CN118208452A - 温差泵 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种温差泵，该泵包括一整体相连通的与外界相互密封隔离的腔体，该腔体包括一太阳光照射辐射积热腔部分和一泵送流体盛装腔部分，所述腔体上设有泵送流体单向流入结构和泵送流体单向流出结构。本发明的温差泵，无须消耗专门的电力或燃油，利用自然界能量，实现泵送功能，节省了成本。另外，本发明的温差泵，将温差动力与简单的单向流入、流出结构结合在一起，结构简单，工作可靠，维护方便，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及一种泵，尤其涉及一种温差泵。
背景技术
现有技术中，泵作为一种物质输送装置，广为应用。但现有的泵一般均需要另配动力源，比如水泵，需要配备电动机、柴油机或汽油机作为动力源才能工作。这些动力源的工作需要提供电力或油料产生动能，需要一定的动力成本。
另外，利用水泵进行浇灌，往往需要间隔一定的日期，出现旱情或作物缺水时才安排灌溉，做不到按照昼夜或以昼夜的倍数为周期的实时浇灌。而且利用水泵进行灌溉，基本上都是集中大面积进行，做不到针对个体或若干植株的个性化补水。大面积灌溉比如大水漫灌或者喷灌，还存在用水浪费的问题，每亩用水达40-60吨，水的渗透和蒸发导致水的利用率很低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种温差泵，利用温差对密封容器内气体的加热和冷却作用，使得气体膨胀和收缩产生的体积变化与外界气压配合而产生动力，从而泵送物质，以解决现有的泵需要配备电动机、柴油机或汽油机作为动力源才能工作，还需要消耗电力或油料产生动能，使用成本较高的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种温差泵，该泵包括一整体相连通的与外界相互密封隔离的腔体，该腔体包括一太阳光照射辐射积热腔部分和一泵送流体盛装腔部分，所述腔体上设有泵送流体单向流入结构和泵送流体单向流出结构。
进一步，所述太阳光照射辐射积热腔部分的至少部分用于接受阳光的积热表面设置成重颜色吸热层。
进一步，所述太阳光照射辐射积热腔部分的表面设置成粗糙表面结构，以避免反光并增加积热表面的面积。
进一步，在所述太阳光照射辐射积热腔部分的腔内设置一柔性隔热隔气膜，以阻止腔内气体的热量向泵送流体盛装腔部分内盛装的液体传导。
进一步，所述的太阳光照射辐射积热腔部分的表面至少在用于朝阳的区域设置有凸透镜组，各凸透镜的焦点或聚光区处于太阳光照射辐射积热腔部分的对应位置的外表面上。
进一步，所述各凸透镜之间及最外围各凸透镜外缘与太阳光照射辐射积热腔部分对应位置的外表面之间设置有用于防止异物进入间隙的透光层、防护网或用于对间隙内空间进行密封的密封层。
进一步，所述的太阳光照射辐射积腔表面设置成粗糙表面结构，以避免反光并增加积热表面的面积。
进一步，所述太阳光照射辐射积热腔部分的至少在用于朝阳的区域表面外设置有凸透镜组，各凸透镜的焦点或聚光区处于太阳光照射辐射积热腔部分的对应位置的外表面上。
进一步，所述各凸透镜之间及最外围各凸透镜外缘与太阳光照射辐射积热腔部分对应位置外表面之间设置有用于防止异物进入间隙的透光层、防护网或用于对间隙内空间进行密封的密封层。
优选的，所述泵送流体单向流出结构的内部流入口的位置处于泵送流体盛装腔部分的底部。
优选的，所述太阳光照射辐射积热腔部分为球面结构。
进一步，在所述太阳光照射辐射积热腔部分的壳体上设置有带有密封结构的启闭口。
进一步，所述的泵送流体单向流入结构和泵送流体单向流出结构均由管道和单向止回阀串接构成。
