專利名稱：倒循環(huán)熱箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳熱和換熱領(lǐng)域，特別是涉及熱量的自上而下迅速傳遞問(wèn)題。
目前迅速傳熱的器件以熱管為最佳，熱管向上傳熱，即重力熱管既經(jīng)濟(jì)又迅速，但是向下傳熱的熱管，必須要有管芯，而管芯又得借助于毛細(xì)管作用，把凝結(jié)液體吸上來(lái)到熱管的加熱段，吸上來(lái)的作用緩慢，而且傳遞距離很有限，管芯太長(zhǎng)時(shí)，在制造、安裝運(yùn)輸上都有很多麻煩，而且造價(jià)也較高。
若用金屬導(dǎo)熱，缺點(diǎn)很多，主要是金屬熱容量小，傳遞緩慢。若用高溫液體往下方傳熱，則需要用耐高溫電泵維持循環(huán)，耗電又麻煩。
本發(fā)明的目的就是要解決上述問(wèn)題，就是要解決能方便而迅速地向熱源的下方，甚至較長(zhǎng)距離供熱的問(wèn)題。這對(duì)于用太陽(yáng)能冬季采暖是很重要的。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案如下1、一種倒循環(huán)熱箱，涉及換熱傳熱領(lǐng)域，其特殊之處在于它由液鍋爐、流體工作物質(zhì)、換隔管和保溫箱構(gòu)成a．所述液鍋爐由浸于保溫箱殼內(nèi)的工作液體中的隔熱腔和加熱器構(gòu)成，隔熱腔由隔熱腔殼、進(jìn)液口和排出口構(gòu)成，進(jìn)液口位于隔熱腔殼的下部，排出口位于隔熱腔殼的上部，加熱器被隔熱腔殼包容并和隔熱腔殼固定連接，并浸于隔熱腔內(nèi)的液體中；b．所述換隔管是換熱隔熱管，其管壁是由易導(dǎo)熱的高導(dǎo)熱率材料和難導(dǎo)熱的隔熱材料組合而成，其一端和液鍋爐中的排出口作密封連接，另一端由保溫箱中穿出，經(jīng)過(guò)箱外的換熱空間后，又穿進(jìn)保溫箱殼內(nèi)的空間中而安置其端口；c．所述保溫箱殼是隔熱的全封閉箱殼，箱殼上有為換隔管提供出箱和進(jìn)箱用的孔；這兩個(gè)孔和對(duì)應(yīng)的換隔管都是密封連接的，保溫箱殼內(nèi)有流體工作物質(zhì)。
2、所述液鍋爐的進(jìn)液口和吸液管是密封而連接通的，吸液管的下端口距保溫箱殼底面較近。
3、所述吸液管中設(shè)置的有只允許吸液管下部的流體往上流進(jìn)液鍋爐，并且能阻擋液鍋爐中的液體流出吸液管的活門(mén)。
4、所述液鍋爐的加熱器壁外被吸液芯包裹，吸液芯通過(guò)吸液管而延長(zhǎng)到吸液管的活門(mén)外。
5、一種倒循環(huán)熱箱，涉及換熱傳熱的領(lǐng)域，由液鍋爐、吸液管、換隔管、通溢管和保溫箱殼及流體構(gòu)成，其特殊之處在于a．所述液鍋爐由置于保溫箱殼內(nèi)的液體中的隔熱腔殼和加熱器構(gòu)成，隔熱腔殼設(shè)有進(jìn)液口和排出口，加熱器被隔熱腔殼包容，并和隔熱腔殼固定連接，隔熱腔內(nèi)有液體；b．所述吸液管有一端距保溫箱底較近，另一端和液鍋爐的進(jìn)液口牢固密封連接通；c．換隔管是換熱隔熱管，其管殼在隔熱段是由熱阻大的隔熱材料構(gòu)成，在換熱段是由熱導(dǎo)率高的易導(dǎo)熱材料作成，換隔管的一端和液鍋爐的排出口連接通并密封，換隔管的另一端開(kāi)口位于保溫箱以內(nèi)的液體或氣相空間中，或者位于保溫箱以外的空間中；d．所述通溢管的上端口位于保溫箱殼內(nèi)的氣相空間中，通溢管的下端口伸出保溫箱殼以外和大氣接通；e．所述保溫箱殼用隔熱材料作成，液鍋爐和通溢管都與保溫箱殼固定連接，在保溫箱殼上安裝有供給液體流進(jìn)箱內(nèi)和流出箱外的管道或閥門(mén)，保溫箱殼內(nèi)有流體物質(zhì)。
6、所述換隔管的全身各部位，都存在于保溫箱殼內(nèi)。
