專利名稱：太陽能熱水器水箱的上下水管排空裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能利用裝置，具體地講是一種太陽能熱水器水箱的上下水管的排空裝置。
太陽能熱水器作為一種節(jié)能產(chǎn)品，愈來愈多地得到廣大用戶的青睞。由于太陽能熱水器的水箱均設(shè)置于室外，在寒冷的北方地區(qū)，其防凍的問題顯得尤為重要。目前，熱水器的集熱器和水箱本身的防凍問題已基本上得到解決。但水箱的上下水管則由于其管內(nèi)只是階段性地通水，而且通水量又不大，因此在北方氣溫較低的情況下，上下水管的保溫要求十分嚴(yán)格，而且至今尚無有效的防凍辦法。實踐證明，采用常規(guī)的在管體上纏裹保溫材料以及采用電熱的辦法，不僅安裝麻煩，費(fèi)用高，而且又不可靠。
為解決上述問題，有人提出一種用于太陽能熱水器的多功能控水閥，其結(jié)構(gòu)主要由上下兩個閥芯組成，閥芯的兩相接的端面上具有兩種交錯設(shè)置的不同齒形的可相互嚙合的齒。一組齒為開式嚙合，即當(dāng)其嚙合時，齒間留有間隙，水會通過該間隙而導(dǎo)通，此時可實現(xiàn)水箱的上下水的功能；另一組齒為封閉式嚙合，當(dāng)其嚙合時，會阻斷管內(nèi)水的流通，此時打開排水閥，管內(nèi)的水會在重力的作用下排出。此種控水閥的操作方法是當(dāng)需向水箱內(nèi)注水時，先打開位于室內(nèi)的上水開關(guān)，利用上水的沖力將上閥芯頂起并轉(zhuǎn)一個角度，再關(guān)閉上水閥門，控水閥的上閥芯下落并處于開式嚙合的狀態(tài)，再打開上水閥門時，水通過閥門的間隙導(dǎo)通注水；當(dāng)水箱內(nèi)的水注滿需排空管內(nèi)的水時，可重復(fù)上述的操作過程，將上閥芯頂起轉(zhuǎn)個角度并處于封閉嚙合的狀態(tài)，此時打開排水閥門，管內(nèi)的水在重力的作用下排出。
上述控水閥的工作狀態(tài)是利用上水沖力頂起上閥芯旋轉(zhuǎn)一定角度的來實現(xiàn)的，所以操作起來十分地麻煩，有時需反復(fù)地重復(fù)上述的操作過程才能達(dá)到所需的閥門開或關(guān)的工作狀態(tài)；該閥門長期浸于泡于熱水中，易結(jié)水垢，而且相互嚙合的齒在使用時則需不斷地重復(fù)脫開、嚙合的動作，極易磨損，因此大大地降低閥門的使用壽命，并因此影響閥門工作狀態(tài)的可靠性；另外該閥門的結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，而且為確保其穩(wěn)定的嚙合，其齒形的加工精度要求較高，并因此增加其制造成本。
本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能熱水器水箱的上下水管排空裝置，使其排空及注水的動作準(zhǔn)確可靠，而且結(jié)構(gòu)簡單、操作容易，并且使用壽命長。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種太陽能熱水器水箱的上下水管排空裝置，其特征在于包括有一設(shè)于水箱中的倒U型上下水管，該倒U型上下水管的頂端設(shè)有一溫控通氣閥。
本發(fā)明的目的還可由下措施實現(xiàn)的，所述溫控通氣閥設(shè)有一閥體，該閥體內(nèi)設(shè)有一導(dǎo)氣通道，該導(dǎo)氣通道上設(shè)有一由溫度傳感元件構(gòu)成的可關(guān)閉該導(dǎo)氣通道進(jìn)氣口或出氣口的閥芯。所述溫控通氣閥在低于設(shè)定溫度時為開啟狀態(tài)，高于設(shè)定溫度時為關(guān)閉狀態(tài)，其設(shè)定溫度應(yīng)大于6℃。上述溫控通氣閥的溫度傳感元件可由相變材料、雙金屬片或記憶合金構(gòu)成，其進(jìn)氣口設(shè)于閥體的上端面，閥體內(nèi)設(shè)有一可開關(guān)該進(jìn)氣口或出氣口的閥芯，該閥芯包括一呈中空狀的閥芯體，于該閥芯體內(nèi)填裝有相變材料，閥芯體的上端蓋設(shè)有彈性片體，可將一彈性元件頂?shù)钟陂y芯的上端面。溫控通氣閥固設(shè)于水箱上下水管的上端。所述倒U型上下水管的頂端應(yīng)高于水箱的最高水位。
