CN103672132A - 太阳能热水器排空阀门用流体波远程控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能热水器置于高位或屋顶时，储水箱出水口安装的排空阀门远程控制的方法一流体波法；分为水流波法及气流波法；同时提供本方法必须的阻波阀、发波器及受波器三种附件。其工作方式是以手动方式操作安装在户内的发波器发出正压波或负压波，以管道传递到安装在排空阀上的受波器控制其开或闭。阻波器是阻止波外泄至其它管路及发生外泄时能进行自动補偿。本方法三种安装方式为无冰冻地区由户内单独供冷水，以冷水管载波的水流波法；无冰冻地区由户内单独供冷水及屋顶总管分供冷水的气流波法；冰冻地区以热水和冷水共用一根管道，省去管道保温用电的气流波法。结构简单，安装方便，操作灵活，造价低廉；不用电，安全性能优良。

Description

太阳能热水器排空阀门用流体波远程控制的方法

技术领域   本发明涉及一种太阳能热水器置于屋顶或高位时，以手动机械方法一流体波法，远程控制储水箱热水出水口排空阀门开闭的方法及附件。 

背景技术   太阳能热水器置于屋顶或高位时，在储水箱热水出水口安装一个阀门，此阀门关闭后再放出入户热水管内的积水，同时由空气平衡管引入空气，可使管内积水迅速排空，能避免冬季管道结冰；平时当管内无积水，就有阀门一开即用热水的效果；此阀门称排空阀门，须远程控制。远程控制排空阀门开闭的方法及附件为控制排空阀门的关键技术；目前远程控制排空阀门开闭的方法比较实用的是以电动阀作排空阀门，使用电力控制装置远程控制；控制装置有简单的手动电器开关或高档的自动控制器。 

发明内容   本发明提供一种以手动机械远程控制置于屋顶或高位的太阳能热水器排空阀门开闭的方法，称为流体波法；分水流波法及汽流波法两类，两类均以当前普遍使用的陶瓷阀片快开阀门经简单改装后作排空阀门，同时提供远程控制排空阀门开闭的，传统机械结构的3种主要管路附件；其特点是：控制方法及管路附件构造简单、工艺成熟、价值低廉、操作方便，不用电或其它能源，安全性能优良。 

置于屋顶或高位的太阳能热水器的管道安装基本方法有供冷水、排热水各用一根管道及供冷水排热水共用一根管道两种。前一种方法适用于全年无冰冻气候地区，操作管理简单，由浮球阀控制冷水自动补充，储水箱热水出水口不安装排空装置，排水管存有积水，用热水时要放掉一些冷却积水才出热水；采用水流波法排空热水管，可获得一开阀门即用热水的效果，具节水功效。后一种方法即补充冷水和排出热水共用一根管道，适用于冰冻地区，在安装排空装置后平时可获得一开阀门即用热水，能为结冰气候时期使管道内无积水不结冰；采用气流波法排空管道，操作步骤稍多一点，管道可不用电热保温措施也能免受冰冻，能节省一些电能。 

流体波法最基本构造原理为，在屋顶上的太阳能热水器储水箱热水出口处安装一快开型陶瓷阀片的排空阀门，用支架固定安设一个注射器，将其活塞推杆与排空阀门手柄联接；在户内也固定设置一个注射器，将两注射器推杆均置于中部，然后使两注射器口以相应细管道密封连接，并将水或常压空气密闭存储其中；在户内操作抽或推注射器的推杆，屋顶上的注射器推杆就产生推或抽的运动，也就使联接的快开型排空阀门手柄摆动，产生开或闭的动作，完成开启阀门排出热水或关闭阀门然后排空管道的远程控制过程；以水为波传媒的称水流波法，以空气为波传媒的称气流波法，统称流体波法。流体波法以上述原理设计出操作简单的发波器及受波器代替注射器，操作方便。但是这种简单构造会由于长时间多次运动造成微小的泄漏累积，致使手柄行程和波压力损失而造成排空阀门开闭转角渐小影响使用，所以需要有一套自动补偿结构排除这种缺陷。经比对，上世纪五、六十年代照相馆用老式照相机的快门操作机构原理与上述的气流波法原理相同；该照相机快门的手动操作件为一个相似血压计充气球的弹性气球，相当于所述户内的注射器；其弹性气球两端有孔，一端孔通大气，另一端孔连接一根约一米长的橡胶软管，软管另一端连接照相机上推动快门开闭的一组缸套活塞机构，相当于所述屋顶上的注射器联结排空阀门构造；照相师通过手握弹性气球以压缩、释 放等操作手法控制快门开闭完成取景对焦、装拆胶片及胶片曝光三项作业，其原理就是使弹性气球产生正压或负压的空气波推动活塞控制快门开闭；由于弹性气球另一端孔通大气，无操作动作时照相师的弹性气球任意放置其孔不受控制而常开，内外气压处于平衡状态，使气缸活塞结构在运动时的泄漏能得到自动补偿，保证了操作时正、负气压均充足，不会造成快门开闭失效。照相师在操作弹性气球发出的正压波或负压波，是根据作业需要用拇指关闭或放开通大气的孔的同时以捏扁或松开弹性气球的操作手法完成，须经专业技术培训才能掌握。本申请为使用户大众能以简单方式操作发波器发出正压波或负压波，设计了一种阻波阀，在操作发波器发波时会自动阻断正压波或负压波外泄的通道，在发波器无操作时能使发波器及受波器内部保持与外部联通，对微小泄漏自动补偿；水流波法和气流波法均可使用。 

