本發(fā)明屬于水力學(xué)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種設(shè)有隔層的氣體產(chǎn)生裝置。
背景技術(shù)：
泵主要用來輸送水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等液體，也可輸送液體及含懸浮固體物的液體。申請(qǐng)?zhí)枮椋玻埃保埃保埃玻罚福罚矗担?，名稱為《氣液泵》的專利公開了一種氣液泵，該泵由液管和氣管組成，液管設(shè)置輸氣孔與氣管相連接，氣管氣體壓力大于大氣壓。該氣液泵的能量來源是有壓氣體，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染，且可以節(jié)約大量的電能、石油能源等。
為了提供有壓氣體，上述專利還公開了一種供氣裝置，該供氣裝置通過過流液體將進(jìn)氣處附近的氣體混入到液體中，并將氣體分離成小氣泡，當(dāng)液體在重力加速度垂直方向的分量不大于零時(shí)，氣泡向上運(yùn)動(dòng)浮出水面，在氣泡溢出水面處收集溢出氣體。該供氣裝置將液體中所蘊(yùn)藏的動(dòng)能、勢(shì)能轉(zhuǎn)換為氣壓差能，這個(gè)氣壓差能可以作為動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)其它裝置，比如上述氣液泵。事實(shí)上，這些氣體不僅可以用于氣液泵進(jìn)行泵水，也可以用于其他領(lǐng)域。
但是，上述供氣裝置產(chǎn)生的有壓氣體較少，工作效率較低，極大地限制了供氣裝置的使用范圍。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種設(shè)有隔層的氣體產(chǎn)生裝置，其能產(chǎn)生較多的有壓氣體，提高裝置的工作效率，擴(kuò)大裝置的使用范圍。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種設(shè)有隔層的氣體產(chǎn)生裝置，其包括進(jìn)水管，所述進(jìn)水管包括進(jìn)水口、入氣口和出水口，所述出水口與能量收集倉連通，所述能量收集倉包括排氣口和放水口，且所述能量收集倉水平安裝或接近水平安裝；所述能量收集倉內(nèi)設(shè)有隔層，所述隔層位于所述出水口與放水口之間，所述隔層與能量收集倉上壁面之間設(shè)有通流口和/或所述隔層中設(shè)有通流口；
還包括出水管，所述出水管包括入水口和排水口，所述入水口通過所述放水口與能量收集倉連通；且所述入水口位于所述通流口的下方。
優(yōu)選的是，所述排氣口位于所述出水口與所述放水口之間，所述隔層位于所述排氣口與所述入水口之間。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述入水口位于所述排氣口的下方。
上述任一方案優(yōu)選的是，所述能量收集倉的截面面積大于所述進(jìn)水管的截面面積。
較佳地，所述進(jìn)水管是豎直安裝或接近豎直安裝。
上述任一方案優(yōu)選的是，還包括進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管包括出氣口和進(jìn)氣口，所述出氣口位于所述進(jìn)水管內(nèi)部，所述進(jìn)氣口位于所述進(jìn)水管外部，且所述進(jìn)氣口與大氣相通。
進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述排水口位于能量收集倉內(nèi)液面的上方。
優(yōu)選的是，所述出水管是豎直安裝或接近豎直安裝。
較佳地，所述出水管的管徑大于所述進(jìn)水管的管徑。
優(yōu)選的是，還包括引水管，所述引水管與所述進(jìn)水口連通。
本發(fā)明中，所述隔層可以阻止或減小液體中的氣泡隨液體一起從放水口流出，其原理是：在能量收集倉中，氣泡在液體的帶動(dòng)下會(huì)隨著液體一起運(yùn)動(dòng)，但同時(shí)氣泡也具有上浮的作用；當(dāng)液體與氣泡遇到隔層時(shí)，由于隔層的阻擋作用，會(huì)促使液體從通流口進(jìn)入另一側(cè)，而氣泡水平方向的速度降低了，但是仍在進(jìn)行上浮，因此液體流到放水口時(shí)，大部分的氣體已經(jīng)上浮，減少了隨液體一起流出的氣泡的量。
