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不耗油不費電就能抽水!水錘泵誰發明的!太智慧了,

原創
2020-03-23  制造原理

相信很多人從小就聽說過這樣一句話,“人往高處走,水往低處流”,從此不管這句話對不對,明不明白是什么意思,但這句話在人們腦海里已經是根深蒂固的存在著。

水為什么是往低處流的,這很多人的疑問,其實這是個物理知識,物體能夠運動都是受到了外力的作用,而運動的方向就是向它施加最大力的方向,水在地球上會受到很多不同大小力的作用,而受到地球向下的引力是最大的,因此水就是向下流動的。

而要是說水能往高處流,那你肯定在想,一定是借助什么機器或者是人力的幫助而實現的,像以油或者電作為動力的抽水機就可以,不然是不可能實現的,但確實有這么一個利用簡易的裝置,不借用機器或者人力就能實現將低處的水提升送到高處去,這就是水錘泵。


水錘泵是一種以流動的水作為沖擊動力,從而產生水錘效應,將低處的水提升到高處的提水裝置,是一種將動能轉換成壓力能的簡單機械,水錘泵主要用于山區,丘陵以及平原河流或水庫周圍的灌溉,養殖以及飲用水等。

水錘泵的最大優點就是,不需要消耗電力等任何能源,而且水錘泵的結構簡單,就是由進出水口,壓力罐,泵體,輸水閥以及泄水閥這幾部分組成的。


利用落差流動的水流突然受阻后,水流的慣性產生水錘效應,產生比正常壓力高很多倍的水流沖擊力。

利用這種壓力產生的能量,可以自動將水輸送到20-100倍于進水落差的高處,最大的提升高度能達到300米,只要有一定落差的流動的水流,水錘泵就不需要任何的輔助機械,而實現從低處往高處持續穩定的提水,非常的經濟節能環保。

水錘泵的發展

水是人類賴以生存的源泉,也是萬物之本,但是受制于地勢和環境的限制,不能充分的利用這種重要的資源。

為了利用水資源,人類很早就開始利用流水,人力以及畜力提供的動力來將水從低處提升到高處,但是由于設備和提供的動力有限所以效率不高,后來又發明了效率更高的抽水泵,但是這些機械設備需要使用能源才能驅動其不斷的運行。

在1772年,有個英國人約翰(John Whitehurst)發明了一種簡易的手動水錘泵。

1796年,法國人約瑟夫邁克爾兄弟,在原來約翰所發明的水錘泵的基礎上又增加了一個閥門,使得這種新的水錘泵實現了持續不斷自動供水。


1809年,在美國頒發了第一個水錘泵的專利,并開始在市場上銷售。

水錘泵這種簡單便宜的提水裝置也被稱為人力歷史上最重要的發明之一,一百多年來經過不斷的優化改進,水錘泵使用成本低的特點,已經成為部分行業最重要的提水裝置。

水錘現象

說到水錘現象你或許沒有聽說過,但你也許曾經感受過,那就是有時候你關閉水龍頭閥門后,整個水管就會震動起來,水管內也會有水的咚咚響聲,而且這個震動有時還會隨著水管傳遞到建筑物中,這種現象用塑料水管時更為明顯,其實這就是水錘現象。


水在壓力管路中受慣性會持續快速的向前流動,當關閉閥門后水流就會被截斷,使水的流速突然發生變化,就會造成水管內的壓力突然增大并會產生很大的沖擊力,這種沖擊力就是水錘的由來,相反關閉的閥門突然打開后同樣也會產生這種現象,這種水力現象被稱為水擊或水錘。

這種水錘現象由于沖擊力很大,如果壓強過高就會對水管造成很大的傷害,長時間的水錘現象會造成水管或閥門的損壞,為了減小水錘現象對管道的損壞,在管路中就需要安裝一些緩沖設備。


水錘泵的工作原理

我們知道水錘有很大的沖擊力,所以人們就利用了水錘這種自然現象,制造出了可自動泵水的水力機械水錘泵。

水錘泵利用流水的動力讓泄水閥與揚水閥周期性的開關,從而產生水錘壓力把水從低處提升到高處。

水錘泵的原理是利用水在流動中突然受阻后,產生比正常壓力高十倍以上的瞬間水錘壓力實現提水。
水錘閥在工作前,泄水閥在彈簧的作用下處于開啟狀態,輸水閥的彈簧在自身重力的作用下處于關閉狀態,當打開水錘泵時,水從高處由進水管經過打開的泄水閥向外流出,當泵體內水量增加,泄水閥內側的壓力就會增加到大于泄水閥彈簧壓力時,水會推動泄水閥關閉,就會發生水錘現象。

此時水錘泵內的壓力會快速增加,輸水閥就會打開,部分水被壓入到壓力罐中,當壓力罐內的水壓強增加到大于揚水管內的壓力時,水就會從出水口流出來。


泄水閥的壓力下降后在彈簧和負壓的作用下又會重新打開,輸水閥在自重和彈簧壓力以及空氣室內水壓力的固體作用下重新關閉,在水流的作用下上述動作自動重復運行。


隨著人類越來越重視低碳環保的今天,水錘泵這種具有低碳環保,節省能源的提水設備將發揮巨大的作用,水錘泵可以充分利用水資源,更深一步發展甚至可以用作小型水力發電,為低碳經濟和環境保護做貢獻。

文中Gif截取自Youtube《Animation  How ram pump works  Explained in detail.》《El ariete hidraulico video informativo》多克,文中圖片截取自《How does a Water Hammer Pump work》

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