阻波阀是一种结构简单的自动阀门，当流体的流量和压力在一定值以下时的稳流，可以顺利通过阀门，当流体瞬间变化产生大流量正压波或负压波时阀门则自动关闭，使正压或负压波被阻隔在一定范围内加以利用；其原理为一种常见现象：当一扇门半开时，和缓的气流可以流出流入而门扇不动，当突然产生阵风就会使门扇大开或关闭；阻波阀就利用此现象设计制造，构造极为简单；在管路中应用时应根据流体流向决定立式安装还是水平安装。 

发波器功能相似老照相机的弹性气球，结构原理与注射器相同，固定筒体后推杆推进使流体产生正压波，抽出产生负压波；发波器与受波器用管道接通后，流体波就传递到受波器；受波器及联接的排空阀门手柄运动相似老照相机快门机构运动，固定的受波器筒体接受正压波时推杆伸出，接受负压波时推杆缩回，就联动排空阀门开启或关闭。 

附图说明   下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。 

附图1是无冰冻地区常用的，供冷水排热水各用一根管道的基本安装方法增设附件后的，利用冷水管内水流载波远程控制排空阀门的水流波法安装示意图。 

附图2是无冰冻地区常用的，供冷水排热水各用一根管道的基本安装方法中增设附件后以空气为传媒远程控制排空阀门的气流波法安装示意图。 

附图3是在冰冻地区常用的，供冷水排热水合用一根管道的基本安装方法中增设附件后以空气为传媒远程控制排空阀门的气流波法安装示意图。 

附图4是阻波阀(A)结构剖面图。 

附图5是发波器(B)结构剖面图。 

附图6是改进后的排空阀(6)剖面，与受波器(C)配合安装图。 

附图7是受波器(C)X向构造安装视图。 

附图8是附图3气流波法专用的浮球阀(D)结构剖面图。 

具体实施方式   图1是以供冷水的管内水流载波方法组成的水流波法，适用于全年无冰冻地区，户内单独以冷水管3供水到浮球阀箱；图中冷水管3的位置增设减压阀1a是为稳定水压使阻波阀A只容许平稳无波的稳流通过；流量信息阀2为本申请人的ZL200810058062.2“流量信息阀”产品，作用为监测太阳能热水器是否出现泄漏，用不用对本方法无影响；冷水管3除承担供冷水外，同时承担传递水流波，图中所示位置立式安装了2件阻波阀A；安装在户内的发波器B的管道，如图所示接入下位阻波阀上方的冷水管3位置；安装在排空阀6上的受波器C的管道，如图所示接入上位阻波阀A下方的冷水管3位置；空气平衡管4上口通大气，起平衡太阳能热水器储水箱及排空阀压力的作用；太阳能热水器产生的热水由储水箱热水出水口5流出，出水口5规格为DN20，与改装的排空阀6相配；热水管7接在排空阀6向下的接口上，通往户内热水用具。工作过程如下：自来水进入减压阀1a后使水压稳定 在能流入太阳能热水器这一定压力值，当冷水充满冷水管3及发波器B、受波器C后由浮球阀水箱进入太阳能热水器充满储水箱；若排空阀6处于关闭状态，当手动按压发波器B时，产生一短时的压力波进入冷水管3后推动上位的阻波阀A内的球体A2迅速上移关闭上部出水孔，使压力波传入受波器C，其连杆C3推动排空阀6开启，热水流出；若排空阀6处于开启状态，则手动拉提发波器B，此时产生的是一短时负压力波使水流吸入发波器B，下位的阻波阀A内的球体A2迅速上移关闭上部出水孔，受波器C内水流流回发波器A的同时连杆C3带动排空阀6关闭，户内热水用具继续放空管内热水就完成热水管排空过程。当发波器B处于停止状态，阻波器A内球体A2在自重作用下处于下部位置构成一止回阀，有压冷水稳流可推开球体2自下而上流入浮球阀水箱；阻波器A只有在迅速发生的压力波推动下才产生阻波作用。 

