專利名稱：熱電兩用水暖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于小型供暖系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。
由于居住條件的改善，傳統(tǒng)的取暖設(shè)施或器具(火爐、火坑等)，逐漸被下列設(shè)施及器具代替(一)集中供暖系統(tǒng)。由鍋爐房集中泵送的熱水到用戶后，經(jīng)暖氣片將熱量傳給室內(nèi)空氣，低溫的回水到鍋爐加熱后再循環(huán)。這種方式熱效率高，用戶方便，在我國(guó)高寒區(qū)采暖期長(zhǎng)，較為適用。其缺點(diǎn)是基建投資大，維護(hù)費(fèi)用高。在開(kāi)火前及?；鸷?，氣溫變化時(shí)，不能及時(shí)供暖。尤其是住房商品化后，取暖收費(fèi)高。
(二)在華北地區(qū)，單元住房廣泛采用燃燒蜂窩煤的家用暖氣系統(tǒng)(俗稱土暖氣)。它投資少，用戶自行管理簡(jiǎn)便。這種系統(tǒng)是利用高溫上水與低溫回水之間的比重差而產(chǎn)生的壓力差迫使水循環(huán)，由于壓差小循環(huán)不良，如果采用小型電泵循環(huán)，則存在機(jī)械雜質(zhì)卡住泵軸及密封漏水的缺陷。此外，因水套包圍著爐膛，使燃燒溫度下降，從而使得燃燒效率下降。
(三)在已公開(kāi)的專利中，一種熱水裝置(ZL92200187·1)提出利用變密度循環(huán)器使得水在熱源與暖氣片(或高位水箱)之間循環(huán)，可供沐浴及取暖。熱源是煤氣爐或蜂窩煤爐上的密閉鍋。變密度循環(huán)器是一特殊連通器，它的主要優(yōu)點(diǎn)是在水中沒(méi)有活動(dòng)另件，不存在密封漏水問(wèn)題。它的主要缺陷是作為一獨(dú)立組件固定在墻上，體積較大，管線較多，安裝不便。如果用煤氣作為燃料，考慮到安全，晚間整個(gè)裝置不能使用。
(四)冷暖空調(diào)器。目前市場(chǎng)供應(yīng)的冷暖空調(diào)器可以供暖風(fēng)。其缺點(diǎn)是不僅電費(fèi)較貴，而且設(shè)備折舊費(fèi)高。此外，因散熱器表面溫度高，使空氣中的灰塵裂化，懸浮在室內(nèi)空氣中，使空氣質(zhì)量下降，使人有異味感覺(jué)。
(五)電油暖氣裝置(俗稱電油汀)。上述(一)～(三)采暖方式，在室內(nèi)不僅有固定的暖氣片，而且室內(nèi)有較多管道。這樣有損室內(nèi)面積利用，而且影響美觀。在我國(guó)長(zhǎng)江流域及中原地區(qū)，冬季氣溫不是太低，要求供暖功率不是太高，因而電油汀獲得一定推廣。其原理是用電熱器加熱裝置中的油液，利用熱油與冷油的比重差而產(chǎn)生的壓力差，使油循環(huán)。熱量通過(guò)散熱片傳給室內(nèi)空氣，達(dá)到取暖目的，這種裝置裝有輪子，可推到需要暖氣的房間，用220V電源便可運(yùn)轉(zhuǎn)，使用方便。這種裝置的缺點(diǎn)是(1)熱源是電力，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用比用煤或煤氣要高很多。同時(shí)受電表及線路限制功率不能太大；(2)作為傳熱介質(zhì)的油液的粘度比水高，而且電油汀高度小，如果依靠冷熱油液的溫度差而產(chǎn)生循環(huán)，則溫差要比土暖氣大好些，這樣在散熱片外表面手感溫度在最高處約70℃左右，而且散熱表面光滑，因而有較多熱量以輻射型式傳給室內(nèi)壁面及家俱等。一般水暖氣希望水溫平均為50℃左右，而且散熱片內(nèi)外表面粗糙，熱量主要是以對(duì)流型式傳給空氣。因此電油汀的供暖效果不如水暖氣。
(六)紅外線取暖器。由電力轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外線的取暖器價(jià)格較低，但紅外線以輻射型式對(duì)照著的部位較集中加熱。顯然，從供暖觀點(diǎn)看是不理想的。
