CN103292016B - 太阳能热水器的自动补水阀 - Google Patents

Abstract

一种太阳能热水器的自动补水阀，涉及到太阳能热水器的补水装置。主要由上阀体、中阀体和下阀体组成，上阀体的内空间构成上水室，下阀体的内空间构成下水室；中阀体的结构内有主控阀和泄压阀，主控阀开启时，阀腔通过出水孔道连通到上水室；阀腔与泄压阀之间有泄压孔道，泄压阀的出口连通到下水室，在中阀体的体件中有进水通道a连通到阀腔，进水通道a上有进水接口接入；在上水室与下水室之间有水流通道进行连通，下水室的底部有出水接口；上水室的顶部有排气接口。本发明在使用太阳能热水时自动补水，输出热水和补水互不干扰，节约人们的时间，并且避免浪费水资源。

Description

太阳能热水器的自动补水阀

技术领域

本发明涉及到太阳能热水器的部件，特别涉及到一种太阳能热水器的补水装置。

背景技术

太阳能是一种取之不尽，用之不竭的自然再生能源，是所有人都能够分享到的洁净能源。当前，人类对太阳能的利用，已经取得了显著进展，特别是在太阳能热水器领域，应用非常普及。家用太阳能热水器由真空玻璃管集热器和保温水箱组成，通常都安装在屋顶上，保温水箱上的热水出口和自来水进口共用一个接口，设置在保温水箱的下部，保温水箱的上部有排气兼溢水出口，当需对太阳能热水器进行补水操作时，用户在家中手动打开阀门，自来水便通过热水管和保温水箱下部的热水出口进入到保温水箱中，保温水箱中的水补充满足后，便由保温水箱上部的溢水出口经溢水管流出，用户发现溢水管有水流出后，把阀门关闭终止补水。这样的手动操作存在的缺点是：一、浪费人工时间；二、由于不能及时关闭阀门造成水资源的浪费；三、在补水时用户不能使用热水；四、补水后的一段时间内用户没有热水可用。

发明内容

本发明的目的是要克服太阳能热水器人工补水的缺点，设计一种太阳能热水器的自动补水阀，使人们能更方便的使用太阳能热水器，节约人们的时间，并且避免浪费水资源。应用时，在保温水箱的上部不设排气溢水口，热水出口和补水进口分开单独设置，热水出口设置在保温水箱的上部，补水进口设置在保温水箱另一侧的下部，实现太阳能热水器的即时补水，输出热水和补水互不干扰，在补水时，用户仍可正常使用热水。

本发明的一种太阳能热水器的自动补水阀，其特征是自动补水阀主要由上阀体（1）、中阀体（9）和下阀体（15）组成，其中，上阀体（1）、中阀体（9）和下阀体（15）依次上、中、下设置，上阀体（1）的内空间构成上水室（25），下阀体（15）的内空间构成下水室（16）；中阀体（9）的结构内有主控阀和泄压阀，主控阀在中阀体（9）内的上部且与中阀体（9）的体件同轴心，泄压阀在中阀体（9）内的下部且偏移中阀体（9）体件的轴心；主控阀由阀腔（7）、阀片（6）、浮子a（2）、连杆（3）和阀盖（5）构成，阀盖（5）紧固在阀腔（7）顶上并使阀腔（7）与上水室（25）隔开，在阀盖（5）的内侧有密封面b（23），阀盖（5）的中心有连杆的滑道（4），浮子a（2）设置在上水室（25）中，连杆（3）连接到浮子a（2）上且穿过滑道（4）伸入到阀腔（7）内，阀片（6）设置在阀腔（7）内且连接在连杆（3）的端头上；阀腔（7）与泄压阀之间有泄压孔道（27）连通，泄压阀的出口连通到下水室（16），泄压阀由密封面a（17）、阀杆（8）、阀芯（12）和浮子b（13）构成，密封面a（17）在中阀体（9）的体件上，阀杆（8）、阀芯（12）和浮子b（13）构成一体，浮子b（13）设置在下水室（16）中，阀芯（12）在浮子b（13）之上，阀杆（8）在阀芯（12）之上，阀杆（8）贯穿在泄压孔道（27）中；在中阀体（9）的体件中有进水通道a（19），进水通道a（19）连通到阀腔（7），进水通道a（19）上有进水接口（18）接入；在阀盖（5）上有出水孔道（24），当主控阀开启时，阀腔（7）通过出水孔道（24）连通到上水室（25）；在上水室（25）与下水室（16）之间有水流通道（10）进行连通，下水室（16）的底部有出水接口（14）接出；上水室（25）的顶部有排气接口（26）接出。

