CN102679558B - 一种有序排出承压缸体内液体的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有序排出承压缸体内液体的装置，包括缸体，缸体上设置有出液口和进液口，其特征在于：所述的缸体内设置有至少一个可移动的活塞，活塞将缸体分成至少两个储液腔体，每个活塞上设置有控制活塞运动范围的位置控制启闭阀门。当用于生活用水使用时，通过限流装置可以限定通过活塞的冷水速度，使得电热水器边使用，边加热正在排放的腔体内的水温，出水水温稳定；当用于饮用水使用时，彻底杜绝了生水和熟水的混合，也避免了千沸水，通过调整加热方式，即可以排空一箱开水，再烧另外一箱开水，也可边排空开水，边生产开水，出开水质量和效率较高。

Description

一种有序排出承压缸体内液体的装置

技术领域

本发明涉及一种有序排出承压缸体内液体的装置，尤其是适用于承压储水式电热水器、承压电开水器、承压储水式太阳能热水器。

背景技术

目前, 现有电热水器分两种，一种为储水式电热水器，一种为快热式电热水器；快热式电热水器由于功率较大，一边加热一边洗浴，不需要等待时间，且体积小巧，但只适合于符合电路要求的部分用户，而且一边出水一边加热存在安全隐患；储水式电热水器在使用热水时，储水箱在排出热水的同时进入冷水，由于储水式电热水器无法提供足够的加热功率对进入冷水加热，因而储水箱内的水温必然逐步降低，最后到达平衡时仅能将进水温提高20度左右。现有的技术都是围绕在出水管进水口周围安装加热器，但出水水温依然与水箱内存水水温呈正相关，上述技术改变不了储水式电热水器出水水温逐步降低，供给使用者的舒适温度时间持续短暂的重大缺陷。

现有电开水器使用的技术大多都存在不能彻底杜绝生水和熟水的混合，或者有千沸水现象，严重危害饮用者的健康。

承压储水式太阳能热水器具有出水带压，可满足同时多点供水需求等优点，但其也存在出水水温逐步降低，供给使用者的舒适温度时间持续短暂的重大缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种有序排出承压缸体内液体的装置，其突出的优点是在不混合新进入较冷液体的条件下，优先排出承压缸体内的热液，使出液温度保持稳定，当作为饮用水生产时，可以杜绝生水和熟水的混合，保证饮用者的安全与健康。

本发明采用下述技术方案：一种有序排出承压缸体内液体的装置，包括缸体，缸体上设置有出液口和进液口，所述的缸体内设置有至少一个可移动的活塞，活塞将缸体分成至少两个储液腔体，每个活塞上设置有控制活塞运动范围的位置控制启闭阀门。

