CN107366612A - 一种用于能量与废水回收的水力活塞泵装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于能量与废水回收的水力活塞泵装置，属于节水、节能、减排的环保应用领域。其解决了现有技术中废水回收利用需额外消耗较多能源的技术缺陷，通过利用管网压力推动水力活塞泵完成废水的吸入、排出，实现废水的回收利用。在日常用水过程中即可实现对废水的回收利用，且整个回收利用过程不额外消耗能源。节能减排意义重大，具有广泛的推广使用价值。

Description

一种用于能量与废水回收的水力活塞泵装置
技术领域
本发明属于节能减排环保技术领域，具体地说，涉及一种利用管网能量回收利用废水而不额外消耗能量的水力活塞泵装置。
背景技术
在水污染日益严重、淡水资源、一次能源日益匮乏的今天，如何提高水资源及能源的利用率，做到节能减排、对资源能源充分利用和回收，已成为社会的一种共识。
目前虽然废水回收利用方法很多，但都需使用普通水泵额外消耗能源实现废水回收利用。本发明实现了对废水资源的回收利用而不额外消耗能源，对国家的节能减排工作意义重大。
发明内容
针对现有技术对废水回收利用过程中需消耗大量能源（电能）的实际情况，本发明提供了一种不需额外消耗能源的管网能量与废水回收装置——水力活塞泵装置。
其基本原理是：在正常用水过程中利用管网压力推动活塞往复运动，实现废水吸入、排出实现废水的回收利用。
为实现上述目的，本发明提供的一种用于能量与废水回收的水力活塞泵装置。
如图1所示，水力活塞泵主要包括两个管状外壳（1）（2）（含封头）、隔板（3）一个、由活塞（4）（5）通过活塞连杆（6）组成的活塞整体一个、两个清水腔（9）（10）内置的特制清水橡皮囊（26）、两个包含弹簧触头（25）的集成控制进出水装置（7）（8）、4个单向阀（15）（16）（17）（18）、4个控制用电磁阀或普通阀门（11）（12）（13）（14）。
管状外壳（1）和（2)采用内（外）螺纹与两头外（内）螺纹的隔板（3）以螺纹连接或者法兰连接，构成一整体外壳。隔板（3）中心开孔并内嵌密封圈，其两侧设置活塞（4）、（5）并通过活塞连杆（6）构成一整体活塞。活塞（4）、（5）设置密封圈保持往复运动时与外壳内壁密封良好。活塞与隔板将泵体内部分隔成随着活塞往复运动容积变化的4个腔体：两个清水腔（9）、（10）和两个废水腔（19）（20）。随着腔体容积扩大完成充水或者吸水，容积减少则排出水，如此完成液体的抽吸排放。
水力活塞泵的往复运动依靠与集成控制进出水装置（7）（8）进出口连接的控制阀门（电磁阀）（11）、（12）、（13）、（14）及单向（进）阀（15）、（16），单向（出）阀（17）、（18）按照设定的开关状态配合完成。其中（11）、（12）为进（充）水阀、（13）、（14）为出（排）水阀。如图1、图2所示，集成控制进出水装置起到与封头连接固定，连接控制阀门（电磁阀）实现控制作用。其内置的弹簧触头（25）贯穿封头至一定深度，当活塞至行程终点触碰弹簧触头（25），将触发行程开关（略）完成阀门开关状态的切换，实现活塞的往复运动。
如控制阀门开关状态表所示，当活塞泵集成控制出水装置连接的各阀门处于状态（一）或状态（二）时，即确定了活塞的运动方向。在水力的推动下直至运动到行程终点触发行程开关发送电磁阀开关状态转换信号，阀门开关状态的转换使活塞反向运动。如此反复、周而复始，实现活塞泵的往复运动。
水力活塞泵往复运动实现废水回收利用的同时也消耗管网的清水，但消耗的清水不会被浪费，甚至可以在用水的时候对废水回收利用。如果清水腔（9）、（10）不设置清水橡皮囊（26），清水会被废水轻度污染。为此设置了清水橡皮囊，实现清水与废水的完全隔离。如图3所示，清水橡皮囊是一种可以伸缩的橡皮囊，并集成了固定密封件（24），如同橡胶内胎集成了充气嘴一样。清水橡皮囊（26）不是必须的，其目的在于保证清水与废水的完全隔离。
控制阀门开关状态表：
附图说明
图1为本发明一种水力活塞泵的结构示意图。
图2为本发明水力活塞泵集成控制进出水装置示意图。
图3为本发明水力活塞泵用清水橡皮囊结构示意图。
图4为本发明水力活塞泵具体应用实例图。
具体实施方式
下面结合附图4的应用实例对本发明进一步说明。
如图4所示，水力活塞泵的进水阀（11）（12）与自来水管网（32）相连接，而用水器具（27）包括洗衣机、淋浴器等连接在活塞泵出水阀（13）（14）之后。用水器具（27）还与自来水管网相连接，但连接处增设了阀门（33），其目的在于可以切换至自来水管网取水，但优先通过活塞泵实现能量与废水的回收利用。废水经收集装置（28）收集后经简单的废水处理装置（29）过滤消毒后通过活塞泵提供给废水回收利用设备。废水回收、利用设备包括高位废水箱（31）、废水用水器（30）等。高位水箱设置有足够容积的高位水箱并设置溢流管，以保障清水设备正常用水。当回收的废水超出废水用量及废水箱容积时通过溢流管（34）排放。
装置具体实现过程为：用水器（27）正常用水过程中利用管网水压力通过控制阀（11）向左侧清水腔体（9)或其内置清水橡皮囊充水，此时控制阀（12）（13）关闭、（14）打开，在充水过程中推动活塞向右侧运动，右侧清水腔（10）或其内置清水橡皮囊内清水及左侧废水腔（19）内废水排出，清水供用水器（27）使用，废水通过废水回收利用设备（30）（31）用于冲厕、拖地、浇花冲地杂用等。与此同时，活塞运动使右侧废水腔（20）产生负压将废水收集装置（28）内收集的废水吸入右侧废水腔内。废水吸入与排出由单向阀（15）、（16）、（17）、（18）自动完成，其中单向阀（15）（16）单向进、单向阀（17）（18）单向出。当活塞向右侧移动至行程终点时，触动弹簧触头（25）触发行程开关发出信号，控制阀组变换为另一组开关状态，通过控制阀（12）向右侧清水腔（10）充水时，（11）（14）关闭、（13）打开。充水过程推动活塞向左侧运动，左侧清水腔（9）内清水、右侧废水腔（20）内废水被压出。于此同时左侧废水腔（19）产生负压将废水吸入。如此反复，周而复始。
活塞的左右运动通过控制阀的相应开关动作完成，可以手动也可以自动完成（配置行程开关和电磁阀）。充水动作由用水器具触发，即只要用水器具用水时自动触发充水过程。
实例中废水回收以家庭为单位简化了回收程序，由家庭自行决定哪部分水回收、哪部分水排掉，避免了集中式污水处理中水回用***处理程序复杂、能耗高、实施困难的实际情况。虽然单个家庭节省费用有限，但普及应用后节水、节能、减排的整体社会效益巨大。以我们每天习以为常的冲马桶动作为例，其对水资源就产生很大的浪费。据媒体报道，全国冲水马桶每年冲走90亿立方米的水量，相当于九个西湖、两个太湖的水量！可见，生活废水的回收利用对创建节约型社会、有效缓解水资源、能源紧张有着重要意义。
本发明具体应用方式不限于此，除了家庭废水的回收利用、开发具备回收功能的用水电器（洗衣机）等外，还可应用于各类相对洁净的废水、雨水收集利用***等其他方面。

