專利名稱：利用重力抽吸流體的重力式水泵的制作方法
技術領域：
本發明主體是一種重力式水泵，該水泵利用重力而不是電力或燃油，抽吸水或比重大于空氣的氣體，因此可以將能源消耗降低100％。在使用該重力式水泵時，抽吸產生的動能與被抽流體的勢能，都將作為有用的能量被充分利用，這樣既不會造成環境污染，也不會使全球變暖的趨勢加劇。
背景技術：
下面我們以傳統的使用電力或燃油的高速水泵作為比較對象。對依靠電力或燃油驅動的傳統水泵而言，只要想使用水泵就必須提供電力或燃油。
此外，使用燃油的高速水泵在運轉過程中會排放污染物，因此會造成環境污染問題。另外，使用電力或燃油的水泵還會導致全球變暖。
發明內容
本發明所講述的重力式水泵可以抽吸多種流體，包括水(如瀑布、河水、細雨)與比重大于空氣的氣體，其能量由重力提供，因而可節省100％的電力或燃油。當儲槽中保存有固定量的流體并且進行循環時，該重力式水泵就可以連續抽水。此外，抽吸產生的動能與流體的勢能，都將作為能源被充分利用，這樣既不會造成環境污染，也不會使全球變暖的趨勢加劇。
下面介紹本發明的詳細構造，可以參考附加繪圖。如圖1H、2A和2B所示，本發明中的重力式水泵包含一個活塞(10)和一個開關(1)，它們之間結合地非常緊密，活塞(10)底座(20)與開關(1)底座(12)的結合部分不會滲漏一滴流體。
用戶可以根據所抽吸流體的數量，采用較大或較小的活塞與開關(1)匹配。也就是說，如果需要抽吸大量流體，則以較大的活塞與開關(1)匹配。如果需要抽吸少量流體，則以較小的活塞與開關(1)匹配。
如圖1A、2A和2B所示，用于匹配與活塞(10)連接的開關(1)的底座(13)，帶有大量出水孔(3)與一個開口(12)。軸承體(16)上加工有槽(59)，這些槽散布在開口(12)的兩個邊緣上，開口(12)中插有一根帶孔(57)的操作桿(56)，該操作桿由槽(59)中嵌入的軸(19)支撐。開關(1)的底座(13)上放置有密封環(72)，密封環(72)上安裝有帶環狀突起(37)的旋轉蓋(15)，以便用戶順利打開、關閉此蓋。操作桿(56)上的孔(57)通過連桿(63)與旋轉蓋(15)上的鉤子(58)相連，環狀突起(37)上的孔(38)中系有一根繩帶(17)。開關(1)底座(13)和活塞(10)底座(20)的下面都放置有密封環(76)。在開關(1)底座(13)和活塞(10)底座(20)的下方，都用螺栓固定著一個帶保護框(70)的環狀固定板(78)，保護框位于防水柔性凹槽(65)的下方。
密封環(76)和保護框(70)之間安裝著一個具有內部空間(74，74’)的浮式蓋(62，62″，62)。也可以使用沒有內部空間、但由低比重材料制成的浮式蓋。
固定板(78)的底面上安裝著一個環狀浮式板(81)，這樣，當放入汽缸(2)后，活塞(10)和開關(1)都會浮在流體表面。
圖2C是活塞(10)和開關(1)相互結合時的頂視圖。如圖2C所示，活塞(10)的上內壁與開關(1)的上外壁通過支桿(64)連接在一起。開關(1)的上內壁裝配有支桿(29)，支桿(29)的中間部分與開關(1)的上內壁通過帶孔(60)支桿(24)連接在一起。流體在通過支桿(64，24)及活塞(10)的上內壁環繞的空間(75)以及開關(1)內部的空間(87)后，就可以進入活塞(10)和開關(1)。
繩帶(30)和(31)系在支桿(64)的兩端，該支桿裝配在活塞(10)的上內壁與開關(1)的上外壁之間，或系在支桿(29)的兩端。
只有當按照圖2D所示使用開關(1)時，才能將繩帶(30)和(31)系在支桿(29)的兩端。當同時使用彼此結合的活塞(10)與開關(1)時，可以將繩帶(30)和(31)系在支桿(29)或支桿(64)的兩端。系縛繩帶(30)和(31)的支桿(29)或(64)的兩端距離越大，所形成連接結構就越穩定。用戶可以根據需要，自由調整系縛繩帶(30，31)的支桿(29，64)兩端的距離。支桿(24)上的孔60與交換塊(28)緊密結合，該支桿安裝在支桿(29)的中部與開關(1)的上內壁之間，支桿(29)則抵著開關(1)的上內壁。
