專利名稱:一種燃氣熱水器、燃氣取暖器的制作方法
本申請涉及到用于加熱水或提供熱能的燃氣熱水器或燃氣取暖器。
已知的燃氣熱水器或燃氣取暖器由于需用外接電池或交流電,給使用帶來不便,增加了不安全因素,并使日常運行費增加,而采用水推動葉輪去驅動微型發(fā)電機發(fā)電的燃氣熱水器,由于受水壓的限制,葉輪的阻力,從噴射口流出的水與旋轉葉片間的距離變化,一定水流速度的有效作用距離限止,安裝位置等因素影響,而使微型發(fā)電機只能提供點火和啟動燃氣電磁閥的電能,而不能解決向整個燃氣熱水器的用電器提供電源,不能提供水流量變化去控制燃氣來穩(wěn)定水溫,即不能同時帶動電腦控制器、排放廢氣或提供空氣的扇葉工作,不能在水壓較低的農村市場和城市樓層較高的住房中使用,還不能用于前置式水控防爆、節(jié)水、節(jié)能的燃氣熱水器中,因而使產品的使用范圍受限,而得不到市場的認可。其原因在于1、水推動葉輪旋轉再帶動發(fā)電機旋轉發(fā)電,其水是與葉輪上的葉片接觸做功的,正因為數(shù)個葉片在葉輪的外圓上,在它旋轉的同時,葉片與泵殼內一定壓力的水接觸,又產生阻力,就降低旋轉速度,使水壓損失加大。2、因葉輪裝在后置式燃氣熱水器內,使推動葉輪旋轉的噴射口的進、出端水壓差較小,再加上從熱水器的換熱器到淋浴器噴頭間的距離較長,因水管的內阻和淋浴器噴頭的阻力,使該段熱水管內的壓力較大,這樣就進一步使噴射器的進、出口端的水壓差縮小,導致從噴射口流出的水流速度減慢和葉片與一定壓力水的接觸的阻力增加,就進一步使葉輪轉速和轉矩力下降,從而限止了發(fā)電機的發(fā)電。3、推動葉輪旋轉需另增加一個噴射口,即在燃氣熱水器的通水管道中要串聯(lián)兩個具有縮孔作用的噴射器,一個是原水氣聯(lián)動閥中,利用縮孔形成的壓力差去推動薄膜移動去驅動燃氣閥、電磁燃氣閥開啟,另一個就是利用縮孔形成壓力差來提高水流速度去帶動葉輪旋轉。由于兩個縮孔的作用,使水壓損失巨大,因而一般的自來水壓力已不能保證燃氣熱水器的工作,因而在城市的大部分市場都無法使用,使該結構的熱水器得不到市場認可。因此,急需開發(fā)一種節(jié)水、節(jié)能、防凍,通過水流流速發(fā)電,來解決全部用電器供電的低水壓氣熱水器、燃氣取暖器。
本申請的目的就是利用安裝在一定位置上的一種新型的噴射口,利用水通過噴射口被加速的反作用力去驅動電機旋轉,向用電器提供電或提供水流量變化的取樣信號的一種低水壓燃氣熱水器或燃氣取暖器,本申請的目的是這樣實現(xiàn)的在電機的密封外殼上裝有出水管和進水管軸,出水管與外殼內的容水空間相通,電機的轉子套在進水的管軸上,成轉動配合接觸,在配合接觸部位設有通水孔,該通水孔將進水管軸內的通水孔槽與轉子上的通水孔槽相連通,即構成水流的通道,在轉子出水孔槽端串聯(lián)著一定形狀的噴射口即縮孔,該出水孔槽端與噴射口上口經較大端即進水口端連通,而出水口端即口徑較小的端與密封外殼內的容水空間及出水管間構成出水通道,一定壓力的水從進水管軸的進口端流入,經進水管軸的通水孔槽、配合接觸部位的通水孔、轉子上的通水孔槽、再流進一定形狀的噴射口的口徑較大端,然后從口徑較小端快速流出,被加速了水快速與外殼內的水或外殼內壁或外殼內一定形狀的反作用力板或網接觸使轉子受力,向水流反向移動,控制從噴射口流出水與轉子半徑間的角度,垂直或約大于90℃角,來保證反作用力圍繞轉子半徑作圓周運動,由于轉子與管軸間是配合轉動接觸,因而轉子在噴射口的反作用力下,作旋轉運動而使電機發(fā)電。