CN103994269A - 一种机械调控挂壁太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本发明采用储热水箱和采热主机分体置放，通过若干机械构件和水管运行的创新铺设，控制固定体积水受热膨胀动力的作用；利用一台电动水泵自动完成满水位的周期循环，也可人工操作进行适量水的强制循环，再以一键开启，享受整过热水增压供给。在使用操作上，手动上水，水满自动关停；用水时，进行一次阀门手动转换，第二天只需循环操作。对用电***实行远距离控制，对外挂采热主机进行破损预备安全性设计，以及储热水箱和采热主机相对位置不同的安装方式。人工操作程序契合电力***运行目的和顺序，产生机械组合的自动化；用少量人工短时操作界定，产生大部分过程的自动化，并对电力***适应程序功能转换和动力交叉实行链接和互锁，保护正常运行和强制操作介入的程序纠偏同步。

Description

一种机械调控挂壁太阳能热水器

【发明目的】一种机械调控挂壁太阳能热水器，采用储热水箱和采热主机分体置放，通过若干机械构件调控和水管运行的创新铺设，利用一台电动水泵自动完成采热主机内热水和储热水箱内满水的强制循环，同时达到对储存热水一键开启，享受整箱热水的增压供给效果；在使用操作上，采用手动上水，到用水的一次阀门手动转换的循环自动铺助程序；本发明对用电***是安全电压远距离控制，对阳台外挂采热主机部件进行破损预备的安全空气能设计，以及储热水箱和采热主机相对位置不同的灵活安装方法。采热主机也可位置选择性安装。

【技术背景】本发明利用固定体积水受热膨胀增容规律，通过本发明的“启动装置”体现水受热膨胀产生机械位移启动电动水泵强制循环，制造和储存热水程序；比较温度开关启动循环的太阳能热水器，本发明更能发挥太阳能制热效果，随采热主机充分提升储热水箱内温度；比较空气能热水器，本发明只用一台电动水泵具备水循环和供水的双重功用，节约空气能双循环的高耗成本；比较太阳能集中供热***，本发明更能充分利用采光面积。总体而言，本发明的机械运行方式，强调使用和维护更具可操作性，而且自动化程度高；在安装上，对建筑物无依赖性，能较好融合建筑物一体化要求。

【发明主题】本发明是机械构件运行和电源通断相互作用，通过阀门设置和水流状态决定***的自动化功能。本发明“上水自动关停装置”中的阀门手柄扭转上水，水流通过采热主机进入储热水箱并作用储热水箱内部的“封堵装置”；水满后，“封堵装置”截断上水水源并反作用“上水自动关停装置”完成上水自动关停，同时“上水自动关停装置”中的常开复位开关动作，为电动水泵启动的电源通路作准备。

“上水自动关停装置”包括“截流装置”和“关停装置”两部分；“截流装置”是在上水阀门下位管道上取分流孔口，分流水量通过连接管进入空心球内，空心球用三根弹簧两拉一顶固定在上水阀门附近；空心球从分流孔获得预定质量水后，打破的三根弹簧拉撑平衡状态，小角度下落击打“关停装置”中的拦阻件。“关停装置”主框架呈半围体，其中竖直面上镂空，中间水平置放一个常开复位开关；当上水阀门关闭时，阀门手柄作用常开复位开关；上水阀门手柄在常开复位和弹簧中间，弹簧被固定在半围体水平面上；当手柄扭转打开上水阀门，弹簧被压缩，手柄下压滑过拦阻件坡面，越过拦阻件后定位。拦阻件为弹性材质，在半围体下部，一端铆接在竖直面上，一端延伸在空心球下落击打点上，中间的坡面拦阻件构造从半围体的镂空部位凸出；拦阻件的坡面迎阀门手柄上水扭转方向。“截流装置”中的空心球在合适位置留有三通出口作球内排空用。空心球下落排水后会被顶位弹簧复位恢复初始状态。

“上水自动关停装置”的运行指标是储热水箱满水后空心球才获得足量水下落；如果储热水箱内水未满“上水自动关停装置”完成动作，则其他装置将无法运行；故须人为拉大储热水箱水满和空心球下落的时间差；可用减小分流孔径或减小连接管径方法。