如圖2D、1H和2A所示，操作桿(56，56’)上的孔(57，57’)通過連桿(63，63’)連接到旋轉蓋(15，15’)的鉤子(58，58’)上。其中，操作桿由軸承體(26)上的槽(59)中嵌入的軸(19，19’)支撐，槽散布在開關(1，1’)底座(13，13’)中的開口(12，12’)的兩個邊緣上。如果開關(1)的底座(13，13’)上放置有密封環(72，72’)，密封環(72，72’)上就會安裝帶環狀突起(37，37’)的旋轉蓋(15，15’)，以便用戶順利打開、關閉此蓋。環狀突起(37，37’)的孔(38，38’)中就會系縛繩帶(17，17’)。
在密封環(76，76’)和波紋管(68，68’)之間插入帶保護框(70，70’)的環狀固定板(78，78’)，波紋管位于開關(1，1’)的底座(13，13’)下方，波紋管(68，68’)和帶保護框(70，70’)的環狀固定板(78，78’)都用螺栓固定在底座(13，13’)上。具有內部空間(74，74’)的浮式蓋(62，62’，62″，62)位于密封環(76，76’)和保護框(70，70’)之間。如上所述，也可以使用沒有內部空間、但由比重低于所用流體的材料制成的浮式蓋。
波紋管(68，68’)和開關(1，1’)安裝在汽缸(2，2’)中，波紋管(68，68’)的一個出水孔(69，69’)與出水管(4，4’)相連。在環狀突起(5，5’)上相繼放置一個密封環(6，6’)與一個浮球(7，7’)，以便在與汽缸(2，2’)側下部連接的出水管(4，4’)周圍形成下內壁。在出水管(4，4’)內壁、環狀突起(5，5’)的上方，還有一個環狀突起(79，79’)，用于固定浮球(7，7’)。出水管(4，4’)的上端連接著一個軟管。
如圖1A、1B、1D、1E、1F、1G、1H、2A和2B所示，本發明中的重力式水泵包括一套水泵組件A和B。該重力式水泵是由堅固、防腐蝕或不生銹的材料制造而成。該重力式水泵具有一個剛性支架(35，35’)，包括一個前托板(55，55’)、一個后托板(18，18’)、四條支腿(36，36’，36″，36)、用于連接支腿(36，36″)的橫梁(34)、用于連接支腿(36’，36)的橫梁(34’)。支腿連接在前托板(55，55’)或后托板(18，18’)上。
軸承體(39，39’，41，41’)固定在連接前托板(55，55’)和后托板(18，18’)的梁(71，71’)上，皮帶輪(32，32’，23，23’)分別通過軸(33，33’，21，21’)連接在軸承體(39，39’，41，41’)上。
如圖1A和1F所示，一端系于支桿(29，29’)前端的繩帶(30，30’)的另一端都綁在一起，懸掛在皮帶輪(32，32’)的凹陷處。支桿(29，29’)固定在開關(1，1’)的上部。一端系于支桿(29，29’)后端的繩帶(31，31’)的另一端都綁在一起，懸掛在皮帶輪(23，23’)的凹陷處。活塞(10)和開關(1)懸掛在皮帶輪(32，23)的下方，活塞10’和開關(1’)懸掛在皮帶輪(32’，23’)的下方。
流體儲槽(8，8’)的底面有一些出水孔(27，27’)，儲槽放在帶前托板(55，55’)和后托板(18，18’)的支架(35，35’)上。出水孔(27，27’)的周圍都存在環狀向下突起(9，9’)。在出水孔(27，27’)的周圍需要放置密封環(42，42’)，其位置與環狀向下突起(9，9’)對應，其上安裝帶有手柄(26，26’)的閥門(80，80’)，閥門(80，80’)的中間傾斜段(53，53’)與末端傾斜段(52，52’)，由手柄(26，26’)延伸而成，都應朝著出水孔(27，27’)突出。閥門(80，80’)戴有防護蓋(67，67’)，防護蓋(67，67’)邊緣固定在流體儲槽(8，8’)的內底面上。
活塞(10)與開關(1)以及活塞(10’)與開關(1’)都通過繩帶(30，31，30’，31’)懸掛在汽缸(2，2’)中，汽缸自身則固定在流體儲槽(8，8’)的下方；此外，出水管(4，4’)上端所連軟管的一端連接在流體儲槽(8，8’)上，或任何需要流體(未顯示)的位置(未顯示)上。如上所述，出水管(4，4’)的下內壁周圍的環狀突起(5，5’)上放置有密封環(6，6’)和浮球(7，7’)，出水管則連接在汽缸(2，2’)的底部或側下部。在出水管(4，4’)內壁、環狀突起(5，5’)的上方，還有一些環狀突起(79，79’)，用于固定浮球(7，7’)。