作为生活用水或饮用水加热时，所述的缸体内垂直于活塞面贯穿设置有加热管，缸体内垂直于活塞面还贯穿设置有温度传感器，加热管和温度传感器分若干段独立设置。

作为太阳能集热箱时，还可以实现为：所述的缸体内垂直于活塞面贯穿设置有太阳能热介质交换器，太阳能热介质交换器的进液口和出液口用于连接太阳能集热器。

作为饮用水加热使用时，所述的处在缸体最下部的活塞上的位置控制启闭阀门采用电动控制装置控制其闭合。

作为生活用水或太阳能集热箱时，所述的活塞上设置有用来控制不同腔体的液体混合速度的限流装置。

所述的限流装置为限流孔或/和活塞与缸体间的空隙，或活塞与缸体间的空隙与温控伸缩装置。

所述的储液腔体的容积通过调节装置进行调节，所述的调节装置为缸体与活塞之间或活塞与活塞之间连接的长度可调的连接装置。

缸体上还设置有连接缸体的进液口和出液口的液流管，液流管上设有阀门或/和电动抽液泵。

所述的缸体底部内侧设置有水筛板，从进液口进入的液体经过水筛板进入缸体。

所述的位置控制启闭阀门包括阀门和控制阀门启闭的限位杆，限位杆设置在缸体顶部或缸体底部或阀门上。

所述的位置控制启闭阀门的有效流径大于出液口的有效流径；所述的缸体底部设置有排污口，排污口连接有可拆卸连接的法兰。

所述的缸体内壁上设置有活塞位置探测装置。

作为生活用水或饮用水使用时，所述的缸体内设置的活塞为两个，两个活塞将缸体分成三个储液腔体。

作为太阳能集热箱使用时，所述的缸体内设置的活塞为一个，一个活塞将缸体分成两个储液腔体。

本发明提供了一种结构简单、性能稳定的有序排出承压缸体内液体的装置。

当其作为生活用电热水器使用时，通过活塞隔离冷水和热水，可以把电热水器内储存的热水一次性全部排出，通过限流装置可以限定通过活塞的冷水速度，从而控制正在排放腔体内的冷热水混合速度，使得电热水器边使用，边加热正在排放的腔体内的水温，提升混合后的腔体温度还能满足使用要求，从而一次获得超过缸体容积的稳定温度热水，克服了电热水器出水水温不稳定的重大缺陷。其在水温舒适度、相同容积的电热水器持续排出的合适温度热水量和节能方面是现有技术无法比拟的。

当其用于饮用电开水器使用时，通过设置完全封闭的活塞，彻底杜绝了生水和熟水的混合，也避免了千沸水，通过调整加热方式，即可以排空一箱开水，再烧另外一箱开水，也可边排空开水，边生产开水，其出开水质量和效率是现有技术无法比拟的。

当其用于承压储水式太阳能热水器的积热箱时，具有出水带压，可满足同时多点供水需求等优点，通过活塞隔离冷水和热水，可以把积热箱内储存的热水一次性全部排出，配合电加热装置，使得承压储水式太阳能热水器边使用，边加热正在排放的腔体内的水，提升混合后的腔体温度还能满足使用要求，从而一次获得超过缸体容积的稳定温度热水，克服了承压储水式太阳能热水器出水水温不稳定的重大缺陷。当不使用限流孔或者加热装置时，在缸体外设置液流管连接进液端和出液端，液流管上设置控制阀门或/和电动抽液泵，当液流管上设置的控制阀门关闭时本装置具有有序排出承压缸体内液体的功能，当开启阀门和或者启动抽水水泵时改变储液腔体内液体分布状况，则可以使活塞快速回位。

