本實用新型涉及水利工程的抽水裝置，尤其涉及一種腳踏式虹吸抽水泵及其抽水方法。

背景技術：

在農村農用菜地或小片糧食作物耕地澆水時，如果沒有渠道自流灌溉，一般采用電泵抽水，或者采用人力驅動的水車抽水，最原始的則是人工挑水。

(1)農用水車

一種舊式農用提水工具，用人力轉動輪子，帶動水頁，將水從低處提到高處。水車構造簡單，一般由水槽(長而直的木箱)、水頁(活頁)、踏拐子、架子等組成?？梢匀我獍仓迷诳拷舆吇蛩恋奶锕∩?，只需將裝有槳片的水槽伸進水中，然后一人也可兩三個人同時用腳踩踏水車的腳蹬，水車轉動后帶動漿片，河塘里的水便會隨漿片在水槽中一格格地被提升上來，源源不斷地流進水稻田。

水車提水一般需要二人以上協作，費力，水車笨重，且提水高度一般在3m以下。

(2)水泵

水泵是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。水泵有離心泵、軸流泵和混流泵三種，都是靠電力驅動。

(3)人力挑水

人工用水捅挑水。

上述三種方法都有缺陷。水泵抽水需要電，而野外常沒有電源，且水泵較為笨重，費用也高；水車抽水，不僅水車笨重，不變移動，而且一般要多人協作，且提水高度小(一般小于3m)，受制于地理條件限制；人工挑水則是效率很低的辦法，且對于老人不適用。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種結構簡單、省時省力、攜帶方便、效率高的腳踏式虹吸抽水泵。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種腳踏式虹吸抽水泵，包括左右兩個結構相同的抽水機構、安裝在兩個抽水機構之間的支撐桿1、活動設置在支撐桿1上的腳踏板2；這兩個抽水機構均包括一個筒體結構的泵體3和置于泵體3內的活塞4，該活塞4將泵體3的內部空間分為上泵室5和下泵室6，各活塞4分別通過一根連桿7，活動鉸接在與之對應的腳踏板2的端部；

各活塞4上均設有一單向逆止閥8，當活塞4下行時其自動打開，下泵室6的體積逐漸減小，上行時自動關閉，下泵室6的體積逐漸增大；

各泵體3的底部開有一進水口，并在進水口處安裝單向止水閥9，當活塞4下行時其自動關閉，下泵室6的水或者空氣沖開單向逆止閥8并進入活塞4上方的上泵室5內；當活塞4上行時單向止水閥9自動打開，單向逆止閥8關閉，并逐漸將進入上泵室5內的水或者空氣排出至上泵室5之外；

兩個泵體3的進水口之間通過一進水支管10互連后，再連接進水總管11；兩個泵體3的上泵室5出水口之間通過一出水支管12互連后，再連接出水總管13。

所述腳踏板2的中部以支撐桿1作為支點，當腳踏板2左右兩端作上下交替運動時，通過連桿7帶動各活塞4分別在相應的泵體3內作出上下交替運動，即，當其中一個抽水機構的活塞4下行時，另一個抽水機構的活塞4上行；

當活塞4由下往上運動時，單向逆止閥8關閉，下泵室6處于抽真空狀態(tài)，在真空作用下，低處水源水通過單向止水閥9逐漸進入下泵室6內，此時若活塞4結束由下往上的行程、并改為由上往下運動時，單向逆止閥8自動打開，單向止水閥9自動關閉，此時下泵室6的容積逐漸縮小，上泵室5的容積逐漸增大，下泵室6內的水通過單向逆止閥8逐漸進入活塞4上方的上泵室5內，當活塞4結束由上往下的行程、并改為由下往上運動時，上泵室5內的水位被逐漸上升的活塞4抬高，并通過上泵室5的出水口流入出水支管12；

兩個抽水機構的活塞4以此往復、連續(xù)交替運行，使各自流入出水支管12內的水，統一在出水總管13內匯集后流出。

在腳踏式虹吸抽水泵初始狀態(tài)時，進水支管和進水總管內氣壓為一個大氣壓P，此時通過腳踏板2傳動使其中一個活塞上移h1，單向止水閥9開啟，單向逆止閥8關閉，此時由于活塞上移，下泵室6氣體體積增大為V1,壓強減小為P1，內外壓強差作用下，水上升一個高度h2，設原下泵室6內氣體體積為V,下泵室6內徑為d，進水支管和進水總管內管徑為d₀；

