CN117029356B - 一种循环水系统高效节能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于循环水系统领域，尤其涉及一种循环水系统高效节能装置，它包括总管、出水管A、高压水腔A、支管A、支管B、高压水腔B、出水管B、高压水腔C、滑塞B、弹簧C、滑塞C、阀塞B、弹簧D、阀塞C、弹簧E、滑塞D、弹簧F，其中与循环冷却水系统连通的长距总管可使得进入的冷却水获得足够动能。本发明中的伺服电机A无论如何动作因高压水腔A内滑塞B的增压作用和对出水管A开关的阀塞A的存在而不会影响出水管A向低位换热器的无脉动均匀输水。而伺服电机A和伺服电机B的配合工作则可保证出水管C根据高位换热器对循环冷却高压水流量要求向高位换热器进行无脉动均匀输水。
Description
技术领域
本发明属于循环水系统领域，尤其涉及一种循环水系统高效节能装置。
背景技术
冷却循环水系统是重要工业制造业及民用公用工程的组成部分之一，在石油、化工及冶炼等制造业及民用工程等都有循环冷却水的使用，在对循环冷却水系统的节能检测过程中，发现循环冷却系统根据用户换热需求不同而分布在不同高度上，这种不同是根据行业特点及工艺流程所决定的，大多数循环冷却水系统是不分高低位而设置的，以满足所有位置的换热需求。但此种方式的设置经常会出现高位换热不足而影响生产，同时，低位换热器循环冷却水超量及节流形成浪费的现象。为了满足少数低位换热器需求而提高总体循环冷却水能量是不可取的，虽然部分企业做了分压供水，但低位换热器回水及总管回水的水压依然很高，无法得到有效的回收利用，造成能量损耗严重。
本发明设计一种利用较低压力的冷却水产生一定流量高压冷却水用于高位换热器，过程中不增加额外的功耗，具有较好的使用效果。
发明内容
为解决现有技术中的所述缺陷，本发明公开一种循环水系统高效节能装置，它是采用以下技术方案来实现的。
一种循环水系统高效节能装置，它包括总管、出水管A、高压水腔A、支管A、支管B、高压水腔B、出水管B、高压水腔C、滑塞B、弹簧C、滑塞C、阀塞B、弹簧D、阀塞C、弹簧E、滑塞D、弹簧F，其中与循环冷却水系统连通的长距总管可使得进入的冷却水获得足够动能；总管初段的管壁上安装有与其连通的出水管A，总管上具有在其内水压高时连通出水管A与总管而在其内水压低时阻断总管与出水管A连通的结构；总管末端具有将其分为两路的支管A和支管B；支管A与出水管A上的高压水腔A连通，高压水腔A壁面上侧口处的导套C内密封滑动有用来增压的滑塞B并安装有对滑塞B复位的弹簧C；支管A上具有对其开关的结构；支管B末端安装有与其连通的高压水腔B，高压水腔B内密封滑动的滑塞C将其分隔成容水腔和容气腔两部分，容水腔内运动有对支管B开关的阀塞B并安装有对阀塞B复位的弹簧D；与高压水腔B的容水腔连通的出水管B的末端安装有与其连通的高压水腔C，高压水腔C内密封滑动有用来增压的滑塞D和对出水管B开关的阀塞C并安装有对滑塞D复位的弹簧F和对阀塞C复位的弹簧E；与高压水腔C中滑塞D与阀塞C之间空间连通的出水管C上具有调节其水流量的结构。
作为本技术的进一步改进，所述总管的长度大于10米。
作为本技术的进一步改进，所述总管与出水管A的交汇处的导套A内密封滑动有对出水管A开关的阀塞A并安装有对阀塞A复位的弹簧A；导套A侧壁的导套B内密封滑动有滑塞A并安装有对滑塞A复位的弹簧B；安装于滑塞A的锁杆与阀塞A配合，总管通过连通管与导套B内被滑塞A封闭的空间连通。
作为本技术的进一步改进，所述阀塞A与导套A之间配合有密封圈；滑塞A与导套B之间配合有密封圈。
作为本技术的进一步改进，所述滑塞B与导套C之间配合有密封圈。
作为本技术的进一步改进，所述支管A中部的球腔内旋转配合有被伺服电机A驱动的带通水孔球型阀塞D。
作为本技术的进一步改进，所述滑塞C与高压水腔B内壁之间配合有密封圈。
