[發明專利]一種水力空氣壓縮機和方法

有效

• 申請號: 201710522215.3
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107143536B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 李甲振;郭新蕾;楊開林;劉之平;郭永鑫;王濤;付輝;黃偉;馬慧敏;李仟;王慶明
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: F04F7/02
• 分類號: F04F7/02
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李富華;李桂玲

本發明涉及一種水力空氣壓縮機和方法，包括：一根水平管和與水平管倒T字形連接的豎管構成的管體，水平管的一端通過進水管與帶有勢能的水源連接，另一端與設有動力閥的出水管連接，豎管的底端與水平管連接，頂端通過脈沖閥與氣缸連接，豎管上靠近脈沖閥位置的側壁上設有進氣閥，所述的氣缸靠近底部的位置設有排水管。本發明使用倒T形的管體和動力閥，產生水錘效應，利用水錘效應壓縮空氣，在出現負壓時吸入外部的空氣進行補充，循環往復，不斷的加壓，不斷的補充空氣，在氣缸中形成了動力氣源。這樣產生的動力氣源，不經過電能轉換，直接產生空氣動力源，提高了能源轉換效率。

技術領域

本發明涉及一種水力空氣壓縮機和方法，是一種流體能量轉換的機械裝置和方法，是一種將低水頭水流的能量轉換為空氣壓縮能量的裝置和方法。

背景技術

低落差微水能資源在自然界普遍存在，如何充分地利用這一資源，一直是工程界的難題。傳統的水力資源利用方式是低落差水流沖擊旋轉機械，將低落差水能轉化為旋轉機械能，帶動傳統的發電機發電，再通過電能轉化機械能產生各種功能作用，如：驅動車輛、抽水、壓縮空氣等。這其中有許多的能量轉換過程，每一次轉換都將損失一些能量。低落差微水能資源的能量有限，往往由于能量轉換過程中的損失，最終所剩無幾而無法利用。

發明內容

為了克服現有技術的問題，本發明提出了一種水力空氣壓縮機和方法。所述的方法和壓縮機直接將低落差微水能轉換為空氣壓縮能，減少了中間環節，充分利用了自然界大量的低落差微水能源。

本發明的目的是這樣實現的：一種水力空氣壓縮機，包括：一根水平管和與水平管倒T字形連接的豎管構成的管體，所述的水平管的一端通過進水管與帶有勢能的水源連接，另一端與設有動力閥的出水管連接，所述的豎管的底端與水平管連接，頂端通過脈沖閥與氣缸連接，所述的豎管上靠近脈沖閥的位置的側壁上設有進氣閥，所述的氣缸靠近底部的位置設有排水管，所述的排水管上設有排水閥，所述的氣缸頂部設有壓縮空氣輸出管，所述的壓縮空氣輸出管上設有輸出控制閥。

進一步的，所述的排水閥是壓差控制閥，所述的排水管上設有水壓表。

進一步的，所述的動力閥是常開型單向止回閥。

進一步的，所述的常開型單向止回閥是旋啟式止回閥、升降式止回閥、蝶式止回閥中的一種。

進一步的，所述的脈沖閥、進氣閥和輸出控制閥是常閉型單向止回閥。

進一步的，所述的常閉型單向止回閥是旋啟式止回閥、升降式止回閥、蝶式止回閥中的一種。

進一步的，所述的氣缸是圓柱形或正多邊形的筒體，筒體的上、下端面封閉。

進一步的，所述的氣缸上設有液位計。

一種上述壓縮機的水力空氣壓縮方法，所述方法的步驟如下：

引進水壓力的步驟：將帶有壓力的水流引入進水管中；

蓄能的步驟：動力閥處于開啟狀態，帶有壓力的水流通過水平管從動力閥流出，流速不斷增大，但水流的作用力小于使動力閥保持開啟的外力，這時脈沖閥和進氣閥處于關閉狀態；

產生空氣壓縮的步驟：當流過動力閥的水流速度達到足以關閉動力閥的流速時，動力閥突然關閉，產生水錘作用，管體中的壓力驟然增大，迫使脈沖閥打開，豎管中的流體在壓力下進入氣缸，如果豎管上部有空氣，則豎管中的水流帶著空氣一同進入氣缸，增加或補充氣缸中的氣壓和水壓；

回水的步驟：管體中產生負壓，負壓使動力閥和進氣閥開啟，并使脈沖閥關閉；外部空氣在壓差的作用下，由進氣閥進入并暫時儲存在豎管內；動力閥開啟后，水錘效應的負壓逐漸消失，水流從零流量開始逐漸增加流過動力閥，回到“蓄能的步驟”；