如圖1H、2A和2E所示，操作桿(56，56’)上的孔(57，57’)與帶鉤子(22，22’)的桿(25，25’)的較低端，通過穿過活動蓋(14，14’)上的孔(83，83’)的繩帶(17，17’)連接在一起。其中，操作桿由軸承體(16，16’)上的槽(59，59’)中嵌入的軸(19，19’)支撐，槽散布在開關(1，1’)底座(13，13’)中的開口(12，12’)的兩個邊緣上，該底座上還帶有大量出水孔(3，3’)。繩帶(17，17’)所穿過的孔(83，83’)進行過密封處理，以免泄露流體。
活塞(10，10’)的底座(20，20’)與開關(1，1’)的底座(13，13’)結合良好，結合部分不會滲漏一滴流體。如果需要抽吸大量流體，則以較大的活塞與開關(1，1’)匹配。如果需要抽吸少量流體，則以較小的活塞與開關(1，1’)匹配。也就是說，根據所用場合，與開關(1，1’)匹配的活塞(10，10)’的大小可以有所差異。
如果活塞(10，10’)底座(20，20’)與開關(1，1’)底座(13，13’)的下方都放置有密封環(76，76’)，并且帶保護框(70，70’)的環狀固定板(78，78’)放置在柔性凹槽(65，65’)的下方，則要使用螺栓結合活塞(10，10’)底座(20，20’)與開關(1，1’)底座(13，13’)。如上所述，密封環(76，76’)和保護框(70，70’)之間存在一個具有內部空間(74，74’)的浮式蓋(62，62’，62″，62)。
如上所述，也可以使用沒有內部空間、但由低比重材料制成的浮式蓋。
固定板(78，78’)的底面上安裝著一個環狀浮式板(81，81’)，這樣，活塞(10，10’)和開關(1，1’)都會順利浮在汽缸(2，2’)中的流體表面上。
以適當方式將防水柔性凹槽(65，65’)放置在汽缸(2，2’)中，讓柔性凹槽(65，65’)的上半部向后折疊，以便鉤住汽缸(2，2’)上端，汽缸(2，2’)上端安裝有汽缸延伸段(66，66’)。柔性凹槽(65，65’)的下半部蓋在開關(1，1’)底座(13，13’)與活塞(10，10’)底座(20，20’)上。環狀固定板(78，78’)放置在柔性凹槽(65，65’)的下端部分，與底座(13，13’，20，20’)相接觸，并使用螺栓固定在底座(13，13’，20，20’)上。這樣，當活塞(10，10’)與開關(1，1’)在汽缸(2，2’)及汽缸延伸段(66，66’)中上下運動時，不僅不會泄露流體，而且摩擦也會降到最小。原因是，活塞(10，10’)的外壁并不與汽缸(2，2’)及汽缸延伸段(66，66’)的內壁接觸。為了防止在活塞(10，10’)底座(20，20’)與開關{1，1’)底座(13，13’)之間的結合部分發生流體滲漏，在開關(1，1’)的下半部加工了一個孔(54，54’)，以便讓活塞(10，10’)中的流體通過孔(54，54’)流進開關(1，1)。
根據普通抽吸原理(適用于本發明中的重力式水泵)，當在開關(1，1’)底座(13，13’)上，從大量出水孔(3，3’)與開口(12，12’)上去掉活動蓋(14，14’)、旋轉蓋(15，15’)及浮式蓋(62，62’)后，汽缸(2，2’)中存留的流體量應當大于通過出水管(4，4)抽出的流體的量。
操作桿(56，56’)的孔(57，57’)中所系繩帶(17，17’)的一端，系縛在帶鉤子(22，22’)的桿(25，25’)的較低端。
通過軸(47，47’)與交換塊(28，28’)的上軸承體(48，48’)結合的操作桿(77，77’)，在交換塊(28，28’)的內部空間(73，73’)內繞軸(47，47’)旋轉。該交換塊安裝在支桿(24，24’)上的孔(60，60’)中。由軸(47，47’)支撐的操作桿(77，77’)，在較低端有一個鉤子(40，40’)，在與鉤子(44，44’)相對的一側有一個平衡塊{44，44’)，在較高端有一個帶橢圓孔(61，61’)的水平操作桿(51，51’)。由于平衡塊(44，44’)的重力作用，鉤子(40，40’)將繞軸(47，47’)旋轉，它會向平衡塊(44，44’)的相對方向推進，并會抓住桿(25，25’)上端的鉤子(22，22’)。桿(25，25’)在交換塊(28，28’)的內部空間(73，73’)中上下移動。
可以用彈簧(未顯示)取代平衡塊(44，44’)，以便水平操作桿(51，51’)的一端可以繞軸(47，47’)旋轉，并能被抬高。
如果將系縛在帶鉤子(22，22’)的桿(25，25’)的上端，并穿過水平操作桿{51，51’)的橢圓孔(61，61’)的繩帶向上拉，桿(25，25’)的鉤子{22，22’)將會抬高并抓住鉤子(40，40’)。桿(25，25’)在交換塊(28，28’)的內部空間(73，73’)中上下運動。
