CN109974285A - 基于水力空化的家用即开即用热水器 - Google Patents

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    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
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Abstract

一种基于水力空化的家用即开即用热水器，包括定子、转子和转轴，定子内部设置有空化腔，转子设置在定子的空化腔中，转子为密闭筒体，转子上分布有空化孔洞，空化孔洞为盲孔。转轴安装在定子中并穿过转子，转子密闭连接在转轴上随转轴转动，转轴一端伸出定子并与传动装置连接，定子一端连接进水管道，另一端连接出水管道。水源进入到水力空化器中，在水力反应器中转子在转轴带动下以空化转速旋转产生空化泡，通过空化泡从产生到溃灭过程中释放的能量，达到对水源加热的作用，加热效率高，稳定性好。该热水器利用水的空化现象对水源进行加热，整体结构简单，检修拆卸方便，节省空间，加热效率高，速度快，即开即用，可全天候全时段使用。

Description

基于水力空化的家用即开即用热水器
技术领域
本发明涉及一种家用热水供给系统，属于对水源加热的水力空化器技术领域。
背景技术
目前家用的热水供给系统中，对水源加热主要采用以下几种加热方式：1.太阳能热水器：将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能，将水从低温加热到高温；2.电热水器：使用一根电加热管，通电之后给水提供热量；3.燃气热水器：以燃气作为燃料，通过燃烧加热方式，将热量传递到流经热交换器的冷水中，以达到制备热水目的；4.空气能热水器：把空气中的低温热量吸收进来，经过氟介质气化，然后通过压缩机压缩后增压升温，再通过换热器转化给水加热，压缩后的高温热能以此来加热水温)。
以上加热方式存在以下弊端：
1.太阳能热水器管路长，浪费水，受天气影响严重不能保证24h热水供应，且水质会导致器材寿命问题；
2.电热水器水温加热温度高，易结垢，污垢清理麻烦，不清又影响发热器寿命，功率大，能耗高；
3.热水管道太长，热量消耗大，效率低；
4.冬天只能电加热，成本高，需要一个大水箱储水，占空间。
因此，如何解决现有热水器加热方式存在的上述缺点是本领域需要解决的技术问题。
空化是指液体内局部压力下降时，液体内部或液固交界面上气体空穴的形成、发展和溃灭的过程。当液体压力降至液体饱和蒸气压甚至以下时，由于液体的剧烈汽化而产生大量空化泡。空化泡随液体流动膨胀、生长。当液体压力恢复时，空化泡瞬间溃灭形成微射流和冲击波，产生瞬间局部高温和瞬间高压。空化现象释放的能量也可以加以利用，以实现对化学、物理等过程的强化，达到增效、节能、降耗等效果。如中国专利文献CN2004100210985公开的一种通过多孔孔板产生空化的灭菌装置，利用空化发生时产生的瞬间高温高压来对液体原料进行灭菌消毒。CN104556266A公开了一种强化水力空化处理装置，使流体空化后崩溃产生大量自由基，有效提高水力空化降解有机污染物的能力，以达到提高和强化空化处理废水效果的目的。
但是目前市面上的水力空化加热装置存在有两方面的问题，一是空化装置结构复杂，处理量小而又难以大型化；二是空化装置强度小，效率低下，能量浪费严重。难以实现小型家用化。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种小型化、加热效率高、即开即用的基于水力空化的家用即开即用热水器。
本发明的基于水力空化的家用即开即用热水器，采用如下技术方案：
该热水器，包括定子、转子和转轴，定子内部设置有空化腔，转子设置在定子的空化腔中，转子为密闭筒体，转子上分布有空化孔洞，空化孔洞为盲孔，转轴安装在定子中并穿过转子，转子密闭连接在转轴上随转轴转动，转轴一端伸出定子并与传动装置连接，定子一端连接进水管道，另一端连接出水管道。
所述空化孔洞的外端面与定子内壁之间的距离为4-6mm，以保证空化现象的形成。
所述空化孔洞的直径与深度比例为1:2-1:3。
所述转子的转速为2800r/min-3600r/min。
所述进水管道和出水管道上均连接有阀门。
所述转轴与定子的连接处之间设置有机械密封，以保证水不会进入空化腔内。
所述传动装置包括增速器和电动机，增速器与电动机连接，转轴通过联轴器与增速器连接。电动机通过增速器带动转轴转动。
所述进水管道和出水管道在定子上对角设置，以防止出现短流现象。
供水系统中，水源进入到水力空化器中，在水力反应器中转子在转轴带动下以空化转速旋转产生空化泡，通过空化泡从产生到溃灭过程中释放的能量，达到对水源加热的作用，加热效率高，稳定性好。
本发明改变了现有对水源的加热方式，利用转子的旋转产生空化现象对水源进行加热，空化现象作为一种复杂的物理现象，能够产生极高的温度以及瞬时高压。整体结构简单，检修拆卸方便，节省空间，加热效率高，速度快，即开即用，可全天候全时段使用，能耗低并且可大型化，只需改变转子和定子尺寸，更换大功率变频电机便可以满足更大热水量的需求。
附图说明
图1是本发明基于水力空化的家用即开即用热水器的结构示意图。
图2是本发明热水器的水路连接示意图：
图中：1.进水管道，2.法兰盘连接，3.进水阀门，4.法兰盘连接,5.轴承左支撑盖，6.定子左端盖，7.转子左端盖，8.垫片，9.密封圈，10.定子，11.转子，12.转子右端盖，13.定子右端盖，14.轴承右支撑盖，15.机械密封，16.角接触球轴承，17.联轴器，18.增速器，19.电动机，20.轴承右端盖，21.螺钉连接，22.管道，23.法兰盘连接，24.螺钉连接，25.螺栓连接，26.沉头螺钉连接，27.轴，28.密封垫圈，29.机械密封，30.角接触球轴承，31.轴承左端盖，32.楔键，33.空化孔洞，34.水箱，35.热水阀，36.冷水阀，37.数显式温度传感器，38.用水阀，39.水力空化热水器。
具体实施方式
本发明的基于水力空化的家用即开即用热水器，如图1所示，包括定子10、转子11和转轴27。
定子10的两端通过螺栓25连接有定子左端盖6和定子右端盖13，定子10与其左右两端盖之间设置有密封垫圈28，使整个定子10形成密闭筒体。定子10及其端盖的内部组成密闭空化腔。
定子左端盖6和定子右端盖13上分别通过螺钉24连接有轴承左支撑盖5和轴承右支撑盖14，轴承左支撑盖5和轴承右支撑盖14内分别安装有角接触球轴承30和角接触球轴承16。转轴27通过轴承左支撑盖5和轴承右支撑盖14内的角接触球轴承16安装在定子10中，并且一端伸出定子右端盖13，该伸出端通过联轴器17与增速器18连接，增速器18与电动机19连接，电动机19通过增速器18带动转轴27转动。轴承左支撑盖5上通过螺钉连接有轴承左端盖31，轴承右支撑盖14通过螺钉21连接有轴承右端盖20。转轴27与轴承左支撑盖5和轴承右支撑盖14之间分别设置有机械密封29和机械密封15。
转子11的两端通过螺钉26连接有转子右端盖12和转子左端盖7，转子11与其端盖之间设置有垫片8和密封圈9。转子11处于定子10的空化腔内，其两端的端盖通过楔键32连接在转轴27上，使整个转子11与转轴27一起旋转。转子11上分布有空化孔洞39，空化孔洞39为盲孔。空化孔洞39的外端面与定子的内壁之间的距离为4-6mm，空化孔洞39的直径与深度比例为1:2-1:3，以保证空化现象的形成。转子11的转速为2800r/min-3600r/min。这些参数是根据热水家用的特点经过大量实验获得的，达到了加热效率、供水效果和成本的最佳匹配。
定子左端盖6上连接进水管道1，进水管道1上通过法兰盘2和法兰盘4连接有进水阀门3。定子右端盖13上连接有出水管道22，出水管道22通过法兰盘23连接用水管道。进水管道1和出水管道22在定子上为对角设置，这样相对设置可防止出现短流现象。
定子10固定在地基上。转子11的材料是双相钢渗氮。将组装完成的转子11安装在转轴27上后，再将角接触轴承安装在转轴27上，随后装配定子左右端盖、机械密封和轴承端盖。机械密封可以将水隔离开，防止渗漏进空化腔内。
图2所示为将本发明的空化热水器39连接到供水系统。打开进水阀门3，自来水通过进水管道1进入本发明所述的水力空化热水器39的定子10内。启动电动机4，通过增速器18达到可以产生空化泡的转速。转子11在转轴27带动下以空化转速旋转，通过空化作用对水体加热，加热完成后的水经出水管道22流入保温箱34中，然后通过控制热水阀35与冷水阀36对冷热水进行混合，由用水阀38供水。利用数显式温度传感器37监测水温，保证合适的水温。

