旋轉活塞水泵是一種新型結構的水泵,工作運行狀態十分合理,采用變容積壓縮原理工作,直接旋轉方式驅動,相對于離心式水泵有一系列突出的性能優勢,旋轉活塞泵結構的復雜程度與離心泵一樣,由外殼和帶葉片的轉子組成,轉子與外殼形成連續的旋轉變容積區,形成連續的擴張和壓縮,實現抽水和揚水的功能。旋轉活塞水泵流量連續無脈動,工作原理十分簡單,理論分析與設計和往復活塞泵一樣,集中了離心泵和往復活塞泵兩種最優秀水泵的雙重優勢,其突出的性能優勢具體表現為:
1、效率高,效率為70%—95%,節能效果十分顯著,尤其是中小功率的水泵,效率穩定,不隨揚程變化波動。
2、體積小,同流量旋轉活塞水泵體積遠小于離心泵,流量較大時體積僅為離心泵的幾分之一,因而重量輕,安裝使用方便。
3、運行狀態合理,工作原理簡單,使水泵的設計變的很方便,很容易設計出適用于各種特殊目的的高性能水泵。
4、設計參數與泵體幾何參數關系簡單,對泵體內的水流無嚴格要求,可根據使用要求設計泵體外型,適用于深井泵,潛水泵和其它外形特殊的水泵。
5、結構簡單,制作加工容易,價格低廉。
6、壓力大,變容積壓縮泵很容易產生較高的壓力,在高壓條件下還能保持高效率,單級旋轉活塞泵可輕松實現幾十到幾百米的揚程,特別適用于需要高壓力的地方。
7、具有自吸功能,給使用帶來很大方便。
8、旋轉活塞水泵為恒流量泵,流量與揚程無關,流量與轉速成正比,壓力與扭矩成正比,轉速不變時流量恒定,屬計量泵。
9、轉速變化范圍很大,轉速從每分鐘幾十轉到每分鐘幾千轉都可正常工作。
10、應用場合廣泛,流量從每小時零點幾立方米到每小時幾萬立方米,都可應用旋轉活塞水泵的結構。
11、可方便地與各種動力源配接,電力、內燃機、風力、水力、人力等。
12、雙向可逆,旋轉活塞水泵可作成對稱結構形式,改變旋轉方向,進出水口可互易。
13、旋轉活塞水泵反過來使用,可作為水力驅動機,控制調整水壓水量,可以輸出功率。
14、旋轉活塞水泵外形設計靈活,進出水口可設計在一條軸線上,直接接在輸水管道中,即可作為管道增壓泵。
依上所述,旋轉活塞水泵的綜合性能優勢遠遠高于離心泵和其它水泵,是水泵領域一項重大的創新與突破,其中的一項或幾項性能優勢組合都具有很大的應用價值,所有的性能優勢綜合起來,可以在很多領域提高現有水泵技術性能指標。實現更新換代的目的。諸多在離心泵結構上很難解決的問題,應用旋轉活塞泵結構就很容易解決,并由此派生出許多新的應用領域。
試舉應用實例說明,120電機驅動的帶自吸功能的旋轉活塞水泵,泵體外形Φ55×75mm,流量每小時3.5噸,揚程10米,電機可連續工作,增大電機功率揚程可增大到100米以上,自吸程大于5米。可以帶動4個低壓力噴灌噴頭,噴頭噴射半徑10米,可噴灌面積1—2畝。水泵性能遠高于同功率的離心泵。還可以從原理性設計方面加以論證比較,每小時1萬立方米的大流量泵,泵體圓周高度為1.2米,厚度為1米,體積和重量為同等流量離心泵的幾分之一,壓力很容易超過100米,效率90%—95%以上,工作壓力大范圍變化時保持恒流量且高效的特性不變。旋轉活塞水泵可制作成適于各種使用目的的高性能水泵。
現代社會水泵的使用量很大,提高水泵性能不僅僅是為了滿足少數特殊泵使用的需求,而是可以產生重大社會效益,經濟效益和生態效益的事情,水泵使用量巨大,消耗的能量也十分巨大,使用量最大的中小功率離心水泵效率為40%—70%,如果使用旋轉活塞水泵,把水泵效率提高百分之幾到百分之幾十,全社會水泵節能的經濟效益將是十分可觀的,一個大型提水工程消耗的電力達幾十萬千瓦,每天的電費消耗達幾百萬元,如果水泵的效率提高百分之幾,其節能的經濟效益將是不言而喻的。水泵性能提高后,將促使許多相關應用領域的工作得到發展,并可開拓出一些新的水泵應用領域,最具代表性的是推動國家大力推廣的節水灌溉工作得到長足發展,進而帶來良好的社會效益和生態效益。下面簡單介紹一些旋轉活塞水泵的應用及發展前景。一、小功率旋轉活塞水泵水泵:
小功率水泵廣泛應用于民用、節水灌溉、食品加工、化工、制藥等領域,離心泵作為小功率泵,效率較低,在一些應用領域甚至失去實用價值。例如人力水泵,離心泵在人力驅動條件下受轉速,及泵體尺寸限制,效率低。八十年代國家組織幾個省試制自行車水泵,設計定型了幾種型號產品,但都因離心泵性能所限,效率,揚程,流量達不到實用的要求,未能得到推廣。
人力是最方便的動力,在很多場合需要使用人力提水,最常見的是用在水井中往上抽水的手壓泵,流行于全世界,它的工作原理是往復式活塞結構。
人力方便但是非常寶貴,人力水泵要追求的第一指標就是效率。近年來北方推廣集雨節灌,集雨的方法可行有效,因而得到大力推廣,但截止目前方便、實用、高效的節水灌溉方法尚不配套,社會急需相關產品。集雨節灌多為自然條件較差的地方,動力配備困難,為此人們研制了各種人力泵產品用于集雨節灌的配套產品,但工作原理主要是往復活塞結構水泵,產品結構復雜、體積大,往復操作方式不方便,限制了推廣。旋轉活塞水泵的優越性能能滿足人力泵的需求,旋轉活塞人力泵揚程超過10米,自吸程大于5米,流量每小時1—3立方米,可手搖或裝在自行車上使用,配合微噴帶、低壓力噴頭、微噴頭等有效灌溉手段更好地實施節水灌溉。國家每年用幾十億元的投資補助農民發展集雨節灌,發展勢頭強勁,效果很好,需要大量的旋轉活塞人力水泵用于集雨節水灌溉。旋轉活塞人力泵可以方便地把水打到屋頂的水箱或水缸儲水裝置中,配合方便的PVC管道材料,組成農戶自備自來水,以提高生活質量,廣泛運用于做飯、洗衣、砂濾凈化水、太陽能熱水器洗澡等各種生活用水途徑。旋轉活塞人力水泵還可以用于噴灑農藥、洗汽車、種草植樹、建筑施工、庭院養殖業等等,具有非常廣泛的用途,巨大的市場潛力。
小功率旋轉活塞水泵在效率、壓力、自吸功能、體積與動力配套的靈活性方面都超過了離心泵,因而可以派生出來許多新用途,國家大力推廣節水灌溉,水資源的匱乏決定必須走節約用水的路,節水灌溉是節水的重頭戲,但目前推廣節水灌溉有許多實際困難,節水灌溉的主要方法是噴灌、滴灌、滲灌等。近年來由國外引進的先進灌溉方法,推廣的難點是設備昂貴,規模較大,操作復雜,使用成本高。農村的現狀即生產規模是以家庭為主的聯產承包,土地規模較小,不利于使用規模較大的灌溉設備,真正要推廣節水灌溉,首先要降低灌溉成本,其次要設備簡單使用方便,旋轉活塞水泵的使用可以有效地推動節水灌溉發展。最簡單的節水灌溉方法是噴灌,通過加壓將水均勻地噴在地里,實用的節灌方法不但要求設備簡單,運行費用低,灌溉效果好,還要解決方便的動力裝置,除了前面所說的人力外,可以采用電力或內燃機,但在田間少數地區可解決電源,多數地區用電不方便,內燃機價格高,配套不方便自然使用也少。而旋轉活塞水泵可以借助使用廣泛的農用三輪車,小排量摩托車的動力,這些動力,通常功率可以達到1—4千瓦,帶動旋轉活塞泵進行低壓力的噴灌,每小時可噴20—100立方米的水量,可完成1—5畝地的灌溉。旋轉活塞水泵轉速變化范圍很寬,很容易與摩托車或農用車的動力配接,控制油門改變轉速,實現控制泵出水量的大小,適用于復雜多變的噴灌條件,與灌溉系統配套實現低能耗,低成本噴灌,使整個節水灌溉達到良好實用狀態,建立起方便有效的節水灌溉模式,形成新的水泵需求市場。如果用電力驅動旋轉活塞水泵噴灌,效果會更好。旋轉活塞水泵還可以選用畜力或風力作動力,尤其適用于草原集雨灌溉防治草場退化的項目。與旋轉活塞水泵配套的節水灌溉設備價格可以控制在幾百元,每畝地的灌溉能耗費用能控制在1元左右,一套設備可以灌溉相當大的面積,這樣可以由專門的灌溉專業戶為別人提供灌溉服務,這種實用的節水灌溉設備有巨大的市場需求。小功率旋轉活塞水泵由于有自吸功能,還特別適用于塑料溫室的灌溉和各種特殊要求的灌溉。
