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1、(10)申请公布号 CN 102297164 A (43)申请公布日 2011.12.28 CN 102297164 A *CN102297164A* (21)申请号 201010205155.0 (22)申请日 2010.06.22 F04F 3/00(2006.01) (71)申请人 翟爱民 地址 054400 河北省南和县三思乡西宋村 (72)发明人 翟爱民 (54) 发明名称 多管无轮泵 (57) 摘要 本发明涉及的是一种利用气压差能抽水到预 定高处的方法及装置， 以及一种水利能量收集方 法和装置， 其主要技术方案为 ： 设置一管路， 管路 至少由二个以上的细管组成， 在每个细管上设置。
2、 有小孔， 将此管路放置在液体中， 当细管的小孔位 于液面下时， 在细管内会形成一段水柱， 此时向管 路的小孔中通入有压气体， 并当水柱两端气体压 强不同时， 水柱将向压强较小的一端运动， 且运动 到预定位置的水可被收集利用。 这样， 气压差能就 被作为能量来源运水到高处或预定之处供利用， 其效果和特点是 ： 抽水或提水至更高位置， 无需 供油供电， 设备可自行运转， 且所需设备小， 能量 转换率高， 投资收益比小， 适用范围广， 免维护。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 CN 1022971。
3、72 A1/1 页 2 1. 一种多管无轮泵， 其特征在于 ： 设置一管路， 管路至少由二个以上的细管组成， 在每 个细管上设置有小孔， 将此管路放置在液体中， 当细管的小孔位于液面下时， 在细管内会形 成一段水柱， 此时向管路的小孔中通入有压气体， 并当水柱两端气体压强不同时， 水柱将向 压强较小的一端运动， 且运动到预定位置的水可被收集利用。 2. 如权利要求 1 所述的多管无轮泵， 其特征在于 ： 进气孔到液面的高度差， 小于或远小 于进气孔到细管下端部的高度差。 3. 如权利要求 1 所述的多管无轮泵， 其特征在于 ： 上述的管路高于进气孔部分为直管。 4. 如权利要求 1 所述的多管。
4、无轮泵， 其特征在于 ： 上述的细管的内径为 2-10mm。 5. 一种多管无轮泵， 其特征在于 ： 设置一管路， 管路至少由二个以上的细管组成， 在每 个细管上设置有小孔， 将此管路放置在液体中， 细管一端在液面下， 并当细管的小孔位于液 面上、 而另一端在液面外时， 可以通负压容器， 负压容器内负压气体的压强与大气压强的差 值为 B， 液面外细管段上， 设进气口通大气， 进气口距液面的高度差， 小于或远小于产生压强 与 B 值相等的水柱的高度， 细管高于进气孔部分为直管， 负压容器底部设排水管， 排水管为 中空大内径管， 排水管另一端通盛水容器液面下， 盛水容器位置低于负压容器， 与盛水容。
5、器 液面到负压容器底部距离等高度的水柱， 产生的压强值大于 B 值。调节进气口进气量到一 定程度， 气体、 水混合进入细管到负压容器， 气体被抽走， 水再经排水管到盛水容器供利用。 6. 如权利要求 5 所述的多管无轮泵， 其特征在于 ： 进气孔距液面的高度差， 小于或远小 于负压气源与大气压强所产生差值所对应液体的高度。 7. 如权利要求 5 所述的多管无轮泵， 其特征在于 ： 上述的细管高于进气孔以上为直管。 8. 如权利要求 5 所述的多管无轮泵， 其特征在于 ： 上述的细管的直径小于 2mm。 9. 一种用于上述多管无轮泵的供气装置， 其特征在于 ： 一种正 U 形管集气装置， 正 U。
