CN104514696B - 小型直膨式太阳能热力水泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种小型直膨式太阳能热力水泵，包括热力蒸汽机，热力蒸汽机包括壳体，壳体内设有左右放置且相连的配气活塞和动力活塞，壳体外侧敷设有加热管道和冷却管道；还包括太阳能集热板、轴承以及工作水箱，所述太阳能集热板的热传输管道通过连接管道加热管道连通；热力蒸汽机动力活塞通过连杆连接轴承，工作水箱的工作活塞通过连杆连接轴承；工作水箱底部还安装有排水管道和抽水管道；排水管道与冷却管道连通，所述的加热空间和冷却空间内填充有有机工质异戊烷。本发明通过太阳内加热有机工质膨胀带动活塞运动输出机械能从而抽取地下水的装置，达到在不利用任何外界能量的情况下，不断抽取地下水加以利用，节能环保并且循环可再生。

Description

小型直膨式太阳能热力水泵
技术领域
本发明属于灌溉设备领域，具体为一种利用太阳能加热有机工质带动活塞运动输出机械能从而抽取地下水的装置。
背景技术
目前，公知的解决干旱地区灌溉的问题大多是利用电力和化石燃料带动水泵抽水灌溉，其受到配电设施不完善、自然资源匮乏以及气候和地域性因素等多方面影响。现有的一些电力抽水设备无法在贫穷的偏远干旱地区得到有效利用，同时考虑到自然资源的消耗，环境不友好的柴油抽水机也势必逐步被淘汰。
发明内容
为了克服现有抽水设备在能耗方面的缺陷，本发明提供一种太阳能直膨式热力水泵，该水泵利用太阳能加热,有机工质膨胀带动活塞运动输出机械能从而抽取地下水,在不消耗电能及其他化石能源的情况下有效利用地下水资源，达到农田灌溉和人畜用水的目的，做到清洁绿色、节能环保。
本发明解决其技术问题所采取的方案是：
一种小型直膨式太阳能热力水泵，包括热力蒸汽机，其特征在于：所述热力蒸汽机包括壳体，所述壳体内部左右空间分别设置有配气活塞和动力活塞，所述动力活塞固定连接在配气活塞的活塞杆上；所述配气活塞左侧的壳体空间为加热空间，右侧为冷却空间，所述壳体外左半部分敷设有加热管道，所述壳体外右半部敷设有冷却管道，所述加热管道和冷却管道之间设有热阻极大玻璃棉；还包括太阳能集热板以及连接管道，所述太阳能集热板位于热力蒸汽机的一侧，其热传输管道通过连接管道与热力蒸汽机的加热管道连通；还包括轴承以及工作水箱，所述轴承包括轴承座，所述轴承座上设有轴心，所述轴心上配有连杆作为传动装置，所述热力蒸汽机位于轴承左侧，其动力活塞通过连杆连接轴承，所述工作水箱位于轴承右侧，内设有工作活塞，所述工作活塞的活塞杆通过连杆连接轴承；所述工作水箱底部还安装有排水管道和抽水管道，所述排水管道与冷却管道连通，利用抽取的水对有机工质异戊烷进行液化；所述抽水管道和排水管道上还设 有止回阀；所述的加热空间和冷却空间内填充有有机工质异戊烷。
所述太阳能集热板采用的是黑铬材料,集热管内部填充乙二醇加热工质。
所述的热力蒸汽机壳体外附有保护壳体，壳体和保护壳体之间设有保温层。
所述的动力活塞与壳体之间、工作活塞与水箱箱体之间采用石墨环密封,此材料具有良好的耐高温、润滑和密封性能。
所述壳体、加热管道以及冷却管道均为铜材质,可以更加有效地导热。
本发明的工作原理在于：
利用黑铬太阳能集热板吸收太阳能加热工质乙二醇，乙二醇通过连接管道流动到热力蒸汽机的加热管道，加热热力蒸汽机热空间部分中有机工质异戊烷(C5H12)，异戊烷膨胀做功推动配气活塞和动力活塞运动，同时将动力经过轴承传递到工作水箱，带动工作活塞运动，工作活塞向右运动使工作水箱形成负压，从而抽取地下水到达地面供灌溉利用或人畜使用。同时抽取的地下水在利用前通过冷却管道冷却蒸汽机的冷空间，带走高温高压蒸汽中的热量促使有机工质异戊烷(C5H12)液化，此时再次形成负压仓使配气活塞向左运动，从而形成一次完整的往复式运动，利用“太阳能——机械能”之间的转换达到在不利用其它外界能量的情况下，不断抽取地下水加以利用。
本发明的有益效果体现在
本发明可以在利用太阳能和有机工质作用在不消耗电能及其他化石能源的情况下有效利用地下水资源，同时循环利用，达到使用目的，整个抽水过程中不产生任何污染，零能耗零排放,节能环保，更加有效地解决干旱地区灌溉问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种小型直膨式太阳能热力水泵，包括热力蒸汽机，所述热力蒸汽机包括壳体4，所述壳体4内设有左右放置且相连的配气活塞3和动力活塞5，所述动力活塞5固定连接在配气活塞3的活塞杆上；所述配气活塞3左侧的壳体空间为加热空间，右侧为冷却空间，所述加热空间的壳体外侧敷设有加热管道6，所述冷却空间的壳体外侧敷设有冷却管道7；所述加热管道6和冷却管道7之间设有热阻极大的玻璃棉12；还包括太阳能集热板1以及连接管道2，所述 太阳能集热板1位于热力蒸汽机的一侧，其热传输管道通过连接管道2与热力蒸汽机的加热管道6连通；还包括轴承8以及工作水箱9，所述轴承8包括轴承座，所述轴承座上设有轴心，所述轴心上配有连杆作为传动装置，所述热力蒸汽机位于轴承8左侧，其动力活塞5通过连杆连接轴承8，所述工作水箱9位于轴承8右侧，内设有工作活塞11，所述工作活塞11通过连杆连接轴承8；所述工作水箱9底部还安装有排水管道和抽水管道，所述抽水管道和排水管道上还设有止回阀10；所述的加热空间和冷却空间内填充有机工质异戊烷。所述冷却管道7与在排水管道连通，利用抽取的水对有机工质异戊烷进行液化。
所述太阳能集热板采用黑铬材料,内部填充乙二醇加热工质。
所述的热力蒸汽机壳体外附有保护壳体，壳体和保护壳体之间设有保温层。
所述的动力活塞与壳体之间、工作活塞与水箱箱体之间采用石墨环密封,此材料具有良好的耐高温、润滑和密封性能。
所述壳体、加热管道以及冷却管道均为铜材质,可以更加有效地导热在工作时，利用黑铬太阳能集热板1吸收太阳能加热工质乙二醇，乙二醇通过连接管道2流动到热力蒸汽机的加热管道6，加热热力蒸汽机热空间部分中有机工质异戊烷(C5H12)，有机工质异戊烷膨胀热空间做功推动配气活塞3向右运动,同时，根据斯特林机原理，带动动力活塞5向右运动，二者同时将机械能传递到轴承8处和工作水箱9，带动工作活塞11运动，工作活塞11向右运动使工作水箱9形成负压，负压导致地下水通过止回阀10抽入到工作水箱9内，进而通过冷却管道7流动到地面提供灌溉利用或人畜使用。同时抽取的地下水在利用前通过冷却管道7冷却蒸汽机的冷空间，带走高温高压蒸汽中的热量促使有机工质异戊烷(C5H12)液化，使受热膨胀的有机工质液化形成负压仓，配气活塞3因此又受力向左运动，如此完成一个完整的循环，利用“太阳能——机械能”之间的转换达到在不利用其它外界能量的情况下，不断抽取地下水加以利用。