發(fā)出電經電機定子或轉子上的電壓輸出線,向用電器供電或向水流控制器或水溫控制器提供取樣信號。由于該發(fā)電裝置不再用葉輪,就減少了葉輪上數(shù)個葉片在一定壓力水內的旋轉阻力,大幅度提高了發(fā)電效率和降低燃氣熱水器對水壓壓力要求,由于轉子是圓環(huán)形狀,在水中旋轉時,阻力非常小,因而就相對進一步提高了轉子的轉速和轉矩力,提高發(fā)電機的功率,保證燃氣熱水器上全部電器的用電。
將電機把外殼上的進水管軸的進水口端和出水管的出水口端分別與水控的水氣聯(lián)動閥上,被薄膜隔離的兩個容水空間上的進水管、出水管相連通,然后與進水的水管相串聯(lián)。即用定位在轉子上的噴射,取代縮孔的動能。這樣,一個燃氣熱水器,就只需一個噴射口,對水壓的壓力損失就降低,使該噴射口上產生的壓力差、水流加速的功能去實現(xiàn)推動電機發(fā)電和驅動燃氣閥的機械和電氣的開啟,保證了安全,并降低了燃氣熱水器對水壓壓力的要求。
將電機外殼上的進水管軸的進口端與熱水出口端相連,外殼上的出水管的出口端與淋浴器的噴頭相連。熱水從噴射口流出,使水流加速,水流與淋浴器頭內壁的反作用力,使轉子旋轉,電機發(fā)電,由于從噴射口流出的水,不再經過燃氣熱水器內較長的細管道和電機外殼內的一定壓力的水,而是直接從噴頭上的孔與大氣接觸,使噴射口的進、出口端的壓力差增大,這就是說,被噴射口加速的一定壓力的水瞬間就與大氣壓接觸,因而水的反作用壓力成倍提高,使發(fā)電機的功率成倍增加,從而可進一步降低熱水器對水壓的要求,將噴射口、電機安裝在淋浴器頭上,只需在淋浴器頭上增加1根或2根電線,將電機輸出電壓經電線輸入到燃氣熱器的用電器上,此種方式的安裝,可以保證今后18升以上大容量的燃氣熱水的全部用電量需求,并且可實現(xiàn)然氣熱水器的戶口安裝使用、進一步提高燃氣熱水器的使用安全。
另一種結構是,噴射口也可安裝在通水管上,使通水管的進水端與進水管軸成配合轉動接觸,在轉動配合接觸部位設有連通通水管和進水管軸內通水孔槽的通水孔,來構成水流通道,而通水管的另一端與噴射口上的孔徑較大的端相連通,電機轉子與通水管相連接,噴射口的出水端與電機外殼內的通水空間、出水管,構成出水通道,然后將進水管軸、出水管與熱水器上的通水管串聯(lián)或并聯(lián)連接。同理,該通水管子可直接由轉子中的通水孔槽來取代,再由轉子與進水管軸配合轉動接觸。
另一種結構是,用葉輪帶動電機發(fā)電的噴射口裝在淋浴器頭上,即噴射口的進水口端與熱水器的出水口端相連通,噴射口出口端與淋浴頭內的容水空間,淋浴頭的出水口構成出水通道,從噴射口流出的水與葉輪上的葉片接觸,葉輪與電機的轉子相連接或磁力接觸連接,葉輪上有數(shù)個葉片,發(fā)電機輸出的電壓經導線與用電器電連接。
電機包括發(fā)電機和電動機,當用電動機來發(fā)電時,一種是利用低速電動機轉子上的剩磁,在轉速達到一定時就輸出電壓,另一種是在電動機的電壓線卷上并聯(lián)或串聯(lián)上一定容量的電容器,利用電容器的蓄能和移相作用來使電動機發(fā)電。電動機還包括交流電動機、直流電動機;結構又包括有永磁式的發(fā)電機、電動機,鼠籠式發(fā)電機、電動機,勵磁式的發(fā)電機、電動機等。電機結構中,一種是轉子套在定子外旋轉,一種是轉子在定子中旋轉。為了看清楚設在轉子上的通水孔槽,噴射口等,特在圖中將轉子上的有關部位作放大處理,特此說明。