本實(shí)用新型的目的是提供一種水暖裝置，它可取代上述(五)及(六)的取暖裝置，可彌補(bǔ)(一)～(四)取暖裝置的缺陷。為住房商品化提供經(jīng)濟(jì)適用的取暖裝置。它由兩大部分組成(1)可移動(dòng)的由傳統(tǒng)鑄鐵暖氣片組成的散熱器。(2)由電熱管及改進(jìn)的變密度循環(huán)器構(gòu)成的，固定在散熱器上的電熱水循環(huán)器。試驗(yàn)證實(shí)它的取暖及節(jié)能效果超過(guò)電油汀及紅外線取暖器。本實(shí)用新型的目的詳述如下對(duì)集中供暖的單元住房，可將電熱水循環(huán)器與已有的暖氣片組用管道及管件連接。在流道上裝有必要的閥門。在開(kāi)火前及?；鸷?，用閥門切斷暖氣片與鍋爐房的流道，當(dāng)氣溫變冷，將電熱管作為內(nèi)熱源，用循環(huán)器使水循水，暖氣片向室內(nèi)供暖。在開(kāi)火期，切斷電熱水循環(huán)器與暖氣片組的流道，由鍋爐房熱源供暖。這樣有效而且經(jīng)濟(jì)地?cái)U(kuò)大集中供暖的功能。擴(kuò)大采暖期前后共計(jì)一個(gè)月左右。
對(duì)小型家用暖氣(俗稱土暖氣)，采用這種裝置并使其與外熱源(煤氣爐或蜂窩煤上的密閉鍋)連接。為了節(jié)省電費(fèi)，一般情況下切斷電熱管的電源。用循環(huán)器使水在外熱源與暖氣片組之間循環(huán)。根據(jù)試驗(yàn)當(dāng)壓差為250毫米水柱，流量可達(dá)250升/小時(shí)。(而一般單元住房的土暖氣的壓差為20毫米左右)。如果外熱源的上下水溫差為20℃，則供暖的熱量為5000大卡/小時(shí)。裝置在水中沒(méi)有活動(dòng)另件，也不存在密封漏水問(wèn)題，工作可靠。在晚間煤氣爐不能使用，可將電熱管的電源接上，用內(nèi)熱源供暖。
在長(zhǎng)江流域，采暖功率僅在某些房間要求高，例如冬季用于沐浴的衛(wèi)生間，而單元住房的其他房間要求不高。為了減少固定的暖氣片組及管線，外熱源僅與采暖功率高的房間之間安裝固定管線。當(dāng)需要取暖時(shí)，將這一裝置推入后，用耐熱膠管與固定管線連接上，便或獲得大功率采暖(4000～5000大卡/小時(shí))。對(duì)采暖功率要求不高的房間，可將此裝置推入后，用220V電源取暖。這樣可做到一機(jī)多用，不僅減少設(shè)備投資，減少運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)，而且有助房間面積的利用及美觀。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)下列技術(shù)改進(jìn)而實(shí)現(xiàn)的。
(一)改進(jìn)傳統(tǒng)鑄鐵暖氣片的兩側(cè)足片，在下部外伸支腿，共安裝4個(gè)導(dǎo)向輪，有足夠輪距，防止倒覆。
(二)通過(guò)試驗(yàn)，對(duì)專利(ZL02200187·1)進(jìn)行改進(jìn)。使得膨脹循環(huán)水箱及變密度循環(huán)器能與暖氣片組構(gòu)成一體，而且結(jié)構(gòu)緊湊。主要改進(jìn)是(1)通過(guò)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)水箱小型化，用透明材料制成。因容積小，重量輕，可用管件與循環(huán)器頂端相連。透明的水箱外面可觀察到水的流動(dòng)。
(2)低壓輸氣管自水箱蓋頂穿過(guò)水箱及循環(huán)器到達(dá)循環(huán)器底端。
(3)在水箱內(nèi)安裝電熱管，其發(fā)熱部份位于水箱下部的環(huán)狀流道。
(4)以剛度及慣性大的暖氣片組為基體，將水箱及循環(huán)器用各種管道及管件與基體相連接。管道中安裝必要的閥門，運(yùn)用閥門的控制，改變循環(huán)水的流程，從而獲得不同功能。
以下結(jié)合附圖
