CN212512632U - 布水器和水罐 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种布水器和水罐，其中，所述布水器包括：进水母管、多根出水母管和多根出水支管，所述出水母管的进水端与所述进水母管的出水端连接，多根所述出水母管在同一水平面上沿所述进水母管的圆周方向均匀布置；所述出水母管的管壁两侧设有对称分布的第一通孔，所述出水支管的进水端与所述第一通孔连接。本实用新型公开的布水器结构简单、加工方便、布水效果好，布水过程中能量损失少，水罐的蓄冷/蓄热效率高。

Description

布水器和水罐

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，具体涉及一种布水器和水罐。

背景技术

布水器是一种能够在一定的工作面积上按一定规律布置水量的设备，广泛应用于蓄热/蓄冷系统的水罐中，用于引导水以重力流的状态缓慢地进入水罐内，形成并保持一个斜温层的水分配系统。布水器的合理选择直接影响到蓄热/蓄冷系统的蓄热/蓄冷效率。

常见的布水器结构包括八角型和径向圆盘型。八角型布水器一般在水平面上呈1-3圈同心环状布置，根据布水器的布置位置在出水管的上部或下部开设有直径小于5mm的通孔，水从该通孔流入或者流出布水器。径向圆盘型布水器由两个互相平行、相距数百毫米的圆形平板组成，这两个圆形平板的作用是整流，水在两个圆形平板之间沿径向流出，在水平方向遇到水罐的罐壁后再形成重力流。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现至少存在以下技术问题：

受结构限制，八角型布水器的出水管上开设的通孔的尺寸一般较小，具有一定加工难度，且当水中存在杂质时易将通孔堵塞；径向圆盘型布水器虽然不会存在水中杂质堵塞布水器的现象，但是水在径向流动过程中是以惯性流为主，会有一定的能量损失，导致水罐的蓄热/蓄冷效率降低。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种布水器，不易堵塞且能使应用该布水器的水罐具有较好的蓄热/蓄冷效率。

本实用新型具体采用如下技术方案：

一种布水器，所述布水器包括：进水母管、多根出水母管和多根出水支管，

所述出水母管的进水端与所述进水母管的出水端连接，多根所述出水母管在同一水平面上沿所述进水母管的圆周方向均匀布置；

所述出水母管的管壁两侧设有对称分布的第一通孔，所述出水支管的进水端与所述第一通孔连接。

可选地，所述进水母管出水端的侧壁上沿圆周方向均匀设有多个第二通孔，所述出水母管的一端与所述第二通孔垂直连接。

可选地，所述进水母管出水端的端面上沿圆周方向均匀设置有多个第一斜面，所述多根出水母管的进水端的端面上对称设置有两个第二斜面，以及位于两个所述第二斜面之间的第三斜面，所述出水母管通过所述第二斜面与相邻的所述出水母管的第二斜面连接，通过所述第三斜面与所述第一斜面配合连接。