Claims (8)

1.一种基于水力空化的家用即开即用热水器，包括定子、转子和转轴，其特征是：定子内部设置有空化腔，转子设置在定子的空化腔中，转子为密闭筒体，转子上分布有空化孔洞，空化孔洞为盲孔，转轴安装在定子中并穿过转子，转子密闭连接在转轴上随转轴转动，转轴一端伸出定子并与传动装置连接，定子一端连接进水管道，另一端连接出水管道。
2.根据权利要求1所述基于水力空化的家用即开即用热水器，其特征是：所述空化孔洞的外端面与定子内壁之间的距离为4-6mm。
3.根据权利要求1所述基于水力空化的家用即开即用热水器，其特征是：所述空化孔洞的直径与深度比例为1:2-1:3。
4.根据权利要求1所述基于水力空化的家用即开即用热水器，其特征是：所述转子的转速为2800r/min-3600r/min。
5.根据权利要求1所述基于水力空化的家用即开即用热水器，其特征是：所述进水管道和出水管道上均连接有阀门。
6.根据权利要求1所述基于水力空化的家用即开即用热水器，其特征是：所述转轴与定子的连接处之间设置有机械密封。
7.根据权利要求1所述基于水力空化的家用即开即用热水器，其特征是：所述传动装置包括增速器和电动机，增速器与电动机连接，转轴通过联轴器与增速器连接。
8.根据权利要求1所述基于水力空化的家用即开即用热水器，其特征是：所述进水管道和出水管道在定子上为对角设置。
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