及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
圖(1)是本實(shí)用新型的總成圖，它由下列部分組成(一)暖氣片組(1)。
(二)變密度循環(huán)器總成(2)(以下簡(jiǎn)稱循環(huán)器)。
(三)電熱管總成(3)。
(四)膨脹循環(huán)水箱(4)(以下簡(jiǎn)稱水箱)。
(五)控制循環(huán)水流程的閥門(5)(6)(7)(8)。
(六)可與外熱源相連接的孔口(9)(10)，不用時(shí)可堵死。
圖(2)是圖(1)的(B)詳放大圖，它表明循環(huán)器的構(gòu)造。
圖(3)是圖(1)的(A)詳放大圖，表明水箱、電熱管、輸氣管的構(gòu)造及裝配關(guān)系。
圖(4)是圖(1)的(D)向視圖。表明暖氣片組的兩側(cè)足片上的導(dǎo)向輪。
圖(5)是圖(1)的(C)詳放大圖。它表明低壓輸氣管及噴嘴的位置及工作。
各部分構(gòu)造的詳細(xì)說(shuō)明。
(一)由圖(1)可見(jiàn)暖氣片組是傳統(tǒng)鑄鐵暖氣片的組合及改進(jìn)。中間暖氣片的數(shù)量取決于電熱管的匹配。兩側(cè)足片是傳統(tǒng)足片的改進(jìn)，在外伸支腿上共裝有4個(gè)導(dǎo)向輪(見(jiàn)圖(4))。傳統(tǒng)鑄鐵暖氣片的優(yōu)點(diǎn)是已大量生產(chǎn)低價(jià)格、強(qiáng)度好可承受集中供暖壓力、壽命可達(dá)幾十年。此外粗糙的內(nèi)外表面有利熱交換。
(二)由圖(2)(3)(5)表明變密度循環(huán)器(ZL92200187·1)的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。圖(2)中的異徑四通(2a)的左端通過(guò)閥門(6)與暖氣片組(1)相連接。其右端通過(guò)閥門(7)與外熱源相連接。四通(2a)的上孔與套管(2d)相連接，下孔與內(nèi)外螺紋接頭(2b)相連接。上混流管(2e)及下混流管(2c)在接頭(2b)處對(duì)接，形成統(tǒng)一的混流管。下混流管(2c)的下端，通過(guò)閥門(8)及三通，短管與暖氣片組連接。這種上下的連接，使得暖氣片組(1)與循環(huán)器(2)之間有足夠的連接剛度(見(jiàn)圖(1))。輸氣管(2f)的頂端與進(jìn)氣嘴(2h)連接而且密封，它固定在三通(4c)的上孔，輸氣管向下穿過(guò)混流管(2e)及(2c)到達(dá)下端(見(jiàn)圖(1)及圖(5))。輸氣管(2f)的末端連接一排氣噴嘴(2g)。低壓空氣由進(jìn)氣嘴(2h)進(jìn)入，沿輸氣管向下流動(dòng)，最后由排氣噴嘴(2g)的錐面上的眾多小孔排入到下混流管，與三通來(lái)的回水混合后，成為混流體向上流動(dòng)(見(jiàn)圖(5))。
(三)由圖(3)可見(jiàn)，水箱(4)由水箱體(4a)、水箱蓋(4b)、三通(4c)、螺套(4d)與套管(2d)連接的管箍(4e)組成。箱體呈環(huán)狀，由透明耐熱材料制成，根據(jù)試驗(yàn)，它的容積為最小允許值(3.5升左右)，但其高度足夠，防止小水滴逸到箱外，影響電器。水箱體(4a)下部通過(guò)管箍(4e)與套管(2d)連接。上混流管(2e)插入水箱，其出口位于水箱高度的1/2處。在水箱蓋(4b)的中心，用螺套(4d)固定三通(4c)。三通的上孔用于固定進(jìn)氣嘴(2h)，輸氣管(2f)順利地穿過(guò)三通(4c)和上混流管(2e)下混流管(2c)，到達(dá)下混流管的底端(見(jiàn)圖(1)及圖(5))。
(四)由圖(3)可見(jiàn)，電熱管總成(3)由電熱管(3a)及電熱管接頭(3b)組成。電熱管(3a)的螺旋段內(nèi)有電阻絲，產(chǎn)生的熱量供給循環(huán)水，直立管內(nèi)只有導(dǎo)線。螺旋段浸在水中，處在上混流管出口與水箱底的中間。電熱管接頭(3b)固定在水箱蓋(4b)的側(cè)面，它能防止小水滴進(jìn)入接頭觸點(diǎn)。