可选地，所述出水母管的管壁两侧设有两个第一通孔，所述第一通孔为长度方向沿所述出水母管轴向的条形孔；

对应地，所述出水支管为与所述条形孔相适配的扁管，进水端与所述条形孔垂直连接。

可选地，所述出水母管的管壁两侧设有多个所述第一通孔，所述多个第一通孔沿所述出水母管的轴向均匀地间隔设置；

对应地，所述出水支管为与所述第一通孔相适配的圆管，进水端与所述第一通孔垂直连接。

可选地，沿远离所述进水母管的方向，设在同一根所述出水母管同一侧的多根所述出水支管的长度相同或逐渐增大。

可选地，相邻两根所述出水母管上相对应的两根所述出水支管的夹角大于或等于60°且小于180°。

可选地，所述多根出水母管的水流截面积之和等于所述进水母管的水流截面积；

所述多根出水支管的水流截面积之和大于所述进水母管的水流截面积。

一种水罐，所述水罐包括所述布水器。

可选地，所述水罐包括：两个布水器、罐体、热水输送管道和冷水输送管道；

一个所述布水器位于所述罐体的内部上方，所述布水器的进水母管的进水端与所述热水输送管道连接；

另一个所述布水器位于所述罐体的内部下方，所述布水器的进水母管的进水端与所述冷水输送管道连接。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本实用新型提供的布水器，通过进水母管、出水母管和出水支管配合构成水流通道，出水母管均匀布置在水罐的同一水平面上，相邻两根出水母管上相对应的两根出水支管会存在一定角度，使得由出水支管中水平流出的水流也是沿一定角度相向而行，可以相互抵消掉大部分的动能，进而使水平方向的惯性流尽快停止，更快地转换为重力流，而剩余的小部分动能与罐壁发生碰撞，相比于出水支管中水平流出的水流直接与罐壁碰撞，还减小了能量的损失。本实用新型提供的布水器相较于径向圆盘型布水器布水效果好，能量损失少，使应用该布水器的水罐蓄热/蓄冷效率高；相较于八角型布水器加工难度降低，可以适应性地扩大出水母管和出水支管的孔径，避免了潜在的堵管风险，确保了水罐的安全运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的布水器的俯视图；

图2是本实用新型实施例提供的一种水罐的结构示意图。

附图标记分别表示：

1、布水器；11、进水母管；12、出水母管；13、出水支管；

2、罐体；3、热水输送管道；4、冷水输送管道。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种布水器，如图1所示，该布水器1包括：进水母管11、多根出水母管12和多根出水支管13。出水母管12的进水端与进水母管11的出水端连接，多根出水母管12在同一水平面上沿进水母管11的圆周方向均匀布置。出水母管12的管壁两侧设有对称分布的第一通孔，出水支管13的进水端与该第一通孔连接。

其中，多根出水母管12均匀布置是为了使流动压降相近，使流到每根出水母管12的水流量保持一致。

本实用新型实施例提供的布水器1，出水母管12的出水端封闭，水流由进水母管1进入出水母管12后，从设在出水母管12管壁两侧的第一通孔流至出水支管13。

本实用新型实施例提供的布水器1应用于蓄热/蓄冷系统的水罐中，布水器1的出水母管12均匀布置在同一水平面上，相邻两根出水母管12上相对应的两根出水支管13会存在一定角度，使得由出水支管13中水平流出的水流也是沿一定角度相向而行，可以相互抵消掉大部分的动能，进而使水平方向的惯性流尽快停止，更快地转换为重力流，而剩余的小部分动能与水罐的罐壁发生碰撞，相比于出水支管13中水平流出的水流直接与罐壁碰撞，减小了能量的损失。

在本实用新型实施例中，进水母管11和出水母管12可以通过多种方式配合连接，例如，其连接方式包括焊接、热熔连接或使用胶黏剂连接等，以确保进水母管11与出水母管12的连接处具有良好的密封性。

进水母管11和出水母管12的一种可能的连接方式为：进水母管11的出水端的侧壁上沿圆周方向均匀设有多个第二通孔，出水母管12的一端与第二通孔垂直连接。

其中，进水母管11的出水端为封闭端，水流进入进水母管11后，从设在侧壁上的第二通孔流入出水母管12。第二通孔的形状、大小与出水母管12的端面的形状、大小相配合，使出水母管12的进水端与第二通孔连接成封闭的水流通道。示例性地，第二通孔可以为圆形孔，对应地，出水母管12为圆管。

进水母管11和出水母管12的另一种可能的连接方式为：进水母管11出水端的端面上沿圆周方向均匀设置有多个第一斜面，多根出水母管12的进水端的端面上对称设置有两个第二斜面，以及位于两个第二斜面之间的第三斜面；出水母管12通过该第二斜面与相邻的出水母管12的第二斜面连接，通过该第三斜面与第一斜面连接。

