CN115183500B - 一种改进型空气能热泵 - Google Patents
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Abstract
本发明属于热泵技术领域，具体涉及一种改进型空气能热泵，包括压缩机、膨胀阀、蒸发器和换热机构，水箱内安装有用于去除换热管表面水垢的除垢机构，进水管上安装有流量控制机构；本发明的空气能热泵在使用过程中，流量控制机构能够对进水管中的流量进行三挡调节，从而对水箱内的水面高度进行控制；需要对换热管外壁进行清理时，只需降低进水管中的流量，使得水箱内的水面高度下降，然后增加进水管中的流量使得水箱内的水面高度上升，最后将进水管中的流量调回至中档，使得水箱内的水面高度保持恒定；水面高度上升过程中，除垢机构能够对换热管外壁进行清理，整个过程无需对水箱和换热管进行拆卸，提升了操作的便利性。
Description
技术领域
本发明属于热泵技术领域，具体涉及一种改进型空气能热泵。
背景技术
空气能热泵是利用空气中的热量来产生热能的装置，包括换热机构、膨胀阀、压缩机和蒸发器，空气能热泵是按照逆卡诺循环原理工作的，即压缩机将冷媒压缩形成高温高压气体，高温高压气体进入换热器，高温气体在换热机构的管道中与冷水进行热量传递，冷水吸收热量后变为热水，热量被带走的高温气体逐渐转换为常温气液状态，随后气液状态的冷媒经由节流装置被送入蒸发器中，利用风扇将空气中的热量不断输入，冷媒被迅速汽化，吸收热量后变为低温低压气态冷媒再次被压缩机吸入。
空气能热泵长时间使用过程中，冷水不断与换热机构中的管道外壁接触，管道外壁会覆盖一层水垢，水垢的存在会阻碍管道内的高温气体与管道外部的冷水之间换热，导致空气能热泵的性能下降，故需定期对管道外壁的水垢进行清理；目前对水垢清理时，需要将换热机构中的水箱和管道拆散，然后对每个管道进行单独清理，这种方式不但操作繁琐，且清理过程中空气能热泵无法正常工作，影响了室内热水的正常供给。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种改进型空气能热泵，包括压缩机、膨胀阀、蒸发器和换热机构，所述换热机构包括水箱，水箱上固定安装有连通水箱内部的进水管和排水管；水箱的顶部和底部分别固定安装有贯穿水箱外壳的进气管和排气管，进气管端部固定安装有位于水箱内部的进气盘，排气管端部固定安装有位于水箱内部的排气盘，进气盘和排气盘之间通过若干个换热管相连通；所述排水管位于水箱侧壁上靠近底部的位置，水箱内安装有用于去除换热管表面水垢的除垢机构，除垢机构包括活动安装在若干个换热管之间的升降板，升降板上对应每个换热管的位置均开设有圆槽，圆槽内壁上开设有环形槽，环形槽内安装有与其轴线重合的除垢环，除垢环上均匀固定安装有若干个除垢片，除垢片的端部与对应换热管的外壁相贴合。
所述进水管上安装有流量控制机构，流量控制机构包括固定安装在进水管内的挡水板，挡水板的圆周面与进水管的内壁紧密贴合；挡水板上开设有若干个贯穿挡水板的通水槽；进水管的内部安装有调节板，调节板上开设有与通水槽数量相同且贯穿调节板的调节槽。
所述排水管上安装有用于收集从换热管上脱落水垢的过滤机构。
作为本发明的一种优选技术方案，若干个通水槽沿进水管周向均匀布置，通水槽为弧形槽且通水槽的虚拟轴线与进水管的轴线重合；调节板为环形且调节板与进水管转动配合，调节槽与通水槽形状相同且位置对应，调节槽的虚拟轴线与进水管的轴线重合。
作为本发明的一种优选技术方案，调节板的外壁上固定安装有贯穿进水管的调节杆，进水管上开设有与调节杆配合的滑槽，调节杆端部固定安装有弧形锥齿条；进水管外壁上转动安装有转轴，转轴上固定安装有与弧形锥齿条相互啮合的锥齿盘。