二、旋轉活塞水泵在工農業方面的用途
旋轉活塞水泵最突出的性能優勢是高效節能,一臺泵在運行期間節能的價值,遠超過泵本身的價值。在下述應用領域能顯示出其優越性能。
1)高揚程泵: 離心水泵在效率較高時單級泵揚程往往用在50米左右,追求單極泵揚程容易使效率下降,在一些需要高揚程的地方,采用多級水泵供水,向200米以上山頂提水需建多級泵站,建泵站廠房費用很高,如果使用旋轉活塞水泵,只用一級就可以實現200米的揚程,在高揚程狀態下還能保持高效率,也就是說可以大大降低泵站的造價,同時運行費用又低,旋轉活塞泵作為高揚程水泵,應用優勢是十分明顯的。
2)消防用水泵: 旋轉活塞水泵是恒流量泵,又是高壓泵,因而特別適用于消防水泵,旋轉活塞水泵流量不隨壓力變化,消防隊員可以通過改變消防水槍出水口面積而改變噴水壓力,從而控制噴水高度及噴水的形式和效果。同時旋轉活塞水泵的體積小、效能高、轉速變化范圍大易與消防車動力源配接等優勢,也是消防水泵發展的趨勢和消防行業所企盼的。
3)深井泵: 用多級離心泵形式制成的深井泵效率較低,原因之一是深井泵為適應深井條件外徑較小,轉速高,而旋轉活塞水泵外徑大小與泵的性能關系不大,可以把泵制造成外徑較小的細長形式,相同流量旋轉活塞水泵體積小于離心水泵,旋轉活塞水泵壓力又大,用單級或兩級即可實現很大的壓力,同時保持較高的效率,還能運行在較低的轉速條件下,這些都保證了旋轉活塞結構的深井水泵的性能優勢。
4)潛水泵: 旋轉活塞水泵有自吸功能,在很多使用條件下不一定要制作成潛水泵。但制作成潛水泵同樣具有十分明顯的性能優勢,如同深井泵,旋轉活塞水泵體積小,外形又可做得細長,壓力大、效率高的優勢是離心泵不可比的,配套潛水電機之后,外形更緊湊,使用效果更好。
5)樓宇供水加壓泵: 城市樓層越來越高,高層不能直接利用自來水供水,需要加壓,加壓的方式較多,用旋轉活塞水泵加壓,可以實現定流量樓層水箱加壓,變頻調速控制加壓水量,便于控制壓力與流量。
6)鍋爐供水泵: 旋轉活塞泵是定流量泵,用于鍋爐熱水泵可方便地控制熱水供水量,從而改善了供熱效果。
7)其它水泵: 旋轉活塞水泵的綜合性能優越,設計制造簡單方便,可以將其設計成各種適用目的的高性能水泵,各種專用泵可單獨制作,以發揮其獨特性能優勢,而不必用通用泵代替,這樣可以根據用戶使用需要來制作水泵。水泵的使用更加得心應手,應用的領域更加廣泛。
三、大型旋轉活塞水泵
大型泵的使用場合主要是大型提水工程,大型自來水廠的水泵。工程設備投資巨大,運行費用很高,如果能將這些泵的效率提高一些,那么每天的節能費用將是相當可觀的,這些水泵作為專用水泵第一個追求的技術指標是效率,水泵在流量較大時往往效率較高,通常每小時上萬立米流量的水泵,效率可超過85%.國外先進的水泵機組,效率可超過90%。這些水泵嚴格按照流量,揚程,轉速,設計參數來使用,效率較一般水泵高出很多,如進一步提高效率則難度很大,但旋轉活塞水泵的大流量水泵效率可超過95%。還有進一步提高效率的潛力,旋轉活塞水泵在大流量時除效率高外,還較離心水泵有更多的優勢,如壓力高,揚程很容易達到一百多米,且保持高效率,體積較之離心泵小很多,僅為同流量離心泵的幾分之一,重量輕,給設備安裝運行,維護帶來了極大的方便,且設備的造價也遠遠低于離心泵的價格。在大型水泵使用領域,旋轉活塞水泵的應用前景也同樣十分廣闊。