示例性地，布水器1中包括8根出水母管12，每根出水母管12的两个第二斜面的斜度都为45°，则8根出水母管12中相邻两根出水母管12的相邻第二斜面顺次连接，连接后的8根出水母管12在同一水平面上呈圆周状。同一布水器1中的出水母管12上的第三斜面均同时朝向同一方向，例如，同时向上或向下。进水母管11上的第一斜面的数量与出水母管12的数量对应，8个第一斜面与8个第三斜面以焊接的方式对应连接，构成封闭的水流通道。

在本实用新型实施例中，出水母管12和出水支管13可以通过多种方式配合连接，例如，其连接方式包括焊接、热熔连接或使用胶黏剂连接等方式，以确保出水母管12与出水支管13的连接处具有良好的密封性。

出水母管12和出水支管13的一种可能的布置方式为：出水母管12的管壁两侧设有两个第一通孔，第一通孔为长度方向沿出水母管12轴向的条形孔；对应地，出水支管13为与条形孔相适配的扁管，进水端与条形孔垂直连接(图中未示出)。

其中，相邻两根出水母管12上相对应的两个相邻条形孔的长度，以及连接在这两个相邻条形孔上的两根出水支管13的管长应当满足“相邻两根出水母管12上相对应的两根出水支管13的相邻端部互不接触”的设计要求。在获得出水母管12的水流截面积和预设条形孔长度的基础上，条形孔的宽度范围可根据计算得出，在该宽度范围内，宽度越小越好。两个条形孔在出水母管12的管壁两侧对称设置，且每个条形孔都与一根扁管通过焊接的方式连接，扁管端面的形状、大小与条形孔的形状、大小相配合，使扁管的进水端与条形孔构成封闭的水流通道。当布水器1工作时，两根扁管的出水端所在的水平面即为布水工作面。

上述条形孔的宽度方向指的是条形孔沿出水母管12的圆周方向的孔宽。

出水母管12和出水支管13的另一种可能的布置方式为：如图1所示，出水母管12的管壁两侧设有多个第一通孔，多个第一通孔沿出水母管12的轴向均匀地间隔设置；对应地，出水支管13为与第一通孔相适配的圆管，进水端与第一通孔垂直连接。

其中，第一通孔的个数范围和出水支管13的管长需满足“相邻两根出水母管12上相对应的两根出水支管13的相邻端部互不接触”的设计要求，因此，在获得出水母管12的水流截面积和出水母管12的管长的基础上，第一通孔的个数范围及其对应的出水支管13的管径范围可以通过计算得到，在第一通孔的个数范围及其对应的出水母管12的管径范围内，第一通孔的个数越多、出水支管13的管径越小越好。每个第一通孔都与一根出水支管13通过焊接的方式连接，出水支管13端面的大小与第一通孔的大小相配合，使出水支管13的进水端与第一通孔构成封闭的水流通道。示例性地，第一通孔可以为圆形孔或矩形孔，对应地，出水支管13可以为圆管或方管。当布水器1工作时，设在出水母管12两侧的两排圆管的出水端所在的水平面即为布水工作面。

对于上述设计要求“相邻两根出水母管12上相对应的两根出水支管13的相邻端部互不接触”，由于相邻两根出水母管12上相对应的两根出水支管13的相邻端部之间存在一定距离，使得从相邻两根出水母管12上相对应的两根出水支管13中流出的水流沿一定角度相向而行，故而可以相互抵消掉一部分动能，使水流仅剩余较小的动能与罐壁碰撞，减小能量的损失。

在本实用新型实施例中，当沿出水母管12的轴向均匀地间隔设置多个出水支管13时，沿远离进水母管11的方向，设在同一根出水母管12同一侧的多根出水支管13的长度相同或逐渐增大。

在第一种情况下，如图1所示，设在同一根出水母管12同一侧的多根出水支管13的长度相同，沿远离进水母管11的方向，相邻两根出水母管12上相对应的两根出水支管的相邻端部之间的距离逐渐增大。这种设置方式的效果在于，布水器1加工简单，且能使由相邻两根出水母管12上相对应的两根出水支管13中流出的水流在水平方向的流速达到明显的相互抵消效果，减小能量损失。

