CN103344054B - 一种窗式太阳能热水器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种窗式太阳能热水器，主要由支架、若干支真空管组成，其特征在于所述的真空管内分别设有一个承压内胆，承压内胆用U形管联通，进水管插入最下方的承压内胆，出水管插入最上方的承压内胆；承压内胆的外圆周壁上均匀设有若干个环形支撑架，该环形支撑架上均布有外排凹槽；在进水管入口处设有由球阀体、球阀芯、球阀控制装置等组成的多功能安全阀，球阀体上并列设有高压单向安全阀、低压单向安全阀，高压单向安全阀与低压单向安全阀之间设有联通孔，高压单向安全阀上设有溢流孔，球阀芯上开有溢流通道。具有结构简单、安装方便、安全可靠、真空管不易爆裂、供水压力高、换热效率高、保护性能好、使用成本低、水资源浪费少等特点。

Description

一种窗式太阳能热水器
所属技术领域
本发明涉及一种太阳能供热装置，具体地说是一种窗式太阳能热水器。
背景技术
目前，随着人民生活水平的不断提高和太阳能热水器产品的迅猛升级换代，各种分体式太阳能热水器、承压式热水器逐渐开始推广使用，它的原理是利用太阳能集热装置把热介质加热后送向换热水箱内的内置换热器，然后对换热水箱内的水进行热传递而加热。这样的换热方式，可以使热介质与所需用水分离，集热装置与水箱分别安装，通过介质循环和内置换热器的热交换，进而可以把水箱做成承压式，保证供水时有适宜的压力，能有效地满足压力需要，特别适合不能在楼顶安装太阳能热水器的高层建筑。但目前公知的太阳能热水器基本都是使用循环热介质，属于间接换热，特别是经常出现内置换热器内的循环介质消耗、泄露，造成数量不足又不能及时补充，严重影响了换热效率。近年来，也有关于直热式太阳能热水器的研究，它的原理是把太阳能真空管做成较大容积直接贮存水，安置在窗台下的墙壁上，吸热性能好，换热效率高，但真空管容易爆裂，使用成本高，水资源浪费严重，有时还会伤及人身生命安全，特别是承压较低，用水极不方便。当正常用水时，开启自来水进水阀门，保持一定的供水压力，但停止用水时为了防止真空管内热水回流或自来水压力过高时造成真空管破裂，一般及时关闭自来水进水阀门，在关闭自来水进水阀门的情况下，由于水具有较强的热胀冷缩性能，当真空管内的冷水被加热后，会在真空管内产生较大的压力，造成真空管破裂，有的在供水管道上设有单向安全阀，当真空管内压力较高时，仍然起不到安全保护作用。也有的采用在真空管外壁缠绕钢丝、钢带或贴膜，提高承压能力，防止真空管爆裂，但结构复杂，效果不是很理想，而且会降低换热效率。
发明内容
本发明的目的是：克服现有太阳能热水器承压能力低、真空管容易爆裂、供水压力低、安全性能差、使用成本高、水资源浪费严重的缺点，提供一种窗式太阳能热水器，具有结构简单、安装方便、安全可靠、真空管不易爆裂、换热效率高、保护性能好、使用成本低、水资源浪费少等特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该窗式太阳能热水器，主要由支架、若干支真空管组成，其特征在于：所述的支架两端分别设有左管托架、右管托架，真空管的两端分别安装在左管托架、右管托架上，真空管的尾端部设有管托，真空管的端口部用保温块挤压固定，真空管的端口部与左管托架之间、尾端部与右管托架之间分别设有防震垫圈，在每支真空管内分别设有一个承压内胆，相邻真空管的承压内胆用U形管联通，进水管插入最下方的承压内胆，出水管插入最上方的承压内胆，承压内胆的端盖上还分别设有排污管、外排管；所述的U形管为一端长、一端短，其长端插入一个承压内胆的底部，短端插入相邻下一个承压内胆的上部；所述的承压内胆的外圆周壁上均匀设有若干个环形支撑架，该环形支撑架上均布有外排凹槽；在进水管入口处设有多功能安全阀，该多功能安全阀由球阀体、球阀芯、球阀控制装置组成，球阀体上并列设有高压单向安全阀、低压单向安全阀，高压单向安全阀与低压单向安全阀之间设有联通孔，高压单向安全阀上设有溢流孔，球阀芯上开有溢流通道、通水孔；所述的承压内胆的端盖上连接有三个连接管丝头，在进水管、U形管、出水管分别插入承压内胆后，利用活节螺母、锥形压圈使其固定住承压内胆的端盖上；所述的承压内胆的外圆周壁上均匀设有的若干个环形支撑架的外圆表面紧靠在真空管的内壁上，使真空管与承压内胆之间形成圆筒形间隙，通过外排凹槽的联通，在真空管端口部与外排管联通。