附图说明

图1为本发明中实施例一的结构示意图；

图2为本发明中实施例二的结构示意图；

图3为本发明中实施例三的结构示意图；

图4为本发明中实施例三的太阳能热介质交换器的截面结构示意图。

具体实施方式

实施例一：如图1所示，本发明一种有序排出承压缸体内液体的装置适用于生活用水时可以实现如下：包括圆柱体的缸体1、缸体1上端设置有出水口9，下端设置有进水口15，所述的缸体1内设置有至少一个可移动的活塞，本实施例中设置有两个活塞21、22，两个活塞21、22将缸体1分成三个可变的储液腔体，活塞平均密度大于储液密度；所述缸体1内垂直于活塞面贯穿设置有加热装置和温度传感器，加热装置和温度传感器分若干段独立设置，本实施例中的加热装置为两个管状加热管51、52，管状加热管51、52分为四段加热单元81、82、83、84，四段加热单元分别控制，温度传感器61、62、63、64、65分别设置在管状加热管52内。活塞21、22上设置有位置控制启闭阀门，所述的位置控制启闭阀门为阀门31、32，缸体顶部设置有用来打开阀门32的限位杆43，缸体底部设置有用来关闭阀门31的限位杆41，阀门32底部还设置有用来打开阀门31的限位杆42，阀门32在打开阀门31的同时也关闭自身。所述的阀门31和阀门32的有效流径大于出水口的有效流径。所述的活塞21、22上还设置有用来控制不同腔体的液体混合速度的限流装置，所述的限流装置为限流孔或/和活塞与缸体间的空隙或/和温控伸缩装置，通过限流装置可以限定通过活塞的冷水速度，从而控制正在排放腔体内的冷热水混合速度，使得电热水器边使用，边加热正在排放的腔体内的水温，提升混合后的腔体温度还能满足使用要求，当活塞21、22未达到出水端口就停止用水时，则下层水通过活塞21、22上的限流孔71、72流至上层腔体，活塞21、22在重力的作用下回移至限定位置，限流孔71、72可以以活塞21、22与缸体1间的空隙来代替。活塞21、22与缸体1的间隙处还可设置温控伸缩装置16，当流过的是温度较低的冷水时，温控伸缩装置16感应温度关闭间隙，降低冷水进入热水端的速度，热水端的混合水由分层加热的加热管继续加热，提高连续出热水产量。温控伸缩装置16调控间隙的大小来限定通过间隙的冷水速度，从而控制正在排放腔体内的冷热水混合速度，使得电热水器边使用，边加热正在排放的腔体内的水温，提升混合后的腔体温度还能满足使用要求。当活塞21、22未达到限位杆42、43就停止用水时，下层腔体的水继续通过限流孔或者温控伸缩装置16调控间隙流向上层腔体，通过加热管51、52对缸体内的全部储水加热，此时温控伸缩装置16打开，活塞21、22在重力的作用下回移至限定位置。温控伸缩装置16可由热敏度不一致的双金属片构成，金属片感应温度从而热胀冷缩来打开或关闭间隙，为现有技术。所述的缸体1底部内侧设置有水筛板13，从进水口15进入的水经过水筛板13进入缸体1；水筛板13的作用是为了减少进液流对缸体内水层稳定性的冲击，通过水筛板13上出水孔的疏密，控制垂直方向的液体流速，使液体流尽量靠近电加热管，同时又可以过滤进液中颗粒较大的沙石，减少对活塞的损坏。所述的缸体1底部设置有排污口，排污口连接有可拆卸连接的法兰14。排污口的孔径为成人手臂可插入清洗为宜，方便对本装置的清洗。为获得剩余液体的信息，在缸体1内壁设置活塞位置探测装置10，活塞位置探测装置10可采用位置传感器或接近开关，用于提示剩余适温液体量。

每个储液腔体的容积通过调节装置进行调节，所述的调节装置为缸体与活塞之间或活塞与活塞之间连接的长度可调的连接装置，本实施例中的连接装置为绳子12。通过调整绳子12的长度，可将靠近热水端的储水箱的容积调整成适合日常洗漱所需的用水容积，当没有洗浴或大量用水需要时，分层电加热器仅维持这个腔的水温，当高温水腔的水温外泄时，其热能将沿桶壁传导至冷水腔，并被冷水所吸收，形成水热壁冷的效果，因此在相同的保温条件下，能产生良好的节能效果。

当自来水从进水口15注入水时，活塞21在进水端水压的推动下向上移动，并推动上层活塞22向上移动，当活塞22到达限位点时，限位杆43推开阀门32，限位杆42打开阀门31，进水可通过出水口9流出，同时活塞21和活塞22失去水压推力，在重力的作用下向进水端移动，活塞22由于绳子14的拉力停留不继续移动，同时阀门32关闭，形成一定容积的腔体。当活塞21到达限位点时，底层限位杆41关闭阀门31。启动加热管51、52，对目标水层加热，当温度传感器61、62、63、64、65探测水温达到使用要求后停止加热，打开出水口9，上层腔体的水优先排出，排出完毕后活塞22靠近限位杆43，阀门32打开，下层腔体水经过阀门32流出，各层腔体的水可以依次有序排放，排放后活塞21、22失去水压推力，在重力的作用下向进水端移动，达到初始状态。