所述隔層與能量收集倉上壁面之間設(shè)有通流口，說明通流口位于所述隔層的上側(cè)、能量收集倉上壁面的下側(cè)。在能量收集倉中，當(dāng)液體與氣泡遇到隔層時(shí)，由于隔層的阻擋作用，會(huì)促使液體從通流口進(jìn)入另一側(cè)，而液體中的氣泡在液體的流動(dòng)及隔層的作用下，會(huì)加快上浮到隔層的上側(cè)，這就促使氣泡可以從排氣口處排出，以便于收集到更多的有壓氣體。
液體要流出能量收集倉，需要從入水口處進(jìn)入出水管，并從排水口處排出。所述入水口位于所述通流口的下方，就促使液體需要穿過通流口并向下流到入水口處才能夠進(jìn)入到出水管，這就可以進(jìn)一步減少進(jìn)入入水口處的氣泡的量，即減少可隨液體流出的氣泡的量。
本發(fā)明的設(shè)有隔層的氣體產(chǎn)生裝置工作過程：液體從進(jìn)水口處進(jìn)入進(jìn)水管，入氣口處的氣體在液體的帶動(dòng)下，經(jīng)入氣口進(jìn)入進(jìn)水管；進(jìn)入進(jìn)水管中的液體帶動(dòng)氣體一起沿進(jìn)水管運(yùn)動(dòng)，經(jīng)出水口進(jìn)入能量收集倉內(nèi)；在能量收集倉內(nèi)，氣體進(jìn)行上浮，并可以經(jīng)排氣口排出，液體經(jīng)通流口進(jìn)入隔層的另一側(cè)，并經(jīng)放水口排出能量收集倉。在排氣口處排出的氣體為有壓氣體，該有壓氣體的壓強(qiáng)大于大氣壓強(qiáng)（即是指氣體收集裝置所在地的大氣壓強(qiáng)）。
本發(fā)明的設(shè)有隔層的氣體產(chǎn)生裝置中，氣體從液體中浮出后，可以從排氣口處排出，在排氣口處可以收集到有壓氣體。由于隔層的設(shè)置，使得更多的氣體進(jìn)行上浮，減少了隨液體一起穿過通流口的氣體的量，進(jìn)而減少了從放水口中流出的氣體的量，所以在排氣口處收集到的氣體的量增加了，因此提高了該裝置的效率。
附圖說明
圖1為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中設(shè)有隔層的氣體產(chǎn)生裝置的剖面圖。
圖2為本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例中設(shè)有隔層的氣體產(chǎn)生裝置的部分剖面圖。
圖3為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中設(shè)有隔層的氣體產(chǎn)生裝置的剖面圖。
其中：1-進(jìn)水管，2-進(jìn)水口，3-入氣口，4-出水口，5-能量收集倉，6-排氣口，7-放水口，8-隔層，9-能量收集倉上壁面,10-通流口，11-出水管，12-入水口，13-排水口，14-進(jìn)氣管,15-出氣口,16-進(jìn)氣口，17-引水管。
具體實(shí)施方式
為了更加清楚地了解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)介紹。本發(fā)明的實(shí)施例具有示例性的作用，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明實(shí)施例基礎(chǔ)上做出的無實(shí)質(zhì)形的改進(jìn)，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
圖1-3中，虛線示例性地表示液體，圓環(huán)示例性地表示氣體。
如圖1所示的設(shè)有隔層的氣體產(chǎn)生裝置，其包括進(jìn)水管1，進(jìn)水管1包括進(jìn)水口2、入氣口3和出水口4，出水口4與能量收集倉5連通，能量收集倉5包括排氣口6和放水口7，且能量收集倉5水平安裝或接近水平安裝，能量收集倉5內(nèi)設(shè)有隔層8，隔層8位于出水口4與放水口7之間，隔層8與能量收集倉上壁面9之間設(shè)有通流口10和/或所述隔層中設(shè)有通流口；
還包括出水管11，出水管11包括入水口12和排水口13，入水口12通過放水口7與能量收集倉5連通；且入水口12位于通流口10的下方。