本发明的有益效果是：采用上述结构的窗式太阳能热水器，当使用热水时，操作球阀控制装置，使球阀芯处于开启状态，自来水经球阀芯的通水孔、进水管进入最下方的承压内胆的近底部，挤压承压内胆的热水向上运动经U形管进入上一个承压内胆的近底部，依此原理，热水形成循环后不断经位于承压内胆最上方的出水管送至用水设备实现正常供水，由于通水孔的截面积较小，其流量低于用水设备的流量，从而减小了承压内胆内的压力，实现了减压用水。当停止使用热水时，操作球阀控制装置，使球阀芯处于关闭状态，溢流通道对准低压单向安全阀，当承压内胆的水受热温度升高产生膨胀并达到一定压力时，水从溢流通道流出，推动低压单向安全阀开启流出，经联通孔、溢流孔排出，实现低压减压和安全保护，水压降低到一定压力时，低压单向安全阀自动关闭；当承压内胆的水压达到一定程度时，推动高压单向安全阀开启，水从高压单向安全阀流出，经溢流孔排出，实现高压减压和二级安全保护，水压降低到一定压力时，高压单向安全阀自动关闭，从而实现承压内胆，减压用水，低压运行。承压内胆的端口部设有的排污管，经联通汇集在热水器外设有排污阀，可以进行定期排放，以便及时清除承压内胆的水垢、杂质等，以保证较高的换热效率。承压内胆的端盖上连接有三个连接管丝头，在进水管、U形管、出水管分别插入承压内胆后，利用活节螺母、锥形压圈使其固定住承压内胆的端盖上，连接方便，紧固可靠。承压内胆的外圆周壁上均匀设有若干个环形支撑架，该环形支撑架外圆表面紧靠在真空管的内壁上，使真空管与承压内胆之间形成圆筒形间隙，其上均布有外排凹槽，通过外排凹槽的联通，在真空管端口部与外排管联通，万一发生承压内胆渗漏，产生的水蒸汽或渗漏的水可及时外排，能有效防止真空管爆裂现象的发生。总之，该窗式太阳能热水器具有结构简单、安装方便、安全可靠、真空管不易爆裂、换热效率高、保护性能好、使用成本低、水资源浪费少、能防止承压内胆因压力过高而极易产生损坏甚至破裂、防止真空管爆裂等特点。
作为本发明的改进，所述的球阀体内设有压力开关；所述的球阀控制 装置上设有电动控制装置，当使用热水时，水箱内压力低于一定压力后，压力开关发出信号，启动电动控制装置，自动控制球阀芯达到开启状态供水，当停止使用热水时，水箱内压力高于一定压力后，压力开关发出信号，启动电动控制装置，自动控制球阀芯达到关闭状态停止供水，可有效减少人工操作的繁琐。
作为本发明的进一步改进，所述的球阀体设有单向阀，能有效防止因自来水停水而产生真空管的热水回流，保证真空管始终处于存水状态，防止真空管空晒。
作为本发明的进一步改进，所述的真空管内底部设有垫块，可有效防止承压内胆安装时碰坏真空管内壁。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明窗式太阳能热水器做进一步说明。
图1是本发明窗式太阳能热水器第一个实施例的剖面结构示意图；
图2是图1所示本发明窗式太阳能热水器的A-A向剖面结构示意图；
图3是图1所示本发明窗式太阳能热水器的B-B向剖面结构示意图；
图4是图1所示本发明窗式太阳能热水器的C局部放大剖面结构示意图；
图5是图1所示本发明窗式太阳能热水器第一个实施例多功能安全阀球阀芯开启时的剖面结构示意图；
图6是图1所示本发明窗式太阳能热水器第一个实施例多功能安全阀球阀芯关闭时的剖面结构示意图；
图7是本发明窗式太阳能热水器第二个实施例多功能安全阀球阀芯开启时的剖面结构示意图；
图8是本发明窗式太阳能热水器第二个实施例多功能安全阀球阀芯关闭时的剖面结构示意图；
图9是本发明窗式太阳能热水器第三个实施例多功能安全阀球阀芯开启时的剖面结构示意图；