6、 形 管具有一个进水处和出水处， 出水处和横管的管道直径大于进水处的管道直径， 进水处也 为进气处， 在正U型管的横管顶端设置出气处， 出气处位于正U型管的横管接近低水位的一 端。 10. 一种用于上述多管无轮泵的供气装置， 其特征在于 ： 一种倒 U 形管集气装置， 倒 U 形管具有一个进水处和出水处进水处处于一个水源的液面， 而出水处处于泄水水道液面， 出水处的管道直径大于进水处的管道直径， 在倒 U 型管的横管高于进水水源液面的管道壁 上设置进气处， 出水处也为出气处， 如图 1 所示， 进气处位于倒 U 型管的横管接近低水位的 一端。 权 利 要 求 书 CN 102297164 A 。
7、CN 102297172 A1/5 页 3 多管无轮泵 技术领域 ： 0001 本发明涉及液体能量的收集方法， 特别是一种利用气压差能抽水到预定高处的方 法及装置， 以及一种水利能量收集方法和装置， 是一种将液体中所蕴藏的动能、 势能方便的 收集并转换为气压差能以进一步利用的方法和装置。 背景技术 ： 0002 水利能量的蕴藏十分丰富， 是能源开发和利用的重要方式之一， 并且具有洁净、 再 循环等十分显著的优点， 目前水利能量的利用的主要方式是水利发电， 是通过水轮机将液 体所具有的动能和势能轮换成机械能来获得电力， 这样， 就需要大量的水利基础建设和配 套专用的水轮发电机组， 前期的一次性投。
8、入相当大， 对环境具有一定的不良影响， 特别是水 轮发电机组结构复杂、 设备庞大， 能量转换率低， 也容易出现故障和问题， 因而， 还需要进行 改善和优化。 0003 现有的抽水技术， 抽取有流速的河水、 渠水到高处， 需用高成本能源， 如人力、 电力 等 ； 利用液体能的技术则设备庞大， 能量转换率低， 投资收益比大， 适用范围小， 维护费高。 0004 另外， 水利能量的利用， 还有采用水锤泵等方式来获得较高水头的方法， 也有投入 大， 效率低的不足等多方面不利因素。 发明内容 ： 0005 本发明目的就是提供一种结构简单的抽水装置以及可以与之配套、 成本低廉并且 具有高效率的液体能量收集。
9、方法及装置。 0006 本发明的抽水装置为 ： 设置一管路， 管路至少由二个以上的细管组成， 在每个细管 上设置有小孔， 将此管路放置在液体中， 当细管的小孔位于液面下时， 在细管内会形成一段 水柱， 此时向管路的小孔中通入有压气体， 并当水柱两端气体压强不同时， 水柱将向压强较 小的一端运动， 且运动到预定位置的水可被收集利用。 这样， 气压差能就被作为能量来源运 水到高处或预定之处供利用。 0007 进一步的， 进气孔到液面的高度差， 小于或远小于进气孔到细管下端部的高度差。 0008 进一步的， 上述的管路高于进气孔部分为直管。 0009 进一步的， 上述的细管的内径为 2-10mm。 。
10、0010 同时， 实现本发明的另一抽水装置为 ： 设置一管路， 管路至少由二个以上的细管组 成， 在每个细管上设置有小孔， 将此管路放置在液体中， 细管一端在液面下， 并当细管的小 孔位于液面上、 而另一端在液面外时， 可以通负压容器， 负压容器内负压气体的压强与大气 压强的差值为 B， 液面外细管段上， 设进气口通大气， 进气口距液面的高度差， 小于或远小于 产生压强与 B 值相等的水柱的高度， 细管高于进气孔部分为直管， 负压容器底部设排水管， 排水管为中空大内径管， 排水管另一端通盛水容器液面下， 盛水容器位置低于负压容器， 与 盛水容器液面到负压容器底部距离等高度的水柱， 产生的压强值。
11、大于 B 值。调节进气口进 气量到一定程度， 气体、 水混合进入细管到负压容器， 气体被抽走， 水再经排水管到盛水容 说 明 书 CN 102297164 A CN 102297172 A2/5 页 4 器供利用。 0011 进一步的， 进气孔距液面的高度差， 小于或远小于负压气源与大气压强所产生差 值所对应液体的高度。 0012 进一步的， 上述的细管高于进气孔以上为直管。 0013 进一步的， 上述的细管的直径小于 2mm。 0014 另外， 还有两种气体产生装置 ： 0015 一种正U形管集气装置， 正U形管具有一个进水处和出水处， 出水处和横管的管道 直径大于进水处的管道直径， 进水处。