Claims (7)

1.一种用于能量与废水回收的水力活塞泵装置，其特征在于，包括：外壳（1）（2）、隔板（3）、活塞（4）（5）、活塞连杆（6）、集成控制进出水装置（7）（8）、清水腔（9）（10）、废水腔（19）（20）；外壳（1）与外壳（2）通过隔板（3）连接成一个整体，活塞（4）与活塞（5）设置在隔板（3）两侧并通过连杆（6）构成一个整体活塞，由此分隔形成四个容积随运动变化的腔体（9）、（10）、（19）、（20），通过集成控制进出水装置（7）、（8）的组合开关状态借助管网水力推动活塞整体紧贴外壳内壁往复运动，完成了废水的抽吸、排放。
2.根据权利要求1所述的水力活塞泵装置，其特征在于，外壳（1）、外壳（2）均为一端带封头的圆柱形，其封头连接方式为丝接或法兰连接；外壳（1）、外壳（2）的封头中心分别安装有集成控制进出水装置（7）、（8）；外壳（1）、外壳（2）靠近中间隔板（3）处分别沿径向设置有单向进水阀（15）、（16）及单向出水阀（17）、（18）。
3.根据权利要求1或2所述的水力活塞泵装置，其特征在于，集成控制进出水装置（7）（8）均包括进出通用口（21）、进口（22）、出口（23）、固定密封件（24）、弹簧触头（25），集成控制进出水装置（7）（8）通过固定密封件（24）连接于外壳封头中心孔处，设有弹簧触头（25）与行程开关、电磁阀配合实现自动控制，弹簧触头设有弹簧和密封圈；固定密封件（24）为一外丝管子，一头套在封头内侧，另一头通过螺母固定在封头外，两侧加密封垫密封。
4.根据权利要求1或2所述的水力活塞泵装置，其特征在于，集成控制进出水装置（7）、（8）的进口（22）与出口（23）分别设有控制阀门（11）（12）（13）（14），并按照一定的开关状态运行；其运行方式可以采用手动或者自动，当采用自动运行方式时进口（22）与出口（23）配置电磁阀和行程开关。
5.根据权利要求1所述的水力活塞泵装置，其特征在于，清水腔（9）、（10）内设置有清水橡皮囊（26），清水橡皮囊（26）是一种可以伸缩的橡皮囊，集成了固定密封件（24）；清水橡皮囊（26）不是必须的，其目的在于保证清水与废水的完全隔离。
6.根据权利要求1所述的水力活塞泵装置，其特征在于，中间隔板（3）中心设有圆孔，圆孔内嵌有密封圈，活塞板连杆（6）穿过隔板中心孔，往复运动自如、且保证密封效果。
7.根据权利要求1所述的水力活塞泵装置，其特征在于，活塞（4）、活塞（5）及弹簧触头（25）均设置有密封圈密封。
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