所述能量收集倉是正方體、長方體、圓柱體或其他合適的中空結(jié)構(gòu)。所述能量收集倉水平安裝，是指能量收集倉中的液體流動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，液體流動(dòng)方向是水平方向的，其豎直方向的速度為0。之所以說明液體流動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，是因?yàn)橐后w剛進(jìn)入能量收集倉時(shí)或者液體即將流出能量收集倉時(shí)，液體可能具有豎直方向的速度。所述能量收集倉接近水平安裝，一般是指工程中的誤差或者安裝環(huán)境所需，使得能量收集倉并不能是標(biāo)準(zhǔn)的水平方向安裝；通常，能量收集倉中的液體流動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，液體的流動(dòng)方向與重力加速度方向的夾角可以為30°-150°，優(yōu)選60°-120°，更優(yōu)選80°-100°。這里的液體速度，是指液體的整體速度，而非某個(gè)質(zhì)點(diǎn)的速度。
所述能量收集倉水平安裝或接近水平安裝，是為了方便從進(jìn)水管進(jìn)入的氣體在能量收集倉內(nèi)進(jìn)行上浮。
所述進(jìn)水管、出水管通常是管道結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同需求，也可以設(shè)置成其他中空結(jié)構(gòu)。
所述進(jìn)水管、能量收集倉、出水管和隔層,可以是塑料、陶瓷、不銹鋼或其他金屬材質(zhì)。
進(jìn)水口的設(shè)置，可以使液體進(jìn)入進(jìn)水管；入氣口的設(shè)置，可以使氣體進(jìn)入進(jìn)水管。進(jìn)水口也可以當(dāng)做入氣口（如圖1所示），當(dāng)液體從進(jìn)水口處進(jìn)入進(jìn)水管時(shí)，進(jìn)水口附近的氣體也可以進(jìn)入進(jìn)水管；進(jìn)水口和入氣口也可以分開設(shè)置。
所述排氣口通常位于能量收集倉的上側(cè)，這是為了方便氣體上浮后，從排氣口中排出。
所述隔層是阻擋或減少氣體通過的裝置，其可以是薄片結(jié)構(gòu)或其他立體形狀,且隔層的表面可以是曲面狀的。所述薄片結(jié)構(gòu)的厚度可以與進(jìn)水管的厚度相等或者與能量收集倉壁的厚度相等或者是其他合適的厚度。
隔層表面的具體形狀可以依據(jù)能量收集倉的截面形狀，比如能量收集倉的截面是圓形時(shí)，隔層可以是圓形或其他形狀；能量收集倉的截面是長方形時(shí)，隔層可以是長方形或其他形狀。隔層表面（某一側(cè)的面積）的面積可以是小于能量收集倉的截面面積，但根據(jù)情況所需，若隔層不與能量收集倉的截面平行時(shí)，隔層表面的面積（某一側(cè)的面積）也可以大于或等于能量收集倉的截面面積。隔層的具體形狀和大小不做限制，其需要阻擋或減少液體中的氣泡隨著液體流走即可。
通流口的設(shè)置，是便于隔層一側(cè)的液體進(jìn)入到另一側(cè)。
通常，能量收集倉的橫截面的最高位置與最低位置的中點(diǎn)作為分界點(diǎn)，中點(diǎn)以上的稱為能量收集倉上壁面，中點(diǎn)以下的稱為能量收集倉下壁面；或者，也可以是氣體收集裝置正常工作時(shí)，位于通流口上側(cè)的能量收集倉壁面為能量收集倉上壁面，位于通流口下側(cè)的能量收集倉壁面稱為能量收集倉的下壁面。所述壁面，是指能量收集倉的內(nèi)壁面。
所述入水口通過所述放水口與能量收集倉連通，是指入水口直接與放水口連通，也可以是出水管穿過放水口，即是入水口位于能量收集倉內(nèi)部。
所述隔層可以阻止或減小液體中的氣泡隨液體一起從放水口流出，其原理是：在能量收集倉中，氣泡在液體的帶動(dòng)下會(huì)隨著液體一起運(yùn)動(dòng)，但同時(shí)氣泡也具有上浮的作用；當(dāng)液體與氣泡遇到隔層時(shí)，由于隔層的阻擋作用，會(huì)促使液體從通流口進(jìn)入另一側(cè)，而氣泡水平方向的速度降低了，但是仍在進(jìn)行上浮，因此液體流到放水口時(shí)，大部分的氣體已經(jīng)上浮，減少了隨液體一起流出的氣泡的量。