上水水满对“上水自动关停装置”反馈构件是在储热水箱内部的“封堵装置”，“封堵装置”包括上水管道封堵和循环管道封堵两部分；循环管道封堵是两个空心球用三段管材保持竖直，贯通，第次连接，中间的管材直径略大于两端管材直径。两个空心球放在储热水箱的外部，上端管材穿过储水箱底部并密封，循环管道的封堵点是上端管材和空心球的连接点，封堵点封堵件在空心球内，通过储热水箱内浮球拉升完成封堵，在封堵件的下部牵拉一个软质球置放在中间管材内和水混合时呈游离状态。

循环管道的运行程序是当软质球受水泵吸力随水流下行进入下方空心球，同时连带封堵件下行脱离封堵点，打开循环管道通路。

上水管道封堵构造在储热水箱内部，由一个空心球保持竖直，贯通连接两段同径管材，下端管材穿过储热水箱底部并密封作外部管道接口，封堵点是空心球和上端管材连接点，封堵件在空心球内，通过水位浮球拉升完成封堵。水位浮球和浮球用细绳直线连接。

上水管道的运行程序是随循环管道由水泵吸力下拉打开水流通道，同时上水管道封堵件也受牵拉打开水流通道。

“封堵装置”的整过运行始终是上水管道进水，循环管道出水；软质球被吸下行距离和两个封堵件下行距离相等。同时悬停在下方空心球内，其距离控制是利用循环管道封堵部分的浮球下行距离的定长定位。

“上水自动关停装置”和“封堵装置”共同完成上水过程，不用电力辅助，对本发明电力***的低压控制部分启动做好准备。

本发明采热主机是联箱连接若干组集热管进行自然循环制热的传统形式，通过若干阀门对采热主机及部分延伸管道存水截取形成固定体积水。固定体积水受热膨胀作用本发明“启动装置”中的常开复位开关，电力***中的低压控制部分接通，启动电动水泵周期循环工作程序，在程序运行中“启动装置”自身机构蓄劲复位恢复初始状态，又为下一个循环程序作好准备。

“启动装置”竖直连接在储热水箱的侧面溢流孔上，本发明叙述的安装形式是储热水箱高于采热主机。另种形式后面阐述。

“启动装置”主体是圆柱管材，顶端固定常开复位开关倒置在圆柱管材内，圆柱管材内下部置放一个杯型活塞，活塞底面取两个孔口，用浮子从下向上封堵孔口，杯型活塞上沿口连触弹簧，弹簧另一端固定在圆柱管材内壁，杯型活塞上沿口同时固定有可调节长度的直杆，直杆可随活塞上行推按常开复位开关。圆柱管材和储热水箱溢流孔连接的对应面向上一个孔径位置开一孔，作储热水箱和活塞上行溢流用。在圆柱管材下部以竖直面夹角30度连接一个止回阀。可防止上水或循环较强水流流动力涌入活塞下方空间，这时水流动力关闭止回阀，又能让膨胀水流的微流动力通过止回阀进入活塞底部空间。这里的活塞底面直径应大于止回阀底面直径，保证活塞在弹簧复位中能强行将膨胀水随活塞下行排入循环水，又能延长上端复位开关复位时间。

“启动装置”的运行是储热水箱在蓄水过程中会从侧面溢流孔进入杯型活塞，两个浮子上升关闭底面两个预留孔，形成可产生机械位移的密封活塞装置。

“启动装置”能否启动水泵，若干阀门的设置使采热主机内形成固定体积水，并让固定水受热膨胀增容的唯一通道经过“启动装置”本发明的“一种管道阀门铺设方法”是“启动装置”效果显现的辅助

“一种管道铺设方法”。是将上水阀门手柄，循环阀门手柄和用水阀门手柄的扭转方向一致排列以纵向形式，其中上水管道阀门和循环管道阀门扭转方向及功用一样，用水管道阀门功用与它们相反；用水管道阀门手柄和循环管道阀门手柄是硬性活动联接，它们的操作只能同步，不可单独操作；而上水管道阀门手柄和它们是软性连接，即上水阀门可单独操作。在预定程序中，上水阀门上水扭转会连带另两个阀门手柄一同扭转，而在上水关停时，不受这两个手柄影响。只有上水阀门关停时另两个阀门才可进行操作，联体阀门在用水状态会作用一个常闭复位客开关控制水泵循环用电***电源