本實(shí)用新型的三種功能及工作原理(一)第一種功能是利用電熱管作為熱源(以下稱內(nèi)熱源)，將電熱管的熱量傳給循環(huán)水，使上水的溫度在50℃左右，再通過(guò)暖氣片組，上水的熱量主要以對(duì)流型式傳給室內(nèi)空氣。其具體原理如下將閥門(5)(7)關(guān)閉，切斷裝置與外熱源的連接。將閥門(6)及(8)打開(kāi)。打開(kāi)水箱蓋(4b)向裝置灌水，同時(shí)放氣，當(dāng)水位略高于混流管的出口，停止灌水。
啟動(dòng)定型低壓氣泵(圖中未表明)，低壓空氣由進(jìn)氣嘴(2h)進(jìn)入，沿輸氣管(2f)向下流動(dòng)，由排氣嘴(29)的小孔排入下混流管后，形成氣水混合物。由于氣泡輕，向上浮起，由上混流管(2c)的出口流入水箱?？諝庥伤幸莩龊?，經(jīng)水箱上部空間，流過(guò)螺套(2d)與輸氣管(2f)的環(huán)狀通道，由三通的側(cè)孔，排向大氣而成為乏空氣。不斷輸入低壓空氣，在混流管內(nèi)充滿氣水混合物，它的平均密度比水小很多。
由圖(1)(2)(3)(5)可見(jiàn)，裝置內(nèi)腔是一個(gè)特殊連通器，它可看為由U形管演變的連通器。U形管的一側(cè)(右側(cè))是鉛垂的混流管。另一側(cè)(左側(cè))由下列流道組成水箱與上混流管之間的環(huán)形流道，套管(2d)與混流管之間的環(huán)形流道，四通(2a)與混流管之間的環(huán)形流道、閥門(6)、暖氣片的內(nèi)腔。二側(cè)管之間上部的水箱、下部的短管及三通，使二側(cè)管溝通。
充氣后，混流管內(nèi)為氣一水混合物密度小，與其高度相對(duì)應(yīng)的左側(cè)管內(nèi)為脫氣水，兩者密度相差很多，從而產(chǎn)生壓力差。脫氣后的水在壓力差作用下，自水箱經(jīng)左側(cè)管和下部短管及三通進(jìn)入混流管，不斷注氣，水不斷循環(huán)。
當(dāng)循環(huán)正常，可觀察到水在箱內(nèi)振蕩。這時(shí)將電熱管的電源接上，電熱源成為內(nèi)熱源，其功率與暖氣片組的大小匹配，而且可以調(diào)節(jié)。循環(huán)水流過(guò)電熱管，水溫升高，經(jīng)暖氣片組，熱量傳給室內(nèi)空氣后，水溫下降，成為回水，流向混流管。不斷重復(fù)上述過(guò)程，內(nèi)熱源的熱量經(jīng)暖氣片傳給空氣，使室內(nèi)氣溫上升。
試驗(yàn)證明由于循環(huán)水流量大，暖氣片表面溫度均勻，水溫可控制在50℃以下。這樣熱量主要依靠對(duì)流傳給室內(nèi)空氣，不僅采暖效果好而且節(jié)能。
在水中無(wú)活動(dòng)另件，不存在密封漏水現(xiàn)象，工作可靠。
(二)第二種功能是利用外熱源供暖(圖(1)僅用文學(xué)標(biāo)明)。由于內(nèi)熱源耗電量大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，此外衛(wèi)生間冬季沐浴要求功率大，因此，本裝置可采用外熱源供暖。由煤氣爐或蜂窩煤爐上的密閉鍋?zhàn)鳛橥鉄嵩?，其功率可達(dá)2KW～5KW，是電熱管功率的幾倍。
為了實(shí)現(xiàn)這種功能，應(yīng)將閥門(6)關(guān)閉，將閥門(5)及(7)打開(kāi)與外熱源接通(見(jiàn)圖(1))。由圖(2)可見(jiàn)，脫氣后的水經(jīng)閥門(7)流向外熱源，加熱后成為上水。經(jīng)閥門(5)上水進(jìn)暖氣片組將熱量傳給室內(nèi)空氣后，水溫下降成為回水，經(jīng)閥門(8)進(jìn)入混流管，重復(fù)前述原理，不斷循環(huán)。在利用外熱源時(shí)，電熱管(3)可停止工作。
考慮到安全因素，晚間煤氣爐停止工作。則通過(guò)閥門轉(zhuǎn)換，將電熱管作為熱源，實(shí)現(xiàn)第一種功能。
