸沒在液體中的水位界限探測(cè)器的本發(fā)明的液壓氣動(dòng)式水罐，圖7是顯示具有用于水位界限探測(cè)器的空心管的本發(fā)明的液壓氣動(dòng)式水罐的示圖，圖8是顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例變型的示意圖，圖9是顯示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例變型的示意圖，圖10是顯示本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例變型的示意圖，圖11是沿圖10中XI—XI的剖面圖，圖12是顯示本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例變型的示意圖，圖13是沿圖12中XII—XIII的剖面圖，圖14是顯示本發(fā)明的一個(gè)空氣收集器的示意圖，圖15是顯示本發(fā)明的另一個(gè)空氣收集器的示意圖，圖16是顯示本發(fā)明的一個(gè)安全裝置的示意圖。
如圖1A和1B所示，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于一個(gè)成無膈膜氣球狀的液壓氣動(dòng)式水罐1，水罐的底部1b與液壓管道系統(tǒng)2相連。該系統(tǒng)包括一個(gè)安置在管道系統(tǒng)2中位于水罐1上游的空氣注入裝置和一個(gè)位于下游的浸沒或不浸沒于一個(gè)貯水池4中的給水泵3，貯水池可以是一口井，一口鉆井或一個(gè)給水箱。一個(gè)單向閥5與給水泵3相連，該閥為防止任何水回流的泵的止逆閥或者安置在下游的閥?？梢圆辉O(shè)置閥5，特別是如果安置了下述的水位探測(cè)器26。
空氣注入裝置包括一個(gè)由管道系統(tǒng)2的一段構(gòu)成的腔室6，管道段6沿管道系統(tǒng)2中水流的正常方向7限定，一方面其下游端由安裝在水罐1上游的管道系統(tǒng)2中的一個(gè)止逆閥8限定，另一方面其上游端由電動(dòng)排水閥10確定的水位9來限定。構(gòu)成腔室6的管道段的上游端具有比下游端低的水位。一根管道11在止逆閥8的下游將管道系統(tǒng)2與管道段6相連，以便使腔室6能充滿水。一個(gè)電動(dòng)閥12設(shè)置在管道11上用來控制通過管道11的腔室6的水的充滿。電動(dòng)排水閥10構(gòu)成腔室6的排水裝置，排出的水可收集在排泄池13中。
空氣注入裝置另外包括電動(dòng)進(jìn)氣閥14，該閥一方面借助一通向腔室6上部頂壁的垂直管15與腔室6相連，另一方面與一根抽取貯水池4水面17附近的空氣的管道16相連。這樣，經(jīng)管道16、電動(dòng)進(jìn)氣閥14和垂直管15進(jìn)入腔室6的空氣與管道系統(tǒng)2中流動(dòng)的水相協(xié)調(diào)。腔室6的頂壁通過帶有止逆閥19的管道18與液壓氣動(dòng)式水罐1的底部1b相溝通。
水罐1的空氣注入原理是比較簡(jiǎn)單的。當(dāng)給水泵3停止時(shí)，相應(yīng)的閥5阻止管道系統(tǒng)2中泵3的下游所儲(chǔ)存的水從該泵中流走。如果水罐1中缺少空氣，電動(dòng)排水閥10打開以排空腔室6直到達(dá)到排空水位9。在電動(dòng)排水閥10打開的同時(shí)，打開腔室6的電動(dòng)進(jìn)氣閥14。止逆閥8阻止管道系統(tǒng)2中下游的水流向腔室6，對(duì)于止逆閥19也是一樣，它阻止水罐1中的水流入腔室6。在排水期間，充水的電動(dòng)閥12保持關(guān)閉狀態(tài)。
排水結(jié)束后，如圖1A所示，腔室6充滿空氣。這時(shí)，關(guān)閉電動(dòng)排水閥10和進(jìn)氣閥14并打開電動(dòng)充水閥12，這樣管道11可將管道系統(tǒng)2中止逆閥8下游的水輸入腔室6。腔室6中容納的空氣通過管道18進(jìn)入水罐1(圖1B)，如此在水罐1儲(chǔ)存的水中形成的氣泡20上升到水罐1中代表水和空氣間的分界的表面21。這樣，注入的空氣增加了水罐1中空氣的體積。在腔室6的充水過程結(jié)束后，如果注入的空氣不夠，則重新開始腔室6的排水和充水循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一控制裝置22，它經(jīng)一連接件24與至少一個(gè)探測(cè)器23相連，用以在給定的條件下(例如泵的停止)指示水罐1中的水面21超過了某一水位界限。控制裝置還同電動(dòng)排水閥10、充水閥12和進(jìn)氣閥14相連以便根據(jù)探測(cè)器23發(fā)出的信號(hào)控制這些閥門的開啟與關(guān)閉，使腔室6的充水/排水循環(huán)得以運(yùn)行。