7、換隔管的一部分管身存在于所述保溫箱殼以內(nèi)，另有一部分管身穿出保溫箱殼以外，其流體出口端也存在于保溫箱殼以外。
8、所述換隔管有一部分管身存在于保溫箱殼以外，而換隔管的流體進(jìn)口和流體出口卻都存在于保溫箱殼以內(nèi)。
9、所述吸液管中設(shè)置有只允許吸液管下部的液體往上流進(jìn)液鍋爐中，并且能阻擋液鍋爐中的液體往下流出吸液管的活門(mén)。
10、所述液鍋爐的兩端，設(shè)有滑輪，在加熱器的壁面裝有除垢刷，除垢刷與線繩作可傳往復(fù)力的牢固連接，線繩繞過(guò)液鍋爐兩端的滑輪，牽動(dòng)除垢刷在加熱器外表面可作往復(fù)摩擦運(yùn)動(dòng)，線繩兩端都由吸液管中通過(guò)，在吸液管外，先后繞過(guò)被裝在保溫箱殼底上和保溫箱殼頂上的滑輪，然后方向被改變，使線繩能經(jīng)過(guò)通溢管，由通溢管下端口處的滑輪改變方向后，線繩的兩端都被固結(jié)在受動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的輪子上。
11、和所述換隔管的流體出口端位于所述保溫箱殼以外的情況相對(duì)應(yīng)的是，在所述保溫箱殼上裝有自動(dòng)給保溫箱內(nèi)補(bǔ)充液體的閥門(mén)，二者相互密封連接。
12、所述液鍋爐的隔熱腔殼層內(nèi)有儲(chǔ)熱工作物質(zhì)；或者在加熱器壁殼內(nèi)有儲(chǔ)熱工作物質(zhì)；或者在隔熱腔殼內(nèi)和加熱器壁殼內(nèi)都有儲(chǔ)熱工質(zhì)。
下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步詳述本發(fā)明。
在

圖1中，1為液鍋爐，2為換隔管的隔熱段，3為工作液，4為換隔管的換熱段，5為活門(mén)，6為吸液管，7為吸液口，8為加熱器，9為隔熱腔，10為隔熱腔殼，11為換隔管出口，12為保溫箱殼，13為排出口。加熱器8使隔熱腔9中的液體沸騰，蒸汽便由排出口13排出，進(jìn)入換隔管的隔熱段2，到了用熱的冷凝段后，有一部分會(huì)凝為液體，隨著蒸汽繼續(xù)向前流動(dòng)，直達(dá)換隔管末端，由出口11流回保溫箱內(nèi)。另方面，若加熱器8的功率小，使液體累集至隔熱段2，使蒸汽不能輸出熱量，則當(dāng)蒸汽壓力增至一定程度時(shí)，還是能把換熱段4中的液體推出換隔管，流回保溫箱，這是因?yàn)橐后w受吸液管活門(mén)5作用，不能被蒸汽推出吸液管6之故。當(dāng)隔熱腔內(nèi)液面，因汽化而降到低于隔熱腔外的液面時(shí)，形成壓力差，此壓差使隔熱腔外液體推開(kāi)活門(mén)5，由吸液管6進(jìn)入，補(bǔ)充隔熱腔9內(nèi)液體。若此壓差不足以抗衡隔熱腔內(nèi)蒸汽壓，不能推開(kāi)活門(mén)5而進(jìn)入時(shí)，隔熱腔內(nèi)液面一直下降到使加熱器露出液面，此時(shí)新蒸汽不能產(chǎn)生，換隔管中原有蒸汽因和冷凝液面接觸而相變降壓，當(dāng)隔熱腔內(nèi)外的液壓差大于蒸汽壓力時(shí)，腔外液體推開(kāi)活門(mén)進(jìn)入吸液管6和隔熱腔9，把加熱器8淹沒(méi)，繼續(xù)產(chǎn)生蒸汽，通過(guò)換隔管傳輸熱量。換隔管各段直徑可按需要而變化。在換隔管中也可設(shè)置囊，有利于增大蒸汽和冷凝液的接觸面積。
另一實(shí)施例如圖2所示，是在隔熱腔殼內(nèi)和加熱器壁殼內(nèi)置入儲(chǔ)熱工質(zhì)14和15，如果加熱器有一部分露出液面，則發(fā)的熱量可儲(chǔ)存于儲(chǔ)熱工質(zhì)中，一旦當(dāng)液體涌入液鍋爐而淹沒(méi)加熱器時(shí)，加熱器和儲(chǔ)熱工質(zhì)使液體很快沸騰以送熱。例如圖2中，1是隔熱腔殼，2是換隔管的隔熱段，4是換熱段，8是加熱器，14是加熱器殼的儲(chǔ)熱工質(zhì)，15是隔熱腔殼的儲(chǔ)熱工質(zhì)，11是換隔管出口。