所述隔層與能量收集倉上壁面之間設(shè)有通流口，說明通流口位于所述隔層的上側(cè)、能量收集倉上壁面的下側(cè)。在能量收集倉中，當(dāng)液體與氣泡遇到隔層時(shí)，由于隔層的阻擋作用，會(huì)促使液體從通流口進(jìn)入另一側(cè)，而液體中的氣泡在液體的流動(dòng)及隔層的作用下，會(huì)加快上浮到隔層的上側(cè)，這就促使氣泡可以從排氣口處排出，以便于收集到更多的有壓氣體。
液體要流出能量收集倉，需要從入水口處進(jìn)入出水管，并從排水口處排出。所述入水口位于所述通流口的下方，就促使液體需要穿過通流口并向下流到入水口處才能夠進(jìn)入到出水管，這就可以進(jìn)一步減少進(jìn)入入水口處的氣泡的量，即減少可隨液體流出的氣泡的量。
本實(shí)施例的設(shè)有隔層的氣體產(chǎn)生裝置工作過程：液體從進(jìn)水口處進(jìn)入進(jìn)水管，入氣口處的氣體在液體的帶動(dòng)下，經(jīng)入氣口進(jìn)入進(jìn)水管；進(jìn)入進(jìn)水管中的液體帶動(dòng)氣體一起沿進(jìn)水管運(yùn)動(dòng)，經(jīng)出水口進(jìn)入能量收集倉內(nèi)；在能量收集倉內(nèi)，氣體進(jìn)行上浮，并可以經(jīng)排氣口排出，液體經(jīng)通流口進(jìn)入隔層的另一側(cè)，并經(jīng)放水口排出能量收集倉。在排氣口處排出的氣體為有壓氣體，該有壓氣體的壓強(qiáng)大于大氣壓強(qiáng)（即是指氣體收集裝置所在地的大氣壓強(qiáng)）。
本實(shí)施例的設(shè)有隔層的氣體產(chǎn)生裝置中，氣體從液體中浮出后，可以從排氣口處排出，在排氣口處可以收集到有壓氣體。由于隔層的設(shè)置，使得更多的氣體進(jìn)行上浮，減少了隨液體一起穿過通流口的氣體的量，進(jìn)而減少了從放水口中流出的氣體的量，所以在排氣口處收集到的氣體的量增加了，因此提高了該裝置的效率。
所述“下方”是相對(duì)而言的，即可以是相對(duì)于能量收集倉內(nèi)流動(dòng)液體的最低液面所在的水平面。
一般地，所述排氣口位于所述出水口與所述放水口之間，這是為了避免氣體還未進(jìn)入到排氣口就隨液體排出。
通常，所述隔層的底端與能量收集倉的下壁面連接。其是為了避免液體帶動(dòng)氣泡直接從隔層的底端進(jìn)入入水口。
為了方便收集或直接利用排氣口處的有壓氣體，通常在排氣口處可以設(shè)置氣體導(dǎo)流管。
較佳的實(shí)施例中，所述排氣口位于所述出水口與所述放水口之間，所述隔層位于所述排氣口與所述入水口之間。
在能量收集倉內(nèi)，液體從放水口中流出之前，需要先經(jīng)過排氣口，以便于液體中的氣泡上浮到排氣口附近，并可以在排氣口處進(jìn)行收集。
排氣口、出水口、放水口、入水口及隔層的設(shè)置，可以進(jìn)一步減少隨液體流出的氣泡的量，增加從排氣口處排出的氣泡的量，即在排氣口處可以收集到更多的有壓氣體，提高裝置的工作效率，避免能源的浪費(fèi)。
優(yōu)選地，所述入水口位于所述排氣口的下方。
所述入水口位于所述排氣口的下方，是指排氣口的最低處高于入水口的最高處。所述“下方”、“最高處”、“最低處”是相對(duì)而言的，即可以是相對(duì)于能量收集倉內(nèi)流動(dòng)液體的最低液面所在的水平面。
所述入水口位于所述排氣口的下方，可以避免氣體從入水口處進(jìn)入出水管，從而在排氣口處可以收集到更多的氣體。
較佳的實(shí)施例中，所述能量收集倉的截面面積大于所述進(jìn)水管的截面面積。
所述能量收集倉的截面，是指液體流動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，垂直于能量收集倉中的液體流動(dòng)方向的平面切割能量收集倉所得到的截面；所述進(jìn)水管的截面，是指垂直于進(jìn)水管中的液體流動(dòng)方向的平面切割進(jìn)水管所得到的的截面。
能量收集倉的截面面積大于所述進(jìn)水管的截面面積，是為了在液體流入能量收集倉時(shí)，減小液體的速度，進(jìn)而有利于收集到更多的氣體。
優(yōu)選的實(shí)施例中，所述進(jìn)水管是豎直安裝或接近豎直安裝。