在圖1A和1B所示情況中，泵3停止時(shí)，水罐1中的水位21高于探測(cè)器23的水位，探測(cè)器23的高度是泵3停止時(shí)水罐1的正確充氣程度的水位。這表明，由于空氣在水中的溶解，水罐1中的空氣體積變得小于所需的正常體積。這樣，浸沒在水中的探測(cè)器23向控制裝置22發(fā)出一個(gè)信號(hào)，啟動(dòng)上述裝置的腔室6的排水/充水循環(huán)。當(dāng)由注入裝置注入水罐1中的空氣體積足以彌補(bǔ)水罐1中空氣體積的損失，水罐的水位21到達(dá)探測(cè)器23的高度，探測(cè)器不再浸在水中，探測(cè)器23向控制裝置22發(fā)出的相應(yīng)信號(hào)使注入裝置的充水/排水循環(huán)停止。當(dāng)給水泵3啟動(dòng)給管道系統(tǒng)2送水時(shí)，電動(dòng)排水閥10、充水閥12和進(jìn)氣閥14仍處于關(guān)閉狀態(tài)。
為了增加每次裝置的腔室6的充水/排水循環(huán)所注入水罐1的空氣體積的精度，特別是為使腔室6的充水/排水過程在只要空氣缺少時(shí)就無停留地連續(xù)進(jìn)行，或許可以在腔室6頂部的垂直管15上配備一個(gè)上探測(cè)器25，并配備一個(gè)用來指示腔室6排空水位9的下探測(cè)器26。這些水位探測(cè)器可以是簡(jiǎn)單的電觸點(diǎn)，在它們的水位處有水或無水時(shí)發(fā)出不同的信號(hào)，并且它們同控制裝置22相連。
圖2示出該系統(tǒng)的一個(gè)變型，其腔室6的充水和水罐1的空氣注入的方式與上述的方式不同。事實(shí)上，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，腔室6的充水直接通過泵3實(shí)現(xiàn)。腔室6中的空氣通過管道系統(tǒng)2的止逆閥8流入閥8的下游，管道系統(tǒng)2將注入的空氣傳送至水罐1。
腔室6由管道系統(tǒng)2的一段彎管構(gòu)成，彎管的垂直部分構(gòu)成管道系統(tǒng)2的水泵壓送管道的一部分。連接電動(dòng)進(jìn)氣閥14和腔室6的頂部的垂直管15形成一個(gè)壓縮室，它所封閉的空氣使腔室6中流動(dòng)的水不能與電動(dòng)進(jìn)氣閥14相接觸。根據(jù)該實(shí)施例，腔室6的每次充水需要相應(yīng)的泵3的起動(dòng)。
圖3所示的實(shí)例明顯與圖2的示例相同，只是系統(tǒng)的腔室6的形狀例外。腔室6可僅由管道系統(tǒng)2一段傾斜管道構(gòu)成，而不是一段彎管。
圖4示出本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)簡(jiǎn)化的實(shí)施例。此處去掉了與泵3相連的單向閥5，在這種情況下，泵3的停止及電動(dòng)進(jìn)氣閥14的打開使管道系統(tǒng)中的水位9和被抽送的水的水面17達(dá)到同一水平。與圖2所示的實(shí)施例相比，既不需要設(shè)置一個(gè)電動(dòng)排水閥10，也不需要下水位探測(cè)器26，因?yàn)榕趴账?必然與泵送的水的表面17相重合。腔室6的充水通過泵3來完成，而由電動(dòng)閥14(此時(shí)為關(guān)閉狀態(tài))進(jìn)入腔室6的空氣借助于止逆閥8和水罐1上游的管道系統(tǒng)2的一部分被驅(qū)入水罐1。腔室6的排水通過泵3的停止和電動(dòng)進(jìn)氣閥14的打開來實(shí)現(xiàn)，但如上所述，這僅在水罐1缺少空氣時(shí)。
