CN106246498B

CN106246498B - 一种热力泵

Info

Publication number: CN106246498B
Application number: CN201610597974.1A
Authority: CN
Inventors: 傅霁宇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2018-03-09
Anticipated expiration: 2036-07-26
Also published as: CN106246498A

Abstract

本发明涉及一种热力泵，该热力泵依靠热源装置加热载热介质后，载热介质受热升压，将载热介质挤出到外界管路内，并回流到泵体的上腔中，浮箱在泵体的下腔内上下浮动，通过传动部件将泵体内设置的隔板打开或者合上密封，从而实现上腔和下腔的通路或者断路，完成一个载热介质在管路中的工作循环。本发明的有益效果为：完全依靠载热介质自身热能进行转换输送热能，节能、成本费用低廉、系统结构简单、热能输送效率高。

Description

一种热力泵

【技术领域】

本发明属于热能动力学技术领域，具体地说涉及一种热力泵。

【背景技术】

目前用于热能输送的装置主要由机械泵、热泵、热管、热机等。如中国专利申请号为201210321397.5的发明专利申请，公开了一种利用混凝土储热的太阳能采暖系统，其系统就是采用了太阳能热水器管路循环水泵进行热水循环的动力泵，显然其存在着电能的损耗，且安装一个单独用于动力循环的水泵也会增加成本。再如，中国专利申请号为200920178526.3的实用新型专利，具体公开了一种太阳能供暖装置，该专利同样包含有单独用于循环水的循环水泵。虽然都是热能输送，但大部分不是利用介质自身热能进行转换输送，所以存在耗能大、成本高、结构复杂、热能输送率低的缺点。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种热力泵，该热力泵结构简单合理、交换输送热能可靠高效，不需要单独在管路中增加一个用于循环热水的水泵，该热力泵解决了上述背景技术中提出的能耗大、成本高、结构复杂和热能输送率地的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种热力泵，包括泵体，所述泵体包括上泵体和下泵体，且所述上泵体和所述下泵体的外侧壁上均设有连接边沿，两个所述连接边沿结合处的所述上泵体和所述下泵体之间压合固定有一个水平放置的隔板，所述隔板将所述泵体分为位于隔板上的上腔和位于隔板下的下腔，所述上腔开设有介质进口，所述介质进口通过管路和一个止回阀连通所述下腔，所述下腔内设置有热源装置；所述隔板上开设有一个上封孔和一个下封孔，所述上封孔的上面设置有用于盖合所述上封孔的上封板；还包括浮箱、支座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆和锁销；所述支座固定连接在所述隔板的底面且位于所述上封孔的一侧；所述上封板的底面上固定连接所述第一连杆的一端，所述第一连杆的另一端通过铰链g连接所述第二连杆的一端，所述第二连杆的中部通过轴f连接在所述支座上，所述第二连杆的另一端通过铰链e连接所述第三连杆的一端，所述第三连杆的另一端通过铰链c连接在所述第四连杆的中部；所述锁销轴连接在所述支座上，用于锁住所述第二连杆；所述第四连杆一端具有用于拨开所述锁销的拨杆，具有拨杆的一端通过轴d连接在所述支座上，所述第四连杆的另一端通过轴a连接所述浮箱；位于所述第三连杆远离所述支座的一侧的所述第四连杆上通过铰链b连接所述第五连杆的一端，所述第五连杆的另一端通过轴h连接有一个下封板，所述下封板能够封堵所述下封孔，且所述下封板靠近所述支座的一端通过铰链l连接在所述支座上。

进一步地，所述上封孔的面积为S_上，所述下封孔的面积为S_下，S_上：S_下＝1:3或1:4。

进一步地，所述热源装置是生热装置或者是容热装置或者是集热装置；所述生热装置包括电热装置和燃料热源装置，所述燃料包括燃气、燃油和煤块；所述容热装置是载热介质通过热交换进行换热；所述集热装置包括太阳能和地热能收集装置。

进一步地，所述上封板与所述隔板接触的边缘设置有密封圈；所述隔板与所述泵体接触处设置有用于密封的胶垫；所述上泵体和所述下泵体之间采用螺栓固定连接。

进一步地，各铰链或轴之间的中心距比例为ad:bd＞3，ad:cd＞4,ef:fg＝1:1。

进一步地，所述轴f在位置上高于所述轴d。

进一步地，所述上腔与大气相通，且所述上腔的容积不小于下腔容积。

进一步地，所述止回阀的流向为由下腔流出到管道，且所述止回阀为可调压力止回阀。

进一步地，所述上封孔位于所述下封孔的右侧。

进一步地，所述铰链b、铰链c、铰链l均为长孔铰链，其长孔长度分别为L_b、L_c、L_l；其铰链轴的直径均为D；且L_b:D＝4:1，L_c:D＝3:1，L_l:D＝1.5:1。