當(dāng)進(jìn)水管是直管結(jié)構(gòu)時(shí)，所述進(jìn)水管是豎直安裝，是指進(jìn)水管的管軸線是豎直方向的；所述進(jìn)水管接近豎直安裝，是指進(jìn)水管的管軸線是接近豎直方向的；所述接近豎直方向是指進(jìn)水管的管軸線與重力加速度方向的夾角為0-45°，最好是0-15°。當(dāng)進(jìn)水管不是直管結(jié)構(gòu)時(shí)，所述進(jìn)水管是豎直安裝，是指與能量收集倉連通的部分進(jìn)水管是豎直安裝的。進(jìn)水管進(jìn)行豎直安裝，是為了使液體在向下流動(dòng)時(shí)，受到重力的作用，而使液體流動(dòng)速度更大，液體流動(dòng)速度的提高，更便于帶動(dòng)氣體一起運(yùn)動(dòng)，在能量收集倉的排氣口處，就會(huì)收集到更多的有壓氣體。
如圖2所示的設(shè)有隔層的氣體產(chǎn)生裝置，其還包括進(jìn)氣管14，進(jìn)氣管14包括出氣口15和進(jìn)氣口16，出氣口15位于進(jìn)水管1內(nèi)部，進(jìn)氣口16位于進(jìn)水管1外部，且進(jìn)氣口16與大氣相通。
通常，液體從進(jìn)水口進(jìn)入進(jìn)水管時(shí)，也會(huì)帶入進(jìn)水口附近的氣體進(jìn)入進(jìn)水管，但此時(shí)進(jìn)入的氣體體積較大，需要液體帶動(dòng)的作用才能將大氣泡體積減小，需消耗一定的液體能量，且進(jìn)入液體中的氣體量也較少。進(jìn)氣管的設(shè)置，可以減小進(jìn)入液體中的氣體體積，便于氣體隨液體一起流動(dòng)，同時(shí)，可以增加進(jìn)入液體中的氣體的量。
較佳的實(shí)施例中，所述排水口位于能量收集倉內(nèi)液面的上方。
所述能量收集倉內(nèi)液面，是指當(dāng)能量收集倉內(nèi)氣體的壓強(qiáng)達(dá)到p′時(shí)，能量收集倉內(nèi)的最低液面；所述p′大于大氣壓強(qiáng)；所述排水口位于能量收集倉內(nèi)液面的上方，可以使能量收集倉內(nèi)氣體壓強(qiáng)較大。所述排水口的具體高度，可以根據(jù)實(shí)際所需進(jìn)行設(shè)定，如果需要較高壓強(qiáng)的有壓氣體，就可以將排水口的位置設(shè)定較高一些，即實(shí)際情況需要多大壓強(qiáng)的有壓氣體（大于大氣壓的氣體），就可設(shè)定相應(yīng)高度的排水口。所述大氣壓強(qiáng)是指能量收集倉所在地的大氣壓強(qiáng)。
優(yōu)選的實(shí)施例中，所述出水管是豎直安裝或接近豎直安裝。
當(dāng)出水管是直管結(jié)構(gòu)時(shí)，所述出水管是豎直安裝，是指出水管的管軸線是豎直方向的；所述出水管接近豎直安裝，是指出水管的管軸線是接近豎直方向的；所述接近豎直方向是指出水管的管軸線與重力加速度方向的夾角為0-45°，最好是0-15°。當(dāng)出水管不是直管結(jié)構(gòu)時(shí)，所述出水管是豎直安裝，是指與能量收集倉連通的部分出水管是豎直安裝的。出水管進(jìn)行豎直安裝，是為了在滿足高度所需的情況下，更節(jié)約材料，且更方便安裝。
優(yōu)選的實(shí)施例中，所述出水管的管徑大于所述進(jìn)水管的管徑。
所述管徑是指管的內(nèi)徑。出水管的設(shè)置，不僅是為了引流能量收集裝置中的液體，更是為了保證排氣口中排出的氣體為有壓氣體；出水管的管徑大于進(jìn)水管的管徑，可以使出水管中液體流動(dòng)更穩(wěn)定，進(jìn)而使排氣口中流出的氣體壓強(qiáng)更穩(wěn)定。
如圖3所示的設(shè)有隔層的氣體產(chǎn)生裝置，其還包括引水管17，所述引水管17與所述進(jìn)水口2連通。
本發(fā)明的能量收集裝通常是利用現(xiàn)有的自然河流，而很多自然環(huán)境并不利于整個(gè)裝置的安裝，引水管的設(shè)置，可以為整個(gè)裝置安裝在合適環(huán)境下提供基礎(chǔ)。所述引水管的作用是引出水流，使水流通過進(jìn)水口進(jìn)入進(jìn)水管。
為了較好地利用有壓氣體，所述排氣口可以與泵水裝置連通。該結(jié)構(gòu)可以直接應(yīng)用于泵水，以節(jié)約電、石油等其他能源。
以上所述，僅為本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。