12、也为进气处， 在正 U 型管的横管顶端设置出气处， 出气 处位于正 U 型管的横管接近低水位的一端。 0016 另外， 还有一种倒U形管集气装置， 倒U形管具有一个进水处和出水处进水处处于 一个水源的液面， 而出水处处于泄水水道液面， 出水处的管道直径大于进水处的管道直径， 在倒U型管的横管高于进水水源液面的管道壁上设置进气处， 出水处也为出气处， 如图1所 示， 进气处位于倒 U 型管的横管接近低水位的一端。 0017 本发明效果和特点是 ： 抽水或提水至更高位置， 无需供油供电， 设备可自行运转， 且所需设备小， 能量转换率高， 投资收益比小， 适用范围广， 免维护。 附图说明 ： 001。
13、8 图 1 是本发明所述的多管无轮泵第一实施例的示意图 ； 0019 图 2 是本发明所述的多管无轮泵第二实施例的示意图 ； 0020 图 3 是本发明所述的多管无轮泵本发明所涉及的液体能量收集方法和装置的正 U 形管结构示意图 ； 0021 图 4 是本发明所述的多管无轮泵本发明所涉及的液体能量收集方法和装置的倒 U 形管结构示意图。 0022 图中说明 ： 0023 1 为细管 A ； 2 为进气孔 A ； 3 为细管 B ； 4 为负压容器 B ； 41 为抽气孔 B ； 5 为进气口 B ； 6 为排水管 B ； 7 为盛水容器 B ； 8 为横管 C ； 9 为进气处 C ； 10 。
14、为出气处 C ； 11 为进水处 C ； 12 为出水处 C ； 13 为横管 D ； 14 为进气处 D ； 15 为出气处 D ； 16 为出水处 D ； 17 为出水口 D。 具体实施方式 ： 0024 基于本发明的目的， 以及已经取得的成功试验数据， 从以下两个实施例来说明原 理及工作情况。 0025 本发明所述的多管无轮泵是以有压气体来做为动力， 来驱动液体进行流动的， 根 据气体与大气压力的差值可以分为两大类 ： 正压驱动和负压驱动， 在本发明的实施例中， 实 施例一为正压驱动， 实施例二为负压驱动， 可以根据实际情况的不同来选择不同的工作方 式， 这两种方式都可以达到同样类似的效。
15、果。 0026 对于实施例一， 共基本结构如图 1 所示 ： 主要结构主要由细管 A1 组成， 细管 A1 一 端在液面外通大气， 在本发明的实施例中液体均为水， 为需要抽水或提水的预定高度 ； 另一 端 ( 下端部 ) 在液面下， 图 1 中的波纹线表示为液体 ( 以下同 )， 最上一根表示液面， 细管 A1 在液面下的一段上设进气孔 A2， 并通有压气体， 有压气体的压强与大气压强的差值为 A， 说 明 书 CN 102297164 A CN 102297172 A3/5 页 5 即这个有压气体的压强较大气压强大， 并且大的数量值为 A， A 的计量单位为液体的细管内 的高度值， 进气孔 。
16、A2 到液面的高度差， 小于或远小于有压气体产生压强与 A 值相等的水柱 的高度， 也就是进气孔 A2 到液面的高度差， 小于或远小于进气孔 A2 到细管下端部的高度 差。 如果向管路的小孔中通入有压气体， 并当水柱两端气体压强不同时， 水柱将向压强较小 的一端运动， 细管 A1 在进气孔 A2 下的一段最低位置距进气孔的高度差， 也就是进气孔 A2 距细管A1的下端口的高度差， 大于有压气体产生压强与A值相等的水柱的高度， 这样， 在进 气孔 A2 连接有压气源时， 才可能正常向上驱动液体。 0027 另外， 细管 A1 高于进气孔 A2 部分为直管， 是为了减少阻力， 调节进气孔 A2 进。