本發(fā)明的工作原理及效果是，利用相變材料、雙金屬片或記憶金屬作為通氣閥門的溫度傳感元件，因此對控溫精度的要求不高，其控制溫度設(shè)定在6～35℃之間，當(dāng)閥門的溫度傳感器附近的溫度高于設(shè)定溫度時，閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，而在溫度低于設(shè)定溫度時，閥門始終處于開啟狀態(tài)，使用者只需打開放水開關(guān)，可隨時排空管內(nèi)的水，達(dá)到防凍的目的；閥門不是長期浸泡于熱水之中，不會結(jié)垢，使用壽命長，而且工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠；由于閥門的打開和關(guān)閉狀態(tài)均不會影響上下水管內(nèi)的通水，在夏季無需防凍時，如同無閥門，而在冬季需防凍時，只需一次打開放水開關(guān)的動作即可將管內(nèi)的水排空，因此本發(fā)明操作簡單，使用方便；另外本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易，可大大地降低其制造及維修成本。
附面說明

圖1本發(fā)明的第一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明中溫控通氣閥的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3本發(fā)明中溫控通氣閥的第二種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4本發(fā)明中溫控通氣閥的第三種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5本發(fā)明的第二種使用實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6本發(fā)明的第三種使用實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
下面將結(jié)合實施例及其附圖詳細(xì)說明本發(fā)明如下請參見圖1所示，本發(fā)明主要應(yīng)用于太陽能熱水器水箱1的上下水管2內(nèi)。該上下水管可為同一根管結(jié)構(gòu)，其包括設(shè)于水箱1中的倒U型上下水管2，該倒U型上下水管2的一端插置于水箱1的底部，另一端設(shè)于室內(nèi)，并于其端頭分別通過進(jìn)水開關(guān)21連接于進(jìn)水管和放水開關(guān)22連接于熱水出水端。關(guān)閉放水開關(guān)22，打開進(jìn)水開關(guān)21通過上下水管2向水箱內(nèi)注水；而當(dāng)水箱內(nèi)水溫升高后，使用者欲使用時，則打開放水開關(guān)22，水箱1內(nèi)的熱水通過該上下水管2流出。水箱1的適當(dāng)高處的側(cè)壁設(shè)有溢水閥11，限定水箱1內(nèi)的最高水位。而呈倒U型上下水管2的頂端應(yīng)高于該最高水位。本發(fā)明的特征是在該倒U型上下水管2的頂端設(shè)有一溫控通氣閥3。
該溫控通氣閥3設(shè)有一閥體31，該閥體31固設(shè)于上下水管2頂端的上端的管壁處。閥體31內(nèi)設(shè)有一導(dǎo)氣通道，該導(dǎo)氣通道的進(jìn)氣口32設(shè)于閥體31的上端面，排氣口33則可設(shè)于閥體31下部的閥壁上。閥體31內(nèi)設(shè)有一由溫度傳感元件4構(gòu)成的可關(guān)閉進(jìn)氣口32的閥芯34。該閥芯34受溫度的控制，將閥門在低溫時設(shè)定為開啟狀態(tài)，高溫時設(shè)定為關(guān)閉狀態(tài)。溫度傳感元件4可由石臘類的相變材料、雙金屬片或記憶合金構(gòu)成，在高溫時，上述的溫控傳感元件4動作并帶動閥芯34關(guān)閉進(jìn)氣口34，使閥門處于不導(dǎo)通氣體的關(guān)閉狀態(tài)。