水平操作桿(51，51’)向下壓時，繞軸(47，47’)旋轉的鉤子(40，40’)將從鉤子(20，20’)上松開。
繩帶(50，50’)系在螺栓軸(46，46’)較低端的孔(43，43’)中，螺栓軸(46，46’)嵌在固定于梁(71，71’)末端的軸座(45，45’)中。在穿過軸座(45，45’)中央孔的螺栓軸(46，46*)的螺紋部分，結合有一個帶有標度的調整銷(49，49’)。
圖1A是本發明中的重力式水泵其中一種表現形式的透視圖，其結構見圖2E。圖2F是本發明中的重力式水泵的另一種表現形式。圖2F中的重力式水泵的結構與圖2E中的重力式水泵大體類似，區別在于，操作桿(56，56’)上的孔(57，57’)是與旋轉蓋(15，15’)上的鉤子(58，58’)相連。開關(1，1’)的底座(13，13’)上放置有密封環(72，72’)。操作桿(56，56’)由嵌入底座(13，13’)上開口(12，12’)中軸承體(16，16’)的槽(59，59’)中的軸(19，19’)支撐。底座(13，13’)則與活塞(10，10’)的底座(20，20’)結合。帶環狀突起(37，37’)的旋轉蓋(15，15’)放置在密封環(72，72’)上，以便它可以輕松打開或關閉。環狀突起(37，37’)的孔(38，38’)中所系繩帶(17，17’)的一端，系縛在帶鉤子(22，22’)的桿(25，25’)的較低端。圖2F中的重力式水泵的其他元件與圖2E中的重力式水泵一樣，此處不再贅述。
圖2G.是本發明中的重力式水泵的另一種表現形式。圖2G.中的重力式水泵的結構與圖2E中的重力式水泵大體類似，區別在于，柔性凹槽(65，65’)、汽缸延伸段(66，66’)、U型密封環(11，11’)是裝配在活塞(10，10’)的環形槽中。對圖2G中的重力式水泵而言，帶U型密封環(11，11’)的開關(1，1’)及活塞(10，10’)沿汽缸(2，2’)向下運動時，U型密封環(11，11’)會與汽缸(2，2’)內壁摩擦，以防活塞(10，10’)上方的流體泄露，這樣，汽缸(2，2’)中的流體就能維持一定的壓力，從而使抽吸更高效。
圖2G中的重力式水泵的其他元件與圖2E中的重力式水泵一樣，此處不再贅述。
下面介紹本發明中的重力式水泵的工作原理。
當汽缸(2，2’)中包含流體，且流體儲槽(8，8’)有流體供應時，手柄(26)的末端傾斜段(52)會順時針旋轉，以便打開水泵裝置A的閥門(80)。這樣，流體儲槽(8，8’)中的流體就會流入活塞(10)和開關(1)，在流體儲槽(8，8’)中的流體下落重力的作用下，活塞(10)和開關(1)將向下運動進入汽缸(2)。
當活塞(10)和開關(1)向下運動進入汽缸(2)時，汽缸(2)中所含流體的上方將保持一定的壓力；防水柔性凹槽(65)可有效防止流體泄露，由于活塞(2)外壁不與汽缸(2)內壁摩擦，摩擦也會降到最小。
在活塞(10)和開關(1)沿汽缸(2)向下運動過程中，汽缸(2)所含流體會受到擠壓，流體將沿出水管(4)上漲，推動浮球(7)，然后通過與出水管(4)上端相連的軟管排放出去。
排出的流體可以供應給需要流體的位置。
在活塞(10)和開關(1)向下運動以便抽吸流體的過程，越過皮帶輪(23，23’)、通過繩帶(31’，30’)懸掛起來的活塞(10’)和開關(1’)將被抬起。當活塞(10)和開關(1)到達下限時，位于螺栓軸(46)較低端的孔(42)上所系松弛的繩帶(50)將會拉緊。即使當桿(25)不能再下降時，活塞(10)和開關(1)仍然向下運動，結果，活動蓋(14)將抬起，如虛線所示，操作桿(56)將繞軸(19)順時針旋轉。這樣，操作桿(56)的低端(82)將向下推動，使浮式蓋(62)打開。
當活動蓋(14)和浮式蓋(62)打開后，桿(25)上的鉤子(22)將抓住桿(77)上的鉤子(40)。繩帶(50)系縛在鉤子(22)中，桿(77)與開關(1)一起向下運動。這樣，活動蓋(14)和浮式蓋(62)將保持打開狀態。
當活動蓋(14)和浮式蓋(62)處于打開狀態時，活塞(10)和開關(1)中的流體就可以進入汽缸(2)，與汽缸(2)中原有流體混合在一起。這樣，環狀浮式板(81)上就會作用更強大的浮力，以便抬起固定的活塞(10)和開關(1，)。