“一种管道阀门铺设方法”中的用水和循环管道并列和水泵出口连接成三通形式，并且在循环管道近水泵处，用水管道近自身阀门处加装高于泵体的管道空气排空阀，便于水路运行和本发明机械性能的契合；本发明中的所有管道配件水位低于储热水箱的满水位线。

“一种管道阀门铺设方法”的管道延伸***组成部分如下；上水管道经“上水自动关停装置”和采热主机连接，在连接点装一个止回阀，再返回一段距离加装一个止回阀，在两个止回阀之间三通连接出一根管道经过加装阀门和水泵出口连接作为循环管道；上水管道继续从联箱另一端出口和储热水箱“封堵装置”的上水管道接口连接。和水泵出口成三通连接的另一根管道是用水管道，用水管道依次先装阀门，附带常闭复位开关的水流增压装置，然后接用水出口；水泵的取水口和储热水箱的循环管道外接口连接，这也是循环管道和用水管道的取水口及公共用管道。

本发明的电力***以是否启动220伏电动水泵参照，分为两部分安全电压远控电路；(一)是“启动装置”启动水泵电源进行循环工作控制电路。(二)是用水操作接通水泵电源进行供水工作控制部分。这两部分控制同一个继电器，继电器工作的开关是水泵220伏运行电源触点。

“启动装置”上的常开复位开关在上水期间，因受‘上水自动关停装置’上的常开复位开关控制，只有水满后，固定体积水受热膨胀作用“启动装置”时，才可启动本发明的“周期平衡极性调控组件”辅助电动水泵完成周期水循环程序，

“周期平衡极性调控组件”中除配置防止“启动装置”连通电路后，因“启动装置”恢复初始状态而切断电路的电源保持触点，还利用跷跷板和轮盘机械性能调控电机电源极性和关闭“周期平衡极性调控组件”电源。并同位控制继电器作用的水泵220伏工作触点。

“启动装置”的常开复位开关直接启动“周期平衡极性调控组件”中的电机，电机传动一根螺纹杆，推动齿合螺母位移，螺母上载有压力棒和定位螺母的定位杆；定位杆在初始位置作用一个常闭复位开关，此常闭复位开关和“启动装置”的常开复位开关重叠连接，压力棒往返在跷跷板上。

“周期平衡极性调控组件”中电机传动的螺纹杆和跷跷板初始状态成交叉位置，跷跷板由下方固定板上的轴点链接，固定板两端各有两个触点和电机两极连接，随轴点上下摆动的跷跷板两端触点分别交替接入电源两极；跷跷板随压力棒的往返下压，两端触点碰触固定板两端触点分别给电机提供不同转向电源。跷跷板初始状态一端的材质比重远多于另一端，初始状态跷跷板返回端下面的固定板里置放常闭复位开关，常闭复位开关按钮斜向凸出固定板边沿和轮盘面相对；轮盘是圆盘边沿等分点向外做条状延伸部分，期中一个等分点位置的轮盘面上呈凸面状，凸面和固定板上常闭复位开关按钮相对时将作用常闭复位开关，这里的常闭复位开关触点也是“启动装置”常开复位开关的触点重叠。这些延伸部分每个条状将被往返在跷跷板上的压力棒返回时依次刮带。

轮盘预置的凸面在压力棒刮带过前一条状延伸部分同时会触碰常闭复位开关，轮盘上的凸面是水泵周期工作的起止点。压力棒从初始状态运行克服跷跷板比重大的压力，到达另一端越过轮盘延伸部分凸出跷跷板面的那个条状构件下落，返回时受螺纹杆和跷跷板夹角的控制，在刮带过轮盘中高出跷跷板面条状延伸部分后回归始发点。其中压力棒每次在始发点，螺母上定位杆会作用常闭复位开关，当轮盘上凸面周期回归时也作用固定板面里的常闭复位开关，则电机停止，串联在“启动装置”常开复位开关下位的继电器电源也被切断，继电器作用的220伏电源开关复位停止工作，循环***的一个工作周期结束。

(二)用水操作接通水泵电源的供水程序部分，是控制水泵的继电器电源触点先由供水增压器附带的常闭复位开关自动调控，再串联用水要求的按键开关连接安全电压控制电源。当用水操作按键开启后，如果供水压力小于增压器预定值，则增压器常闭复位开关通过按键开关操作连通电动水泵工作进行供水；如果供水增压器达到预定水压，这时增压器的常闭复位开关受压呈断路状态，水泵不启动，可直接用水。