請參圖2所示，在本實施例中上述的閥芯34包括一呈中空狀的閥芯體341，該閥芯體341固定于閥體31內(nèi)部的下端，于該閥芯體341的中空腔體內(nèi)填裝有相變材料石臘342，該相變材料石臘342可依據(jù)溫控范圍選擇，例如若在本實施例中選擇規(guī)格為5913的石臘，其物理特性為碳原子分布(Distribution ofC-Atoms)C13～C24含油量(Oil content) 20％凝固范圍(Freezing point/range)22～24℃熔解熱(Heat of fusion)189KJ/KG 144KJ/DM3密度(Density) at20℃0.900at70℃0.760比熱(Specfic heat) at100℃ 2.1KJ/KG.K導(dǎo)熱率(Thermal conductivity) 0.21W/M.K閥芯體341的上端蓋設(shè)有彈性片體343，彈性片體343封蓋于閥芯體341的側(cè)壁上，并貼靠于石臘的表面。該彈性片體343可由硅膠等彈性變形的材料制成。
本發(fā)明的工作原理是利用石臘材料在溫度發(fā)生變化時的相變特性控制閥芯34的開關(guān)狀態(tài)，在溫度低于22～24℃時，閥芯體341內(nèi)的石臘342密度較大，處于凝固狀態(tài)，閥芯34與進(jìn)氣口32間留有間隙，溫控通氣閥3處于打開的狀態(tài)，導(dǎo)通氣體至上下水管2內(nèi)；而在高溫時，石臘342密度降低，體積發(fā)生膨漲，將位于其上端的彈性片體343頂起并呈向上隆起狀態(tài)，將進(jìn)氣口32封閉，溫控通氣閥3處于關(guān)閉的狀態(tài)。本實施例中，閥門3是位于上下水管2內(nèi)的上端，不會浸泡于熱水中，而且閥芯34是由彈性材料構(gòu)成，不存在結(jié)水垢和磨損等機(jī)械故障，所以具有使用壽命長，維修成本低等優(yōu)點(diǎn)。
上述溫控傳感元件4也可采用雙金屬片或記憶金屬等構(gòu)成，即在彈性片體343的下端設(shè)有雙金屬片或記憶金屬，當(dāng)溫度升高時，該雙金屬片或記憶金屬發(fā)生向上隆起的變形，從而將其上的彈性片體343頂起關(guān)閉進(jìn)氣口32，實現(xiàn)閥門的關(guān)閉。
圖3示出本發(fā)明中溫控通氣閥的另一種實施例，在此實施例中溫控通氣閥5的閥體51固定連接于呈倒U型上下水管2的頂端，閥體51的上端設(shè)有進(jìn)氣口52，該進(jìn)氣口52呈錐形，由于上下水管2的頂端高于水箱1的最高水位，所以該進(jìn)氣口52不會浸沒于水中。排氣口53可設(shè)于閥體51下部的側(cè)壁上，以形成一導(dǎo)氣的通道，閥體51內(nèi)的下部固設(shè)一由溫度傳感元件4構(gòu)成的閥芯54，該閥芯54可采用如上述實施例相同的結(jié)構(gòu)，在溫控傳感元件4的上端面可連接一形狀與錐形進(jìn)氣口52相對應(yīng)的閥芯板541。閥芯板541在溫控傳感元件4的控制下可作上下的伸縮動作。在閥芯板541的上端面頂?shù)忠粡椥栽?42，在該彈性元件542的作用下，閥門5處于打開通氣的狀態(tài)，只有當(dāng)溫度傳感元件4的變形力大于彈性元件542的彈力時，閥門5才會關(guān)閉。
圖4所示出的溫控通氣閥門的第三種實施例的結(jié)構(gòu)。本實施例中，溫控通氣閥6的結(jié)構(gòu)基本與上一實施例相同，其閥體61的上端設(shè)有外螺紋611與上下水管2的上端壁相螺接，此種結(jié)構(gòu)，使得閥門6的安裝極為方便。
本發(fā)明在使用時可先將閥門安裝于呈倒U型的上下水管2的頂端，再將水管安裝于水箱內(nèi)。如圖5所示，該U形上下水管2可由一單管體24構(gòu)成，并于該單管體24內(nèi)至下而上設(shè)有一間隔25，該間隔25的上端與管體24的頂端留有一段距離，使得該單管體24內(nèi)形成一U形回路，上述的溫控通氣閥先安裝該單管體24的頂端。再將該單管體的上下水管2由水箱下端插置于水箱1內(nèi)，將插接處密封，即可方便地將本發(fā)明安裝于水箱上。
圖6示出本發(fā)明的另一種安裝實施例，其上下水管2采用如圖示的U型管體26，將該U型管體26的一端由水箱的上端橫裝入水箱內(nèi)一段，將溫控通氣閥安裝于U型管體26的頂端后向水箱1內(nèi)推入，在連接處密封。本實施例適用于對現(xiàn)有熱水器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。