還有一種實(shí)施例是用毛細(xì)管束包裹加熱器，同時(shí)沿吸液管壁并經(jīng)過(guò)活門(mén)周圍延伸到吸液管外。當(dāng)隔熱腔內(nèi)的液面下降后，毛細(xì)管束使加熱器恒保持濕潤(rùn)而產(chǎn)生蒸汽。當(dāng)隔熱腔內(nèi)的蒸汽壓因某種原因而小到一定程度時(shí)，隔熱腔外的液體，也會(huì)大量涌入腔內(nèi)。此情況下，有無(wú)儲(chǔ)熱工質(zhì)皆可。
這幾種倒循環(huán)熱箱，在箱外部貌似兩根管子輸出熱量，可命名為雙管熱箱，這是第一大類倒循環(huán)熱箱，因都是封閉式的，可名為閉式雙管熱箱。
第二大類倒循環(huán)熱箱，如圖3是開(kāi)放式的，即保溫箱是通大氣的，并帶有進(jìn)、出液口及管道或閥門(mén)。若工作液是水，為保持高的熱交換率，還應(yīng)有除垢裝置。
在圖3中，1是液鍋爐，2是換隔管，3是工作液，4是液體進(jìn)出口閥門(mén)，5是通溢管，6是滑輪，7是活門(mén)，8是吸液管，9是線繩，10是加熱器，11是加熱器除垢刷，12是隔熱腔，13是保溫箱殼，1 4是隔熱腔殼。當(dāng)加熱器10使隔熱腔12內(nèi)液體沸騰后，蒸汽從隔熱腔12上口進(jìn)入換隔管2，換隔管2的上部是隔熱段，下部是換熱段，可用蒸汽換熱，也可用管壁換熱，前者簡(jiǎn)易，使蒸汽由換隔管下部排入保溫箱液體3中即可。為使保溫箱殼13處于常壓狀態(tài)，設(shè)置有通溢管5，以使箱內(nèi)上部氣體與大氣溝通。此外，通溢管5也是箱內(nèi)充水時(shí)的溢水口，并且還是線繩9的出箱或入箱通道。液鍋爐1中液體的補(bǔ)充，主要靠隔熱腔內(nèi)外的液壓差，使液體推開(kāi)活門(mén)7由吸液管8進(jìn)入隔熱腔12?；铋T(mén)7的開(kāi)閉方向是阻擋隔熱腔12中液體流出吸液管8，而只許外部液體通過(guò)活門(mén)7進(jìn)入隔熱腔12。
為使加熱器10外表不結(jié)水垢，在隔熱腔殼14的兩端設(shè)置有滑輪，線繩9由吸液管8進(jìn)或出，在隔熱腔12兩端的滑輪上繞過(guò)，以牽引除垢刷11沿加熱器外表往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在吸液管以外，線繩9先后繞過(guò)裝在保溫箱底上和頂上的滑輪，改變方向，進(jìn)入通溢管5，在通溢管5下口外的滑輪上繞過(guò)后，其兩端都固結(jié)在受有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的輪子上。
改變對(duì)圖3所示換隔管的形式，會(huì)出現(xiàn)下述各種形式的倒循環(huán)熱箱，其實(shí)是圖3的幾種變形。
圖4所示為汽暖式倒循環(huán)熱箱，簡(jiǎn)稱汽暖熱箱。與圖3所示的自暖熱箱的區(qū)別是第一，圖3中的換隔管不穿過(guò)熱箱的保溫殼，不向箱外送熱，圖4所示的汽暖熱箱的換隔管16則要穿過(guò)保溫箱殼13，直達(dá)用熱器，例如可使其換隔管和另一水箱的水連通，使水加熱；第二，圖3的自暖熱箱無(wú)定水位閥門(mén)，圖4的汽暖熱箱則需有定水位閥門(mén)，例如浮子閥15，給倒循環(huán)熱箱內(nèi)自動(dòng)補(bǔ)水。
圖5所示為開(kāi)式雙管熱箱，和圖3所示自暖熱箱的區(qū)別是換隔管17從保溫箱殼上穿出又穿進(jìn)，在箱外貌似兩根管子供熱，故可命名為開(kāi)式雙管熱箱。它與閉式雙管熱箱相比，前者優(yōu)點(diǎn)是保溫箱殼是受常壓的，缺點(diǎn)是能量有損耗，因其通大氣之故。