作为本发明的一种优选技术方案，所述锥齿盘的表面开设有三个定位孔，进水管外壁上固定安装有支架，支架上固定安装有定位板，定位板上滑动安装有贯穿定位板且与定位孔配合的定位杆，定位杆端部固定安装有端板，端板与定位板之间固定连接有定位弹簧，锥齿盘上固定安装有拨片。
作为本发明的一种优选技术方案，升降板为泡沫板，升降板的边缘处固定安装有环形气囊。
作为本发明的一种优选技术方案，所述除垢环与环形槽转动配合，除垢环的外圆周面上均匀安装有若干个滚珠，滚珠与环形槽滚动配合；除垢环底面固定安装有与其轴线重合的安装筒，安装筒的外壁上沿周向均匀固定安装有若干个除垢叶片。
作为本发明的一种优选技术方案，所述过滤机构包括通过插接的方式安装在排水管内部的过滤环，过滤环内侧固定安装有过滤板，排水管上开设有插孔，排水管上对应过滤环的位置安装有弧形的橡胶块，橡胶块上固定安装有与插孔过盈配合的橡胶插块；橡胶块的内弧面与过滤环的外圆周面相贴合。
作为本发明的一种优选技术方案，所述过滤板中部固定安装有轴承板，轴承板上转动安装有贯穿轴承板的安装轴，安装轴上位于过滤板远离水箱的一侧固定安装有若干个过滤叶片；安装轴上位于过滤板靠近水箱的一侧固定安装有连接杆，连接杆端部固定安装有收集箱，收集箱的端部通过螺栓安装有密封板；收集箱上均匀开设有若干个筛孔，收集箱上开设有连通其内部的进水口。
作为本发明的一种优选技术方案，所述收集箱内部对应进水口的位置转动安装有阻水板，收集箱内部固定安装有承压板，阻水板和承压板之间固定连接有复位弹簧。
作为本发明的一种优选技术方案，过滤环外壁上开设有凹槽，凹槽内固定安装有提拉杆。
本发明至少具有如下有益效果：(1)本发明的空气能热泵在使用过程中，流量控制机构能够对进水管中的流量进行三挡调节，从而对水箱内的水面高度进行控制；需要对换热管外壁进行清理时，只需降低进水管中的流量，使得水箱内的水面高度下降，然后增加进水管中的流量使得水箱内的水面高度上升，最后将进水管中的流量调回至中档，使得水箱内的水面高度保持恒定；水面高度上升过程中，除垢机构能够自动对换热管外壁进行清理，整个过程无需对水箱和换热管进行拆卸，提升了操作的便利性。
(2)本发明通过控制水箱内的水面高度对除垢机构中的升降板高度进行调整，从而通过浮力带动除垢机构工作，升降板上升过程中，水流的作用使得除垢叶片、安装筒、除垢环和除垢片持续转动，除垢片与换热管外壁各处位置均能接触，提高了对水垢的清除效果。
(3)本发明通过除垢机构对换热管外壁进行清理过程中，空气能热泵能够正常工作；对过滤机构进行清理时，人工拆卸过滤环后只需将橡胶块重新安装到排水管上，排水管仍能继续排水，空气能热泵仍然能够正常工作，以保证室内的热水供应。
(4)本发明的过滤机构在工作时，水流带动换热管上脱落的水垢颗粒与过滤板接触，过滤板对水垢颗粒进行过滤，穿过过滤板的水流作用在过滤叶片上，带动安装轴、连接杆、收集箱和密封板同步转动，收集箱对过滤板上附着的水垢颗粒进行收集；由于收集箱持续转动，且收集箱内的阻水板只能在水流作用下朝收集箱内部转动打开，故水流始终从进水口处流入收集箱，然后从筛孔处流出，水垢颗粒会始终留存在收集箱内部，从而保证了过滤机构对水垢的收集效果，避免了水垢通过排水管进入室内影响生活用水水质的情况出现。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明实施例中改进型空气能热泵中水箱的内部结构示意图。
图2为图1中A处的放大示意图。
图3为本发明实施例中升降板的结构示意图。
图4为本发明实施例中流量控制机构的第一立体结构示意图。
图5为本发明实施例中流量控制机构的第二立体结构示意图。
图6为本发明实施例中过滤机构的内部结构侧视图。
图7为本发明实施例中过滤机构的内部结构正视图。