在一些深度大的工程中，如此排水的管道系統(tǒng)2的高度可能太高，以致不易向水罐1注入正確體積的空氣。這時(shí)，只要在泵3停止后的一段預(yù)定時(shí)間后，或者在水位越過安放在管道系統(tǒng)2內(nèi)一預(yù)定高度上的下探測(cè)器26時(shí)關(guān)閉電動(dòng)進(jìn)氣閥14，這樣排空水位9’就高于抽送水的水面17，因此腔室6的容積得以調(diào)節(jié)。
如圖5所示，可以設(shè)置一個(gè)獨(dú)立于管道系統(tǒng)2的腔室6，而不是用管道系統(tǒng)2的一段作為空氣注入裝置的腔室。同樣可以使本發(fā)明裝置獨(dú)立于與管道系統(tǒng)2(圖1A)相應(yīng)的泵3的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而工作，而在腔室6是管道系統(tǒng)2整體的一部分的情況下，裝置的工作必須和泵3相聯(lián)系。根據(jù)圖5的裝置的工作情況與圖1A和1B所示的相類似。
根據(jù)圖5，腔室6制成一個(gè)氣球狀，其頂壁與垂直進(jìn)氣管15和空氣注入管18相連通，管18經(jīng)止逆閥19通向水罐1。腔室6的充水和排水通過一個(gè)雙通道電動(dòng)閥27來完成，第一通道27a連接充水管11，第二通道27b連接排水管28。電動(dòng)閥27通過一根穿過構(gòu)成腔室6的球罐的底部的垂直管29與腔室6的內(nèi)部相連，管29的頂端可超過腔室的底部一個(gè)高度h?？梢韵胂螅皇?的排空水位9由垂直管29頂端的高度來決定，因此，可以通過改變垂直管29的高度來調(diào)節(jié)用于注入空氣的腔室的有用容積。有利的是，可以在垂直進(jìn)氣管15內(nèi)設(shè)置一個(gè)上探測(cè)器25，在與垂直管29的頂端相交接的水位處設(shè)置一個(gè)下探測(cè)器26?？諝庾⑷牍?8可直接連到水罐或者水罐上游的管道系統(tǒng)2。
根據(jù)圖6所示的本發(fā)明的一個(gè)特殊的實(shí)施例，調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一個(gè)垂直或水平的圓柱形水罐1，其兩端稍微鼓起(氣球狀)，假定此處涉及的是具有例如單一的一個(gè)在管道系統(tǒng)2中根據(jù)需要(或超壓)進(jìn)行泵送的水泵的壓力水罐(或調(diào)節(jié)水罐)，該系統(tǒng)還包括一空氣壓縮機(jī)30和一些電觸點(diǎn)23a、23b。不過，以下所明確說明的內(nèi)容通過一些小的改動(dòng)可以推廣到具有數(shù)個(gè)水泵的設(shè)施的壓力水罐和抗水錘水罐。
空氣壓縮機(jī)30經(jīng)一根通向球罐1頂壁1a的氣管18與球罐1的內(nèi)部相連通。
上、下探測(cè)器23a和23b固定在球罐1內(nèi)液體的上、下界限的水位處，以便調(diào)節(jié)管道系統(tǒng)2中的液體的流動(dòng)。球罐1中上界限和下界限處的水位對(duì)應(yīng)于使液體在管道系統(tǒng)2中流動(dòng)的上、下壓力極限。探測(cè)器23a和23b一方面經(jīng)連接件31與空氣壓縮機(jī)30相連，另一方面經(jīng)連接件32與給管道系統(tǒng)2輸送液體的一個(gè)或多個(gè)泵(未示)相連。
調(diào)節(jié)系統(tǒng)正常工作時(shí)，球罐1由管道系統(tǒng)2中流動(dòng)的水部分地充滿，球罐內(nèi)液體的水位21應(yīng)介于由探測(cè)器23a和23b確定的上界限和下界限水位之間。當(dāng)水位21高于探測(cè)器23a的高度時(shí)，這表明液體的壓力超過了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所確定的壓力上限，探測(cè)器23a向控制裝置22發(fā)出一信號(hào)，停止向管道系統(tǒng)的泵送。球罐1內(nèi)的液體經(jīng)其底部1b向管道系統(tǒng)2輸送，從而保證了壓力下的液體供給的連續(xù)性。球罐1因此進(jìn)行排水，當(dāng)液體水位21低于下探測(cè)器23b的高度時(shí)，這表明管道系統(tǒng)2中液體的壓力低于所允許的壓力下限，探測(cè)器23b向控制裝置22發(fā)出一個(gè)信號(hào)，控制裝置通過連接件32傳送一個(gè)起動(dòng)信號(hào)使泵起動(dòng)。這樣，管道系統(tǒng)2中的壓力和球罐1內(nèi)的液體水位21又重新升高。根據(jù)這種方式，可以調(diào)節(jié)管道系統(tǒng)2中液體的壓力。