图2是以空气管8组成的气流波法，适用于全年无冰冻地区，户内单独以冷水管3或屋顶以总管分供冷水到浮球阀箱；图中是新增设一空气管8使户内发波器B产生的空气波由空气管8，传递至排空阀6上的受波器C；一件阻波阀A水平接入认为方便管理的空气管8的任何位置，较好的位置是发波器B附近。排空阀6的工作过程与图1的工作过程相同，只是波的传媒为空气；水平如图接入的阻波阀A是使空气管8在无波传递时球体A2处于阀体A1内腔中部位置使管内空气与大气连通保持平衡，在发正压波时球体A2阻住左边孔，在发负压波时球体A2阻住右边孔使气流波不外泄；由于空气具有可压缩性，空气管8内径只宜在3mm～5mm间选择，发波器B设计容量应考虑空气管8的容量会同时被压缩，须适当增加。 

图3以原基本方法增设如图2所述的空气管8组成的气流波法，适用于冰冻地区，以排热水供冷水共用一根管道方法由屋顶太阳能热水器把管道接到户内；图中增设空气管8、阻波阀A、发波器B、受波器C，增设流量信息阀2及浮球阀D；本图中排空阀6受控的工作过程及技术要求与图2所述相同，但在为太阳能热水器补充冷水时排空阀6还不关闭；在热水用具停用，阀门全部关闭后开启冷水阀1a以压力水从排水管7内上流，经排空阀6逆向注入储水箱；本图方案设计了一件可调节水位的专用浮球阀D控制储水箱水位，当储水箱注满时浮球阀关闭，此时流量信息阀2显示出注满信息，然后关闭冷水阀1a，再用发波器B关闭排空阀6，随后开启排水阀9或热水用具阀门排出排水管7及浮球阀D内积水完成排空过程。 

图4所绘阻波阀A为本申请流体波法中所用规格DN15的结构剖面图，玻璃或优质石材的球体A2装在阀体A1内腔能自由滚动，球体直径约16mm；阀体内腔直径约17～19mm，用于阻水流波取较大值，用于阻气流波取较小值；内腔两端可加工成90°～120°锥角与直径约10mm的限流孔相接；锥角面与球体接合时不要求全密封，阻波过程仅1～3秒时间，稍有泄漏影响不大；阻波阀A立式安装或水平安装须根据具体情况决定。其它小规格阻波阀球体还可用金属球。 

图5为用于发水流波的发波器B构造图，支座B1安装于户内方便操作之处；筒体B2内装带密封圈B4的活塞B5及弹簧B3，筒体B2外表面有被4条竖槽B9切断的螺纹B8；按拉筒B6下口有4个与筒体B2外表面4条竖槽B9滑动配合的，能旋入螺纹B8的折勾；螺钉B7具备排气作用及安装时调整发波器B活塞位置的作用；B10为管DN15接口。用于发气流波的发波器B构造原理相同，设计时须纳入空气管内容量气体同时受压缩因素，所以发波器B容量设计要相应增大；由于活塞B5无介质润滑，稍有漏气不影响使用。安装好的发波器B手动压下按拉筒B6时发正压波，当压下手感自觉受波器C行程到位时将按拉筒B6顺时针旋入螺纹固定；提拉时发负压波，当手感自觉受波器C行程到位时反时针旋入螺纹固定。设计操作程 序宜以按压操作为排空阀6关闭，提拉操作为开启。 

图6中所绘排空阀6由改进设计专用于与太阳能热水器储水箱DN20的出水口5相配的阀体6a，及市售定型的DN15陶瓷阀片阀芯6b组成；阀体6a向上的DN15接口用于安装空气平衡管4，向下的DN15接口与浮球阀D的出水口D5相接，阀体6a安装阀芯6b的另一端外圆用于固定受波器C的外壳C1；阀芯6b的转轴安装受波器C的扇形齿轮C4用螺钉6c固定。 

图6和图7中受波器C的外壳C1上方安装筒体C2，内装活塞C7及活塞齿条杆C3与扇形齿轮C4配合成齿条齿轮传动副；螺钉C5为外壳C1夹紧排空阀和筒体C2的紧固件；2件行程终点配重C8为镶嵌在扇形齿轮C4上的铅质或其它大比重材料圆柱体，因扇形齿轮C4转角约90°左右，活塞行程到终点时，行程终点配重C8成时钟3点或9点重力一边倒状态，使活塞C7在无动力推动时定位在行程终点；DN15接口C6与水流波法冷水管3或气流波法空气管8相接。 