對另一臺水泵裝置B而言，通過繩帶(31’，30)、越過皮帶輪(23，23’，32，32’)而懸掛起來的活塞(10’)和開關(1’)，將向上運動并達到上限，操作桿(77’)上的水平操作桿(51)的一端，將推動流體儲槽(8，8’)出水孔(27’)上所安裝閥門(80’)的手柄(26’)的末端傾斜段(52’)。結果，水平操作桿(51’)的末端將繞軸(47’)順時針旋轉，繞軸(47’)順時針旋轉的操作桿(77’)上的鉤子(40’)，將從桿(25’)的鉤子(22)上松開。最后，活動蓋(24’)和操作桿(56’)將返回起始位置，浮式蓋(62’)將浮在汽缸(2’)中流體的表面，進而就關閉了開關(1’)的底座(13’)中的開口。
活塞(10)和開關(1)到達下限，同時，活塞(10’)和開關(1’)到達上限。也就是說，活動蓋(14)和浮式蓋(62)將打開，同時活動蓋(14’)和浮式蓋(62’)將關閉。
但是，當活塞(10)和開關(1)達到下限時，活動蓋(14)和浮式蓋(62)將打開，之后，因為此處所含流體的重力作用，活塞(10)和開關(1)將進一步下落，直到到達桿(25)的上端為止，此時將抵達水平操作桿(51)的底面。桿(25)上系縛著繩帶(50)。當活動蓋(14)和浮式蓋(62)打開后，桿(25)可以進一步移動的距離可自由調整，方法為通過旋轉調整銷(49)，調整伸出軸座(45)中央孔的螺栓軸(46)較低端的長度。通過旋轉與螺栓軸(46)結合的調整銷(49，49’)，可以精確調整系縛繩帶(50，50’)的螺栓軸(46，46’)的位置，以及系縛繩帶(17，17’)的、帶鉤子(22，22’)的桿(25，25’)的位置，以便在活動蓋(14，14’)或旋轉蓋(15，15’)及浮式蓋62打開、關閉時，能夠控制活塞(10，10’)與開關(1，1’)的上限及下限。
如上所屬，活塞(10)與開關(1)在到達下限后還會進一步下落，進而導致活動蓋(14)及浮式蓋(62)打開；對另一水泵裝置而言，活塞(10’)與開關(1’)在到達上限后還會進一步上升，進而導致活動蓋(14’)及浮式蓋(62’)關閉。
當與支桿(24’)相接觸的水平操作桿(51’)的上端推動手柄(26’)的末端傾斜段(52’)時，活塞(10’)與開關(1’)會進一步上升，末端傾斜段(52’)將逆時針轉動，進而打開閥門(80’)，使流體儲槽(8，8’)中的流體流入活塞(10’)與開關1’。
但是，當流體最初落入活塞(10’)和開關(1’)時，另一水泵裝置的活塞(10)和開關(1)仍然在向下運動，這樣，活塞(10’)和開關(1’)就會繼續上升，水平操作桿(51’)的上端將使手柄(26’)的末端傾斜段(52’)偏向一側，以便讓中間傾斜段(53’)處于垂直位置，并且水平操作桿(51’)的上端繼續處于中間傾斜段(53’)的緊上方。此時，閥門(80’)處于最大張開位置。當與活塞(10’)、開關(1’)的支桿(24’)接觸的水平操作桿(51’)的上端，繼續處于中間傾斜段(53’)的緊上方時，閥門(80’)會保持打開狀態，以便讓流體儲槽(8’)中的流體進入活塞(10’)及開關(1’)的量達到最大值。
當交換塊(28’)的上軸承體(48’)接觸到梁(71’)底面上所固定軸座(45’)時，活塞(10’)及開關(1’)就不再上升。交換塊(28’)安裝在開關(1’)頂部支桿(24’)上的孔(60’)中。
當活塞(10)及開關(1)停止下落后，浮球(7)將貼在出水管(4)的密封環(6)上，以免出水管(4)與軟管中的流體流回汽缸(2)中。
當水平操作桿(51)接觸到桿(25)的上端，并且桿(51)上所系繩帶(50)拉緊后，活塞(10)與開關(1)就可以在下限位置停止下落。
此時，如果活塞(10’)與開關(1’)中的流體比活塞(10)與開關(1)中的流體重，活塞(10’)與開關(1’)就會在流體重力作用下下落。這樣，汽缸(2’)所含流體的上方就能保持一定的壓力，將出水管(4’)中的浮球(7’)向上抬，進而朝出水管(4’)上端所連接軟管方向抽吸流體。當活動蓋活塞(14)和浮式蓋(62)處于打開狀態時，由繩帶(30，31)懸掛的活塞(10)與開關(1)就可以輕松地上升。原因是，通過活塞(10)與開關(1)進入汽缸的流體，比沿出水管(4’)抽出的流體多。
此外，當活塞(10’)和開關(1’)繼續下落(以便讓汽缸(3’)所含流體的上方維持一定的壓力)時，流體抽吸作業將繼續進行。
活塞(10’)和開關(1’)的下落機制與活塞(10)及開關(1)相同。活塞(10)及開關(1)的上升機制與活塞(10’)及開關(1’)相同。