剛才所描述的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作需要球罐1具有正確的充氣程度，不僅是為了初次的充氣，也是為了彌補(bǔ)球罐1內(nèi)部由于空氣在液體中的溶解而造成的空氣體積的減小。
球罐的初次充氣決定了與球罐探測(cè)器23a和23b的高度相對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中壓力的上下極限。球罐的不適當(dāng)?shù)某醮纬錃鈺?huì)導(dǎo)致所允許的壓力范圍或者向高的數(shù)值偏移，或者向低的數(shù)值偏移，這對(duì)管道系統(tǒng)2或許對(duì)于使用者可能是有害的。
從球罐的正確充氣開始，當(dāng)泵停止時(shí)(對(duì)于抗水錘水罐，泵為停頓狀態(tài))，如果液體水位21高于探測(cè)器23a所指示的水位上限，這表明球罐1的充氣程度變得不足，浸沒在液體中的探測(cè)器23a通過控制裝置22和連接件31向空氣壓縮機(jī)30發(fā)出一個(gè)信號(hào)，空氣壓縮機(jī)30起動(dòng)并通過管道18向球罐注入壓縮空氣，直到水位21到達(dá)探測(cè)器23a的水位，此時(shí)，探測(cè)器通過控制裝置22和連接件31向空氣壓縮機(jī)30發(fā)出一個(gè)停止信號(hào)。球罐的充氣程度恢復(fù)到正常。
上述的調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有固定于球罐1內(nèi)壁的探測(cè)器23a和23b，探測(cè)器暴露在可能含有雜質(zhì)的液體中，雜質(zhì)在探測(cè)器23a和23b上的沉積會(huì)破壞探測(cè)器長(zhǎng)久的工作，而且，探測(cè)器23a和23b的固定需要打開穿過球罐1側(cè)壁的窗口，并且不可能很容易地改變這些探測(cè)器的位置及對(duì)它們進(jìn)行調(diào)節(jié)。
圖7示出工作方式與上述圖6所示的系統(tǒng)相似的本發(fā)明的一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有一從頂壁1a開始垂直伸入球罐1內(nèi)部的空心棒33，空心棒33的末端33a是封閉的，以使空心棒的內(nèi)部與球罐1的內(nèi)部完全隔離。在和前面一樣的假設(shè)條件下，即一個(gè)壓力水罐和一個(gè)泵，兩個(gè)水位探測(cè)器23a和23b以確定球罐1液體水位的上、下界限的預(yù)定的不同高度設(shè)置在空心棒33的內(nèi)部。
空心棒33最好制成管狀并與球罐1同軸安裝。中心管33用一種非金屬材料制成，以便安置電容型或等價(jià)的探測(cè)器23a、23b。如果使用非電容型的且可穿透金屬壁起作用的探測(cè)器，中心管33也可是金屬的。有利的是，可以調(diào)節(jié)傳感器23a和23b在中心管33內(nèi)的高度，使球罐1適應(yīng)管道系統(tǒng)2在壓力上的要求。為使傳感器23a和23b在高度上可調(diào)，可使用一些插入管33的金屬桿，桿上裝有探測(cè)器。還可在管內(nèi)的預(yù)定高度上設(shè)置一些擋塊，以固定探測(cè)器。中心管33的管壁保護(hù)探測(cè)器23a和23b不受液體帶來的雜質(zhì)沉積物的影響。
球罐1的頂壁1a上可具有一閥門34，使空氣可從球罐1內(nèi)部向外部排放，其目的是避免球罐1內(nèi)部所不希望的超壓，例如當(dāng)液體在球罐內(nèi)排出氣體(如空氣)混合物時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)這種情況。