作为本技术的进一步改进，所述滑塞D与高压水腔C内壁之间配合有密封圈。
作为本技术的进一步改进，所述出水管C上的调节腔内轴向运动有对其内水流量进行调节的阀塞E；安装于阀塞E的导杆密封滑动于出水管C管壁的滑槽内；出水管C上的转座内旋转配合有与导杆螺纹配合的螺套；安装于转座的伺服电机B的输出轴上安装有齿轮B，齿轮B与螺套上的齿轮A啮合。
作为本技术的进一步改进，所述出水管A的一端与总管的夹角为30度，出水管A的另一端以水平状态与低位换热器的进水口连通，保证总管中的高压水在阀塞A打开后可以迅速地进入出水管A。安装有调节腔的出水管C的一端与高压水腔C的轴线的夹角为30度，安装有调节腔的出水管C的另一端以水平状态与高位换热器的进水口连通，保证高压水腔C内的高压水在阀塞C打开后可以迅速地进入出水管C。
弹簧D一端与阀塞B连接，另一端与高压水腔B中的十字架连接。弹簧E一端与阀塞C连接，另一端与高压水腔C中的十字架连接。
相对于传统的循环水系统节能装置，本发明通过电机A带动球型阀塞D以一定的频率对支管A进行开关使得高压水腔A、高压水腔B和高压水腔C中具有持续的高压冷却水同时向高位换热器和低位换热器进行输送，且在本发明向高位换热器和低位换热器输送高压冷却水的同时，总管和低位换热器的回水压力基本保持不变，在保证高位换热器具有足够的循环冷却水供应的同时保证低位换热器的循环冷却水流量基本稳定不变，达到在小损耗或无损耗下完成同时对低位换热器和高位换热器进行循环冷却水的正常输送供应，进而保证低位换热器和高位换热器的同时正常工作。
本发明节省了部分企业采用的分压供水设备，使得低位换热器回水及总管回水的水压在同时保证高位换热器和低位换热器正常工作情况下不会很高，使得循环冷却水得到有效的回收利用，节省能耗。
本发明通过电机B带动阀塞D运动可对出水管C向高位换热器输送的循环冷却高压水流量进行一定范围的调节，同时保证出水管C向高位换热器进行循环冷却高压水的无脉动输出。
本发明中的伺服电机A无论如何动作因高压水腔A内滑塞B的增压作用和对出水管A开关的阀塞A的存在而不会影响出水管A向低位换热器的无脉动均匀输水。而伺服电机A和伺服电机B的配合工作则可保证出水管C根据高位换热器对循环冷却高压水流量要求向高位换热器进行无脉动均匀输水。
本发明结构简单，具有较好的使用效果。
附图说明
图1是本发明整体示意图。
图2是本发明整体剖面示意图。
图3是总管与出水管A交汇处结构剖面示意图。
图4是出水管A、支管A及支管B上结构剖面示意图。
图5是出水管B及出水管C上结构剖面示意图。
图中标号名称：1、总管；2、出水管A；3、高压水腔A；4、侧口；5、支管A；6、球腔；7、支管B；8、高压水腔B；9、出水管B；10、高压水腔C；11、出水管C；12、调节腔；13、导套A；14、导套B；15、阀塞A；16、弹簧A；17、密封圈；18、滑塞A；19、弹簧B；20、锁杆；21、连通管；22、滑塞B；23、弹簧C；24、阀塞D；25、电机A；26、滑塞C；27、阀塞B；28、弹簧D；29、阀塞C；30、弹簧E；31、十字架；32、滑塞D；33、弹簧F；34、阀塞E；35、导杆；36、转座；37、螺套；38、齿轮A；39、齿轮B；40、电机B；41、导套C。
具体实施方式
附图均为本发明实施的示意图，以便于理解结构运行原理。具体产品结构及比例尺寸根据使用环境结合常规技术确定即可。