图10是本发明窗式太阳能热水器第三个实施例多功能安全阀球阀芯关闭时的剖面结构示意图。
图中：1、支架，2、保温块，3、进水管，4、排污管，5、U形管，6、保温外壳，7、防震垫圈，8、真空管，9、环形支撑架，10、承压内胆，11、外排凹槽，12、管托，13、托盘，14、排污阀，15、锥形压圈，16、连接管丝头，17、出水管，18、多功能安全阀，19、活节螺母，20、外排管，21、垫块，22、右管托架，23、左管托架，24、球阀体，25、球阀控制装置，26、球阀芯，27、通水孔，28、溢流通道，29、溢流孔，30、联通孔，31、活节螺母，32、压力开关，33、单向阀，34、低压单向安全阀，35、高压单向安全阀。
具体实施方式
如图1、图2所示，该窗式太阳能热水器，主要由支架1、若干支真空管8组成，所述的支架1两端分别设有左管托架23、右管托架22，真空管8的两端分别安装在左管托架23、右管托架22上，真空管8的尾端部设有管托12，真空管8的端口部用保温块2挤压固定，保温块2安放在保温外壳6内，真空管8的端口部与左管托架23之间、尾端部与右管托架22之间分别设有防震垫圈7，在每支真空管内分别设有一个承压内胆10，相邻真空管8的承压内胆10用U形管5联通，进水管3插入最下方的承压内胆10，出水管17插入最上方的承压内胆10，承压内胆10的端口部还分别设有排污管4、外排管20；所述的U形管5为一端长、一端短，其长端插入一个承压内胆10的底部，短端插入相邻下一个承压内胆10的上部；如图1、图3所示，所述的承压内胆10的外圆周壁上均匀设有若干个环形支撑架9，该环形支撑架9上均布有外排凹槽11；在进水管3入口处设有多功能安全阀18，如图5所示，该多功能安全阀18由球阀体24、球阀芯26、球阀控制装置25组成，球阀体24上并列设有高压单向安全阀35、低压单向安全阀34，高压单向安全阀35与低压单向安全阀34之间设有联通孔30，高压 单向安全阀35上设有溢流孔29，球阀芯26上开有溢流通道28、通水孔27；所述的承压内胆10的端盖上连接有三个连接管丝头16，在进水管3、U形管5、出水管17分别插入承压内胆10后，如图4所示，利用活节螺母19、锥形压圈15使其固定住承压内胆10的端盖上；如图1、图3所示，所述的承压内胆10的外圆周壁上均匀设有的若干个环形支撑架9的外圆表面紧靠在真空管8的内壁上，使真空管8与承压内胆10之间形成圆筒形间隙，通过外排凹槽11的联通，在真空管8端口部与外排管20联通。
采用上述结构的窗式太阳能热水器，当使用热水时，操作球阀控制装置25，使球阀芯26处于开启状态，自来水经球阀芯26的通水孔27、进水管3进入最下方的承压内胆10的近底部，挤压承压内胆10的热水向上运动经U形管5进入上一个承压内胆10的近底部，依次原理，热水形成循环后不断经位于承压内胆10最上方的出水管17送至用水设备实现正常供水，由于通水孔27的截面积较小，其流量低于用水设备的流量，从而减小了承压内胆10内的压力，实现了减压用水。当停止使用热水时，操作球阀控制装置25，使球阀芯26处于关闭状态，溢流通道28对准低压单向安全阀34，当承压内胆10的水受热温度升高产生膨胀并达到一定压力时，水从溢流通道28流出，推动低压单向安全阀34开启流出，经联通孔30、溢流孔29排出，实现低压减压和安全保护，水压降低到一定压力时，低压单向安全阀34自动关闭；当承压内胆10的水压达到一定程度时，推动高压单向安全阀35开启，水从高压单向安全阀35流出，经溢流孔29排出，实现高压减压和二级安全保护，水压降低到一定压力时，高压单向安全阀35自动关闭，从而实现承压内胆，减压用水，低压运行。承压内胆10的端口部设有的排污管4，经联通汇集在热水器外设有排污阀14，可以进行定期排放，以便及时清除承压内胆10的水垢、杂质等，以保证较高的换热效率。承压内胆10的端盖上连接有三个连接管丝头16，在进水管3、U形管5、出水管17分别插入承压内胆10后，利用活节螺母19、锥形压圈15使其固定住承压 内胆10的端盖上，连接方便，紧固可靠。