如上所述，當活塞(10)、開關(1)組與活塞(10’)、開關(1’)組，因流體重力差而交替下落、上升時，外部供應的流體就會抽吸上來。當活塞(10，10’)和開關(1，1’)在抽吸流體過程中上升、下落時，會產生動能，而被抽吸的流體則會產生勢能。
如果將出水管上端(4，4’)所連接軟管的自由端，放入存放有固定量流體的流體儲槽(8，8’)中，當流體通過流體儲槽(8，8’)循環時，根據上述抽吸機制，則會連續產生動能與勢能。
圖2F中所示重力式水泵的工作原理，與圖2E中所示重力式水泵的工作原理相同，不同之處在于，打開圖2F中的剛性旋轉蓋(15，15’)時需要施加的力比打開活動蓋(14，14’)時所需力大。因此，本發明中如圖2F所示的重力式水泵的工作原理詳細信息就不在贅述。
圖2G中所示重力式水泵的工作原理，與圖2E中所示重力式水泵的工作原理相同，不同之處在于，由于進入活塞(10)和開關(1)的流體的重力作用，活塞(10)和開關(1)落入汽缸(2)時，汽缸(2)的環形槽中所安裝U型密封環(11)，會與汽缸(2)的內壁發生摩擦。這樣，汽缸(2)上方就不會滲漏流體，流體上方也可以保持一定的壓力，結果不僅推動了浮球(7)，而且將流體沿出水管(4)及出水管(4)上端所連軟管抽吸出來。在圖2G所示重力式水泵中，由于在活塞(10)沿汽缸(2)上升或下落時，活塞(10)的環形槽中所安裝U型密封環(11)，會與汽缸(2)的內壁發生摩擦，因此會產生摩擦力。此外，采用圖2G所示重力式水泵的結構，可以降低生產成本，圖2G所示重力式水泵的裝配與維修也非常容易。另外，圖2G中的重力式水泵具有更大的汽缸容積，因而抽吸作業將更有效率。由于圖2G中的重力式水泵的工作原理，與上述圖2E中的重力式水泵的工作原理大體相似，因此詳細信息不再贅述。
圖2D是本發明中的重力式水泵的另一種表現形式。采用目前形式的重力式水泵，包含一個用于擠壓汽缸(2，2’)中所含流體、以便在汽缸中維持一定壓力的部件。
圖2D中的重力式水泵的工作原理，與圖2E、2F和2G中的重力式水泵的工作原理相同，不同之處在于，當在進入開關(1)的流體的重力作用下，開關(1)落入汽缸(2)時，波紋管(68)將發生折疊。這樣，在抽吸過程中，波紋管(68)所含流體上將會施加壓力，出水孔(4)中的浮球將會上推。如果使用圖2D中的重力式水泵，能量損失會降到最低。但若使用波紋管(68)，生產成本則會增加。
在抽吸過程中，波紋管(68，68’)折疊或展開時的能量損失，比軟袋(65，65’)拉緊或放松時的能量損失小；如果比較對象是帶U型密封環(11，11’)的活塞(10，10’)沿汽缸(2，2’)上升或下落時，U型密封環(11，11’)與汽缸(2，2’)內壁摩擦所導致能量損失，則使用波紋管時的能量損失要小的多。與以電力或燃油作為動力來源的傳統水泵不同，本發明中的水泵是以重力作為動力來源，因此可以節省100％的電力或燃油。此外，在使用發明中的重力式水泵時，不必擔心污染物排放問題，這一點也比以傳統的礦物燃料(如油)作為能源優越。此外，抽吸產生的動能與被抽流體的勢能，則被作為無污染的潔凈型能源。
與可耗盡的礦物能源(需要生產、運輸與存儲環節)不同，作為本發明中的水泵動力來源的重力，是不可耗盡型能源；您無需進行生產、運輸與存儲過程，就可以在任何地方獲得重力能源。要生產礦物能源，至少需要一定的投資與生產設備；但如果使用本發明中重力式水泵，只要水泵能正常工作，就可以由重力產生動能與勢能。
圖1A是本發明中的重力式水泵的透視圖；圖1B是本發明中的重力式水泵所用自動開關的透視圖；圖1C是本發明中的重力式水泵所用旋轉蓋的透視圖；圖1D是本發明中的重力式水泵所用保護框和浮式蓋的透視圖；圖1E是本發明中的重力式水泵所用精確開關的透視圖；圖1F是本發明中的重力式水泵所用支架(用于安裝皮帶輪)的透視圖；圖1G是本發明中的重力式水泵所用環狀浮式板的透視圖；圖1H是本發明中的重力式水泵的活塞底座與開關底座的結合結構的透視圖；圖2A是本發明中的重力式水泵的活塞底座與開關底座的結合結構的俯視圖；圖2B是本發明中的重力式水泵的活塞底座與開關底座的結合結構的放大的縱剖面圖；圖2C是本發明中的重力式水泵的彼此結合的活塞底座與開關的頂視圖；圖2D是一張縱剖面圖，圖中為本發明中的重力式水泵的其中一種表現形式(使用波紋管)，它展示了泵的主要部分的構造及泵的工作原理；圖2E也是一張縱剖面圖，圖中為本發明中的重力式水泵的另一種表現形式(使用柔性凹槽)，它展示泵的構造及其工作原理；圖2F也是一張縱剖面圖，圖中為本發明中的重力式水泵的另一種表現形式(使用旋轉蓋)，它展示泵的構造及其工作原理；圖2G仍是一張縱剖面圖，圖中為本發明中的重力式水泵的另一種表現形式(使用U型密封環)，它展示泵的構造及其工作原理。