由于本发明采用了一整体相连通的与外界相互密封隔离的腔体，该腔体的太阳光照射辐射积热腔部分在昼夜温差变化的作用下，可以使得该部分腔体将热量导入或导出腔体，使其中的气体温度发生变化，从而使气体体积膨胀或收缩，产生正压或负压。负压下将外界液体比如水通过泵送流体单向流入结构吸入泵送流体盛装腔部分，正压下将吸入的水再通过泵送流体单向流出结构排出泵送流体盛装腔部分，从而产生泵送功能。本发明的温差泵，无须消耗专门的电力或燃油，利用自然界能量，实现泵送功能，节省了成本。另外，本发明的温差泵，将温差动力与简单的单向流入、流出结构结合在一起，结构简单，工作可靠，维护方便，成本低廉，可以在野外长时间免维护工作，便于大面积推广应用。再者，本发明温差泵的结构造型可大可小，大型者，比如太阳光照射辐射积热腔部分容积达100m³以上的话，若再施以聚光提温使温差达百度时，昼夜提水达数十吨，可以用于井塘及江河湖海的抽水汲水；小型者，比如太阳光照射辐射积热腔部分容积为数升，昼夜温差到数十度的话，昼夜泵送水大致1升左右，可以为个别植株浇水，非常适合现代农林业推广应用。另外，昼夜一个浇灌循环，比较适合作物习性，既能保持根壤足墒，又能使作物植物根系土壤有一定的透气性，适宜作物植物生长。
附图说明
图1为本发明的温差泵的实施例1的结构示意图；
图2为本发明的温差泵的实施例2的结构示意图；
图3为本发明的温差泵的实施例3的结构示意图。
图中：1、太阳光照射辐射积热腔部分；2、泵送流体盛装腔部分；3、泵送流体单向流入结构；4、泵送流体单向流出结构；5、黑色吸光层；6、单向止回阀；7、流入管道；8、阀球；9、锥形阀座；10、流入结构流入口；11、流入结构流出口；12、流出管道；13、泵送流体流入口；14、启闭口；15、排污阀；16、柔性隔热隔气膜；17、凸透镜；18、焦点；19、透明材料；20、支撑柱；21、密封层。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
气体在一定的压力下，随着温度的变化，都有一定的膨胀系数，比如空气，在一个大气压下，气温每升高一度，单位体积的膨胀系数为0.00367。比如在一个大气压下，10升的空气，温度升高10℃，其气体体积的膨胀量为10（升）*10*0.00367=0.36(升），如果温度升高100℃，则膨胀量为3.6升，反之，温度降低10℃，气体体积又会收缩对应的量。在一个密闭的空间内，这种物理变化随之会产生正压负压变化，蕴含着巨大的能量，很有利用价值。
本发明即是利用上述自然界存在的能量变化加以合理设计而创造出的一种温差泵。这种温差泵最基本的结构是设计一个整体上相连通的与外界密封隔离的腔体，该腔体包括一个太阳光照射辐射积热腔部分1，当然，并不是说该积热腔部分仅能有一个，实际上并不否定还设有另外的一个或多个太阳光照射辐射积热腔部分，这些变化仍然属于本发明对现有技术的贡献，也仍属于本发明要求保护的范围。同时，上述太阳光照射辐射积热腔部分1还连通有一泵送流体盛装腔部分2，该泵送流体盛装腔部分2也可以为多个，用于存贮负压吸入的水等液体，并用于在升压时向外送水。泵送流体盛装腔部分2和太阳光照射辐射积热腔部分1相互连通构成整体腔体。上述腔体上设置有泵送流体单向流入结构3和泵送流体单向流出结构4，当太阳光照射辐射积热腔部分1上的温度开始下降，内部气体，比如空气，开始收缩产生负压时，该泵送流体单向流入结构3在负压作用下开始将外部需泵送流体不断单向吸入，贮存在泵送流体盛装腔部分2内，直至外部环境温度降至最低，并通过太阳光照射辐射积热腔部分的传导使内部气体温度最低，此时泵送流体盛装腔部分2存贮流体比如水的量最大，并停止吸入流体。然后，随着外部温度回暖上升，太阳光照射辐射积热腔部分1内气压开始上升，随之，泵送流体盛装腔部分2内存贮的液体又在正压的作用下不断通过泵送流体单向流出结构4被泵压出泵送流体盛装腔部分2，直至太阳光照射辐射积热腔部分1被日光照射辐射以使外界温度到最高温度，且传导至内部使内部气体达到最高温度，本温差泵随即停止正压泵送过程，此时存贮在泵送流体盛装腔部分2的液体排出至最低设定液位。本发明的上述设计基本能够保证上述过程周而复始，不断循环。
实施例1，如图1所示，该实施例中，太阳光照射辐射积热腔部分1设置为球形，用薄不锈钢材料制成，使得腔体部分能够更好地承压，同时，还有一定的导热效果，太阳光照射辐射积热腔部分1的表面涂有黑色吸光层5，黑色能够吸收各种可见光谱，接收热量能力强，实际中，其它重色的表面也有较强的吸光能力，涂成其它颜色仍然落入本发明的保护范围。在太阳光照射辐射积热腔部分1的下部设有与其相通的泵送流体盛装腔部分2，用于预存和盛贮在负压情况下不断吸入的泵送流体，在正压状况下，用于将盛装的流体供应泵送。