17、气量 到一定程度， 气体、 水混合进入细管 A1 高于进气孔 A2 的部分内， 并在有压气体压差的作用 下， 在管内运动到顶端液面外的一端排出， 且自动重复以上排水过程。 这样水就被运到了预 定处供利用， 达到抽水或提水的目的。 0028 同时， 由于细管 A1 的数量大于 2 根， 并且可以根据需要的水量增加数量， 大于 2 根 的细管 A1 可以制造在一起， 或者固定成束。因此， 可以很轻松达到所需要抽水的数量。 0029 对于实施例二， 如图 2 所示 ： 细管 B3 一端在液面下 ； 另一端在液面外， 且通负压容 器 B4， 在负压容器 B4 上设置有抽气孔 B41， 可以连接负压气源。
18、， 负压容器 B4 内负压气体的 压强与大气压强的差值为 B， 也就是说， 负压气体的压强比大气压强较小， 并且小的数量值 为 B， B 的计量单位为液体的细管内的高度值。在液面外细管 B3 段上， 设进气口 B5 通大气。 进气口 B5 距液面的高度差， 小于或远小于负压气体产生压强与 B 值相等的水柱的高度， 也 就是说， 进气孔 B5 距液面的高度差， 小于或远小于负压气源与大气压强所产生差值所对应 液体的高度， 细管 B3 高于进气孔部分为直管， 负压容器 B4 底部设排水管 B6( 排水管 B6 为 中空大内径管， 内径大到靠表面张力之托， 管内形不成稳定的水柱 )， 排水管 B6 。
19、另一端通盛 水容器 B7 液面下， 盛水容器 B6 为需水的预定处， 盛水容器 B7 位置低于负压容器 B4， 与盛 水容器 B7 液面到负压容器 B4 底部距离等高度的水柱， 产生的压强值大于 B 值， 调节进气口 B5 进气量到一定程度， 气体、 水混合进入细管 B3， 并在压差的作用下， 在管内运动到负压容 器 B4， 气体被抽走， 水再经排水管 B6 到盛水容器 B7 供利用， 这样就实现了抽水或提水的目 的。本装置一经启动， 自动重复以上排水过程。 0030 同样， 由于细管 B3 的数量大于 2 根， 并且可以根据需要的水量增加数量， 因此， 可 以很轻松达到所需要抽水的数量。 0。
20、031 在本发明所涉及的所有实施例中， 所述的液体或流体均为水。 0032 为了配合上述的装置完成其功能， 这里也同时提供了两种供气装置， 可以分别用 于上述两个实施例， 下面分别做说明。 0033 在上述两个实施例中， 实施例一使用了正压气体， 实施例二使用了负压气体， 可以 说就是一种气压差能， 而气压差能的产生方法是， 设置一管路使液体通过， 并设有一与大气 相通的进气处， 当液体通过时， 管路中的过流液体可混入气体并分离气体成为小气泡， 设定 重力加速度方向为速度的正方向， 那么液体速度则为在重力加速度垂直方向的分量和水平 方向的分量的合速度， 当液体在重力加速度垂直方向的分量大于零，。
21、 气泡被逐渐分离为一 定体积的较小气泡时， 气泡将随液体运动 ； 当液体在重力加速度垂直方向的分量不大于零 时， 气泡向上运动浮出水面， 在气泡溢出水面处收集溢出气体， 以形成有压气体， 在管路的 进气处也可以产生负压， 这样， 液体中所蕴藏的动能、 势能便被收集并转换为包括正压差或 说 明 书 CN 102297164 A CN 102297172 A4/5 页 6 负压差的气压差能， 这个气压差能量可以做为动力来驱动其它装置。 0034 现结合实施例及附图来进行说明， 基于本发明所述方法所制成的装置主要由管路 组成， 呈正 U 形管或倒 U 形管， 如图 3 和图 4 所示， 其中图 3 。