圖7所示的系統(tǒng)對(duì)管道系統(tǒng)的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程與圖6的系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程完全一樣，因此不再做更多的描述。
當(dāng)然，如前面所指出的，用于水罐的水位探測(cè)器的數(shù)量可根據(jù)需要而變化。比如，當(dāng)水罐作為抗水錘球罐時(shí)，用一個(gè)水位探測(cè)器就足夠了，即中心管33內(nèi)的上界限水位探測(cè)器23a。當(dāng)球罐1內(nèi)空氣體積不充足時(shí)，探測(cè)器23a根據(jù)上述同樣的原理啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)30。
對(duì)于圖8至13所示的本發(fā)明其它的實(shí)施例，系統(tǒng)均可良好地進(jìn)行管道系統(tǒng)2中的壓力調(diào)節(jié)并避免管道系統(tǒng)2中的水錘現(xiàn)象。同樣，在需要時(shí)，可在球罐1頂壁1a上設(shè)置一個(gè)閥門34。在知道本發(fā)明不同實(shí)施例的工作原理相互類似之后，我們只需描述它們的不同之處。
根據(jù)圖8所示的實(shí)例，球罐1的底部1b備有一氣密閥35，它控制球罐1和管道系統(tǒng)2之間的溝通，一排水管36設(shè)置在球罐底部1b和閥35之間，排水管36連到一排水閥37。在水罐投入使用時(shí)，或者在設(shè)施長(zhǎng)時(shí)間的停用之后，這樣的配備有利于球罐1的初次充氣。為此，可關(guān)閉閥35并打開排水閥37，當(dāng)球罐1排空后，關(guān)閉排水閥37并借助通向球罐頂部1a的管18，用來自空氣壓縮機(jī)30或一壓縮空氣瓶的壓縮空氣向球罐1充氣，直到達(dá)到所需的對(duì)應(yīng)于正確的球罐充氣程度的壓力，隨后，停止注入空氣并打開閥35以恢復(fù)球罐1和管道系統(tǒng)2之間的聯(lián)系。
剛才描述的設(shè)備可用于其它的圖示及描述的實(shí)施例，只要在水罐的頂部設(shè)置一個(gè)開孔，以便借助壓縮空氣瓶實(shí)現(xiàn)水罐的初次充氣。
圖9的水罐在球罐1的空氣注入裝置的設(shè)計(jì)方面與圖7所示的不同。這里，不使用空氣壓縮機(jī)30，因它有將注入空氣中的油滴或油汽排入球罐1的危險(xiǎn)，而是使用一空氣注入裝置38，該裝置一方面經(jīng)管道39與管道系統(tǒng)2相連，另一方面經(jīng)配有止逆閥19的管道18或者與球罐1的底部相連，或者與球罐1上游的管道系統(tǒng)2相連。裝置38借助裝置的輔助罐或腔室6的排水和充水循環(huán)，向球罐1注入空氣。輔助罐6中液體的充滿將裝置輔助罐上部的空氣經(jīng)連接管18驅(qū)入球罐1，止逆閥19阻止空氣及液體向輔助罐6的回流。
如圖10所示，調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一空氣注入裝置40，它與球罐1上游的管道系統(tǒng)2形成一個(gè)整體，以便在需要時(shí)，通過管道系統(tǒng)2向球罐1注入空氣。幾種空氣注入裝置40的實(shí)施例已在前面進(jìn)行了描述，并表示在圖1至4中。
在球罐1的底部1b，管道系統(tǒng)2包括球罐1中的液體的入口41和出口42，入口41可經(jīng)管43垂直向上延伸，在球罐1的內(nèi)部形成一個(gè)凸起，這種延伸段43的目的是在液體中形成一個(gè)由空氣注入裝置40所注入的空氣的收集器。經(jīng)入口41流入球罐1內(nèi)的液體所輸送的空氣在球罐1中上升，直至空氣和液體的分界面21，或者，如果該界面21位于管43頂端的下方，則空氣直接通入空氣區(qū)域。這種構(gòu)造避免了任何球罐1中有用體積的損失。
圖12顯示空氣收集器的一個(gè)實(shí)施變型，它由入口41、垂直的延伸段43及球罐1底部1b上的液體出口42構(gòu)成。圖10和12所示的空氣收集器結(jié)構(gòu)的不同在圖11和13中清整地顯示出來。