图8为本发明实施例中收集箱的内部结构示意图。
图9为本发明实施例中收集箱、密封板和连接杆的结构示意图。
图中：1、水箱；2、进水管；3、排水管；4、进气管；5、排气管；6、进气盘；7、排气盘；8、换热管；9、除垢机构；901、升降板；902、圆槽；903、环形槽；904、除垢环；905、除垢片；906、环形气囊；907、滚珠；908、安装筒；909、除垢叶片；10、流量控制机构；1001、挡水板；1002、通水槽；1003、调节板；1004、调节槽；1005、调节杆；1006、滑槽；1007、弧形锥齿条；1008、转轴；1009、锥齿盘；1010、定位孔；1011、定位板；1012、定位杆；1013、端板；1014、定位弹簧；1015、拨片；11、过滤机构；1101、过滤环；1102、过滤板；1103、插孔；1104、橡胶块；1105、橡胶插块；1106、轴承板；1107、安装轴；1108、过滤叶片；1109、连接杆；1110、收集箱；1111、密封板；1112、筛孔；1113、进水口；1114、阻水板；1115、承压板；1116、复位弹簧；1117、提拉杆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，本实施例提供了一种改进型空气能热泵，包括压缩机、膨胀阀、蒸发器和换热机构，所述换热机构包括水箱1，水箱1上固定安装有连通水箱1内部的进水管2和排水管3；水箱1的顶部和底部分别固定安装有贯穿水箱1外壳的进气管4和排气管5，进气管4端部固定安装有位于水箱1内部的进气盘6，排气管5端部固定安装有位于水箱1内部的排气盘7，进气盘6和排气盘7之间通过若干个换热管8相连通；排水管3位于水箱1侧壁上靠近底部的位置；本实施例中压缩机、膨胀阀和蒸发器均为现有技术，冷媒在压缩机、膨胀阀、蒸发器、进气管4、进气盘6、换热管8、排气盘7和排气管5之间循环；外部的冷水从进水管2进入水箱1内，冷水与换热管8接触后吸收冷媒的热量，冷水升温后成为热水并从排水管3处排出供给室内。
如图1、图2和图3所示，水箱1内安装有用于去除换热管8表面水垢的除垢机构9，除垢机构9包括活动安装在若干个换热管8之间的升降板901，升降板901为泡沫板，升降板901上对应每个换热管8的位置均开设有圆槽902，圆槽902内壁上开设有环形槽903，环形槽903内安装有与其轴线重合的除垢环904，除垢环904上均匀固定安装有若干个除垢片905，除垢片905的端部与对应换热管8的外壁相贴合；升降板901的边缘处固定安装有环形气囊906；除垢环904与环形槽903转动配合，除垢环904的外圆周面上均匀安装有若干个滚珠907，滚珠907与环形槽903滚动配合；除垢环904底面固定安装有与其轴线重合的安装筒908，安装筒908的外壁上沿周向均匀固定安装有若干个除垢叶片909。
水箱1内存有水时，升降板901和环形气囊906在浮力作用下漂浮在水面上，当水箱1内水面升降时，升降板901和环形气囊906也同步升降；升降板901上升时带动除垢环904、除垢片905、安装筒908和除垢叶片909同步上升，水流作用在除垢叶片909上带动除垢叶片909、安装筒908、除垢环904、滚珠907和除垢片905同步转动，滚珠907在环形槽903内壁上滚动；除垢片905呈旋转状态上升的过程中对换热管8表面的水垢起到刮除的效果，从换热管8上脱落的水垢颗粒随水流向排水管3；升降板901下降时带动除垢环904、除垢片905、安装筒908和除垢叶片909同步下降复位。