本申請的積極意義就在于熱水器上只需1個噴射口就可實現(xiàn)驅動電機轉動所需的水流速度和驅動水氣聯(lián)動閥上的薄膜移動所需的水壓差,解決了熱水器在較低水壓下的正常工作,解決了熱水器全部用電器的電源供應;采用全新的、高效率的水流反作用力驅動電機轉動,減少了由葉輪帶動電機旋轉存在部件增加、葉輪旋轉阻力造成的水壓、損失降低水流速度、所發(fā)電只能滿足一般低檔煙道式燃氣熱水器中的點火控制器使用,而不能滿足有風扇的強排及電腦控制的燃氣熱水器用電量的問題;采用電動機或發(fā)電機就可以消除外接交流電源帶來的安全隱患和產品制造成本高,在使用中需經常定期更換電池帶來的操作不方便,燃氣熱水器不適宜戶外安裝使用的問題;同時,它具有結構簡單、不需對現(xiàn)有燃氣熱水器生產大量投入,在原有設施上就可使一般生產煙道式的燃氣熱水器廠成為生產高檔、易操作,安全可靠,日常使用費低、功能齊全的帶電腦控制的高檔產品,以便更好的滿足人民需要及適應農村市場的要求。
本申請的實施例如下
圖1是將一定形狀的噴射口設置在電機轉子上結構圖。
圖2圖1中電機、進水管軸、電機外殼的剖視結構位置圖。
圖3是圖1中噴射口、通水孔槽設在電機轉子上,電機轉子與進水管軸成轉動配合接觸部位、通水孔及旋轉方向圖。
圖4是電機轉子與產生反作用旋轉力的通水管、噴射口、進水管軸間連接結構圖。
圖5是圖4中推動轉子旋轉的通水管、進水管軸,噴射口的剖視圖。
圖6是一種一頭孔徑較大,而另一頭孔徑較小的噴射口即縮口的形狀圖。
圖7是葉輪、噴射口、電機裝在淋浴器頭上,即熱水出口處的結構圖。
圖8是圖7中水與一定形狀葉輪接觸、噴射口、出水口設置在淋浴器頭上的結構圖。
在圖1至圖8中1、30、噴射口,2、31、噴射口的出口端即孔徑較小端,3、17、18、19、20、23、51、通水孔槽或通水孔,4、出水管,5、15、磁鐵,6、16、45電機轉子,7、13、線圈,8、電機,9、進水口,10、進水管軸,11、12電壓輸出線,14、電機定子,22、電機的密封外殼,24、25、雙箭頭表示旋轉方向,26、32、反作用力的水流方向,27、33連接處,28、34、進入噴射口的水流方向,29、35、噴射口的進水端即孔徑較大的端,36、37、通水管,38、39、46、47、葉片,40、葉輪,41、44、軸,42、43、導磁或磁性材料,49、淋浴器頭上的噴水口,48、與大氣接觸的水,52、淋浴器頭即密封外殼。
詳見圖1、圖2、圖3,該圖是將電機轉子(6)上設有通水孔槽的部位在繪圖時,作放大處理,以便清楚了解其結構。電機(8)裝在密封的電機外殼(22)中,在外殼上連接有進水管軸(10)和出水管(4),電機的轉子(6)套在進水管軸外,與進水管軸成轉動配合接觸,在配合接觸部位設有通水孔(18)、(19),該通水孔將轉子(6)中的通水孔槽(17)、(20)與進水管軸(10)中的通水孔槽(23)相連通,即構成水流的通道,轉子上通水孔槽的的出水口端與設在轉子上的一定形狀的噴射口(1)或(30)相連,即縮孔上的孔徑較大端(29)或(35)相連通,而噴射口上孔徑較小的端(2)或(31)即出水口端與外殼(22)內的容水空間(3)、出水管(4)構成出水通道。進水管軸上的進水口端(9)和出水管的出水端分別與水氣聯(lián)動閥上,被薄膜隔離為兩個容水空間上所相連通的進水管和出水管連接,然后再與熱水器上的通水管相串聯(lián)連接。