如图1、2所示，它包括总管1、出水管A2、高压水腔A3、支管A5、支管B7、高压水腔B8、出水管B9、高压水腔C10、滑塞B22、弹簧C23、滑塞C26、阀塞B27、弹簧D28、阀塞C29、弹簧E30、滑塞D32、弹簧F33，其中如图2所示，与循环冷却水系统连通的长距总管1可使得进入的冷却水获得足够动能；如图2、3所示，总管1初段的管壁上安装有与其连通的出水管A2，总管1上具有在其内水压高时连通出水管A2与总管1而在其内水压低时阻断总管1与出水管A2连通的结构；如图2、4所示，总管1末端具有将其分为两路的支管A5和支管B7；支管A5与出水管A2上的高压水腔A3连通，高压水腔A3壁面上侧口4处的导套C41内密封滑动有用来增压的滑塞B22并安装有对滑塞B22复位的弹簧C23；支管A5上具有对其开关的结构；支管B7末端安装有与其连通的高压水腔B8，高压水腔B8内密封滑动的滑塞C26将其分隔成容水腔和容气腔两部分，容水腔内运动有对支管B7开关的阀塞B27并安装有对阀塞B27复位的弹簧D28；如图2、5所示，与高压水腔B8的容水腔连通的出水管B9的末端安装有与其连通的高压水腔C10，高压水腔C10内密封滑动有用来增压的滑塞D32和对出水管B9开关的阀塞C29并安装有对滑塞D32复位的弹簧F33和对阀塞C29复位的弹簧E30；与高压水腔C10中滑塞D32与阀塞C29之间空间连通的出水管C11上具有调节其水流量的结构。
如图1、2所示，所述总管1的长度大于10米。
如图3所示，所述总管1与出水管A2的交汇处的导套A13内密封滑动有对出水管A2开关的阀塞A15并安装有对阀塞A15复位的弹簧A16；导套A13侧壁的导套B14内密封滑动有滑塞A18并安装有对滑塞A18复位的弹簧B19；安装于滑塞A18的锁杆20与阀塞A15配合，总管1通过连通管21与导套B14内被滑塞A18封闭的空间连通。
如图3所示，所述阀塞A15与导套A13之间配合有密封圈17；滑塞A18与导套B14之间配合有密封圈17。
如图4所示，所述滑塞B22与导套C41之间配合有密封圈17。
如图4所示，所述支管A5中部的球腔6内旋转配合有被伺服电机A25驱动的带通水孔球型阀塞D24。
如图4所示，所述滑塞C26与高压水腔B8内壁之间配合有密封圈17。
如图5所示，所述滑塞D32与高压水腔C10内壁之间配合有密封圈17。
如图5所示，所述出水管C11上的调节腔12内轴向运动有对其内水流量进行调节的阀塞E34；安装于阀塞E34的导杆35密封滑动于出水管C11管壁的滑槽内；出水管C11上的转座36内旋转配合有与导杆35螺纹配合的螺套37；安装于转座36的伺服电机B40的输出轴上安装有齿轮B39，齿轮B39与螺套37上的齿轮A38啮合。
如图2、3、5所示，所述出水管A2的一端与总管1的夹角为30度，出水管A2的另一端以水平状态与低位换热器的进水口连通，保证总管1中的高压水在阀塞A15打开后可以迅速地进入出水管A2。安装有调节腔12的出水管C11的一端与高压水腔C10的轴线的夹角为30度，安装有调节腔12的出水管C11的另一端以水平状态与高位换热器的进水口连通，保证高压水腔C10内的高压水在阀塞C29打开后可以迅速地进入出水管C11。
如图4、5所示，弹簧D28一端与阀塞B27连接，另一端与高压水腔B8中的十字架31连接。弹簧E30一端与阀塞C29连接，另一端与高压水腔C10中的十字架31连接。
本发明的工作流程：在初始状态，总管1、出水管A2、高压水腔A3、支管A5、支管B7、高压水腔B8的容水腔、出水管B9、高压水腔C10及出水管C11内充满水，阀塞D24支管A5处于打开状态，阀塞A15对出水管A2处于关闭状态，阀塞B27对支管B7处于关闭状态，阀塞C29对出水管B9处于关闭状态。
当需要使用本发明同时对高位换热器和低位换热器进行供水时，通过循环水系统向总管1内供水，进入总管1的水经过长距离加速得到较大动能并同时启动电机A25带动阀塞D24关闭支管A5，总管1内具有较大动能和水压的水进入支管B7内并冲开阀塞B27进入高压水腔B8内，使得弹簧D28压缩，进入高压水腔B8内的水推动滑塞C26运动并压缩容气腔内的空气，同时，高压水腔B8内的水经出水管B9冲开阀塞C29进入高压水腔C10内并压缩弹簧E30，进入高压水腔C10内的水推动滑塞D32运动一定幅度并压缩弹簧F33，高压水腔C10内的水经出水管C11进入高位换热器内。与此同时，根据高位换热器需水量启动电机B40带动阀塞E34运动一定幅度，使得阀塞E34对出水管C11的流量进行调节，保证高位换热器的正常需水量并保证其输出热水的温度基本不变。