為了不使管道系統(tǒng)2中的壓力有所損失，最好使入口41與緊接球罐1上游的管道系統(tǒng)2具有相同的橫截面積。同樣對(duì)于球罐1底部的出口42與緊接球罐1下游的管道系統(tǒng)2的截面也是如此。如圖11所示，入口41和出口42由一管道44內(nèi)的中央板45隔開的兩部分構(gòu)成，管道44的截面有利地對(duì)應(yīng)于緊接球罐1上游和下游的管道系統(tǒng)2的截面的和。根據(jù)圖13，入口41和出口42相互獨(dú)立，并由管道系統(tǒng)2通向球罐1底部的簡(jiǎn)單彎管構(gòu)成。
當(dāng)然，空氣收集器的設(shè)計(jì)只用于球罐1的空氣注入是借助管道系統(tǒng)2來實(shí)現(xiàn)的情況。從圖10至13所示的結(jié)構(gòu)出發(fā)，空氣收集器可制成不同的形狀，事實(shí)上，只要從入口41進(jìn)入球罐1的空氣無法與液體一起從出口42排出就可以了。
為了在球罐1內(nèi)設(shè)置一空氣收集器，入口41(或許及其延伸段43)一般應(yīng)位于高于出口42的水位上。
圖14和15示出空氣收集器的另外兩個(gè)實(shí)施例。根據(jù)圖14，入口41通向球罐1底部上方的球罐側(cè)壁，出口42通向球罐底。該方式尤其適合于污水，因?yàn)楣艿老到y(tǒng)2中液體所傳送的麻絮或其它長(zhǎng)狀物有可能纏繞住圖10至13所示的入口41的延伸段43。
上述的這些空氣收集器需要使泵送的水全部通過球罐。對(duì)于污水的情況，有可能將沉積物帶到球罐底部，因?yàn)槲鬯鶖y帶的所有物質(zhì)均通過球罐1。用圖15所示的方式可解決這一問題，該管道系統(tǒng)2具有一個(gè)有三個(gè)開口并直接位于球罐1下方的部分2a，該部分2a的上開口通向球罐1的底部1b，液體從該部分2a的中間開口流入并從其下開口流出。中間開口和下開口之間由一段垂直管或相對(duì)于水平面傾斜一θ角(θ角至少為45°)的一段斜管相連。
這樣，圖15的空氣收集器可以限制由通過球罐1的污水所攜帶的物質(zhì)的數(shù)量。
為了阻止球罐1意外的全部排空以及空氣從球罐向管道系統(tǒng)2的泄漏，可在球罐底部1b的液體出口42處設(shè)置一個(gè)安全裝置。
如圖16所示，安全裝置包括一個(gè)輕型材料制成的浮子46(比如一塊塑料或泡沫塑料)，一軟膜片47和一些軟吊桿48，軟膜片47通過軟吊桿48固定在浮子46上。球罐的底部1b具有一開口1c，一個(gè)借助螺釘固定于球罐1的水平板49封住開口，水平板49有一個(gè)與液體出口42相通的開孔，在此開孔上設(shè)有柵網(wǎng)50。
作用在浮子46上的液體浮力使固定于柵網(wǎng)50中心的軟膜片47保持向上彎曲，水因而可以通過出口42。當(dāng)球罐1內(nèi)的水位過分地降低，浮子46下降，膜片47貼住柵網(wǎng)50及板49，這就阻止了球罐1的全部排空。在浮子46的下表面可設(shè)置一些凸銷51，使得即使當(dāng)浮子46與膜片47相接觸時(shí)，液體壓力仍可以均勻地作用于膜片47。
權(quán)利要求
1.液壓管道系統(tǒng)(2)的液壓氣動(dòng)式水罐(1)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它包括一個(gè)腔室(6)，一個(gè)腔室充水裝置(11，12；3；11，27a)，一個(gè)腔室排水裝置(10，13；27b，28)，一個(gè)在排水時(shí)通向腔室的自動(dòng)進(jìn)氣裝置(14，15，16)，一個(gè)在充水時(shí)從腔室到水罐的自動(dòng)空氣注入裝置(18，19；8)；其特征在于，它還包括一個(gè)控制裝置(22)，該控制裝置至少與一個(gè)水罐中水的水位界限的超出探測(cè)器(23；23a，23b)相連，并且與腔室的充水和排水裝置相連；如果在給定狀態(tài)下，探測(cè)器指示該狀態(tài)的水罐中的空氣體積不充足，控制裝置啟動(dòng)腔室的充水/排水循環(huán)，直到探測(cè)器指示水罐中的空氣體積變?yōu)槌渥恪?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，它具有一個(gè)上水位探測(cè)器(25)，該探測(cè)器安置在腔室(6)的頂部并與控制裝置(22)相連，用以指示腔室充水的結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，它具有一下水位探測(cè)器(26)，該探測(cè)器設(shè)置在腔室的底部并與控制裝置(22)相連，用以指示腔室排水的結(jié)束。