实施例二：如图2所示，当本发明适用于饮用水时，与实施例一不同的是，活塞21、22上不再设置限流装置，使冷水与生产好的开水完全隔离；且也不需要设置调节装置；缸体1底部不设置水筛板；限位杆13设置在于缸体底部内部且能伸出，限位杆13由电动控制装置12来推动，电动控制装置12采用电磁铁来控制，电磁铁通电时，产生磁力吸住限位杆13，使其不动作；当需要关闭阀门31时，控制电磁铁失电，释放限位杆13使其向上弹起，从而关闭阀门31。

用于饮用水生产时，活塞22主要用于托举生产好的开水，并隔断正在加热的冷水；活塞21主要用于托举次生产好的开水，并隔断冷水。当自来水进入进水口15时，此时阀门31处于打开状态、32处于关闭状态，水通过阀门31进入中间腔体，水压推动活塞22向上移动，当活塞22到达限位点时，限位杆43推开阀门32，进水可通过出水口9流出，排出缸体内的空气。同时活塞22失去水压推力，在重力的作用下向进水端移动，活塞22落到缸体底部和活塞21并拢，此时阀门31打开，阀门32关闭，活塞21、22位置稳定，启动加热管51、52对目标水层加热，当温度传感器61、62、63、64、65探测水温达到使用要求后停止加热。打开出水口9，腔体的开水排出，此时上层活塞22在进水端水压的推动下向上移动，活塞21因阀门31未关闭，仍留在原位，同时冷水进入中间腔体，当进入冷水达到指定高度时，加热单元81、82开始工作。当水烧开时，电磁控制装置12带动限位杆13提供阀门31关闭的动作，关闭阀门31后，当出水口排放开水时，活塞21在进水端水压的推动下，向出水端移动，同时冷水进入，当先前生产的开水排放完毕后，阀门32打开，活塞22向活塞21靠拢，并拢后活塞21的阀门31打开，活塞22的阀门32关闭，活塞21返回进水端，活塞22向出水端移动，完成接续任务。

实施例三：如图3所示，当本发明适用承压储水式太阳能热水器的积热箱时，可以实现如下：包括缸体1、缸体1上端设置有出水口9，下端设置有进水口15，所述的缸体1内设置有至少一个可移动的活塞，本实施例中设置有一个活塞21，活塞21将缸体1分成二个可变的储液腔体；活塞21上设置有位置控制启闭阀门，所述的位置控制启闭阀门为阀门31，缸体顶部设置有用来打开阀门31的限位杆43，缸体底部设置有用来关闭阀门31的限位杆41。所述的阀门31的有效流径大于出水口的有效流径。所述的缸体1内垂直于活塞面贯穿设置有太阳能热介质交换器7，太阳能热介质交换器7截面设置成活塞可封闭的规则形状，其截面详图如图4所示，当热介子通过进液口71进入交换器7内的管状腔体75内后，热介子经导流孔76进入两端的冷却腔74进行热交换。所述的缸体1外设置有连接缸体进水端和出水端的水流管101，水流管101上设置控制阀门3或/和电动抽液泵4，当水流管101上设置的控制阀门3关闭时本装置具有有序排出承压缸体内液体的功能，当开启阀门3和或者启动抽水水泵4时改变储液腔体内液体分布状况，则可以使活塞21快速回位。为获得剩余液体的信息，在缸体1内壁设置活塞位置探测装置10，活塞位置探测装置10可采用位置传感器或接近开关，用于提示剩余适温液体量。

当自来水从进水口15注入水时，关闭液流管101上的阀门3，活塞21在进水端水压的推动下向上移动，当活塞21到达限位点时，限位杆43推开阀门31，进水可通过出水口9流出，同时活塞21失去水压推力，在重力的作用下向进水端移动，当活塞21到达限位点时，底层限位杆41关闭阀门31。经太阳能循环对缸体内储水加热，打开出水口9，活塞21上层腔体的水优先排出，排出完毕后活塞21靠近限位杆43，阀门31打开，下层腔体水经过阀门31流出，排放后活塞21失去水压推力，在重力的作用下向进水端移动，达到初始状态。当活塞21上层腔体的水未排放完毕就停止用水时，打开液流管101上的控制阀门3或/和启动电动抽液泵4，改变储液腔体内液体分布状况，则可以使活塞快速回位。