当高压水腔B8和高压水腔C10中的水压达到一定值时，阀塞B27在弹簧D28作用下关闭支管B7，高压水腔B8内的水在滑塞C26一侧高压气作用下继续持续进入高压水腔C10内并经出水管C11持续向高位换热器内供水。待高压水腔B8内的水压降低至一定程度时，阀塞C29在弹簧E30作用下对出水管B9关闭，高压水腔C10内的水在滑塞D32上弹簧F33推动下经出水管C11继续持续向高位换热器内无脉动供水。
当阀塞B27对支管B7关闭后，总管1内的水压上升并经过连通管21进入导套B14内推动滑塞A18运动并压缩弹簧B19，滑塞A18带动锁杆20解除对阀塞A15的锁定，阀塞A15在总管1内水压作用下对出水管A2打开并压缩弹簧A16，总管1内水经出水管A2进入高压水腔A3内并对低位换热器进行无脉动供水。
当高位换热器的供水水量发生减小时，启动电机A25带动阀塞D24对支管A5打开，总管1内的水经打开的支管A5进入高压水腔A3内并推动滑塞B22运动压缩弹簧C23为低位换热器供水，总管1内的水压降低，导套B14内的滑塞A18在弹簧B19作用下带动锁杆20与阀塞A15相抵，阀塞A15在弹簧A16作用下对出水管A2瞬间关闭，在阀塞A15对出水管A2关闭后，锁杆20在弹簧B19作用下完成对阀塞A15的锁定。
当高压水腔A3内的水压达到一定值时，启动电机A25带动阀塞D24快速关闭支管A5，总管1内的水压增大并推开阀塞B27进入高压水腔B8内并压缩弹簧D28，进入高压水腔B8内的水再次推动滑塞C26运动并压缩一侧空气，进入高压水腔B8的水经出水管B9冲开阀塞C29并压缩弹簧E30，同时推动滑塞D32运动一定幅度并压缩弹簧F33，进入高压水腔C10的水经出水管C11对高位换热器进行持续无脉动供水。
在阀塞D24对支管A5关闭后，滑塞B22在弹簧C23作用下推动高压水腔A3内的水向低位换热器进行持续无脉动供水。
当低位换热器的供水降低时，总管1内的水压增大并通过连通管21解锁阀塞A15，阀塞A15在总管1内水压作用下打开出水管A2并进入高压水腔A3内继续持续对低位换热器进行无脉动供水。
每当高位换热器供水水量降低时，启动电机A25带动阀塞D24打开支管A5使得高压水腔内的弹簧C23储能并同时使得总管1内水压降低时使得阀塞A15对出水管A2关闭，在高压水腔A3内水压达到要求时，启动电机A25带动阀塞D24迅速关闭支管A5，使得总管1的水压上升并冲开阀塞B27进入高压水腔B8和高压水腔C10内使得高压水腔B8内的滑塞C26和高压水腔C10内的弹簧F33储能，保证高压水腔A3对低位换热器持续无脉动供水的同时使得高压水腔C10对高位换热器进行持续无脉动供水。
综上所述，本发明的有益效果为：本发明通过电机A25带动球型阀塞D24以一定的频率对支管A5进行开关使得高压水腔A3、高压水腔B8和高压水腔C10中具有持续的高压冷却水同时向高位换热器和低位换热器进行输送，且在本发明向高位换热器和低位换热器输送高压冷却水的同时，总管1和低位换热器的回水压力基本保持不变，在保证高位换热器具有足够的循环冷却水供应的同时保证低位换热器的循环冷却水流量基本稳定不变，达到在小损耗或无损耗下完成同时对低位换热器和高位换热器进行循环冷却水的正常输送供应，进而保证低位换热器和高位换热器的同时正常工作。
本发明节省了部分企业采用的分压供水设备，使得低位换热器回水及总管1回水的水压在同时保证高位换热器和低位换热器正常工作情况下不会很高，使得循环冷却水得到有效的回收利用，节省能耗。