(三)第三種功能是本裝置與集中供暖系統(tǒng)配合使用。
在集中供暖期將閥門(6)(7)(8)關(guān)閉，切斷電熱水循環(huán)器與暖氣片組的連接。選擇閥門(5)及孔口(9)及(10)三個(gè)孔口中的二個(gè)孔口與集中供暖管線連接，由鍋爐房集中供暖。
在開(kāi)火前及停火后，當(dāng)氣溫變化，通過(guò)閥門轉(zhuǎn)換，可恢復(fù)第一種功能。
以上三種功能的選用及轉(zhuǎn)換，有關(guān)管線及管件的設(shè)計(jì)，應(yīng)由熟悉水暖技術(shù)人員按照具體情況完成。
權(quán)利要求1.由暖氣片組(1)，變密度循環(huán)器(2)，電熱管(3)，小型化的膨脹循環(huán)水箱(4)，閥門(5)(6)(7)(8)及各種管件組成的熱電兩用水暖裝置，其特征是A變密度循環(huán)器(2)的中間出水口及下端的進(jìn)水口通過(guò)閥門(6)(8)及管件分別與暖氣片組(1)同一側(cè)的上下兩孔連接，B變密度循環(huán)器(2)的上端用管箍(4e)與小型化的膨脹循環(huán)水箱(4)連接，C在水箱(4)內(nèi)安置電熱管(3)，用結(jié)頭(3a)固定在水箱蓋(4b)上，D閥門(5)的左孔口與外熱源的出口用管道連接，閥門(7)的右孔口與外熱源的回水口用管道連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電兩用水暖裝置，其特征是小型化的膨脹循環(huán)水箱的箱體(4a)呈杯狀，其容積為3.5升左右，由透明材料或半透明材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電兩用水暖裝置，其特征是在水中的電熱管(3a)的螺旋部分包圍著上混流管(2e)，位于箱底與混流管出口的中間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電兩用水暖裝置，其特征是循環(huán)器(2)的輸氣管(2f)的頂端與進(jìn)氣嘴(2h)連接，它的底端與排氣嘴(29)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的熱電兩用水暖裝置，其特征是輸氣管的進(jìn)氣嘴(2h)固定在位于箱蓋(4b)中心的三通(4c)的上孔，輸氣管(2f)進(jìn)入水箱并插入混流管(2e)(2c)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、4、5所述的熱電兩用水暖裝置，其特征是；輸氣管(2f)插入混流管后，向下延伸，使輸氣管的噴嘴(29)的下端面離閥門(3)20毫米左右。
7.根據(jù)權(quán)利要求1,4所述的熱電兩用水暖裝置，其特征是輸氣管的排氣嘴(2g)的外形呈子彈頭狀，內(nèi)有空氣通道，在錐面有眾多φ2小孔。
專利摘要本實(shí)用新型提供的熱電兩用水暖裝置是由可推動(dòng)的暖氣片組、變密度循環(huán)器、小型化的膨脹循環(huán)水箱、熱電管、閥門及管件組成。裝置特征是:變密度循環(huán)器的進(jìn)出水孔與暖氣片組一側(cè)的上下兩孔接通,它的頂端與膨脹循環(huán)水箱連接。水箱內(nèi)裝有電熱管。循環(huán)器迫使裝置內(nèi)的水循環(huán),水將電熱管的熱量傳送到暖氣片組,用于供暖。通過(guò)閥門轉(zhuǎn)換,可將外熱源(爐具)的熱量傳送到暖氣片組。裝置內(nèi)無(wú)活動(dòng)零件,不存在密封漏水,工作可靠,維修方便。
文檔編號(hào)F24D12/02GK2323296SQ9725005
公開(kāi)日1999年6月9日 申請(qǐng)日期1997年11月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月21日
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