四、特殊功能的旋轉活塞泵:旋轉活塞水泵在結構上有獨特的品質,據此可以形成一系列特殊使用目的的泵,如:
1)雙向泵 旋轉活塞水泵改變軸旋轉方向,進出水口可逆向使用。
2)管道泵 旋轉活塞水泵可作為管道增壓泵直接接在管道中間,配合輔助設備,受管道內壓力控制,壓力較高時,不需要增壓,水直接流過,管道內壓力較小時,旋轉活塞管道水泵自動開啟增壓。
3)輸油泵,輸氣泵, 旋轉活塞泵作為變容積壓力泵壓力高、流量大,很適合做輸油泵和輸氣泵,同時不存在抗銹、潤滑問題。在油氣輸送這一巨大領域旋轉活塞泵也可一顯身手。
五、旋轉活塞泵的其它功能:
旋轉活塞泵的結構性能優勢還可用于其它一些使用目的如:
1、真空泵 ;
2、空壓機 ;
3、冰箱、空調壓縮機;
4、液壓泵 ;
5、液壓馬達等。
六、旋轉活塞結構亦可作為內燃發動機的結構,其結構在很多方面比往復式活塞結構內燃機優越。
旋轉活塞水泵優越的性能和廣泛的用途作為新技術推廣具有深遠的發展前景,旋轉活塞水泵屬于新原理源頭技術,是水泵技術的一種創新與突破,涉及各種水泵的應用領域,使水泵性能和功能躍上了一個臺階。旋轉活塞水泵集中了往復活塞水泵和離心水泵兩種最優秀水泵的優點,其結構為變容積壓縮泵,效率高,壓力大,具自吸功能,又直接采用旋轉的方式驅動,并且有超越兩者的地方,如轉速變化范圍大,體積小等,具有廣泛的市場需求。市場需求分兩個層面。第一個層面是對現用水泵的替代,旋轉活塞水泵優越性能勢必在很多應用領域取代離心泵,這將形成很大的應用規模。另一個層面是隨著水泵性能和功能的提高,開拓出中小功率泵應用新領域,如前面介紹的小規模節水灌溉中的巨大應用市場。
水泵行業是傳統的機械行業,離心水泵制造技術和性能已日趨完善,水泵市場日趨飽和,水泵市場的競爭對生產廠家沖擊越來越厲害,在蘭州一家水泵廠門前,有幾十家經銷全國各地水泵產品的商店。這一方面說明水泵市場的巨大,另一方面說明水泵市場的競爭日趨激烈,很多廠家都生產相同規模和性能的水泵,隨著更多的鄉鎮企業陸續進入水泵制造業,幾乎白熱化的競爭迫使許多生產常規水泵的企業陷入困境。這些企業的根本出路在于水泵的性能和功能的創新,以全新優質產品取代傳統產品,以技術革命開拓出新的應用市場,而旋轉活塞水泵技術就是首選的創新技術,旋轉活塞水泵巨大的市場前景將會給首先涉足這一新技術、新成果的企業帶來發展的優勢和機遇。旋轉活塞水泵簡單的原理和結構,使水泵產品設計、生產變得簡單易行,可使水泵企業毋需更改設備就能轉型生產本行業具有代表性前瞻性的高性能水泵。水泵的研究將主要變為材料及加工工藝的研究,從而引發出一個新的研究方向。
旋轉活塞水泵結構在國內查新,屬國內首創,已獲國家專利。但目前沒有形成產品,需要盡快把這一先進的新技術轉化為產品,適應市場需求。首先需要讓更多的人知道和了解旋轉活塞水泵,進而認可它的先進性和應用發展前景,通過生產企業將其轉化為產品。認可旋轉活塞水泵先進性需要進行原理可行性分析和實際效果鑒定。旋轉活塞水泵工作原理十分簡單、合理,可以就其原理的合理性、先進性在理論上進行分析論證。很多技術性能優勢直接在理論上就可以得到論證,在對原理先進性認可的基礎上,可以方便地設計制作出旋轉活塞水泵樣品,檢測其性能指標,達到檢驗旋轉活塞水泵技術性能指標的目的。標簽:
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