如图4和图5所示，进水管2上安装有流量控制机构10，流量控制机构10包括固定安装在进水管2内的挡水板1001，挡水板1001的圆周面与进水管2的内壁紧密贴合；挡水板1001上开设有若干个贯穿挡水板1001的通水槽1002；进水管2的内部转动安装有环形的调节板1003，调节板1003上开设有与通水槽1002数量相同且贯穿调节板1003的调节槽1004；若干个通水槽1002沿进水管2周向均匀布置，通水槽1002为弧形槽且通水槽1002的虚拟轴线与进水管2的轴线重合；调节槽1004与通水槽1002形状相同且位置对应，调节槽1004的虚拟轴线与进水管2的轴线重合；调节板1003的外壁上固定安装有贯穿进水管2的调节杆1005，进水管2上开设有与调节杆1005配合的滑槽1006，调节杆1005端部固定安装有弧形锥齿条1007；进水管2外壁上转动安装有转轴1008，转轴1008上固定安装有与弧形锥齿条1007相互啮合的锥齿盘1009；锥齿盘1009的表面开设有三个定位孔1010，进水管2外壁上固定安装有支架，支架上固定安装有定位板1011，定位板1011上滑动安装有贯穿定位板1011且与定位孔1010配合的定位杆1012，定位杆1012端部固定安装有端板1013，端板1013与定位板1011之间固定连接有定位弹簧1014，锥齿盘1009上固定安装有拨片1015。
流量控制机构10有三挡调节，能够将进水管2中的流量调整为大水量、中等水量和小水量，当进水管2中为小水量时，排水管3中流量大于进水管2中流量，水箱1内水量减少，升降板901下降；当进水管2中为大水量时，排水管3中流量小于进水管2中流量，水箱1内水量增加，升降板901上升；当进水管2中为中等水量时，排水管3中流量等于进水管2中流量，水箱1内水量保持不变，升降板901高度保持不变；当通水槽1002与调节槽1004位置完全对应时，进水管2中为大水量，当通水槽1002与调节槽1004有一半交错时，进水管2中的流量为中等水量，当通水槽1002与调节槽1004仅有一半以下交错时，进水管2中的流量为小水量；通过人工转动拨片1015带动锥齿盘1009转动时，锥齿盘1009会带动弧形锥齿条1007转动，弧形锥齿条1007通过调节杆1005带动调节板1003转动，从而实现通水槽1002与调节槽1004之间位置的变换，进而实现进水管2内流量状态的调节；通过定位弹簧1014的作用使得定位杆1012稳定插接在不同定位孔1010内，从而维持进水管2内不同的流量状态，进而实现水箱1内液面稳定升降，保证了除垢机构9的工作效果。
如图6和图7所示，排水管3上安装有用于收集从换热管8上脱落水垢的过滤机构11，过滤机构11包括通过插接的方式安装在排水管3内部的过滤环1101，过滤环1101外壁上开设有凹槽，凹槽内固定安装有提拉杆1117；过滤环1101内侧固定安装有过滤板1102，排水管3上开设有插孔1103，排水管3上对应过滤环1101的位置安装有弧形的橡胶块1104，橡胶块1104上固定安装有与插孔1103过盈配合的橡胶插块1105；橡胶块1104的内弧面与过滤环1101的外圆周面相贴合；工作过程中，过滤环1101和过滤板1102位于排水管3内部，橡胶块1104压在过滤环1101上与过滤环1101紧密贴合，橡胶插块1105插入插孔1103中，保证橡胶块1104不会脱落，水流挟带从换热管8上脱落的水垢颗粒穿过过滤板1102，过滤板1102对水垢颗粒进行过滤；使用一段时间后，通过人工将橡胶块1104拔离过滤环1101，然后将过滤环1101和过滤板1102取出进行清理，这一过程中仅仅有少量水从排水管3内溢出，只需将橡胶插块1105重新插入插孔1103，橡胶块1104即重新装回至排水管3上，排水管3内的水就不会溢出，空气能热泵即可保持持续工作状态，为室内提供热水。