实施例1中，泵送流体单向流入结构3设置在泵送流体盛装腔部分2的壳体上，泵送流体单向流入结构3由流入管道7和与其串联的单向止回阀6构成，本实施例中，单向止回阀由锥形阀座9及锥形阀座9上设置的阀球8构成，泵送流体单向流入结构3的流入结构流入口10设置在腔体外部，其流入结构流出口11设置在腔体内部，当然，该结构的单向止回阀仅是一个示例，其它能够实现单向流入功能的单向流体阀构成的单向流入结构同时落入本发明的保护范围。该实施例中，泵送流体单向流出结构4也设置在泵送流体盛装腔部分2的壳体上，泵送流体单向流出结构4由流出管道12和与其串接的单向止回阀6构成，该单向止回阀的结构原理及工作过程与前述单向止回阀6相同，在此不另赘述。需要特别说明的是，泵送流体单向流出结构4的泵送流体流入口13设置在泵送流体盛装腔部分2的内部，且处于泵送流体盛装腔部分2的底部，对应的泵送流体流出口作为泵的泵送出口，设置在腔体的外部。
另外，在本实施方式中，在太阳光照射辐射积热腔部分1的壳体上还设有启闭口14，用以调节内部水量及调整内外部气压之用。启闭口14上装有用来封堵启闭口的盖子或塞子，且在封堵后密封整体腔体，在泵送流体盛装腔部分2的底部，还装有放液排污口或排污阀15，若是放液排污口，需装有封堵放液排污口的盖子或塞子，且在封堵后密封整体腔体。
实施例2，如图2所示，该实施例与实施例1的区别在于，太阳光照射辐射积热腔部分1的表面被加工成粗糙表面，以进一步减少光线的反射，并增大表面积，进一步增强热交换能力。另外，为了阻止和减少内部气体的热量向泵送液体传导，一种优化的设计，在太阳光照射辐射积热腔部分内加装一柔性隔热隔气膜16，该柔性隔热隔气膜16会随着太阳光照射辐射积热腔部分1内压力的升降自适应调整其凸平凹的形态。
实施例3，如图3所示，通常，大多数地区的昼夜温差在10-20℃之间，再加上太阳光照射辐射积热腔部分表面的颜色及粗糙设计，太阳光照射辐射积热腔部分温度的昼夜变化会达到30-40℃之间，这种数量级的温差，产生的气体膨胀收缩仅为密封空间内气体体积的1/10多一些，要想泵送量达到实用要求，比如一颗西红柿日需浇水1升左右的量，温差泵的工作气体的体积需达到10升以上，比如一个提灌用温差泵若要日泵送量达到20吨，工作气体的体积需要达到200m³以上，显然泵的体积会比较大，如果能够加大昼夜温差，即可以大大缩小工作气体的体积。
实践证明，在太阳光下利用凸透镜聚光提温是一个不错的方式。凸透镜焦点温度往往可以达到300℃以上，在太阳光照射辐射积热腔部分1外表面设置一组凸透镜组，形成凸透镜阵列，在太阳光照射下，各凸透镜的焦点落在该腔体部分的表面，在白天会大大提高该腔体壳体的温度，在晚上又会降至正常环境温度，从而大大地增加了温差，在同样的泵水需求下，会将工作气体用量降至原来的几分之一，在同样的工作气体用量下，会提高泵送水量为原来非聚光加热情况下的数倍。
实施例3即是利用凸透镜提温加热原理提供的一种实施例，该实施例是在实施例1或实施例2的基础上，在太阳光照射辐射积热腔部分1的外表面设定距离处，加装一套凸透镜组，形成凸透镜阵列，各凸透镜尺寸相同、均匀排列，相邻凸透镜中心形成等边三角形布置，各凸透镜17的焦点18均落在对应积热腔部分的表面。
上述凸透镜阵列可以用玻璃或用透明耐光防老化的塑料一次成型制成，也可以用防护网或透明材料做成的框架将各凸透镜安装在一起制成，防护网或透明材料19处于各凸透镜17之间，既可以透光还可以防止杂尘、杂物或小动物等异物进入凸透镜阵列内的间隙，以免影响聚热积热，也防止出现高温点燃异物产生火灾危险。整个凸透镜阵列用若干支撑柱20支撑在太阳光照射辐射积热腔部分的表面，在凸透镜阵列的边缘，也设置有透明材料或防护网制成的密封层21，对间隙进行封闭防护。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (21)