22、为正 U 形管， 图 4 为倒 U 形管， 这两种 U 形管的两个管口具有一定高差， 进水口的高度高于出水口的高度， 进水口位于高 水位面， 而出水口位于低水位面。 0035 对于实施例一， 采用的是以下的装置来完成供气。 0036 对于实施例一， 如果管路为正U形管， 正U形管具有一个进水处C11和出水处C12， 出水处 C12 和横管 C8 的管道直径大于进水处 C11 的管道直径， 进水处 C11 也为进气处 C9， 在正 U 型管的横管 C8 顶端设置出气处 C10， 如图 2 所示， 出气处 C10 位于正 U 型管的横管 C8 接近低水位的一端。 0037 当进水口 C11 与出水。
23、口 C12 分别位于水面的上水位和下水位时， 液体会自然流过 正 U 形管， 上下游液体通过进水处 C11 和出水处 C12 产生流动， 此时大气中的气体也通过进 气处 C9 混入到液体中去， 就有气体进入到管内的液体中去， 即当液体通过时， 管路中的过 流水可混入气体并分离气体成为小气泡， 设定重力加速度方向为速度的正方向， 那么液体 速度则为在重力加速度垂直方向的分量和水平方向的分量的合速度， 当液体在重力加速度 垂直方向的分量大于零， 气泡被逐渐分离为一定体积的较小气泡时， 气泡将随液体运动 ； 当 到达横管 C8 时， 因为出水处 C12、 横管 C8 的直径较大， 流速逐渐降低， 即。
24、当液体在重力加速 度垂直方向的分量不大于零时， 气泡向上运动浮出水面， 在气泡溢出水面处收集溢出气体， 以形成有压气体， 并排出集中到出气处 C10 即气泡溢出液体处， 就形成明显的高于大气压 力的正压气体， 如果管内液体持续流动， 就得到持续的正压差， 这个压力差值就可以利用和 做功， 也就是说， 将出气处 C10 接至进气孔 A2， 就可以让图 1 所示抽水装置工作， 同时， 在进 气处 C9 处有负压现象。 0038 对于实施例二， 采用以下的装置进行供气 ( 供应负压气体 )。 0039 对于实施例二， 如果管路为倒 U 形管， 倒 U 形管具有一个进水处 D16 和出水处 D17 进。
25、水处 16D 处于一个水源的液面， 而出水处 D17 处于泄水水道液面， 出水处 D17 的管道直径 大于进水处 D16 的管道直径， 在倒 U 型管的横管 D13 高于进水水源液面的管道壁上设置进 气处 D14， 出水处 D16 也为出气处 D15， 如图 1 所示， 进气处 D14 位于倒 U 型管的横管 D13 接 近低水位的一端。 0040 当进水口 D16 与出水口 D17 分别位于水面的上水位和下水位时， 使进气处 D14 处 于关闭状态， 在倒 U 形管内加注满水， 上下游液体之间由于虹吸作用通过进水处 D16 和出 水处 D17 产生流动， 待液体稳定后， 适当开启进气处 D1。
26、4， 在此时进气处 D14 与大气相通， 当 液体通过时， 管路中的过流水可混入气体并分离气体成为小气泡， 设定重力加速度方向为 速度的正方向， 那么液体速度则为在重力加速度垂直方向的分量和水平方向的分量的合速 度， 当液体在重力加速度垂直方向的分量大于零， 气泡被逐渐分离为一定体积的较小气泡 时， 气泡将随液体运动 ； 当到达出水处 D17 时， 因为出水处 D17 的直径较大， 液体流速降低， 液体在重力加速度垂直方向的分量不大于零时， 气泡向上运动浮出水面， 在气泡溢出水面 处收集溢出气体， 以形成有压气体， 并通过出气处 D15 自动排出到大或收集， 管内液体会并 持续流动， 此时就会。