本发明的有益效果是：完全依靠载热介质受热泵体内的压力上升，将载热介质通过止回阀流经散热器，再经过介质进口将载热介质回流到泵体内的，不需要额外的循环泵，既能够达到热能输送的目的，节能、成本低、结构简单，热能传递效率高。

【附图说明】

图1是本发明的一个实施例的剖面结构示意图；

图2是图1标记了各个铰接点的结构简图；

图3是本发明浮箱随载热介质液面下降到拨杆拨开锁销时，上封板和下封板呈打开状态时的结构示意图；

图4是图1的剖视仰视示意图；

图5是将图1中的上腔容积变换为与管路连通的闭路系统结构简图；

图6是两台不同输出频率和压力波峰互补的并联热力泵连接示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明的热力泵是基于以下原理:液体介质在加热时，受热膨胀，在固定体积的密闭容器内会产生液压能，在密闭的容器的一个侧壁上开设一个单向阀即可实现驱动液体循环。

如图1、图2以及图4所示，本发明提供了一种热力泵，包括泵体1，所述泵体1包括上泵体101和下泵体102，且所述上泵体101和所述下泵体102的外侧壁上均设有连接边沿103，两个所述连接边沿103结合处的所述上泵体101和所述下泵体102之间压合固定有一个水平放置的隔板2，所述隔板2将所述泵体1分为位于隔板2上的上腔和位于隔板2下的下腔，所述上腔开设有介质进口14，所述介质进口14通过管路和一个止回阀15连通所述下腔，所述下腔内设置有热源装置；所述隔板上开设有一个上封孔16和一个下封孔17，所述上封孔16的上面设置有用于盖合所述上封孔16的上封板9；还包括浮箱3、支座10、第一连杆18、第二连杆6、第三连杆19、第四连杆4、第五连杆20和锁销7；所述支座10固定连接在所述隔板2的底面且位于所述上封孔16的一侧；所述上封板9的底面上固定连接所述第一连杆18的一端，所述第一连杆18的另一端通过铰链g连接所述第二连杆6的一端，所述第二连杆6的中部通过轴f连接在所述支座10上，所述第二连杆6的另一端通过铰链e连接所述第三连杆19的一端，所述第三连杆19的另一端通过铰链c连接在所述第四连杆4的中部；所述锁销7轴连接在所述支座10上，用于锁住所述第二连杆6；所述第四连杆4一端具有用于拨开所述锁销7的拨杆8，具有拨杆的一端通过轴d连接在所述支座10上，所述第四连杆4的另一端通过轴a连接所述浮箱3；位于所述第三连杆19远离所述支座10的一侧的所述第四连杆4上通过铰链b连接所述第五连杆20的一端，所述第五连杆20的另一端通过轴h连接有一个下封板5，所述下封板5能够封堵所述下封孔17，且所述下封板5靠近所述支座10的一端通过铰链l连接在所述支座10上。所述上封孔16的面积为S_上，所述下封孔17的面积为S_下，S_上：S_下＝1:3或1:4。所述上封板9与所述隔板2接触的边缘设置有密封圈(如图1中的Ⅳ处所示)；所述隔板2与所述泵体1接触处设置有用于密封的胶垫12；所述上泵体101和所述下泵体102之间采用螺栓13固定连接。各铰链或轴之间的中心距比例为ad:bd＞3，ad:cd＞4,ef:fg＝1:1(如图2所示)。所述铰链b、铰链c、铰链l均为长孔铰链，其长孔长度分别为L_b、L_c、L_l；其铰链轴的直径均为D；且L_b:D＝4:1，L_c:D＝3:1，L_l:D＝1.5:1(如图1中的Ⅰ处即L_b、Ⅱ处即L_c和Ⅲ处即L_l的局部放大示意图)。所述轴f在位置上高于所述轴d。所述上腔与大气相通，且所述上腔的容积不小于下腔容积。所述止回阀15的流向为由下腔流出到管道，且所述止回阀15为可调压力止回阀。所述上封孔16位于所述下封孔17的右侧。

需要说明的是，图1中上腔内横向画有双点划线、下腔内也画有双点划线，双点划线即代表省略了部分上腔的体积、下腔和下腔内设置的热源装置。

如图5所示，可将图1中的上腔制作成与输热管道相连通的小容积腔室，结构更加简单。

如图6所示，在同一热源加热下，可将两台或者更多的输出频率不同、压力波峰不同的热力泵并联起来相互补偿，能够获得更好的传递热能的效果；举例说明，将频率较高的一台的上封板的面积制作为大于频率较低的一台的上封板的面积；频率较高的一台的下泵体的体积小于频率较低的一台的下泵体的体积，且两者公用一个上泵体。

实施例:

如图1所示，当下腔介质液面处于最高位时，浮箱3带动上封板9和下封板5关闭，此时锁销7将第二连杆6锁住，下腔呈封闭状态。

随着温度的不断升高(热源装置的加热结果)，载热介质分子震动频率增高，分子间间距增大，载热介质总体体积膨胀增大，同时一部分载热介质分子间距进一步增大形成气体，逸出液面占据液面以上大量空间，形成一定气压，迫使载热介质压力继续增大，当压力大于出口止回阀15阻力时，多余出的载热介质体积便通过止回阀15被推出泵体1。随着下腔的液面以上空间增大，液面下降，载热介质气体无法浮起浮箱3，浮箱3只能随着液面下降。

如图3所示，当液面下降到一定高度，浮箱3通过第四连杆4带动拨杆8，拨开锁销7，第二连杆6被释放，上封板9打开释放压力，下封板5随后打开，补充下腔载热介质，为下一轮加压做准备，如此循环重复。送出的载热介质经由散热器或其他热交换装置交换后，再由介质进口14回到热力泵上腔。这样完成闭路循环。由于，本热力泵是利用自身热能进行自主交换和输送，具有热能利用率高，热损耗小，且可获得相对较高的输送压力，使其具有广泛的应用领域。如可与家用锅炉配套，用于壁挂散热器或地暖设施采暖运行。也可设计成单户住宅临时停暖时与采暖设施相连，采用电热源装置或燃气热装置应急使用。又如在北方冬季日照较强地区，与太阳能热水器相连，供家庭取暖，再如有些工矿企业在生产时，将可燃工业尾气长期露天燃烧排放造成环境污染，可使用本发明将其热能回收转化再利用。

本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域普通技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种热力泵，其特征在于，包括泵体，所述泵体包括上泵体和下泵体，且所述上泵体和所述下泵体的外侧壁上均设有连接边沿，两个所述连接边沿结合处的所述上泵体和所述下泵体之间压合固定有一个水平放置的隔板，所述隔板将所述泵体分为位于隔板上的上腔和位于隔板下的下腔，所述上腔开设有介质进口，所述介质进口通过管路和一个止回阀连通所述下腔，所述下腔内设置有热源装置；所述隔板上开设有一个上封孔和一个下封孔，所述上封孔的上面设置有用于盖合所述上封孔的上封板；还包括浮箱、支座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆和锁销；所述支座固定连接在所述隔板的底面且位于所述上封孔的一侧；所述上封板的底面上固定连接所述第一连杆的一端，所述第一连杆的另一端通过铰链g连接所述第二连杆的一端，所述第二连杆的中部通过轴f连接在所述支座上，所述第二连杆的另一端通过铰链e连接所述第三连杆的一端，所述第三连杆的另一端通过铰链c连接在所述第四连杆的中部；锁销轴连接在所述支座上，用于锁住所述第二连杆；所述第四连杆一端具有用于拨开所述锁销的拨杆，具有拨杆的一端通过轴d连接在所述支座上，所述第四连杆的另一端通过轴a连接所述浮箱；位于所述第三连杆远离所述支座的一侧的所述第四连杆上通过铰链b连接所述第五连杆的一端，所述第五连杆的另一端通过轴h连接有一个下封板，所述下封板能够封堵所述下封孔，且所述下封板靠近所述支座的一端通过铰链l连接在所述支座上。

2.根据权利要求1所述的热力泵，其特征在于，所述上封孔的面积为S_上，所述下封孔的面积为S_下，S_上：S_下＝1:3或1:4。

3.根据权利要求1所述的热力泵，其特征在于，所述热源装置是生热装置或者是容热装置或者是集热装置；所述生热装置包括电热装置和燃料热源装置，所述燃料包括燃气、燃油和煤块；所述容热装置是载热介质通过热交换进行换热；所述集热装置包括太阳能和地热能收集装置。

4.根据权利要求1所述的热力泵，其特征在于，所述上封板与所述隔板接触的边缘设置有密封圈；所述隔板与所述泵体接触处设置有用于密封的胶垫；所述上泵体和所述下泵体之间采用螺栓固定连接。

5.根据权利要求1所述的热力泵，其特征在于，各铰链或轴之间的中心距比例为ad:bd＞3，ad:cd＞4,ef:fg＝1:1。

6.根据权利要求1所述的热力泵，其特征在于，所述铰链b、铰链c、铰链l均为长孔铰链，其长孔长度分别为L_b、L_c、L_l；其铰链轴的直径均为D；且L_b:D＝4:1，L_c:D＝3:1，L_l:D＝1.5:1。

7.根据权利要求1所述的热力泵，其特征在于，所述轴f在位置上高于所述轴d。

8.根据权利要求1所述的热力泵，其特征在于，所述上腔与大气相通，且所述上腔的容积不小于下腔容积。

9.根据权利要求1所述的热力泵，其特征在于，所述止回阀的流向为由下腔流出到管道，且所述止回阀为可调压力止回阀。

10.根据权利要求1所述的热力泵，其特征在于，所述上封孔位于所述下封孔的右侧。