上述各種倒循環(huán)熱箱，為延長(zhǎng)加熱器壽命，并使涌入液鍋爐中的液體很快沸騰，也可以在加熱器壁殼內(nèi)置儲(chǔ)熱工質(zhì)；或在隔熱腔殼內(nèi)置儲(chǔ)熱工質(zhì)；或在加熱器壁殼和隔熱腔殼內(nèi)都置儲(chǔ)熱工質(zhì)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)雙管熱箱和非重力熱箱相比，本發(fā)明能較長(zhǎng)距離的給下位的用熱器供熱，且不要后者的吸液芯，工藝上也比后者簡(jiǎn)單，這對(duì)于用太陽(yáng)能冬季供暖很重要；(2)和冬天供暖的現(xiàn)有鍋爐技術(shù)相比，汽暖熱箱起動(dòng)快，且補(bǔ)水易實(shí)現(xiàn)，并能保安全；(3)在自暖熱箱中，能使冷液自動(dòng)上行，熱流體自動(dòng)下行，這對(duì)于熱源只便于在上部安裝的加熱液體的裝置是很重要的，克服了傳統(tǒng)的熱源只能在水箱下部加熱的局限性。這樣水箱可不要支架；(4)用雙管熱箱，例如在太陽(yáng)能熱利用中，可作成地池式保溫水箱，既廉價(jià)，又便于大規(guī)模儲(chǔ)熱水；(5)可使供熱系統(tǒng)省去水泵和電機(jī)，降低成本又省電。
權(quán)利要求
1.一種倒循環(huán)熱箱，涉及換熱傳熱領(lǐng)域，其特征在于它由液鍋爐、流體工作物質(zhì)、換隔管和保溫箱構(gòu)成a．所述液鍋爐由浸于保溫箱殼內(nèi)的工作液體中的隔熱腔和加熱器構(gòu)成，隔熱腔由隔熱腔殼、進(jìn)液口和排出口構(gòu)成，進(jìn)液口位于隔熱腔殼的下部，排出口位于隔熱腔殼的上部，加熱器被隔熱腔殼包容并和隔熱腔殼固定連接，并浸于隔熱腔內(nèi)的液體中；b．所述換隔管是換熱隔熱管，其管壁是由易導(dǎo)熱的高導(dǎo)熱率材料和難導(dǎo)熱的隔熱材料組合而成，其一端和液鍋爐中的排出口作密封連接，另一端由保溫箱中穿出，經(jīng)過(guò)箱外的換熱空間后，又穿進(jìn)保溫箱殼內(nèi)的空間中而安置其端口；c．所述保溫箱殼是隔熱的全封閉箱殼，箱殼上有為換隔管提供出箱和進(jìn)箱用的孔；這兩個(gè)孔和對(duì)應(yīng)的換隔管都是密封連接的，保溫箱殼內(nèi)有流體工作物質(zhì)。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的倒循環(huán)熱箱，其特征在于所述液鍋爐的進(jìn)液口和吸液管是密封而連接通的，吸液管的下端口距保溫箱殼底面較近。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述的倒循環(huán)熱箱，其特征在于所述吸液管中設(shè)置的有只允許吸液管下部的流體往上流進(jìn)液鍋爐，并且能阻擋液鍋爐中的液體流出吸液管的活門(mén)。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的倒循環(huán)熱箱，其特征在于所述液鍋爐的加熱器壁外被吸液芯包裹，吸液芯通過(guò)吸液管而延長(zhǎng)到吸液管的活門(mén)外。