27、在进气处 D14 就会产生连续的明显的负压气流， 得到持续的负压差， 这 个压力差值就可以利用和做功， 也就是说， 将进气处D14接至抽气孔B41， 就可以让图2所示 说 明 书 CN 102297164 A CN 102297172 A5/5 页 7 抽水装置工作， 同时， 在出气处 D15 有正压现象。 0041 为了使上述的倒 U 形管或正 U 形管内的液体稳定， 在倒 U 形管进气处 D14 和正 U 形管进气处 C9 的端口， 设置有进气量控制装置， 可以控制管路的进气量。 0042 上述实施例中管路所用材料以 PVC 最为方便。但同时管路材料也可为塑料、 水泥、 陶瓷等非金属材料，。
28、 以及铸铁、 不锈钢等金属材料。 0043 这样， 结合上述的实施例可以得出本发明的气体能量收集方法是通过以下方法 实现的 ： 设置一管路， 管路呈 U 形状管， U 形管的两个管口分别是进水口和出水口， 进水口 的高程高于出水口的高程， 并能够使液体通过， 并设有一与大气相通的进气处， 当液体通过 时， 管路中的过流水可混入气体并分离气体成为小气泡， 设定重力加速度方向为速度的正 方向， 那么液体速度则为在重力加速度垂直方向的分量和水平方向的分量的合速度， 当液 体在重力加速度垂直方向的分量大于零， 气泡被逐渐分离为一定体积的较小气泡时， 气泡 将随液体运动 ； 当液体在重力加速度垂直方向的。
29、分量不大于零时， 气泡向上运动浮出水面， 在气泡溢出水面处收集溢出气体， 以形成有压气体， 如果是倒 U 形管， 可以在此进气处可形 成明显的低于大气压力的负压差， 当液体通过时管路中的液体可混入气体并分离成为小气 泡， 液体分离气泡小到一定程度， 气泡将随液体运动， 当液体流速降低时， 气泡将从液体中 分离出来并向上运动， 如果是正 U 形管， 在管路此出气处收集分离出来的气体， 可以形成明 显有压气体， 这个气压高于大气压力形成一个正压差， 这样， 液体中所蕴藏的动能、 势能便 被收集并转换为包括正压差或负压差的气压差能， 这个气压差能量可以做为动力来驱动其 它装置。 0044 进一步的，。
30、 上述的管路为 U 形管路， U 形管可设置成正 U 形管路和倒 U 形管路， 0045 进一步的， 倒 U 形管在进气处产生的为负压差， 正 U 形管在出气处产生的为正压 差 ； 0046 另一方面， 采用上述方法所制成的装置主要由管路组成， 呈倒 U 形管或正 U 形管 ； 0047 另外， 上述的倒 U 型管或正 U 形管的进水水源的液面水平高度高于出水处泄水水 道液面水平高度 ； 0048 另外， 上述的倒 U 型管或正 U 形管在管路的进气处， 设置有进气量控制装置， 可以 控制管路的进气量 ； 0049 进一步的， 如果管路为倒U形管， 在倒U型管的高于进水水源液面的管道壁上设进 。
31、气处， 进气处位于 U 型管的横管接近低水位的一端， 在此进气外并有负压气流产生， 得到负 压差 ； 在倒 U 型管的出水处泄水水道液面设置出气处 ； 0050 进一步的， 如果管路为正 U 形管， 在正 U 形管的横管部件设置出气处， 出气处位于 U 型管的横管接近低水位的一端 ； 0051 采用本发明的方法和装置， 可以将液体中所蕴藏的动能、 势能方便的收集并转换 为气压差能以进一步利用， 且所需设备小， 能量转换率高， 投资收益比小， 适用范围广， 免维 护。 0052 虽然这里只说明了本发明的一个优选实施例， 但其意并非限制本发明的范围、 适 用性和配置。相反， 对实施例的详细说明可使本领域技术人员得以实施。应能理解， 在不偏 离所附权利要求书确定的本发明精神和范围情况下， 可对一些细节做适当变更和修改。 说 明 书 CN 102297164 A CN 102297172 A1/2 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102297164 A CN 102297172 A2/2 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102297164 A 。