1.一种温差泵，其特征在于，该泵包括一整体相连通的与外界相互密封隔离的腔体，该腔体包括一太阳光照射辐射积热腔部分和一泵送流体盛装腔部分，所述腔体上设有泵送流体单向流入结构和泵送流体单向流出结构。
2.根据权利要求1所述的温差泵，其特征在于，所述太阳光照射辐射积热腔部分的至少部分用于接受阳光的积热表面设置成重颜色吸热层。
3.根据权利要求1所述的温差泵，其特征在于，所述太阳光照射辐射积热腔部分的表面设置成粗糙表面结构，以避免反光并增加积热表面的面积。
4.根据权利要求1所述的温差泵，其特征在于，在所述太阳光照射辐射积热腔部分的腔内设置一柔性隔热隔气膜，以阻止腔内气体的热量向泵送流体盛装腔部分内盛装的液体传导。
5.根据权利要求1所述的温差泵，其特征在于，所述的太阳光照射辐射积热腔部分的表面至少在用于朝阳的区域设置有凸透镜组，各凸透镜的焦点或聚光区处于太阳光照射辐射积热腔部分的对应位置的外表面上。
6.根据权利要求5所述的温差泵，其特征在于，所述各凸透镜之间及最外围各凸透镜外缘与太阳光照射辐射积热腔部分对应位置的外表面之间设置有用于防止异物进入间隙的透光层、防护网或用于对间隙内空间进行密封的密封层。
7.根据权利要求2所述的温差泵，其特征在于，所述的太阳光照射辐射积热腔部分的表面设置成粗糙表面结构，以避免反光并增加积热表面的面积。
8.根据权利要求2、3、4、7任一项所述的温差泵，其特征在于，所述太阳光照射辐射积热腔部分的表面至少在用于朝阳的区域设置有凸透镜组，各凸透镜的焦点或聚光区处于太阳光照射辐射积热腔部分的对应位置的外表面上。
9.根据权利要求8所述的温差泵，其特征在于，所述各凸透镜之间及最外围各凸透镜外缘与太阳光照射辐射积热腔部分对应位置的外表面之间设置有用于防止异物进入间隙的透光层、防护网或用于对间隙内空间进行密封的密封层。
10.根据权利要求1至7任一项所述的温差泵，其特征在于，所述泵送流体单向流出结构的内部流入口的位置处于泵送流体盛装腔部分的底部。
11.根据权利要求8所述的温差泵，其特征在于，所述泵送流体单向流出结构的内部流入口的位置处于泵送流体盛装腔部分的底部。
12.根据权利要求9所述的温差泵，其特征在于，所述泵送流体单向流出结构的内部流入口的位置处于泵送流体盛装腔部分的底部。
13.根据权利要求1至7任一项所述的温差泵，其特征在于，所述太阳光照射辐射积热腔部分为球面结构。
14.根据权利要求8所述的温差泵，其特征在于，所述太阳光照射辐射积热腔部分为球面结构。
15.根据权利要求9所述的温差泵，其特征在于，所述太阳光照射辐射积热腔部分为球面结构。
16.根据权利要求1至7任一项所述的温差泵，其特征在于，在所述太阳光照射辐射积热腔部分的壳体上设置有带有密封结构的启闭口。
17.根据权利要求8所述的温差泵，其特征在于，在所述太阳光照射辐射积热腔部分的壳体上设有带有密封结构的启闭口。
18.根据权利要求9所述的温差泵，其特征在于，在所述太阳光照射辐射积热腔部分的壳体上设有带有密封结构的启闭口。
19.根据权利要求1至7任一项所述的温差泵，其特征在于，所述的泵送流体单向流入结构和泵送流体单向流出结构均由管道和单向止回阀串接构成。
20.根据权利要求8所述的温差泵，其特征在于，所述的泵送流体单向流入结构和泵送流体单向流出结构均由管道和单向止回阀串接构成。
21.根据权利要求9所述的温差泵，其特征在于，所述的泵送流体单向流入结构和泵送流体单向流出结构均由管道和单向止回阀串接构成。
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| CN215864095U (zh) * | 2021-05-10 | 2022-02-18 | 湖南科技大学 | 黑体腔式太阳能集热器 |
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2024
- 2024-05-21 CN CN202410631872.1A patent/CN118208452A/zh active Pending
Patent Citations (6)
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