在第二种情况下，沿远离进水母管11的方向，设在同一根出水母管12同一侧的多根出水支管13的长度逐渐增大(图中未示出)，则相邻两根出水母管12上相对应的两根出水支管的相邻端部之间的距离保持不变。这种设置方式的效果在于，相比于第一种情况中的设置方式，具有更好的流速抵消效果，能够进一步减小能量损失。

在本实用新型实施例中，相邻两根出水母管12上相对应的两根出水支管13的夹角大于或等于60°且小于180°，其效果是使由相邻两根出水母管12上相对应的两根出水支管13中流出的水流在水平方向的流速能够尽可能地相互抵消，夹角越大，流速的相互抵消效果越好。

在设计布水器1时，设置在进水母管11出水端的出水母管12的数量越多越好，但是考虑到加工制造的工艺以及制作成本，因此出水母管12的数量可以为8个，对应地，相邻两根出水母管12上相对应的两根出水支管13的夹角等于135°。

在本实用新型实施例中，多根出水母管12的水流截面积之和等于进水母管的水流截面积；多根出水支管13的水流截面积之和大于进水母管的水流截面积。

本实用新型实施例提供的布水器1，通过增加管道数量来降低出水母管12中水流的流速，也就是说，为了降低水流进布水器1后的速度，同时保证流动均匀，在保持多根出水母管12的水流截面积之和与进水母管的水流截面积相等的前提下，出水母管12的数量越多越好。该布水器1还通过增加管道数量和水流截面积来降低出水支管13中水流的流速，即令多根出水支管13的水流截面积之和大于进水母管的水流截面积，例如，令多根出水支管13的水流截面积之和约为进水母管的水流截面积的3～5倍，以此达到均匀、缓慢布水的效果。出水支管13的数量可以通过计算得出，保证水流出各出水支管13的速度小于规定值。

本实用新型实施例提供的布水器，能够使自出水支管13流出的水流在水平方向的流速相互抵消，进而消除大部分惯性流动的影响，更快速地转变成重力流，减少由于在水平方向与罐壁碰触产生的流动和能量损失，提高蓄热/蓄冷效率。并且相对于开设在八角型布水器的出水管上的直径小于5mm的出水孔，本实用新型实施例提供的布水器是通过管道出口让水流出，依靠管道数量来降低出水端流速，可以避免水中杂质堵塞布水器出水口的现象，确保布水器的安全高效运行。

本实用新型实施例还提供了一种水罐，包括如上所述的布水器1。

本实用新型实施例提供的水罐采用上述布水器，能够实现较高的蓄热效率，满足火电灵活性调峰的需求，同时防止布水器出水端堵塞，具有较高的安全性能。

在本实用新型的实施例中，如图2所示，该水罐包括：两个布水器1、罐体2、热水输送管道3和冷水输送管道4。其中，一个布水器1位于罐体2的内部上方，布水器1的进水母管11的进水端与热水输送管道3连接；另一个布水器1位于罐体2的内部下方，布水器1的进水母管11的进水端与所述冷水输送管道4连接。

水罐内部可同时储存热水和冷水。水温不同，水的密度也不同，在水罐中，由于重力原因，密度不同的冷热水自然分层，热水在上，冷水在下，中间形成1m左右的斜温层。当热源产热量大于用户用热量时，水罐蓄热，此时热水从热水输送管道3进入，冷水从冷水输送管道4排出，斜温层向下移动；当热源产热量小于用户用热量时，水罐放热，此时热水从热水输送管道3排出，冷水从冷水输送管道4进入，斜温层向上移动。罐体2中水的质量是保持恒定不变的，能量是变化的。