采用此種結構的原因是,將形成壓力差,推動薄膜移動的縮孔去掉,即用提高水流速度產生反作用力,既帶動電機發(fā)電做功,又利用噴射口兩端壓力差去驅動薄膜移動將燃氣閥、電磁閥開啟,這樣就使燃氣熱水器對水壓就沒有特殊的要求,從而使該技術運用成為可能。采用噴射口的反作用力驅電轉子旋轉,其優(yōu)點在于,從噴射口噴出的水與電機外殼內的水或外殼內壁或外殼內的反作用板或網的直接接觸,因作用力與反作力相等,而無損耗的將反作用力全部作用在轉子上,由于將噴射口在轉子上的安裝有一定的角度要求,這就保證反作用力使轉子作圓周運動,由于轉子是圓環(huán)形,旋轉中可忽略阻力,而葉輪旋轉時,因數(shù)個葉片與一定水壓接觸,在旋轉中必將產生較大的旋轉阻力而使葉輪轉速,轉距降低,電機發(fā)電功能小,又由于從噴射口流出的水在與葉輪葉片接觸時,因葉片成旋轉移動、葉片與噴射口間距離不停變化,以及葉片與葉片間有一定距離,所以在單位時間內作用到葉片上,最大力的時間不到三分之一,因此就進一步降低葉輪的效率。這就是用葉輪帶動發(fā)電機發(fā)電的燃氣熱水器,發(fā)電量只能保證煙道式燃氣熱水器作點火控制器用,而不能滿足電腦控制,帶排放廢氣的風扇所有的電量,同時,該熱水器需安裝兩個對水壓損失較大的縮孔或噴射口,這就對水壓提出了較高的要求,因而就限止了葉輪發(fā)電機的運用。圖2是圖1中的剖視圖,顯示電機上定子、轉子、進水管軸等間的位置結構圖。此圖是轉子套在定子外旋轉,同樣,也可以是轉子設在定子中旋轉,即與普通電機結構一樣。圖3是圖1中對轉子中的通水孔,轉子與進水管軸間的配合轉動接觸。以便更清楚的反映它們之間的水流通道,和噴射口安裝位置。圖中,三個箭頭連在一起的表示水流進的位置或流動軌跡,兩個箭頭連在一起的表示電機轉子旋轉的方向,一個箭頭標記的表示水流出方向或從噴射口噴出的水流方向。電機上產生的電壓經電壓輸出線(11)、(12)與用電器相電連接,用測速發(fā)電機時,其電壓輸出線與控制器上的取樣信號相電連接。電機可以用發(fā)電機、也可以用電動機,用電動機時在電動機的相間線卷上需接上一定容量的電容器,電機包括交流和直流電機,永磁電機、勵磁電機、同步電機、異步電機等等。其噴射口的結構形狀詳見圖6,圖中噴射口(30)上的進水口端即孔徑較大端(29),水從出水口端即孔徑較小的端(31)流出。
請見圖4、圖5,該圖與圖1的工作原理基本相同,不同的是1、電機的轉子(6)設置在定子(14)內孔中旋轉。2、轉子(6)與通水管(37)、(36)連接,產生反作用力的噴射口(1)、(30)與通水管的出水口端相連接,而通水管的進水端與進水管軸(10)成轉動配合接觸,在配合接觸部位設有經通水孔(18)、(19)構成通水孔槽(20)、(17)與進水管軸中通水孔槽(23)的流水通道,以保證水在轉子轉動中都能流入噴射口。當采用外接通水管(37)、(36)與噴射口、進水管軸相配合時,此時,電機(8)上的定子(14)、轉子(6)都可以裝在密封殼(22)外,這就解決了發(fā)電機安裝在熱水的出口端即淋浴口頭位置時,電機不會被熱水損壞,因為它未裝在外殼內。3、圖中轉子上標出的磁鐵S(5)、N(15),代表此電機為永磁發(fā)電機或永磁電動機,圖1中的電動機也是永磁電機的圖示。電機裝在外殼內時,由于電機采用36V以下的安全電壓,因而只需對電機的絕緣作一起處理,就可保證電機的長期正常工作。