具體實施例方式
根據上述重力式水泵的工作原理(請參考圖2E、2F和2G)，如果將出水管4(4′)上端所連接軟管的自由端放入流體儲槽(8′)——其中保留有固定量的流體，并且與重力式水泵相連，以便讓所抽吸流體通過流體儲槽8(8′)循環——則在重力式水泵工作期間，可以連續產生動能與勢能，而無需外部來源供應流體。因此，如果使用本發明中的重力式水泵，您就不必再擔心能量短缺、環境污染和全球變暖等問題了。
根據上述重力式水泵的工作原理(請參考圖2E、2F的2G)，如果將出水管(4，4’)上端所連接軟管的自由端放入流體儲槽(8，8’)——其中保留有固定量的流體，并且與重力式水泵相連，以便讓所抽吸流體通過流體儲槽(8，8’)循環——則在重力式水泵工作期間，可以連續產生動能與勢能，而無需外部來源供應流體。所產生的動能與流體勢能可作為一種干凈的、適用于各個工業領域的能源。
權利要求
1.一種利用重力抽吸流體的重力式水泵，包括以下部件支架(35，35’)，包括前托板(55，55’)、后托板(18，18’)、與前托板(55，55’)或后托板(18，18’)連接的支腿(36，36’，36″，36)、連接支腿(36，36″)的橫梁(34)、連接支腿(36’，36)的橫梁(34’)、連接前托板(55，55’)與后托板(18，18’)的梁(71，71’)、皮帶輪(32，32’，23，23’)——其凹陷處通過軸(33，33’，21，21’)與固定于梁(71，71’)上表面的軸承體(39，39’，41，41’)結合——位于較低端、帶有孔(43，43’)的螺栓軸(46，46’)，被固定于梁(71，71’)末端的軸座(45，45’)支撐著，在穿過軸座(45，45’)中央孔的螺栓軸(46，46’)的螺紋部分，結合有帶標度的調整銷(49，49’)；流體儲槽(8，8’)，安裝在支架(35，35’)的前托板(55，55’)和后托板(18，18’)上，儲槽上存在帶環狀向下突起(9，9’)的出水孔(27，27’)，出水孔(27，27’)的周圍放置有密封環(42，42’)，其位置與環狀向下突起(9，9’)相對；其上放置有帶手柄(26，26’)的閥門(80，80’)，閥門(80，80’)的中間傾斜段(53，53’)和末端傾斜段(52，52’)都要從手柄(26，26’)延伸出來，朝出水孔(27，27’)的方向向下伸出；閥門(80，80’)都戴有防護蓋(67，67’)；防護蓋(67，67’)邊緣固定在流體儲槽8(8’)的內底面上；活塞(10，10’)與開關(1，1’)組，它們通過繩帶(30，30’，31，31’)、越過皮帶輪(32，32’，23，23’)懸掛著，以便活塞(10，10’)與開關(1，1’)可以沿汽缸(2，2’)的內壁上下移動，繩帶(30，30’，31，31’)系縛在支桿(29，29’)的兩端，而支桿(29，29’)則安裝在開關(1，1’)的上內壁處，活塞(10，10’)的底座(20，20’)與開關(1，1’)的底座(13，13’)相結合；開關(1，1)的低端帶有孔(54，54’)，開關(1，1’)的底座(13，13’)中存在大量出水孔(3，3’)和一個開口(12，12’)；開口(12，12’)中插有一根帶孔(57，57’)的操作桿(56，56’)，該操作桿由軸承體(16，16’)的槽(59，59’)中嵌入的軸(19，19’)支撐，槽散布在開口(12，12’)的兩個邊緣上；開關(1，1)底座(13，13’)與活塞(10，10’)底座(20，20’)的下方都放置有密封環(76，76’)；開關(1，1)底座(13，13’)與活塞(10，10’)底座(20，20’)的下方，用螺栓固定著帶保護框(70，70’)的環狀固定板(78，78’)，環狀固定板也位于柔性凹槽(65，65’)的下方；密封環(76，76’)和保護框(70，70’)之間安裝著具有內部空間(74，74’)的浮式蓋(62，62’，62″，62)；固定板(78，78’)底面上安裝著環狀浮式板(81，81’)；汽缸(2