以上三个实施例中，所使用的液体均为水，活塞平均密度大于水的密度，所以活塞可自由回落，如果是其它液体时，需要活塞密度大于液体密度，若液体密度大于活塞密度时，或者活塞面呈垂直工作状态时，则需要活塞回位装置，活塞回位装置可采用如实施例三中在所述的连接缸体进液端和出液端的液流管，液流管上设置控制阀门和电动抽液泵，当液流管上设置的控制阀门关闭时，具有有序排出承压缸体内液体的功能，当开启阀门或启动抽液泵时，改变储液腔体内液体分布状况，则可以使活塞回位。除上述之外，所述的缸体1内也可根据需要设置三个活塞、四个活塞等。

Claims (10)

1.一种有序排出承压缸体内液体的装置，包括缸体，缸体上设置有出液口和进液口，其特征在于：所述的缸体内设置有至少一个可移动的活塞，活塞将缸体分成至少两个储液腔体，每个活塞上设置有控制活塞运动范围的位置控制启闭阀门；所述的位置控制启闭阀门包括阀门和控制阀门启闭的限位杆，限位杆设置在缸体顶部或缸体底部或阀门上；

缸体顶部设置有用来打开阀门（32）的限位杆（43），缸体底部设置有用来关闭阀门（31）的限位杆（41），阀门（32）底部还设置有用来打开阀门（31）的限位杆（42），阀门（32）在打开阀门（31）的同时也关闭自身；

所述的储液腔体的容积通过调节装置进行调节，所述的调节装置为缸体与活塞上的阀门之间或活塞上的阀门与活塞上的阀门之间连接的长度可调的绳子。

2.根据权利要求1所述的有序排出承压缸体内液体的装置，其特征在于：所述的缸体内垂直于活塞面贯穿设置有加热管，缸体内垂直于活塞面还贯穿设置有温度传感器，加热管和温度传感器分若干段独立设置。

3.根据权利要求1所述的有序排出承压缸体内液体的装置，其特征在于：所述的缸体内垂直于活塞面贯穿设置有太阳能热介质交换器，太阳能热介质交换器的进液口和出液口用于连接太阳能集热器；其中太阳能热介质交换器截面设置成活塞可封闭的规则形状，当热介子通过进液口进入交换器内的管状腔体内后，热介子经导流孔进入两端的冷却腔进行热交换。

4.根据权利要求2所述的有序排出承压缸体内液体的装置，其特征在于：所述的处在缸体最下部的活塞上的位置控制启闭阀门采用电动控制装置控制其闭合。

5.根据权利要求2或3所述的有序排出承压缸体内液体的装置，其特征在于：所述的活塞上设置有用来控制不同腔体的液体混合速度的限流装置。

6.根据权利要求5所述的有序排出承压缸体内液体的装置，其特征在于：所述的限流装置为限流孔或/和活塞与缸体间的空隙，或活塞与缸体间的空隙与温控伸缩装置。

7.根据权利要求6所述的有序排出承压缸体内液体的装置，其特征在于：缸体上还设置有连接缸体的进液口和出液口的液流管，液流管上设有阀门或/和电动抽液泵。

8.根据权利要求4或7所述的有序排出承压缸体内液体的装置，其特征在于：所述的缸体底部内侧设置有水筛板，从进液口进入的液体经过水筛板进入缸体。

9.根据权利要求8所述的有序排出承压缸体内液体的装置，其特征在于：所述的位置控制启闭阀门的有效流径大于出液口的有效流径；所述的缸体底部设置有排污口，排污口连接有可拆卸连接的法兰。

10.根据权利要求9所述的有序排出承压缸体内液体的装置，其特征在于：所述的缸体内壁上设置有活塞位置探测装置。