由理想氣體狀態(tài)方程：PV＝P₁V₁

幾何關系：

平衡條件：P＝P₁+ρgh₂

由該3個方程可解出h₁與h₂之間的關系方程，即可知h₁與h₂成正比，當h₁最大時，h₂也最大；

當活塞下降時，單向止水閥9關閉，單向逆止閥8開啟排氣，直至活塞達下泵室6底部；此時進水支管和進水總管內的壓強保持為P₁；而此時下泵室6氣體體積V₂僅為進水支管和進水總管體積減去上升水柱的體積即

$V_2=V-\frac{{\mathrm{\πd}}^2}{4}*h_1.$

兩個泵體3的上泵室5出水口分別設有向下傾斜的出水接頭14，出水支管12的兩端分別跨接在它們之間；向下傾斜的出水接頭14使出水支管12整體與出水口形成高低落差；所述出水總管13與出水支管12的接口位置低于出水口。

所述兩個抽水機構對稱固定在一個支撐架15上；支撐架15為升降式結構。

所述活塞4由碗式橡膠圈和金屬墊圈組合而成，單向止水閥9安裝在金屬墊圈上。

所述腳踏板2的左右兩端分別設有橡膠腳踏墊16。

所述支撐架15上設有扶手架17。

所述泵體3為不銹鋼筒體結構。

一種腳踏式虹吸抽水方法如下：

步驟一：將腳踏式虹吸抽水泵放置在實施地，架好扶手架17，將進水總管11的一端置于水低處水源中；為縮短泵體3內初次上水時間，在交替踩踏腳踏板2前，先向泵體3的上泵室5內加水，以增加活塞4與泵體3內壁之間的密封性；

步驟二：雙腳站立在左右兩端的橡膠腳踏墊16上；當踩左腳時，左邊泵體3的活塞4由上向下移動；左邊泵體3的單向止水閥9關閉，隨著左邊泵體3的活塞4向下移動，左邊泵體3的下泵室6容積逐漸減小，使氣壓升高，則左邊泵體3的單向逆止閥8自動彈開，左邊泵體3的下泵室6內空氣排入上泵室5；

與此同時，右邊泵體3的活塞4向上移動，右邊泵體3的下泵室6容積逐漸增大，使氣壓減小，形成真空，則右邊泵體3的單向止水閥9自動向上彈開，進水管內的空氣進入右邊泵體3的下泵室6，此時進水管及下泵室6都形成抽真空狀態(tài)，在真空作用下，低處的水通過進水管逐漸向上移動并最終進入右邊泵體3的下泵室6內，此時當右邊泵體3的活塞4結束由下往上的行程、并改為由上往下運動時，下泵室6內的水沖開單向逆止閥8，并逐漸進入右邊泵體3活塞4上方的上泵室5內，上泵室5內的水位被逐漸上升的活塞4抬高，并通過右邊泵體3的上泵室5的出水口流入出水支管12；

步驟三：雙腳交替連續(xù)踩踏腳踏板2，使左右兩個泵體3內的活塞4，上下交替往復連續(xù)運行，不斷抽取相應泵體3的下泵室6內的真空，直至將低位的水通過兩個泵體3的出水口流入出水支管12內的水，統一在出水總管13內匯集后流出，進而實現將低處的水壓至高處。

本實用新型相對于現有技術，具有如下的優(yōu)點及效果：

本實用新型無需用電或油，采用人力抽水，且僅借助人自身重量，雙腳交替連續(xù)踩踏腳踏板，使左右兩個泵體內的活塞，上下交替往復連續(xù)運行，不斷抽取相應泵體的下泵室內的真空，直至將低位的水通過兩個泵體的出水口流入出水支管內的水，統一在出水總管內匯集后流出，進而實現將低處的水壓至高處。

操作者站在左右兩個腳踏板上，通過左右腳的交替上下踩動，使得左右二個泵室內的空氣不斷排出，形成負壓，低處的水源水在大氣壓的作用下由進水總管進入高處的下泵室內，并通過單向逆止閥逐漸進入活塞上方的上泵室內，當活塞結束由上往下的行程、并改為由下往上運動時，上泵室內的水位被逐漸上升的活塞抬高，并通過上泵室的出水口流入出水支管；在操作者雙腳交替踩踏腳踏板的作用下，連桿帶動兩個抽水機構的活塞以此往復、連續(xù)交替運行，使各自流入出水支管內的水，統一在出水總管內匯集后流出。