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，腔室(6)具有一垂直進(jìn)氣管(15)，它的下端通向腔室的頂部而上端與一電動(dòng)進(jìn)氣閥(14)相連，垂直管在電動(dòng)進(jìn)氣閥和腔室內(nèi)的水之間構(gòu)成一個(gè)壓縮室。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，上探測(cè)器(25)安裝在垂直管(15)內(nèi)。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，它具有一管道(16)，其一端位于待泵送的水(4)的表面(17)附近，另一端與腔室的自動(dòng)進(jìn)氣裝置相連。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，腔室(6)由管道系統(tǒng)(2)的一段構(gòu)成，它沿管道系統(tǒng)中正常的水流方向(7)而限定，一方面其下游端由安裝在水罐(1)上游的管道系統(tǒng)中的一個(gè)止逆閥(8)限定，另一方面其上游端由排水裝置確定的排空水位限定，該腔室段上游端的水位低于其下游端的水位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，自動(dòng)空氣注入裝置通過水罐(1)上游的管道系統(tǒng)(2)中的止逆閥(8)注入一預(yù)定體積的空氣，或者借助具有一止逆閥(19)的管道(18)直接將空氣注入水罐的底部。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)，其特征在于，腔室的充水裝置，或者由安裝在一充水管(11)上的一個(gè)電動(dòng)閥(12)構(gòu)成，則管(11)的一端通向止逆閥(8)下游的管道系統(tǒng)(2)而另一端通向腔室(6)，或者由一泵(3)構(gòu)成，該泵在正常情況下保證管道系統(tǒng)(2)的供水。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，腔室(6)由獨(dú)立于管道系統(tǒng)(2)的一個(gè)球罐構(gòu)成，充水和排水裝置由一個(gè)雙通道電動(dòng)閥(27)構(gòu)成，該閥借助穿過腔室底壁的一垂直管(29)與腔室(6)連通，垂直管(29)在腔室內(nèi)部可超過腔室底部一個(gè)可調(diào)節(jié)的高度(h)。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，它具有一個(gè)與液壓氣動(dòng)式水罐(1)相連并垂直向下伸入水罐內(nèi)部的空心棒(33)，棒的末端(33a)是封閉的以在空心棒內(nèi)限定一個(gè)空腔，水位探測(cè)器(23a，23b)放置在空心棒的空腔內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，水位探測(cè)器(23a，23b)以高度可調(diào)的方式設(shè)置于空心棒的空腔內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的系統(tǒng)，其特征在于，水位探測(cè)器是電容型(或等價(jià)類型的)，在其水位處有水或無水時(shí)，它提供不同的信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，水罐(1)基本為兩端封閉的垂直或水平的圓柱形，空心棒(33)為管狀，并與水罐的頂壁(1a)相連。
15.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，它具有一閥門(34)，位于水罐(1)的頂部，使水罐在內(nèi)部超壓時(shí)可以排氣。