本發(fā)明的操作方法分成四種情況一、水箱注水打開位于室內(nèi)的進(jìn)水開關(guān)21，自來水由上下水管2向水箱1內(nèi)注入冷水。此時閥門雖在低溫的情況下處于打開的狀態(tài)，但上水的水壓力較大，管內(nèi)的氣不會阻擋水的注入；二、使用熱水，打開放水開關(guān)22，由于水箱內(nèi)的水溫較高，當(dāng)熱水通過閥門時，閥門的溫控傳感元件動作，帶動閥芯關(guān)閉進(jìn)氣口或出氣口，使得閥門處于關(guān)閉的狀態(tài)，熱水經(jīng)上下水管2、放水開關(guān)22流至使用處；三、排空水管，在上水之后，將上水開關(guān)21關(guān)閉，此時閥門處于打開通氣的狀態(tài)，再打開放水開關(guān)22，管道內(nèi)的水在氣壓的作用下排空；四、在管內(nèi)的水排空后再使用熱水時，先打開上開關(guān)21，使得管內(nèi)充滿水，此時再打開放水開關(guān)22時，可將熱水從水箱1中引出，當(dāng)熱水流經(jīng)溫控通氣閥時，將通氣閥關(guān)閉。
權(quán)利要求
1.一種太陽能熱水器水箱的上下水管排空裝置，其特征在于包括有一設(shè)于水箱中的倒U型上下水管，該倒U型上下水管的頂端設(shè)有一溫控通氣閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能熱水器水箱的上下水管排空裝置，其特征在于所述溫控通氣閥設(shè)有一閥體，該閥體內(nèi)設(shè)有一導(dǎo)氣通道，該導(dǎo)氣通道上設(shè)有一由溫度傳感元件構(gòu)成的可關(guān)閉該導(dǎo)氣通道進(jìn)氣口或出氣口的閥芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種太陽能熱水器水箱的上下水管排空裝置，其特征在于所述溫控通氣閥在低于設(shè)定溫度時為開啟狀態(tài)，高于設(shè)定溫度時為關(guān)閉狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種太陽能熱水器水箱的上下水管排空裝置，其特征在于所述溫控通氣閥的溫度傳感元件可由相變材料、雙金屬片或記憶合金構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種太陽能熱水器水箱的上下水管排空裝置，其特征在于所述溫控通氣閥的進(jìn)氣口設(shè)于閥體的上端面，閥體內(nèi)設(shè)有一可開關(guān)該進(jìn)氣口或出氣口的閥芯，該閥芯包括一呈中空狀的閥芯體，于該閥芯體內(nèi)填裝有相變材料，閥芯體的上端蓋設(shè)有彈性片體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種太陽能熱水器水箱的上下水管排空裝置，其特征在于所述溫控通氣閥的進(jìn)氣口設(shè)于閥體的上端，閥體內(nèi)的下部設(shè)有一由溫度傳感元件構(gòu)成的閥芯，一彈性元件頂?shù)钟陂y芯的上端面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能熱水器水箱的上下水管排空裝置，其特征在于所述溫控通氣閥固設(shè)于水箱上下水管的上端。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種太陽能熱水器水箱的上下水管排空裝置，其特征在于所述溫度傳感元件的設(shè)定瘟度應(yīng)大于6℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能熱水器水箱的上下水管排空裝置，其特征在于所述倒U型上下水管的頂端應(yīng)高于水箱的最高水位。
全文摘要
一種太陽能熱水器水箱的上下水管排空裝置,其特征在于包括有一設(shè)于水箱中的倒U型上下水管,該倒U型上下水管的頂端設(shè)有一溫控通氣閥。溫控通氣閥設(shè)有一閥體,該閥體內(nèi)設(shè)有一導(dǎo)氣通道,該導(dǎo)氣通道上設(shè)有一由溫度傳感元件構(gòu)成的可關(guān)閉該導(dǎo)氣通道進(jìn)氣口或出氣口的閥芯。本發(fā)明上下水管排空的排空及注水的動作準(zhǔn)確可靠,而且結(jié)構(gòu)簡單、操作容易,并且使用壽命長。
文檔編號F24J2/40GK1240916SQ9810265
公開日2000年1月12日 申請日期1998年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月26日
發(fā)明者葛洪川 申請人:北京市太陽能研究所