請詳見圖7、圖8,該圖是安裝在淋浴器頭(52)上,用葉輪(40)推動電機(8)發(fā)電的結構圖。將進水管(10)上的進水口端(9)與熱水器的熱水出口端相連接,熱水從設在淋浴頭(52)上的噴射口(1)流出,使水流速度提高,熱水直接與葉輪上的葉片(38)接觸而推動葉輪(40)轉動,隨之熱水又與另一葉片(39)接觸,以此類推,熱水推動葉輪旋轉,其旋轉方向是雙箭頭表示,電機(8)的轉子上連接的磁性材料或導磁材料(43)與葉輪(40)上連接的磁性或導磁材料(42)成磁力連接,使電機可裝在淋浴器頭外,并解決轉軸與淋浴頭上孔間的漏水及密封圈帶來的損失。從噴射口流出的水經過淋浴頭內的容水空間后立刻經淋浴頭上的噴水口(49)噴出而與大氣壓力接觸,而用于人的洗澡等。在淋浴頭上安裝葉輪、發(fā)電機的特點在于因淋浴頭的噴水口(49)直接與淋浴頭內的葉輪近距離連通,這就是說此時在淋浴頭(52)內的容水空間(51)的水壓力與淋浴頭外的大氣壓力基本相等,因此,葉輪旋轉的阻力極小,從噴射口(1)噴出的水流速度損失小,而在噴射口兩端的壓差就大,使葉輪的轉速和轉矩就增大,這樣就保證了葉輪推動電機的發(fā)電功率提高,此種結構可用于戶外安裝的燃氣熱水器上,將發(fā)電機輸出的電壓由導線(11)經外接導線接到燃氣熱水器上,從而保證燃氣熱水器的正常工作。同理,也可以將圖1、圖4中的結構圖安裝在圖7的淋浴器頭上,其原理同上,但其發(fā)電量會更大些,不足的是需另配一根導線將電機上輸出的電壓接入燃氣熱水器內。
同理,以上幾種實施例所用電機可以是電動機和發(fā)電機,交流或直流電機,永磁或勵磁電機,同步或異步電機。
采用噴射口、反作用力驅動電機發(fā)電的結構可用在前置式的水控燃氣熱水器上,以解決目前水控后置式燃氣熱水器每次使用時需浪費管中及熱交換器中大量冷水,而每次關閉燃氣熱水器后,儲存在熱水管及熱交換器、水箱中的大量熱水不能使用,導致燃氣浪費,天氣冷時管內水結冰膨脹而損壞燃氣熱水器。由于采用自發(fā)電、水控前置式,水閥開啟時,水流經噴射口、電機就發(fā)電,使電磁燃氣閥得電開啟之后,水氣聯(lián)動閥工作開啟燃氣閥,點火器工作,而加熱熱水。當停止燃氣熱水器工作時,因冷水被關閉,電機停止轉動,無電輸出,點火控制器、電磁然氣閥關閉,將燃氣關閉,幾秒鐘后,水氣聯(lián)動閥將燃氣閥關閉,使燃氣可靠關閉。此時因管中還有部分熱水,它會自動流出被使用,至到管中儲存少量的而沒有壓力的水為止,因此,冷天就不會出現(xiàn)結冰膨脹損壞熱水器的現(xiàn)象。而下次再開啟熱水器時,因管中儲存少量無壓力的水,因而水的浪費極小。在水資源和能源短缺的今天,節(jié)水、節(jié)能就顯得特別重要。
通過以上措施,完成了本申請。
權利要求
1.一種燃氣熱水器、燃氣取暖器,它包括有燃燒器、水氣聯(lián)動閥、點火器、控制器、葉輪、淋浴器、通水管及水箱,其特征是裝有提高水流流速的噴射器(1)或(30)和向用電器提供電源或向控制器提供取信號的電機(8)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種燃氣熱水器、燃氣取暖器,其特征是噴射口(1)或(30)裝在電機(8)的轉子(6、16)上,該轉子套在進水管軸(10)外,并與管軸成轉動配合接觸,在配合接觸的部位設有通水孔(18、19),該通水孔將管軸上的通水孔槽(23)與轉子上的通水孔槽(17、20)接通而構成水流的通道,噴射口的進水端即孔徑較大的端(17)或(20),與轉子上的通水孔槽相連通。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種燃氣熱水器、燃氣取暖器,其特征是電機(8)與通水管(37)或(36)相連接,通水管的出水口端與噴射口(1)或(30)的孔徑較大一端相連通,通水管的另一端與進水的管軸(10)成轉動配合接觸,在配合接觸部位設有通水孔(18、19),該通水孔將通水管(36、37)的進水口端與進水管軸內的通水孔槽(23)構成水流通道。