16.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，它具有一個(gè)控制管道系統(tǒng)(2)和水罐底部(1b)間液體交換的閥(35)，它還具有一排水管(36)，排水管的一端通向閥(35)上方的水罐的底部而另一端帶有一個(gè)排水閥(37)。
17.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，自動(dòng)注入裝置(18，19；8；40)通過管道系統(tǒng)(2)將空氣注入水罐(1)，水罐(1)底部(1b)和管道系統(tǒng)(2)之間的連接部分具有一空氣收集器(41，42，43，2a)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，空氣收集器由一個(gè)液體入口(41)和一個(gè)液體出口(42)構(gòu)成，入口通向水罐的底部(1b)并可通過管道(43)向上延伸，出口也通向水罐的底部，入口和出口各自的橫截面基本與緊接水罐上游和下游的管道系統(tǒng)(2)的橫截面相同。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，空氣收集器由一個(gè)液體入口(41)和一個(gè)液體出口(42)構(gòu)成，入口通向水罐的底部(1b)，出口也通向水罐的底部，入口位于液體出口的上方。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，空氣收集器由水罐底部(1b)下方的管道系統(tǒng)的一個(gè)部分(2a)構(gòu)成，所述管道系統(tǒng)的該部分具有一個(gè)通向水罐底部的上開口，一個(gè)液體從中流入的中間開口和一個(gè)液體從中排出的下開口，中間開口和下開口分別位于緊接水罐上游和下游的管道系統(tǒng)的水位上。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，中間開口和下開口通過與水平面成一大于或等于45°的角(θ)的管道系統(tǒng)的一段相連。
22.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，水罐的底部(1b)有一開口(1c)，用于液體的流出并與管道系統(tǒng)(2)相連，一安全裝置與所述開口相配合，以阻止水罐的全部排空及空氣從水罐向管道系統(tǒng)的泄漏。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，安全裝置包括一個(gè)浮子(46)，一個(gè)軟膜片(47)和一塊板(49)，軟膜片由一些軟吊桿(48)懸掛在浮子上，板(49)配有一蓋住通向水罐開口(1c)的管道系統(tǒng)(42)的橫截面的中央柵網(wǎng)(50)，膜片的中心固定在柵網(wǎng)上并可蓋住整個(gè)柵網(wǎng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于，浮子為一水平板形狀，其下表面有眾多凸銷(51)，這些凸銷可與帶有柵網(wǎng)(50)的板(49)相接觸。
全文摘要
液壓管道系統(tǒng)(2)的液壓氣動(dòng)式水罐(1)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它包括一個(gè)腔室(6)，一個(gè)腔室的充水裝置(11，12)，一個(gè)腔室的排水裝置(10，13)，一個(gè)在排水時(shí)腔室的自動(dòng)進(jìn)氣裝置(14，15，16)，一個(gè)在充水時(shí)從腔室到水罐的自動(dòng)空氣注入裝置(18，19)，和一個(gè)控制裝置(22)；控制裝置至少與一個(gè)水罐中水的水位界限的超出探測(cè)器(23)相連，并與腔室的充水和排水裝置相連。如果探測(cè)器指示水罐中空氣的體積不足，控制裝置啟動(dòng)腔室的充水/排水循環(huán)，直到探測(cè)器指示水罐中空氣的體積變?yōu)槌渥恪?br> 文檔編號(hào)B65D90/32GK1119887SQ94191589
公開日1996年4月3日 申請(qǐng)日期1994年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月25日
發(fā)明者埃米爾·羅舍 申請(qǐng)人:夏爾拉特公司