本发明的“集漏槽”是常用集热管尾托进行封闭附加构造，并连接集热管底面反光板，形成集热管与联箱接口及集热管底面和侧面有漏水，碎管下落可能，进行导向性收集在“集漏槽”中，“集漏槽”一端开孔连接建筑物落水管作排废通道。

【另】适应采热主机高于储热水箱的“启动装置”主体是圆柱管材，上端倒置一个常开复位开关，圆柱管下部置放顶部开一个孔，底部开两个孔的圆柱型活塞，每个孔都用浮子从往上封闭孔口；活塞顶部边沿连触弹簧他，弹簧另一端固定在圆柱形内壁，在活塞顶面还连接一根可调长度直杆，直杆可随活塞上行作用上方常开复位开关。在活塞偏上位置开孔穿过活塞壁和圆柱形管材连接一个止回阀，和靠近“上水自动关停装置”处成三通连接，在圆柱管材下部空间侧面开孔接竖直面夹角30度角的止回阀，和上水管道在采热主机的另一端出口也成三通连接。这时储热水箱溢流孔不装“启动装置”，应把溢流孔出口抬高。截断“启动装置”和上水管道的三通接口并封闭。【附图说明】图1是启动装置，其中1是圆柱管材，2是常开复位开关，3是活塞上行溢流用溢流孔，4是活塞复位弹簧，5是杯型活塞体，6是封闭活塞底面孔口的浮子，7是不大于45倾角的三通·接口，8是储热水箱。图2是周期平衡极性调控组，其中1是常闭复位开关，2是螺母定位杆，3是螺母，4是电机传动的螺纹杆，5是跷跷板中上下摆动的活动板，6是跷跷板中的固定板，7是固定板上的电机电源触点，8是常闭复位开关，9是轮盘，10是轮盘延伸部分，11是活动板上的极性电源触点，图3是一种管道阀门铺设方法，其中1是上水管道阀门手柄，2是循环阀门管道手柄作用的常闭复位开关，此开关是本发明中电力***的循环部分电源触点控制开关，也是配合水泵强制循环(利用采热主机内热水)或强制用水(使用电加热少量水)情况下与循环部分电源互锁开关状态，4是上水阀门手柄，5是“上水自动关停装置中”常闭复位开关，此开关是本发明电力***总电路控制开关，6是水流增压装置的常闭复位开关，7是水泵泵体，图4是上水自动关停装置，其中1是常闭复位开关，2是半围体框架，3是上水阀门手柄，4是积聚分流水的空心球，5是空心球定位的弹簧，6是分流孔口，7是分流孔和空心球连接的细管道，8是弹性材质的异形材，9是复位弹簧，10是拦阻件，图5是封堵装置，其中1是水位浮球，2是封堵件，3是上水管道封堵部分，4是可随液体流动的软质球，5是循环管道封堵部分，6是浮球，7是连接浮球水位浮球的细绳，图6是电路图。图7是储热水箱低于采热主机形式的“启动装置”其中1是常开复位开关，2是圆柱形管材，3是可调节长度的顶杆，4是复位弹簧，5是封闭活塞顶面孔口的浮子，6是活塞体，7是封闭活塞底面孔口的浮子，8是45度倾角的三通管道接口，9是活塞存水的注水管口。图8是摘要附图。

【具体实施方式】本发明“周期平衡极性调控组件”的构造相对独立，分三部分，但在运行时相互制约；它的构造包括电动传动部分，跷跷板组合部分和轮盘结构部分，

电动传动部分；电机以低电压控制，其转轴传动螺纹杆利用齿轮比降低电机启动载荷，调整螺母移动速度；压力棒用异面铰链和螺母连接，只可上下转动，用弹簧拉升调整上下转动压力，左右方向相对稳固。螺母定位杆是一根硬质杆材，竖直固定在螺母上，定位杆上端在构件运行初始状态作用常闭复位开关，此常闭复位开关是“启动装置”开关触点重叠，定位杆下端采用多点平衡滚动在底板面上或采用凹槽导轨形式。

跷跷板组合部分；通过一块固定板上轴点可上下摆动的跷跷板，每块板四角各有一个触点，固定板触点连接电机两极，跷跷板触点交替接入电源两极，跷跷板两端在压力棒往返过程中与固定板两端分别触碰，为电机提供极性电源。两块板以轴点为界，依据压力棒初始状态分初始端和返回端，跷跷板初始端的材质比重大于返回端，固定板的返回端板面里置放和“启动装置”重叠的常闭复位开关，开关按钮一端贴固定板边沿斜向凸出。跷跷板初始端设置触点碰触缓冲弹簧，返回端装防止压力棒运行脱板的定位装置。