如图6、图7、图8和图9所示，过滤板1102中部固定安装有轴承板1106，轴承板1106上转动安装有贯穿轴承板1106的安装轴1107，安装轴1107上位于过滤板1102远离水箱1的一侧固定安装有若干个过滤叶片1108；安装轴1107上位于过滤板1102靠近水箱1的一侧固定安装有连接杆1109，连接杆1109端部固定安装有收集箱1110，收集箱1110的端部通过螺栓安装有密封板1111；收集箱1110上均匀开设有若干个筛孔1112，收集箱1110上开设有连通其内部的进水口1113；收集箱1110内部对应进水口1113的位置转动安装有阻水板1114，收集箱1110内部固定安装有承压板1115，阻水板1114和承压板1115之间固定连接有复位弹簧1116。
穿过过滤板1102的水流作用在过滤叶片1108上带动过滤叶片1108转动，过滤叶片1108带动安装轴1107、连接杆1109、收集箱1110和密封板1111转动，收集箱1110转动过程中水与阻水板1114之间产生作用力，水流克服复位弹簧1116的弹力作用向内推开阻水板1114，附着在过滤板1102上的水垢颗粒随着水流一起经进水口1113进入收集箱1110，水从筛孔1112处流出，水垢颗粒留存在收集箱1110内；通过人工提拉提拉杆1117将过滤环1101和过滤板1102整体拉出排水管3的过程中，位弹簧1116的弹力作用使得阻水板1114对进水口1113起到封闭作用，水垢颗粒不会从进水口1113处溢出；将过滤环1101和过滤板1102整体取出后，打开密封板1111，对密封板1111内部的水垢颗粒进行清洗，清洗完成后，将过滤机构11中各个零件复位即可。
本实施例中改进型空气能热泵的工作过程如下：冷媒在压缩机、膨胀阀、蒸发器、进气管4、进气盘6、换热管8、排气盘7和排气管5之间循环；外部的冷水从进水管2进入水箱1内，冷水与换热管8接触后吸收冷媒的热量，冷水升温后成为热水并从排水管3处排出供给室内；通过流量控制机构10控制水箱1内的水量，从而控制水箱1内的液面升降，水箱1内的液面升降过程中，除垢机构9对换热管8表面的水垢颗粒进行刮除，刮除下来的水垢颗粒经过滤机构11过滤后存在收集箱1110内，人工定期对收集箱1110内的水垢颗粒进行清理即可。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种改进型空气能热泵，包括压缩机、膨胀阀、蒸发器和换热机构，所述换热机构包括水箱(1)，水箱(1)上固定安装有连通水箱(1)内部的进水管(2)和排水管(3)；水箱(1)的顶部和底部分别固定安装有贯穿水箱(1)外壳的进气管(4)和排气管(5)，进气管(4)端部固定安装有位于水箱(1)内部的进气盘(6)，排气管(5)端部固定安装有位于水箱(1)内部的排气盘(7)，进气盘(6)和排气盘(7)之间通过若干个换热管(8)相连通；其特征在于：所述排水管(3)位于水箱(1)侧壁上靠近底部的位置，水箱(1)内安装有用于去除换热管(8)表面水垢的除垢机构(9)，除垢机构(9)包括活动安装在若干个换热管(8)之间的升降板(901)，升降板(901)上对应每个换热管(8)的位置均开设有圆槽(902)，圆槽(902)内壁上开设有环形槽(903)，环形槽(903)内安装有与其轴线重合的除垢环(904)，除垢环(904)上均匀固定安装有若干个除垢片(905)，除垢片(905)的端部与对应换热管(8)的外壁相贴合；
所述进水管(2)上安装有流量控制机构(10)，流量控制机构(10)包括固定安装在进水管(2)内的挡水板(1001)，挡水板(1001)的圆周面与进水管(2)的内壁紧密贴合；挡水板(1001)上开设有若干个贯穿挡水板(1001)的通水槽(1002)；进水管(2)的内部安装有调节板(1003)，调节板(1003)上开设有与通水槽(1002)数量相同且贯穿调节板(1003)的调节槽(1004)；