Claims (5)

1.一种小型直膨式太阳能热力水泵，包括热力蒸汽机，其特征在于：所述热力蒸汽机包括壳体，所述壳体内部左右空间分别设置有配气活塞和动力活塞，所述动力活塞固定连接在配气活塞的活塞杆上；所述配气活塞左侧的壳体空间为加热空间，右侧为冷却空间，所述壳体外左半部分敷设有加热管道，所述壳体外右半部敷设有冷却管道，所述加热管道和冷却管道之间设有玻璃棉；还包括太阳能集热板以及连接管道，所述太阳能集热板位于热力蒸汽机的一侧，其热传输管道通过连接管道与热力蒸汽机的加热管道连通；还包括轴承以及工作水箱，所述轴承包括轴承座，所述轴承座上设有轴心，所述轴心上配有连杆作为传动装置，所述热力蒸汽机位于轴承左侧，其动力活塞通过连杆连接轴承，所述工作水箱位于轴承右侧，内设有工作活塞，所述工作活塞的活塞杆通过连杆连接轴承；所述工作水箱底部还安装有排水管道和抽水管道，所述排水管道与冷却管道连通，所述抽水管道和排水管道上还设有止回阀；所述的加热空间和冷却空间内填充有有机工质异戊烷。
2.根据权利要求1所述的一种小型直膨式太阳能热力水泵，其特征在于:所述太阳能集热板采用黑铬材料,集热管内部填充乙二醇加热工质。
3.根据权利要求1所述的一种小型直膨式太阳能热力水泵，其特征在于:所述的热力蒸汽机壳体外附有保护壳体，壳体和保护壳体之间设有保温层。
4.根据权利要求1所述的一种小型直膨式太阳能热力水泵，其特征在于:所述的动力活塞与壳体之间、工作活塞与水箱箱体之间采用石墨环密封。
5.根据权利要求1所述的一种小型直膨式太阳能热力水泵，其特征在于:所述壳体、加热管道以及冷却管道均为铜材质。
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