，2’)中放置有柔性凹槽(65，65’)，讓柔性凹槽(65，65’)的上半部向后折疊，以便鉤住汽缸(2，2’)上端；汽缸(2，2’)上端安裝有汽缸延伸段(66，66’)，根據使用場合不同，活塞(10，10’)大小可以有所差異，可以使用沒有內部空間、但由低比重材料制成的浮式蓋；交換塊(28，28’)的上軸承體(48，48’)結合有操作桿(77，77’)，交換塊(28，28’)安裝在固定于開關(1，1’)上端的支桿(24，24’)上的孔(60，60’)中，操作桿(77，77’)低端的兩側分別有一個鉤子(40，40’)和一個平衡塊(44，44’)，其高端則有一個帶橢圓孔(61，61’)的水平操作桿(51，51’)，鉤子(40，40’)和平衡塊(44，44’)位于交換塊(28，28’)的內部空間(73，73’)；交換塊(28，28’)的內部空間(73，73’)中，還有一個低端帶鉤子(22，22’)的桿(25，25’)；每個汽缸(2，2’)的低端連接著一個出水管(4，4’)，其下內壁周圍存在環狀突起(5，5’)，環狀突起(5，5’)上依次放置著密封環(6，6’)和浮球(7，7’)，環繞著出水管(4，4’)內壁、在環狀突起(5，5’)上方存在另一環狀突起(79，79’)，用于固定浮球(7，7’)，軟管的一端連接著出水管(4，4’)上端，軟管的另一端連接著流體儲槽(8，8’)或需要流體的某個位置，繩帶(17，17’)在穿過活動蓋(14，14’)上的孔(83，83’)與操作桿(56，56’)上的孔(57，57’)后，系縛在帶鉤子(22，22’)的桿(25，25’)的較低端，操作桿(56，56’)由軸承體(16，16’)的槽(59，59’)中所嵌軸(19，19’)支撐；螺栓軸(46，46’)低端的孔(43，43’)中所系繩帶(50，50’)，需要穿過操作桿(77，77’)高端的水平操作桿(51，51’)上的橢圓孔(61，61’)，連接到交換塊(28，28’)內部空間(73，73’)中帶鉤子(22，22’)的桿(25，25’)的高端；通過出水孔(3，3’)和開口(12，12’)排放的流體的量，比通過出水管(4，4’)抽吸的流體的量大。
2.如權利要求1條所述的重力式水泵中，由軸承體(16，16’)的槽(59，59’)中所嵌軸(19，19’)支撐的操作桿(56，56’)上有一個孔(57，57’)，該孔通過連桿(63，63’)連接到旋轉蓋(15，15’)的鉤子(58，58’)上，槽(59，59’)散布在底座(13，13’)中的開口(12，12’)的兩個邊緣上，底座(13，13’)上還存在許多出水孔(3，3’)，旋轉蓋(15，15’)帶有環狀突起(37，37’)，放置在開關(1，1’)的底座(13，13’)上的密封環(72，72’)；環狀突起(37，37’)上的孔(38，38’)通過繩帶(17，17’)與帶鉤子(22，22’)的桿(25，25’)的低端相連；在開關(1，1’)底座(13，13’)上的密封環(76，76’)與開關(1，1’)底座(13，13’)下的波紋管(68，68’)之間，放置著一個帶保護框(70，70’)的環狀固定板(78，78’)，波紋管(68，68’)和帶保護框(70，70’)的環狀固定板(78，78’)用螺栓固定在開關(1，1’)底座(13，13’)上；密封環(76，76’)和保護框(70，70’)之間安裝著具有內部空間(74，74’)的浮式蓋(62，62’)；波紋管(68，68’)上的一個出水孔(69，69’)與出水管(4，4’)相連。
3.如權利要求1條所述的重力式水泵中，當軟袋(65，65’)與汽缸延伸段(66，66’)分開時，活塞(10，10’)的環形槽中將安裝U型密封環(11，11’)，當活塞(10，10’)沿汽缸(2，2’)上升、下落時，U型密封環(11，11’)會與汽缸(2，2’)的內壁發生摩擦。
全文摘要
本發明主體是一種重力式水泵，該水泵利用重力而不是電力或燃油，抽吸水或比重大于空氣的氣體，因此可以將能源消耗降低100％。在使用該重力式水泵時，抽吸產生的動能與被抽流體的勢能，都將作為有用的能量被充分利用，這樣既不會造成環境污染，也不會使全球變暖的趨勢加劇。
文檔編號F04B47/00GK1738973SQ200480002443
公開日2006年2月22日 申請日期2004年1月19日 優先權日2003年1月19日
發明者樸連洙 申請人:樸連洙