5.一種倒循環(huán)熱箱，涉及換熱傳熱的領(lǐng)域，由液鍋爐、吸液管、換隔管、通溢管和保溫箱殼及流體構(gòu)成，其特征在于a．所述液鍋爐由置于保溫箱殼內(nèi)的液體中的隔熱腔殼和加熱器構(gòu)成，隔熱腔殼設(shè)有進(jìn)液口和排出口，加熱器被隔熱腔殼包容，并和隔熱腔殼固定連接，隔熱腔內(nèi)有液體；b．所述吸液管有一端距保溫箱底較近，另一端和液鍋爐的進(jìn)液口牢固密封連接通；c．換隔管是換熱隔熱管，其管殼在隔熱段是由熱阻大的隔熱材料構(gòu)成，在換熱段是由熱導(dǎo)率高的易導(dǎo)熱材料作成，換隔管的一端和液鍋爐的排出口連接通并密封，換隔管的另一端開(kāi)口位于保溫箱以內(nèi)的液體或氣相空間中，或者位于保溫箱以外的空間中；d．所述通溢管的上端口位于保溫箱殼內(nèi)的氣相空間中，通溢管的下端口伸出保溫箱殼以外和大氣接通；e．所述保溫箱殼用隔熱材料作成，液鍋爐和通溢管都與保溫箱殼固定連接，在保溫箱殼上安裝有供給液體流進(jìn)箱內(nèi)和流出箱外的管道或閥門(mén)，保溫箱殼內(nèi)有流體物質(zhì)。
6.據(jù)權(quán)利要求5所述的倒循環(huán)熱箱，其特征在于所述換隔管的全身各部位，都存在于保溫箱殼內(nèi)。
7.據(jù)權(quán)利要求5所述的倒循環(huán)熱箱，其特征在于換隔管的一部分管身存在于所述保溫箱殼以內(nèi)，另有一部分管身穿出保溫箱殼以外，其流體出口端也存在于保溫箱殼以外。
8.據(jù)權(quán)利要求5所述的倒循環(huán)熱箱，其特征在于所述換隔管有一部分管身存在于保溫箱殼以外，而換隔管的流體進(jìn)口和流體出口卻都存在于保溫箱殼以內(nèi)。
9.據(jù)權(quán)利要求5所述的倒循環(huán)熱箱，其特征在于所述吸液管中設(shè)置有只允許吸液管下部的液體往上流進(jìn)液鍋爐中，并且能阻擋液鍋爐中的液體往下流出吸液管的活門(mén)。
10.據(jù)權(quán)利要求5所述的倒循環(huán)熱箱，其特征在于所述液鍋爐的兩端，設(shè)有滑輪，在加熱器的壁面裝有除垢刷，除垢刷與線繩作可傳往復(fù)力的牢固連接，線繩繞過(guò)液鍋爐兩端的滑輪，牽動(dòng)除垢刷在加熱器外表面可作往復(fù)摩擦運(yùn)動(dòng)，線繩兩端都由吸液管中通過(guò)，在吸液管外，先后繞過(guò)被裝在保溫箱殼底上和保溫箱殼頂上的滑輪，然后方向被改變，使線繩能經(jīng)過(guò)通溢管，由通溢管下端口處的滑輪改變方向后，線繩的兩端都被固結(jié)在受動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的輪子上。
11.據(jù)權(quán)利要求5所述的倒循環(huán)熱箱，其特征在于和所述換隔管的流體出口端位于所述保溫箱殼以外的情況相對(duì)應(yīng)的是，在所述保溫箱殼上裝有自動(dòng)給保溫箱內(nèi)補(bǔ)充液體的閥門(mén)，二者相互密封連接。
12.據(jù)權(quán)利要求1或5所述的倒循環(huán)熱箱，其特征在于所述液鍋爐的隔熱腔殼層內(nèi)有儲(chǔ)熱工作物質(zhì)；或者在加熱器壁殼內(nèi)有儲(chǔ)熱工作物質(zhì)；或者在隔熱腔殼內(nèi)和加熱器壁殼內(nèi)都有儲(chǔ)熱工質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明是倒循環(huán)熱箱,屬于換熱傳熱領(lǐng)域。它能把上位熱源的熱量,不用泵而自動(dòng)傳輸給下位的用熱器,可作較長(zhǎng)距離的向下傳熱。它克服了非重力熱管所用的毛細(xì)管吸液芯等缺點(diǎn),可代替非重力熱管。它有閉式熱箱和開(kāi)式熱箱兩大類,它是依相變傳熱原理,由保溫箱殼、液鍋爐、吸液管和換隔管及工作液等所構(gòu)成。特別適用于太陽(yáng)能加熱或空調(diào)或冬季采暖或用其它能源的中小型供熱場(chǎng)合。
文檔編號(hào)F28D7/00GK1287260SQ9911896
公開(kāi)日2001年3月14日 申請(qǐng)日期1999年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月3日
發(fā)明者王存義 申請(qǐng)人:王存義