本发明中，在阀片（6）上有环形卡口和密封垫b（22），密封垫b（22）由环形卡口进行固定；在阀芯（12）上有卡环和密封垫a（11），密封垫a（11）由卡环进行固定；在中阀体（9）的体件上有进水通道b（21），阀腔（7）通过进水通道b（21）连通到进水通道a（19），阀腔（7）与进水通道b（21）之间通过喇叭口进行过渡，进水通道a（19）为水平设置，进水通道b（21）为垂直设置，在进水通道b（21）中有阻尼球（20）；阀盖（5）上的出水孔道（24）为三只以上，包括三只。

上述的发明在具体实施时，把太阳能热水器保温水箱的热水出口和补水进口分开单独设置，热水出口设置在保温水箱的上部，补水进口设置在保温水箱另一侧的下部；自动补水阀的进水接口（18）通过补水管道和供水阀门连接在自来水管道上，自动补水阀的出水接口（14）连接到保温水箱下部的补水进口，在自动补水阀的排气接口（26）上安装排空管，或自动补水阀的排气接口（26）连接到膨胀水箱，在膨胀水箱的上部设置呼吸口；自动补水阀的设置在稍高于太阳能热水器保温水箱顶部的高度，以避免保温水箱承受过高的压力，在保温水箱的顶部有自动排气阀（18），以自动排除保温水箱内的空气，使保温水箱内容易加满水。自动补水阀中主控阀的阀片（6）的直径根据流量需要设计为25mm以上，泄压阀的阀芯直径设计为6mm左右。

上述发明在使用时，自来水的供水阀门全天候打开，自来水通过补水管道进入到自动补水阀中的阀腔（7）内，当进行补水时，主控阀开启，自来水通过主控阀的出水孔道（24）进入到上水室（25）中，再通过水流通道（10）进入到下水室（16）中，然后由出水接口（14）流出，通过连接管道和保温水箱下部的补水进口进入到保温水箱中，由于在保温水箱的顶部有自动排气阀，可以使水充满整个保温水箱的内空间；当保温水箱内充满水后，自动补水阀内的水位上升，水位上升的浮力首先使泄压阀关闭，然后使主控阀关闭，停止补水。当泄压阀和主控阀同时关闭时，阀腔（7）内的压力来自自来水的水压，并且和自来水的压力相等，主控阀的阀片（6）承受在自来水的压力下，使阀片（6）上的密封垫b（22）与阀盖（5）内侧的密封面b（23）紧密接触，使主控阀关闭非常严密，确保不会漏水；泄压阀由于截面小，使得阀芯（12）承受的压力非常小，很容易被浮子b（13）顶封严密。在用户使用热水使保温水箱的热水流出时，保温水箱便从自动补水阀吸取水来进行补充，使自动补水阀内的水位下降，当自动补水阀内的水位下降使浮子b（13）下落时，泄压阀开启，这时，进水通道b（21）中的阻尼球（20）起到隔离自来水压力的作用，使阀腔（7）内的压力通过泄压阀快速释放，使主控阀的阀片（6）下落，打开主控阀，自来水便由出水孔道（24）流出阀腔（7），使进水通道b（21）内的水流量加大，把阻尼球（20）顶起，大流量的自来水又通过出水孔道（24）、上水室（25）、水流通道（10）、下水室（16）、出水接口（14）、连接管道和保温水箱下部的补水进口对保温水箱进行补水，当停止使用热水时，自动补水阀也将停止补水，实现即用即补，免除用户人工补水的烦恼，并不必担心保温水箱中的水会用完。