轮盘结构部分；轮盘是圆盘外口等分点分别嵌入等长细杆构成延伸部分作为压力棒刮带的驱动点。轮盘的转动采用环状绕大直径轴心转动的跟进方式，消除轮盘转动惯性。凸面作用返回端固定板内常闭复位开关为装置初始状态。等分点的份数可调整工作周期值。

运行的相互制约；螺纹杆和跷跷板交叉夹角强行把跷跷板从初始端跷起到返回端下落的轨迹纳入压力棒压力可控范围；定位杆离开常闭复位开关为电机电源极性转换作准备；轮盘凸面被压力棒刮带离开或触碰常闭复位开关，不仅提供电机电源极性转换，还辅助定位杆机械性能对***程序的延续和结束。压力棒每一次对轮盘延伸部分的刮带是等分点的一份，需依等分点间距离调整延伸部分跷跷板面的长度。

本发明“启动装置”有适应储热水箱高于采热主机和低于采热主机两种形式；

储热水箱高于采热主机形式；杯型活塞通过不属于固定体积水的储热水箱内水溢流注入活塞并封闭活塞底面孔口，储热水箱溢流孔低于水箱满水位线，活塞上沿口的弹簧形变压力应大于储热水箱满水位线的水压；活塞上沿口的顶杆长度确定可依据固定体积水的体积大小，并考虑水在4度时密度最大，水在100度时分子间距离定值因素，预选采热主机内水受热膨胀前后温度差值体现活塞上升的距离，应排除低水温段和高水温段的特殊部分。活塞底面直径应大于有倾角的止回阀直径，减缓上端常开复位开关的复位时间，协调好“启动装置”恢复初始状态应滞后于“周期平衡极性调控组件”中定位杆脱离常闭复位开关的动作。在***中对这两部分机械动作的协调也可通过对继电器延时动作方式，保持固定体积水的膨胀状态，延缓“启动装置”恢复初始状态，保证启动信号通过“周期平衡极性调控组件”机械动作自保持的完成。

储热水箱低于采热主机形式和上述形式的不同部分；这种形式的活塞的注水通过三通连接上水管道的一根管道。这个三通连接点在上水管道上的“上水自动关停装置”和两个止回阀之间，活塞内注满水后通过注水入口处的止回阀变成一个相对封闭，承压的活塞体，其中贯通活塞壁和圆柱管材的注水孔始终在活塞受膨胀上下运动的轨迹内，膨胀水不会泄入注水孔。

Claims (4)

1.一种液体受热膨胀启动电路装置；包括利用液体封闭构件组成的活塞体，复位弹簧，复位开关，活塞连杆，外连加装倾角不大于45度的止回阀，圆柱管材。其特征是通过液体受热膨胀增容作用机械装置启动电路工作，水流通过管道运行把膨胀液体的膨胀压力转换成液体流动力，恢复“启动装置”初始状态。

2.如1所述，一种延时远控周期循环电路装置，包括复位开关，电机，螺纹杆及附带压力棒的齿合螺母，跷跷板，轮盘等，其特征是工作电源远控的启动信号，自动通过电机传动机械构件保持启动信号初功能，并把启动信号具备周期功能，关键是工作电源远控的启动信号的自保持和自关闭。

3.如1，2所述，一种管道阀门铺设方法，包括三个并管道列阀门，及阀门手柄控制的复位开关，若干止回阀，排空阀，其特征是通过三个阀门手柄转向和阀门间功能关系的确定，进行手柄连体或手柄连带操作方式的连接，产生人工操作阀门手柄转换管道使用功能；调控水泵固定抽吸提送水功能的不同工作效果，关键是既定阀门操作程序决定电力***的运行结果。

4.一种水箱水位控制和水箱总水量截流装置，包括管材连接空心球组件，浮球及密封件，密封件缀带可随液体流动的软质球，止回阀，其特征是对满水位水箱内封闭体积水，利用水泵抽吸力打开水流通道的装置，关键是高水位浮球拉升的密封件和低位浮球相连，随低位浮球相连的软质球受外力作用同位下降。