隨著雙腳的交替踩動，左右二個泵室交替形成負壓，實現了二個泵室輪番交替出水。

本實用新型技術手段簡便，結構巧妙、制作簡便、重量輕、尺寸小，攜帶組裝方便。

綜上所述，本實用新型無需用電，利用操作者身體自身重量，左右腳輪番腳踏，即可抽水。本裝置用于解決山區(qū)農地或野外工作無電力驅動所導致的取水難的問題，實現了無需電能輕松高效抽水的目的。

尤其適用野外農田灌溉、地質勘測、工程檢測等作業(yè)，取水難的問題。

附圖說明

圖1為本實用新型腳踏式虹吸抽水泵結構示意圖。

圖2為圖1中的泵體及單向逆止閥的局部結構示意圖。

圖3為圖1中的連桿、活塞、單向止水閥的局部結構示意圖。

圖4為圖1中泵體、單向逆止閥、連桿、活塞和單向止水閥的結構組合示意圖。

圖5為本實用新型腳踏式虹吸抽水泵運動狀態(tài)框圖一。

圖6為本實用新型腳踏式虹吸抽水泵運動狀態(tài)框圖二。

圖7為本實用新型腳踏式虹吸抽水泵應用實例示范圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細描述。

實施例

如圖1至7所示。本實用新型公開了一種腳踏式虹吸抽水泵，包括左右兩個結構相同的抽水機構、安裝在兩個抽水機構之間的支撐桿1、活動設置在支撐桿1上的腳踏板2；這兩個抽水機構均包括一個筒體結構的泵體3和置于泵體3內的活塞4，該活塞4將泵體3的內部空間分為上泵室5和下泵室6，各活塞4分別通過一根連桿7，活動鉸接在與之對應的腳踏板2的端部；

各活塞4上均設有一單向逆止閥8，當活塞4下行時其自動打開，下泵室6的體積逐漸減小，上行時自動關閉，下泵室6的體積逐漸增大；

各泵體3的底部開有一進水口，并在進水口處安裝單向止水閥9，當活塞4下行時其自動關閉，下泵室6的水或者空氣沖開單向逆止閥8并進入活塞4上方的上泵室5內；當活塞4上行時單向止水閥9自動打開，單向逆止閥8關閉，并逐漸將進入上泵室5內的水或者空氣排出至上泵室5之外；

兩個泵體3的進水口之間通過一進水支管10互連后，再連接進水總管11；兩個泵體3的上泵室5出水口之間通過一出水支管12互連后，再連接出水總管13。

所述腳踏板2的中部以支撐桿1作為支點，當腳踏板2左右兩端作上下交替運動時，通過連桿7帶動各活塞4分別在相應的泵體3內作出上下交替運動，即，當其中一個抽水機構的活塞4下行時，另一個抽水機構的活塞4上行；

當活塞4由下往上運動時，單向逆止閥8關閉，下泵室6處于抽真空狀態(tài)，在真空作用下，低處水源水通過單向止水閥9逐漸進入下泵室6內，此時若活塞4結束由下往上的行程、并改為由上往下運動時，單向逆止閥8自動打開，單向止水閥9自動關閉，此時下泵室6的容積逐漸縮小，上泵室5的容積逐漸增大，下泵室6內的水通過單向逆止閥8逐漸進入活塞4上方的上泵室5內，當活塞4結束由上往下的行程、并改為由下往上運動時，上泵室5內的水位被逐漸上升的活塞4抬高，并通過上泵室5的出水口流入出水支管12；

兩個抽水機構的活塞4以此往復、連續(xù)交替運行，使各自流入出水支管12內的水，統一在出水總管13內匯集后流出。

兩個泵體3的上泵室5出水口分別設有向下傾斜的出水接頭14，出水支管12的兩端分別跨接在它們之間；向下傾斜的出水接頭14使出水支管12整體與出水口形成高低落差；所述出水總管13與出水支管12的接口位置低于出水口。

所述兩個抽水機構對稱固定在一個支撐架15上；支撐架15為升降式結構。

所述活塞4由碗式橡膠圈(橡膠皮碗)和金屬墊圈組合而成，單向止水閥9安裝在金屬墊圈上。金屬墊圈的直徑小于碗式橡膠圈的直徑。碗式橡膠圈為半球型結構，下行時其外緣自然向上卷翻收縮，減小外緣與活塞4內壁的間隙及摩擦力，供下泵室內的空氣或水通過其外緣與活塞內壁之間的間隙涌入上泵室；上行時由于負壓作用，其外緣自然伸展并增大與活塞4內壁的間隙及摩擦力。