承压内胆10的外圆周壁上均匀设有若干个环形支撑架9，该环形支撑架9外圆表面紧靠在真空管8的内壁上，使真空管8与承压内胆10之间形成圆筒形间隙，其上均布有外排凹槽11，通过外排凹槽11的联通，在真空管8端口部与外排管20联通，万一发生承压内胆10渗漏或产生冷凝水珠，产生的水蒸汽或渗漏的水可及时外排，能有效防止真空管8爆裂现象的发生。总之，该窗式太阳能热水器具有结构简单、安装方便、安全可靠、真空管不易爆裂、换热效率高、保护性能好、使用成本低、水资源浪费少、能防止承压内胆因压力过高而极易产生损坏甚至破裂、防止真空管爆裂等特点。
作为本发明的改进，所述的球阀体内设有压力开关32；所述的球阀控制装置上设有电动控制装置，当使用热水时，水箱内压力低于一定压力后，压力开关发出信号，启动电动控制装置，自动控制球阀芯达到开启状态供水，当停止使用热水时，水箱内压力高于一定压力后，压力开关发出信号，启动电动控制装置，自动控制球阀芯达到关闭状态停止供水，可有效减少人工操作的繁琐。
作为本发明的进一步改进，所述的球阀体设有单向阀33，能有效防止因自来水停水而产生真空管的热水回流，保证真空管始终处于存水状态，防止真空管空晒。
作为本发明的进一步改进，所述的真空管8内底部设有垫块21，可有效防止承压内胆安装时碰坏真空管内壁。

Claims (5)

1.一种窗式太阳能热水器，主要由支架(1)、若干支真空管(8)组成，其特征在于：所述的支架(1)两端分别设有左管托架(23)、右管托架(22)，真空管(8)的两端分别安装在左管托架(23)、右管托架(22)上，真空管(8)的尾端部设有管托(12)，真空管(8)的端口部用保温块(2)挤压固定，真空管(8)的端口部与左管托架(23)之间、尾端部与右管托架(22)之间分别设有防震垫圈(7)，在每支真空管内分别设有一个承压内胆(10)，相邻真空管(8)的承压内胆(10)用U形管(5)联通，进水管(3)插入最下方的承压内胆(10)，出水管(17)插入最上方的承压内胆(10)，承压内胆(10)的端盖上还分别设有排污管(4)、外排管(20)；所述的U形管(5)为一端长、一端短，其长端插入一个承压内胆(10)的底部，短端插入相邻下一个承压内胆(10)的上部；所述的承压内胆(10)的外圆周壁上均匀设有若干个环形支撑架(9)，该环形支撑架(9)上均布有外排凹槽(11)；在进水管(3)入口处设有多功能安全阀(18)，该多功能安全阀(18)由球阀体(24)、球阀芯(26)、球阀控制装置(25)组成，球阀体(24)上并列设有高压单向安全阀(35)、低压单向安全阀(34)，高压单向安全阀(35)与低压单向安全阀(34)之间设有联通孔(30)，高压单向安全阀(35)上设有溢流孔(29)，球阀芯(26)上开有溢流通道(28)、通水孔(27)；所述的承压内胆(10)的端盖上连接有三个连接管丝头(16)，在进水管(3)、U形管(5)、出水管(17)分别插入承压内胆(10)后，利用活节螺母(19)、锥形压圈(15)使其固定住承压内胆(10)的端盖上；所述的承压内胆(10)的外圆周壁上均匀设有的若干个环形支撑架(9)的 外圆表面紧靠在真空管(8)的内壁上，使真空管(8)与承压内胆(10)之间形成圆筒形间隙，通过外排凹槽(11)的联通，在真空管(8)端口部与外排管(20)联通。
2.如权利要求1所述的窗式太阳能热水器，其特征在于：所述的球阀体内设有压力开关(32)；所述的球阀控制装置上设有电动控制装置。
3.如权利要求1或2所述的窗式太阳能热水器，其特征在于：所述的球阀体设有单向阀(33)。
4.如权利要求1或2所述的窗式太阳能热水器，其特征在于：所述的真空管(8)内底部设有垫块(21)。
5.如权利要求3所述的窗式太阳能热水器，其特征在于：所述的真空管(8)内底部设有垫块(21)。
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