本发明通过电机B40带动阀塞D24运动可对出水管C11向高位换热器输送的循环冷却高压水流量进行一定范围的调节，同时保证出水管C11向高位换热器进行循环冷却高压水的无脉动输出。
本发明中的伺服电机A25无论如何动作因高压水腔A3内滑塞B22的增压作用和对出水管A2开关的阀塞A15的存在而不会影响出水管A2向低位换热器的无脉动均匀输水。而伺服电机A25和伺服电机B40的配合工作则可保证出水管C11根据高位换热器对循环冷却高压水流量要求向高位换热器进行无脉动均匀输水。
Claims (10)
1.一种循环水系统高效节能装置，其特征在于：它包括总管、出水管A、高压水腔A、支管A、支管B、高压水腔B、出水管B、高压水腔C、滑塞B、弹簧C、滑塞C、阀塞B、弹簧D、阀塞C、弹簧E、滑塞D、弹簧F，其中与循环冷却水系统连通的长距总管可使得进入的冷却水获得足够动能；总管初段的管壁上安装有与其连通的出水管A，总管上具有在其内水压高时连通出水管A与总管而在其内水压低时阻断总管与出水管A连通的结构；总管末端具有将其分为两路的支管A和支管B；支管A与出水管A上的高压水腔A连通，高压水腔A壁面上侧口处的导套C内密封滑动有用来增压的滑塞B并安装有对滑塞B复位的弹簧C；支管A上具有对其开关的结构；支管B末端安装有与其连通的高压水腔B，高压水腔B内密封滑动的滑塞C将其分隔成容水腔和容气腔两部分，容水腔内运动有对支管B开关的阀塞B并安装有对阀塞B复位的弹簧D；与高压水腔B的容水腔连通的出水管B的末端安装有与其连通的高压水腔C，高压水腔C内密封滑动有用来增压的滑塞D和对出水管B开关的阀塞C并安装有对滑塞D复位的弹簧F和对阀塞C复位的弹簧E；与高压水腔C中滑塞D与阀塞C之间空间连通的出水管C上具有调节其水流量的结构。
2.根据权利要求1所述的一种循环水系统高效节能装置，其特征在于：所述总管的长度大于10米。
3.根据权利要求1所述的一种循环水系统高效节能装置，其特征在于：所述总管与出水管A的交汇处的导套A内密封滑动有对出水管A开关的阀塞A并安装有对阀塞A复位的弹簧A；导套A侧壁的导套B内密封滑动有滑塞A并安装有对滑塞A复位的弹簧B；安装于滑塞A的锁杆与阀塞A配合，总管通过连通管与导套B内被滑塞A封闭的空间连通。
4.根据权利要求3所述的一种循环水系统高效节能装置，其特征在于：所述阀塞A与导套A之间配合有密封圈；滑塞A与导套B之间配合有密封圈。
5.根据权利要求1所述的一种循环水系统高效节能装置，其特征在于：所述滑塞B与导套C之间配合有密封圈。
6.根据权利要求1所述的一种循环水系统高效节能装置，其特征在于：所述支管A中部的球腔内旋转配合有被伺服电机A驱动的带通水孔球型阀塞D。
7.根据权利要求1所述的一种循环水系统高效节能装置，其特征在于：所述滑塞C与高压水腔B内壁之间配合有密封圈。
8.根据权利要求1所述的一种循环水系统高效节能装置，其特征在于：所述滑塞D与高压水腔C内壁之间配合有密封圈。
9.根据权利要求1所述的一种循环水系统高效节能装置，其特征在于：所述出水管C上的调节腔内轴向运动有对其内水流量进行调节的阀塞E；安装于阀塞E的导杆密封滑动于出水管C管壁的滑槽内；出水管C上的转座内旋转配合有与导杆螺纹配合的螺套；安装于转座的伺服电机B的输出轴上安装有齿轮B，齿轮B与螺套上的齿轮A啮合。
10.根据权利要求1所述的一种循环水系统高效节能装置，其特征在于：所述出水管A的一端与总管的夹角为30度，出水管A的另一端以水平状态与低位换热器的进水口连通；安装有调节腔的出水管C的一端与高压水腔C的轴线的夹角为30度，安装有调节腔的出水管C的另一端以水平状态与高位换热器的进水口连通。
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