所述腳踏板2的左右兩端分別設有橡膠腳踏墊16，用于防滑。

所述支撐架15上設有扶手架17。當然扶手架17也可與支撐架15分開設置。支撐桿1的端部安裝軸承，腳踏板2的中部支撐在軸承上，實現腳踏板2的左右搖擺。

所述泵體3可采用不銹鋼筒體結構。

本實用新型腳踏式虹吸抽水方法，可通過如下步驟實現：

步驟一：將腳踏式虹吸抽水泵放置在實施地(如待灌溉農田較為平整的地方)，架好扶手架17，將進水總管11的一端置于水低處水源中(海、河、湖泊、水渠、池塘等)；為縮短泵體3內初次上水時間，在交替踩踏腳踏板2前，先向泵體3的上泵室5內加水，以增加活塞4與泵體3內壁之間的密封性；

步驟二：雙腳站立在左右兩端的橡膠腳踏墊16上；當踩左腳時，左邊泵體3的活塞4由上向下移動；左邊泵體3的單向止水閥9關閉，隨著左邊泵體3的活塞4向下移動，左邊泵體3的下泵室6容積逐漸減小，使氣壓升高，則左邊泵體3的單向逆止閥8自動彈開，左邊泵體3的下泵室6內空氣排入上泵室5；

與此同時，右邊泵體3的活塞4向上移動，右邊泵體3的下泵室6容積逐漸增大，使氣壓減小，形成真空，則右邊泵體3的單向止水閥9自動向上彈開，進水管內的空氣進入右邊泵體3的下泵室6，此時進水管及下泵室6都形成抽真空狀態(tài)，在真空作用下，低處的水通過進水管逐漸向上移動并最終進入右邊泵體3的下泵室6內，此時當右邊泵體3的活塞4結束由下往上的行程、并改為由上往下運動時，下泵室6內的水沖開單向逆止閥8，并逐漸進入右邊泵體3活塞4上方的上泵室5內，上泵室5內的水位被逐漸上升的活塞4抬高，并通過右邊泵體3的上泵室5的出水口流入出水支管12；

步驟三：雙腳交替連續(xù)踩踏腳踏板2，使左右兩個泵體3內的活塞4，上下交替往復連續(xù)運行，不斷抽取相應泵體3的下泵室6內的真空，直至將低位的水通過兩個泵體3的出水口流入出水支管12內的水，統一在出水總管13內匯集后流出，進而實現將低處的水壓至高處。

以下對其中一個泵室3進行力學分析。一開始，進水管內(包括進水支管12和進水總管13)氣壓為一個大氣壓P，此時通過腳踏板2傳動使其中一個活塞上移h1，單向止水閥9開啟，單向逆止閥8關閉，此時由于活塞上移，下泵室氣體體積增大為V1,壓強減小為P1，內外壓強差作用下，水上升一個高度h2，設原下泵室內氣體體積為V,下泵室內徑為d，進水管內管徑為d₀；

由理想氣體狀態(tài)方程：PV＝P₁V₁

幾何關系：

平衡條件：P＝P₁+ρgh₂

由上述3個方程可解出h₁與h₂之間的關系方程，即可知h₁與h₂成正比，當h₁最大時，h₂也最大；

當活塞下降時，單向止水閥9關閉，單向逆止閥8開啟排氣，直至活塞達下泵室底部；此時進水管內的壓強保持為P₁；而此時下泵室氣體體積V₂僅為進水管體積減去上升水柱(或水位)的體積即

$V_2=V-\frac{{\mathrm{\πd}}^2}{4}*h_1$

活塞再一次上升，氣體體積增大，壓強進一步減少，進水管內水位進一步升高。如此往復循環(huán)，最終進水管及泵室內充滿水。當活塞上升時就會產生真空，此時的壓強差達到最大。活塞和下泵室底部形成的容積越大，則產生的真空體積越大，抽上來的水越多。

向上拉活塞僅需要克服活塞上部水自重及活塞與泵體壁之間產生的摩擦力，故所施加的外力不是很大

如上所述，便可較好地實現本實用新型。大氣壓的壓強為9.8m，理論的抽水(揚水)高度為9.8m。由于設備結構有一定的阻力損耗，實際揚程要略小于9.8m。本實用新型采用腳踏式抽水，僅僅利用人體自重就可以將水提升近9.8m。

若實施地的高度與低位水源的高度落差大于9.8m，則可通過多個本實用新型的腳踏式虹吸抽水泵，以接力的方式實現。

本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。