本发明在自动补水阀内设置主控阀和泄压阀，利用泄压阀的阀芯直径小、容易关闭严密来使主控阀的阀腔（7）保持自来水的压力，利用自来水的压力使主控阀关闭严密，确保不泄漏；在进水通道b（21）中设置阻尼球（20），其作用是当泄压阀打开的瞬间对阀腔（7）泄压时，阻尼球（20）会暂时阻止自来水进入阀腔（7）中，以便阀腔（7）顺利泄压，及时使主控阀开启，当主控阀开启后，阻尼球（20）会被水流顶起，使补水顺利，一旦主控阀开启后，须待保温水箱的水补满后，上水室（25）中的水把浮子a（2）托起才会使主控阀关闭；阀杆（8）贯穿在泄压孔道（27）中，泄压阀在启闭时，阀杆（8）在泄压孔道（27）中作上下运动，使泄压孔道（27）不易结垢，保持泄压孔道（27）的畅通。本发明的自动补水阀的运动部件只有连为一体的阀芯（12）组件和阀片（6）组件，并且仅作上下垂直运动，具有运动部件结构简单、工作可靠的特点。

当太阳能把保温水箱内的水加热后，保温水箱内水的体积会膨胀，保温水箱内膨胀的水通过保温水箱下部的补水进口和连通管道返回到自动补水阀中，然后通过自动补水阀顶上的排空管溢出，为了避免浪费水资源，可在太阳能热水器的外围设置膨胀水箱，把自动补水阀的排气接口（26）连接到膨胀水箱，在膨胀水箱的上部设置呼吸口，利用膨胀水箱来吸纳保温水箱膨胀的水，不会有水溢出，避免浪费水资源。当有人使用热水时，膨胀水箱内的水会通过自动补水阀返回到保温水箱中，使保温水箱顺利输出热水，膨胀水箱内的水出完后，自动补水阀会用自来水给保温水箱进行补水。补充水是从保温水箱下部的补水进口进入保温水箱中，由于冷水的比重大于热水的比重，补充水进入保温水箱后不会窜到保温水箱的上部，只能在保温水箱的下部等待加热，而热水集聚在保温水箱的上部，用户需要的热水是从保温水箱上部的热水出口输出，因此，保温水箱的即时补水不会影响到热水的输出，在自动补水阀的顶部设置排空管或在膨胀水箱的上部设置呼吸口，可以使保温水箱顺利输出热水及顺利补水。

一般认为，家用太阳能热水器的热水从保温水箱的下部输出并且热水输出口兼作自来水输入口、在保温水箱的上部设置排气溢水口的做法是合理的，可以使热水从保温水箱中顺利流出到达用户的热水龙头，待保温水箱中热水用完后或在不使用热水的情况下，用户打开自来水阀门，让自来水通过热水输送管由保温水箱下部的热水输出口对保温水箱进行补水，保温水箱的水补满后，有水从溢水口流出，用户发现溢水口出水后，关闭自来水阀门停止补水。这样做的缺点是，用户在使用热水时不能进行补水，补水后在保温水箱内热水被顶至上部或者热水从溢水口流失，热水不能从保温水箱下部的出口出水，须要等到保温水箱下部的水被太阳能加热后方有热水可用，用户不能及时使用热水，耗时较长，并且存在浪费水资源的现象。如采用在保温水箱的上部不设排气溢水口，把热水出口和补水进口分开单独设置，热水出口设置在保温水箱的上部，补水进口设置在保温水箱另一侧的下部，在保温水箱的外部安装自动补水阀，自来水通过自动补水阀对保温水箱进行即时补水，使太阳能热水器输出热水与补水操作互不干扰，实现了边出热水边补水的同步补水方式，使用户全天候都能使用热水，还不必担心太阳能热水器的水会用完。把热水出口设置在保温水箱的上部，更符合自然规律，因为水升温后会上升，在保温水箱内，热水集聚在上部，不须等待保温水箱内的水全部加热便有热水输出，从而使得热水出水速度加快；补充水进入保温水箱后，滞留在保温水箱的下部，在有阳光时随时被加热，提高太阳能热水器效率。在自动补水阀的顶部设置排空管或在膨胀水箱的上部位设置呼吸口，使保温水箱处于常压水平，不会有正压力或负压出现，同时，当用户使用热水时，保温水箱的热水会顺利流出。

本发明的有益效果是：设计的一种太阳能热水器的自动补水阀，在人们使用太阳能热水时自动同步补水，输出热水和补水互不干扰，在补水时，用户仍可正常使用热水，使人们能更方便的使用太阳能热水器，节约人们的时间，并且避免浪费水资源。