4.根據(jù)權利要求1、2、3所述的一種燃氣熱水器、燃氣取暖器,其特征是一種電機(8)裝在密封外殼(22)或淋浴頭(52)內,在外殼或淋浴器上連接有出水管(4、49)和進水管軸(10),出水管與殼內的通水空間(3、51)、噴射器(1)上口徑較小端即出水口端(2)間構成出水通道。
5.根據(jù)權利要求1、2、3所述的一種燃氣熱水器、燃氣取暖器,其特征是一種電機(8)裝在密封的殼(22)外,在外殼(22)上連接有出水管(4)和進水管軸(10),出水管與外殼內的通水空間(3)、噴射口(1)上的口徑較小端即出水口端(2)構成出水通道;電機上的轉子(6)與套在進水管軸(10)上的通水管(37)相連接或磁力接觸連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種燃氣熱水器、燃氣取暖器,其特征是噴射口(1)、葉輪(40)裝在淋浴器(52)內,噴射口上口徑較大的端即進水口(9)與熱水管的出水口相連通,噴射口的另一端(31)即口徑較小的端流出的水與葉輪上的葉片(38、39)接觸,即噴射口、通水空間(51)、淋浴頭的出水口構成水流通道。從淋浴器出水口(49)流出的水與大氣相接觸,葉輪(40)與電機(8)上的轉子相連接。
7.根據(jù)權利要求1、4、5所述的一種燃氣熱水器、燃氣取暖器,其特征是進水管軸(10)的進水口端(9)與熱水管的出水口相連通,出水管(4)的出口端與淋浴器頭上的進水口(9)相連通,即從淋浴器上出水管(49)流出的熱水直接或經淋浴器頭上的噴水孔后與大氣相接觸。
8.根據(jù)權利要求1、4、5所述的一種燃氣熱水器、燃氣取暖器,其特征是進水管軸(10)的進口端和出水管(4)的出口端分別與水氣聯(lián)動閥上,被薄膜隔離為兩個容水空間上所連接的進水管、出水管并聯(lián)后與熱水器上的通水管相串聯(lián)。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種燃氣熱水器、燃氣取暖器,其特征是電機包括直流電機、交流電機。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種燃氣熱水器,燃氣取暖器,其特征是電機包括發(fā)電機和電動機。
全文摘要
不需電池和外接電源的一種帶自發(fā)電的燃氣熱水器、燃氣取暖器的電機上裝有產生反作用力的噴射口,電機轉子套在進水管軸上,與管軸成轉動配合接觸,水閥開啟時一定壓力的水從進水管軸流入,經配合接觸處的通道孔、轉子上的孔槽流入噴射口,從噴射口流出的水被加速,產生反向推動力,驅動轉子旋轉,使電機發(fā)電來向熱水器上的用電器提供電源,使電火器點火,廢氣排風扇工作,從噴射口流出的水經熱交換器加熱后,作為洗澡水采用。
文檔編號F24H9/00GK1690586SQ200410038860
公開日2005年11月2日 申請日期2004年5月2日 優(yōu)先權日2004年5月2日
發(fā)明者余義倫 申請人:余義倫