示例性地，该水罐可以为蓄热水罐，热水输送管道3可以为热水供水管道，冷水输送管道4可以为冷水供水管道。以该蓄热水罐的蓄热过程为例对水罐和布水器1的工作原理进行解释说明：热水通过热水供水管道进入位于上方的布水器1，经该布水器1均流作用后形成重力流，同时冷水通过位于下方的布水器1流出水罐，使进出水罐的水流量保持平衡。水罐内的温度高的区域不断增加，温度低的区域不断减少，斜温层不断下移，待热水充满水罐时，蓄热过程结束。

上述布水器1可按照设计原则等比例地缩扩运用至不同容积的水罐中。对于不同容积的水罐，布水器1距离水罐顶部和底部的距离要通过计算重新确定，同时考虑相应的影响因素，例如热水输送管道或冷水输送管道内水流的流速范围、水罐内热水输送管道、冷水输送管道和布水器1的支吊方式等。

本实用新型实施例提供的水罐采用上述布水器1后，水罐内斜温层的厚度减小，蓄热效率提高，堵管风险降低，可满足火电灵活性调峰的需求，具有良好的经济效益。

在本实用新型中，应该理解到，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种布水器，其特征在于，所述布水器(1)包括：进水母管(11)、多根出水母管(12)和多根出水支管(13)，

所述出水母管(12)的进水端与所述进水母管(11)的出水端连接，多根所述出水母管(12)在同一水平面上沿所述进水母管(11)的圆周方向均匀布置；

所述出水母管(12)的管壁两侧设有对称分布的第一通孔，所述出水支管(13)的进水端与所述第一通孔连接。

2.根据权利要求1所述的布水器，其特征在于，所述进水母管(11)出水端的侧壁上沿圆周方向均匀设有多个第二通孔，所述出水母管(12)的一端与所述第二通孔垂直连接。

3.根据权利要求1所述的布水器，其特征在于，所述进水母管(11)出水端的端面上沿圆周方向均匀设置有多个第一斜面，所述多根出水母管(12)的进水端的端面上对称设置有两个第二斜面，以及位于两个所述第二斜面之间的第三斜面；

所述出水母管(12)通过所述第二斜面与相邻的所述出水母管(12)的第二斜面连接，通过所述第三斜面与所述第一斜面连接。

4.根据权利要求1所述的布水器，其特征在于，所述出水母管(12)的管壁两侧设有两个第一通孔，所述第一通孔为长度方向沿所述出水母管(12)轴向的条形孔；

对应地，所述出水支管(13)为与所述条形孔相适配的扁管，进水端与所述条形孔垂直连接。

5.根据权利要求1所述的布水器，其特征在于，所述出水母管(12)的管壁两侧设有多个所述第一通孔，所述多个第一通孔沿所述出水母管(12)的轴向均匀地间隔设置；

对应地，所述出水支管(13)为与所述第一通孔相适配的圆管，进水端与所述第一通孔垂直连接。

6.根据权利要求5所述的布水器，其特征在于，沿远离所述进水母管(11)的方向，设在同一根所述出水母管(12)同一侧的多根所述出水支管(13)的长度相同或逐渐增大。

7.根据权利要求6所述的布水器，其特征在于，相邻两根所述出水母管(12)上相对应的两根所述出水支管(13)的夹角大于或等于60°且小于180°。

8.根据权利要求1-7任一项所述的布水器，其特征在于，

所述多根出水母管(12)的水流截面积之和等于所述进水母管(11)的水流截面积；

所述多根出水支管(13)的水流截面积之和大于所述进水母管(11)的水流截面积。

9.一种水罐，其特征在于，所述水罐包括权利要求1-8中任一项所述的布水器(1)。

10.根据权利要求9所述的水罐，其特征在于，所述水罐包括：两个布水器(1)、罐体(2)、热水输送管道(3)和冷水输送管道(4)；

一个所述布水器(1)位于所述罐体(2)的内部上方，所述布水器(1)的进水母管(11)的进水端与所述热水输送管道(3)连接；

另一个所述布水器(1)位于所述罐体(2)的内部下方，所述布水器(1)的进水母管(11)的进水端与所述冷水输送管道(4)连接。

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