附图说明

附图1是本发明的一种太阳能热水器的自动补水阀结构图。

附图2是附图1的A-A剖面图。

图中：1.上阀体，2.浮子a，3. 浮子a的连杆，4.连杆的滑道，5.主控阀的阀盖，6.主控阀的阀片，7.主控阀的阀腔，8.泄压阀的阀杆，9.中阀体，10.水流通道，11.密封垫a，12.泄压阀的阀芯，13.浮子b，14.出水接口，15.下阀体，16.下水室，17.密封面a，18.进水接口，19.进水通道a，20.阻尼球，21.进水通道b，22.密封垫b，23.密封面b，24.主控阀的出水孔道，25.上水室，26.排气接口，27.泄压孔道。

具体实施方式

实施例1   附图所示的实施例中，太阳能热水器的自动补水阀主要由上阀体（1）、中阀体（9）和下阀体（15）组成，其中，上阀体（1）、中阀体（9）和下阀体（15）依次上、中、下设置，上阀体（1）的内空间构成上水室（25），下阀体（15）的内空间构成下水室（16）；中阀体（9）的结构内有主控阀和泄压阀，主控阀在中阀体（9）内的上部且与中阀体（9）的体件同轴心，泄压阀在中阀体（9）内的下部且偏移中阀体（9）体件的轴心；主控阀由阀腔（7）、阀片（6）、浮子a（2）、连杆（3）和阀盖（5）构成，阀盖（5）紧固在阀腔（7）顶上并使阀腔（7）与上水室（25）隔开，在阀盖（5）的内侧有密封面b（23），阀盖（5）的中心有连杆的滑道（4），浮子a（2）设置在上水室（25）中，连杆（3）连接到浮子a（2）上且穿过滑道（4）伸入到阀腔（7）内，阀片（6）设置在阀腔（7）内且连接在连杆（3）的端头上，在阀片（6）上有环形卡口和密封垫b（22），密封垫b（22）由环形卡口进行固定；阀腔（7）与泄压阀之间有泄压孔道（27）连通，泄压阀的出口连通到下水室（16），泄压阀由密封面a（17）、阀杆（8）、阀芯（12）和浮子b（13）构成，密封面a（17）在中阀体（9）的体件上，阀杆（8）、阀芯（12）和浮子b（13）构成一体，浮子b（13）设置在下水室（16）中，阀芯（12）在浮子b（13）之上，阀杆（8）在阀芯（12）之上，阀杆（8）贯穿在泄压孔道（27）中，在阀芯（12）上有卡环和密封垫a（11），密封垫a（11）由卡环进行固定；在中阀体（9）的体件中有进水通道a（19）和进水通道b（21），进水通道a（19）为水平设置，进水通道b（21）为垂直设置，进水通道a（19）和进水通道b（21）相互连通，进水通道a（19）上有进水接口（18）接入，进水通道b（21）通过喇叭口过渡段连通到阀腔（7），在进水通道b（21）中有阻尼球（20）；进水通道a（19）连通到阀腔（7）；在阀盖（5）上有出水孔道（24），阀盖（5）上的出水孔道（24）为六只，阀腔（7）通过出水孔道（24）连通到上水室（25）；在上水室（25）与下水室（16）之间有水流通道（10）进行连通，下水室（16）的底部有出水接口（14）接出；上水室（25）的顶部有排气接口（26）接出。本实施例中，自动补水阀中主控阀的阀片（6）的直径为35mm以上，泄压阀的阀芯直径为6mm；密封垫a（11）和密封垫b（22）选用硅胶材料的密封垫；阻尼球（20）选用陶瓷材料或无毒塑料材料。本实施例应用时，把太阳能热水器保温水箱的热水出口和补水进口分开单独设置，热水出口设置在保温水箱的上部，热水出口通过热水输送管连接到用户的热水龙头上；补水进口设置在保温水箱另一侧的下部；自动补水阀的进水接口（18）通过补水管道和供水阀门连接在自来水管道上，自动补水阀的出水接口（14）连接到保温水箱下部的补水进口，在自动补水阀的排气接口（26）上安装排空管，或自动补水阀的排气接口（26）连接到膨胀水箱，在膨胀水箱的上部设置呼吸口；自动补水阀的设置在稍高于太阳能热水器保温水箱顶部的高度，以避免保温水箱承受过高的压力，在保温水箱的顶部有自动排气阀（18），以自动排除保温水箱内的空气，使保温水箱内容易加满水。

