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不耗油不费电就能抽水!水锤泵谁发明的!太智慧了,

原创
2020-03-23  制造原理

相信很多人从小就听说过这样一句话,“人往高处走,水往低处流”,从此不管这句话对不对,明不明白是什么意思,但这句话在人们脑海里已经是根深蒂固的存在着。

水为什么是往低处流的,这很多人的疑问,其实这是个物理知识,物体能够运动都是受到了外力的作用,而运动的方向就是向它施加最大力的方向,水在地球上会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,因此水就是向下流动的。

而要是说水能往高处流,那你肯定在想,一定是借助什么机器或者是人力的帮助而实现的,像以油或者电作为动力的抽水机就可以,不然是不可能实现的,但确实有这么一个利用简易的装置,不借用机器或者人力就能实现将低处的水提升送到高处去,这就是水锤泵。


水锤泵是一种以流动的水作为冲击动力,从而产生水锤效应,将低处的水提升到高处的提水装置,是一种将动能转换成压力能的简单机械,水锤泵主要用于山区,丘陵以及平原河流或水库周围的灌溉,养殖以及饮用水等。

水锤泵的最大优点就是,不需要消耗电力等任何能源,而且水锤泵的结构简单,就是由进出水口,压力罐,泵体,输水阀以及泄水阀这几部分组成的。


利用落差流动的水流突然受阻后,水流的惯性产生水锤效应,产生比正常压力高很多倍的水流冲击力。

利用这种压力产生的能量,可以自动将水输送到20-100倍于进水落差的高处,最大的提升高度能达到300米,只要有一定落差的流动的水流,水锤泵就不需要任何的辅助机械,而实现从低处往高处持续稳定的提水,非常的经济节能环保。

水锤泵的发展

水是人类赖以生存的源泉,也是万物之本,但是受制于地势和环境的限制,不能充分的利用这种重要的资源。

为了利用水资源,人类很早就开始利用流水,人力以及畜力提供的动力来将水从低处提升到高处,但是由于设备和提供的动力有限所以效率不高,后来又发明了效率更高的抽水泵,但是这些机械设备需要使用能源才能驱动其不断的运行。

在1772年,有个英国人约翰(John Whitehurst)发明了一种简易的手动水锤泵。

1796年,法国人约瑟夫迈克尔兄弟,在原来约翰所发明的水锤泵的基础上又增加了一个阀门,使得这种新的水锤泵实现了持续不断自动供水。


1809年,在美国颁发了第一个水锤泵的专利,并开始在市场上销售。

水锤泵这种简单便宜的提水装置也被称为人力历史上最重要的发明之一,一百多年来经过不断的优化改进,水锤泵使用成本低的特点,已经成为部分行业最重要的提水装置。

水锤现象

说到水锤现象你或许没有听说过,但你也许曾经感受过,那就是有时候你关闭水龙头阀门后,整个水管就会震动起来,水管内也会有水的咚咚响声,而且这个震动有时还会随着水管传递到建筑物中,这种现象用塑料水管时更为明显,其实这就是水锤现象。


水在压力管路中受惯性会持续快速的向前流动,当关闭阀门后水流就会被截断,使水的流速突然发生变化,就会造成水管内的压力突然增大并会产生很大的冲击力,这种冲击力就是水锤的由来,相反关闭的阀门突然打开后同样也会产生这种现象,这种水力现象被称为水击或水锤。

这种水锤现象由于冲击力很大,如果压强过高就会对水管造成很大的伤害,长时间的水锤现象会造成水管或阀门的损坏,为了减小水锤现象对管道的损坏,在管路中就需要安装一些缓冲设备。


水锤泵的工作原理

我们知道水锤有很大的冲击力,所以人们就利用了水锤这种自然现象,制造出了可自动泵水的水力机械水锤泵。

水锤泵利用流水的动力让泄水阀与扬水阀周期性的开关,从而产生水锤压力把水从低处提升到高处。

水锤泵的原理是利用水在流动中突然受阻后,产生比正常压力高十倍以上的瞬间水锤压力实现提水。
水锤阀在工作前,泄水阀在弹簧的作用下处于开启状态,输水阀的弹簧在自身重力的作用下处于关闭状态,当打开水锤泵时,水从高处由进水管经过打开的泄水阀向外流出,当泵体内水量增加,泄水阀内侧的压力就会增加到大于泄水阀弹簧压力时,水会推动泄水阀关闭,就会发生水锤现象。

此时水锤泵内的压力会快速增加,输水阀就会打开,部分水被压入到压力罐中,当压力罐内的水压强增加到大于扬水管内的压力时,水就会从出水口流出来。


泄水阀的压力下降后在弹簧和负压的作用下又会重新打开,输水阀在自重和弹簧压力以及空气室内水压力的固体作用下重新关闭,在水流的作用下上述动作自动重复运行。


随着人类越来越重视低碳环保的今天,水锤泵这种具有低碳环保,节省能源的提水设备将发挥巨大的作用,水锤泵可以充分利用水资源,更深一步发展甚至可以用作小型水力发电,为低碳经济和环境保护做贡献。

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

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