图8为专用浮球阀D，本图部分零件如接口D1和D5为利用管路配件，DN15的接口D1与热水管7连接，DN15的接口D5与排空阀6下接口连接；由阀瓣D2、密封圈D16、杆D8及浮球D11组成升降阀瓣；由阀座D3、密封圈D15、带出水孔D4的管D7、浮球室D9及带气空孔D12的盖D10组成的升降浮球室；外管D14上节有密封圈D13，当升降式浮球室调节到位后紧固螺帽D6固定。该浮球阀D很轻，视太阳能热水器结构可用管夹固定在出水口5附近部位。 

Claims (6)

1.一种太阳能热水器置于屋顶或高位时，储水箱热水排水口(5)处，安装排空阀(6)的远程控制方法一流体波法，又可分为水流波法及气流波法两类；其特征在于：水流波法及气流波法控制排空阀(6)开启或关闭，是由发波器(A)以手动操作方式发出正压波或负压波通过冷水管(3)或空气管(8)传递到阻波阀(A)及受波器(C)联动控制。

2.如权利要求1所述的阻波阀(A)，由阀体(A1)及球体(A2)组成，其特征在于：球体(A2)在阀体(A1)的阀腔中留有一定截面间隙，容许一定量的稳流通过，而球体(A2)在自身重量条件下处于一定位置不被稳流推动；当出现突变的正压波或负压波时，球体(A2)就被推动或吸动到阀腔端头阻住限流孔起到阻波作用，波停回位；所述阻波阀(A)水平安装时稳流均可双向通过，而立式安装时有止回阀作用，稳流只能单向自下而上通过。

3.如权利要求1所述的水流波法，用于全年无冰冻地区以供冷水、排热水各用一根管道安装方式的太阳能热水器排空阀(6)进行远程控制；其特征在于：在冷水管(3)安装减压阀(1a)及2件阻波阀(A)，将发波器(B)及受波器(C)的管道与冷水管(3)相接；发波器(B)发出的波在2个位置被阻波阀(A)阻挡，便经冷水管(3)的部分管段传递到受波器(C)，即利用冷水管载波实现了远程控制；在发波器(B)停止状态时，阻波阀(A)的球体(A2)回位，经减压阀(1a)流出的稳流仍通过阻波器(A)进入浮球阀水箱。

4.如权利要求1所述的气流波法，一种用于全年无冰冻地区以供冷水排热水各用一根管道或在屋顶由总管分供冷水安装方式的太阳能热水器排空阀(6)进行远程控制；其特征在于：在发波器(B)与受波器(C)之间以一空气管(8)连接传递气流波；并需在空气管(8)适于管理的位置水平安装接入一件阻波阀(A)，当发波器(B)在停止状态时空气管(3)、发波器(B)及受波器(C)则由阻波阀(A)的一端与大气相通补偿发波时的气体泄漏。

5.如权利要求1所述的气流波法，为另一种用于冬季冰冻地区以供冷水排热水共用一根管道安装方式的太阳能热水器排空阀(6)进行远程控制；其特征在于：在发波器(B)与受波器(C)之间以一空气管(8)连接传递气流波；并需在空气管(8)适于管理的位置水平安装接入一件阻波阀(A)，当发波器(B)在停止状态时空气管(8)发波器(B)及受波器(C)则由阻波阀(A)的一端与大气相通补偿发波时泄漏的气体；另需在排空阀(6)出水接口处接一浮球阀(D)，供冷水是在排空阀(6)开启时，阀门(1b)开启后，冷水沿排水管(7)经浮球阀(D)逆排空阀(6)注入太阳能热水器的储水箱，注满时浮球阀(D)关闭，注满信息则会由安装在冷水管(3)上的流量信息阀(2)显示，用户则关闭供冷水的阀门(1b)，然后操作发波器(B)使排空阀(6)关闭，再开启阀门(9)或热水用具阀门排空管内及浮球阀内积水，防止结冰；排热水时就直接操作发波器(B)使排空阀开启，即有热水。

6.如权利要求1所述流体波法的发波器(B)及受波器(C)，均为筒体与活塞配套结构的机械；其特征是：发波器(B)为主动机械，受波器(C)为被动机械；两个机械经管道接通后相互配合，发波器(B)的活塞(B5)推进发出正压波则受波器(C)的活塞(C7)被推出，发波器(B)的活塞(B5)拉出发出负压波则受波器(C)的活塞(C7)被吸入，同时动作，完成对排空阀(6)的远程控制。

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