实施例2  在第1实施例的基础上，在太阳能热水器的外围设置膨胀水箱，把自动补水阀的排气接口（26）连接到膨胀水箱的底部，在膨胀水箱的上部设置呼吸口，利用膨胀水箱来吸纳保温水箱膨胀的水，当太阳能把保温水箱内的水加热后，保温水箱内水的体积会膨胀，保温水箱内膨胀的水通过保温水箱下部的补水进口和连通管道返回到自动补水阀中，然后通过自动补水阀进入膨胀水箱中，使之不会有水溢出，避免浪费水资源。当有人使用热水时，膨胀水箱内的水会即时通过自动补水阀返回到保温水箱中，使保温水箱顺利输出热水，膨胀水箱内的水出完后，自动补水阀会用自来水给保温水箱进行补水。本实施例中，补充水是从保温水箱下部的补水进口进入保温水箱中，由于冷水的比重大于热水的比重，补充水进入保温水箱后滞留在保温水箱的下部等待加热，而热水集聚在保温水箱的上部，供用户随时使用，在膨胀水箱的上部设置呼吸口，使保温水箱处于常压水平，不会有正压力或负压出现，同时，当用户使用热水时，保温水箱的热水会顺利流出。

Claims (5)

1.一种太阳能热水器的自动补水阀，其特征是自动补水阀主要由上阀体（1）、中阀体（9）和下阀体（15）组成，其中，上阀体（1）、中阀体（9）和下阀体（15）依次上、中、下设置，上阀体（1）的内空间构成上水室（25），下阀体（15）的内空间构成下水室（16）；中阀体（9）的结构内有主控阀和泄压阀，主控阀在中阀体（9）内的上部且与中阀体（9）的体件同轴心，泄压阀在中阀体（9）内的下部且偏移中阀体（9）体件的轴心；主控阀由阀腔（7）、阀片（6）、浮子a（2）、连杆（3）和阀盖（5）构成，阀盖（5）紧固在阀腔（7）顶上并使阀腔（7）与上水室（25）隔开，在阀盖（5）的内侧有密封面b（23），阀盖（5）的中心有连杆的滑道（4），浮子a（2）设置在上水室（25）中，连杆（3）连接到浮子a（2）上且穿过滑道（4）伸入到阀腔（7）内，阀片（6）设置在阀腔（7）内且连接在连杆（3）的端头上；阀腔（7）与泄压阀之间有泄压孔道（27）连通，泄压阀的出口连通到下水室（16），泄压阀由密封面a（17）、阀杆（8）、阀芯（12）和浮子b（13）构成，密封面a（17）在中阀体（9）的体件上，阀杆（8）、阀芯（12）和浮子b（13）构成一体，浮子b（13）设置在下水室（16）中，阀芯（12）在浮子b（13）之上，阀杆（8）在阀芯（12）之上，阀杆（8）贯穿在泄压孔道（27）中；在中阀体（9）的体件中有进水通道a（19），进水通道a（19）连通到阀腔（7），进水通道a（19）上有进水接口（18）接入；在阀盖（5）上有出水孔道（24），当主控阀开启时，阀腔（7）通过出水孔道（24）连通到上水室（25）；在上水室（25）与下水室（16）之间有水流通道（10）进行连通，下水室（16）的底部有出水接口（14）接出；上水室（25）的顶部有排气接口（26）接出。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能热水器的自动补水阀，其特征是在阀片（6）上有环形卡口和密封垫b（22），密封垫b（22）由环形卡口进行固定。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能热水器的自动补水阀，其特征是在阀芯（12）上有卡环和密封垫a（11），密封垫a（11）由卡环进行固定。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能热水器的自动补水阀，其特征是在中阀体（9）的体件上有进水通道b（21），阀腔（7）通过进水通道b（21）连通到进水通道a（19），阀腔（7）与进水通道b（21）之间通过喇叭口进行过渡，进水通道a（19）为水平设置，进水通道b（21）为垂直设置，在进水通道b（21）中有阻尼球（20）。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能热水器的自动补水阀，其特征是阀盖（5）上的出水孔道（24）为三只以上。