所述排水管(3)上安装有用于收集从换热管(8)上脱落水垢的过滤机构(11)；
所述升降板(901)为泡沫板，升降板(901)的边缘处固定安装有环形气囊(906)；
所述除垢环(904)与环形槽(903)转动配合，除垢环(904)的外圆周面上均匀安装有若干个滚珠(907)，滚珠(907)与环形槽(903)滚动配合；除垢环(904)底面固定安装有与其轴线重合的安装筒(908)，安装筒(908)的外壁上沿周向均匀固定安装有若干个除垢叶片(909)；
所述过滤机构(11)包括通过插接的方式安装在排水管(3)内部的过滤环(1101)，过滤环(1101)内侧固定安装有过滤板(1102)；
所述过滤板(1102)中部固定安装有轴承板(1106)，轴承板(1106)上转动安装有贯穿轴承板(1106)的安装轴(1107)，安装轴(1107)上位于过滤板(1102)远离水箱(1)的一侧固定安装有若干个过滤叶片(1108)；安装轴(1107)上位于过滤板(1102)靠近水箱(1)的一侧固定安装有连接杆(1109)，连接杆(1109)端部固定安装有收集箱(1110)，收集箱(1110)的端部通过螺栓安装有密封板(1111)；收集箱(1110)上均匀开设有若干个筛孔(1112)，收集箱(1110)上开设有连通其内部的进水口(1113)。
2.根据权利要求1所述一种改进型空气能热泵，其特征在于：若干个通水槽(1002)沿进水管(2)周向均匀布置，通水槽(1002)为弧形槽且通水槽(1002)的虚拟轴线与进水管(2)的轴线重合；调节板(1003)为环形且调节板(1003)与进水管(2)转动配合，调节槽(1004)与通水槽(1002)形状相同且位置对应，调节槽(1004)的虚拟轴线与进水管(2)的轴线重合。
3.根据权利要求2所述一种改进型空气能热泵，其特征在于：所述调节板(1003)的外壁上固定安装有贯穿进水管(2)的调节杆(1005)，进水管(2)上开设有与调节杆(1005)配合的滑槽(1006)，调节杆(1005)端部固定安装有弧形锥齿条(1007)；进水管(2)外壁上转动安装有转轴(1008)，转轴(1008)上固定安装有与弧形锥齿条(1007)相互啮合的锥齿盘(1009)。
4.根据权利要求3所述一种改进型空气能热泵，其特征在于：所述锥齿盘(1009)的表面开设有三个定位孔(1010)，进水管(2)外壁上固定安装有支架，支架上固定安装有定位板(1011)，定位板(1011)上滑动安装有贯穿定位板(1011)且与定位孔(1010)配合的定位杆(1012)，定位杆(1012)端部固定安装有端板(1013)，端板(1013)与定位板(1011)之间固定连接有定位弹簧(1014)，锥齿盘(1009)上固定安装有拨片(1015)。
5.根据权利要求1所述一种改进型空气能热泵，其特征在于：排水管(3)上开设有插孔(1103)，排水管(3)上对应过滤环(1101)的位置安装有弧形的橡胶块(1104)，橡胶块(1104)上固定安装有与插孔(1103)过盈配合的橡胶插块(1105)；橡胶块(1104)的内弧面与过滤环(1101)的外圆周面相贴合。
6.根据权利要求5所述一种改进型空气能热泵，其特征在于：所述收集箱(1110)内部对应进水口(1113)的位置转动安装有阻水板(1114)，收集箱(1110)内部固定安装有承压板(1115)，阻水板(1114)和承压板(1115)之间固定连接有复位弹簧(1116)。
7.根据权利要求5所述一种改进型空气能热泵，其特征在于：所述过滤环(1101)外壁上开设有凹槽，凹槽内固定安装有提拉杆(1117)。
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