RU2728576C1

RU2728576C1 - Воздушный тепловой насос

Info

Publication number: RU2728576C1
Application number: RU2019133627A
Authority: RU
Inventors: Цзинь ЧЖАН
Original assignee: Цзинь ЧЖАН
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2020-07-30
Also published as: EP3597995A1; JP2020524256A; EP3597995A4; CN106949447B; WO2018205771A1; US11215355B2; CN106949447A; EP3597995B1; US20200191379A1

Abstract

Изобретение относится к преобразованию энергии, а именно к воздушным тепловым насосам. Вращающийся вал насоса неподвижно установлен на выходном конце вращающегося блока. Вращающийся вал имеет по меньшей мере один выступ. Приводной поршень каждого узла преобразования установлен с возможностью скольжения в воздушной полости. Приводной поршень делит воздушную полость на первую полость и вторую полость. Шатун установлен во второй полости и неподвижно соединен с приводным поршнем. Два конца приводного рычага соединены с возможностью вращения с шатуном и указанным выступом соответственно. Первая полость снабжена отверстием для наполнения воздухом. Несколько нагревательных трубок одним концом соединены с первой полостью, а другим концом вставлены в корпус насоса. Корпус насоса имеет герметичное исполнение, внутри корпуса хранится вода, корпус снабжен выпускным отверстием, которое подключается к каждой точке потребления через трубопровод. Поскольку настоящее изобретение использует воздух в качестве источника энергии для нагревания, то оно не имеет ограничений по установке и является безопасным и энергосберегающим при эксплуатации. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Область техники

Изобретение относится к области техники преобразования энергии, в частности к воздушному тепловому насосу.

Уровень техники

Тепловой насос является устройством преобразования энергии. В корпус насоса вводят химическую энергию угля, электрическую энергию, солнечную энергию и применяют другие способы преобразования энергии, наружу выводится пар, высокотемпературная вода и другие теплоносители, обладающие определенной тепловой энергией.

В процессе осуществления настоящего изобретения заявитель обнаружил следующие недостатки существующего уровня техники:

При применении способа преобразования химической энергии в тепловую энергию температура и давление воды на выходе сильно зависят от климатических условий. Температура воды нестабильная и трудно регулируемая, к тому же расход энергии на горение высок и выбрасывается большое количество токсичных отработанных газов. Срок службы низок.

Способ преобразования электрической энергии в теплую энергию в основном имеет такие недостатки, как высокое энергопотребление и высокая вероятность возникновения утечки тока, приводящая к травме людей.

Хотя способ преобразования солнечной энергии в тепловую энергию теоретически является наиболее энергосберегающим, но если учесть, что в реальной обстановке и среде часто присутствует дождливая и облачная погода, а на севере зимой необходимо вспомогательное электричество, то угроза безопасности также высока, как и в электрическом водонагревателе. Кроме того, вакуумная трубка, обычно используемая для поглощения солнечной энергии, слишком хрупка, сложна в ремонте и обладает низким сроком службы.

Описание изобретения

Ввиду вышеупомянутых проблем существующего уровня техники настоящее изобретение предлагает воздушный тепловой насос.

Настоящее изобретение реализует указанные задачи посредством следующих технических решений:

1. Воздушный тепловой насос содержит вращающийся блок, вращающийся вал, корпус насоса и, по крайней мере, один узел преобразования. Вращающийся вал неподвижно установлен на выходном конце вращающегося блока. Вращающийся вал имеет по меньшей мере один выступ. Причем указанный выступ устанавливается с узлом преобразования один к одному. Каждый узел преобразования состоит из приводного рычага, воздушной полости, приводного поршня, шатуна и множества нагревательных трубок. Указанный приводной поршень установлен с возможностью скольжения в воздушной полости. Приводной поршень делит воздушную полость на первую полость и вторую полость. Шатун установлен во второй полости и неподвижно соединен с приводным поршнем. Два конца приводного рычага соединены с возможностью вращения с шатуном и указанным выступом соответственно. Первая полость снабжена отверстием для наполнения воздухом. Несколько нагревательных трубок одним концом соединены с первой полостью, а другим концом вставлены в корпус насоса. Корпус насоса имеет герметичное исполнение, внутри корпуса хранится вода, корпус снабжен выпускным отверстием, которое подключается к каждой точке потребления через трубопровод.

Опционально, указанный выступ формируется путем изгиба соответствующей части приводного рычага.

Опционально, указанный выступ неподвижно устанавливается в соответствующей части приводного рычага.

Далее, на каждом указанном выступе устанавливаются две первичные ограничительные пластины, расположенные с двух сторон приводного рычага, чтобы ограничить смещение приводного рычага.

Далее, на отдаленном от узла преобразования конце вращающегося вала устанавливается маховик.

Далее, указанный шатун устанавливается параллельно приводному поршню, два конца указанного шатуна неподвижно устанавливаются на указанном приводном поршне с помощью двух противолежащих соединительных пластин.

Еще далее, на указанном шатуне устанавливаются две вторичные ограничительные пластины, которые неподвижно установлены с двух сторон приводного рычага, чтобы ограничить смещение приводного рычага.

Далее, внутри указанного отверстия для наполнения воздухом устанавливается обратный клапан, можно наполнить воздухом первую полость через впускное отверстие и предотвратить утечку газа.

Еще далее, указанный насос также содержит газовый баллон, соединенный с обратным клапаном отверстия для наполнения воздухом внутри воздушной полости в каждом указанном узле преобразования.

Приоритетно, на трубопроводе, соединяющем газовый баллон с каждым указанным обратным клапаном, установлен редукционный клапан, посредством регулирования которого можно отрегулировать давление обратного клапан до заданного диапазона.

Полезный эффект настоящего изобретения:

В настоящем изобретении предлагается воздушный тепловой насос, в котором вращается выходной конец вращающегося блока, чтобы привести во вращение выступ на вращающемся валу, а выступ заставляет поршень скользить в воздушной полости посредством шатуна. Затем воздух подается в первую полость, приводной поршень скользит внутри воздушной полости и сжимает воздух в первой полости воздушной полости для генерирования тепла. Нагретый воздух поступает в нагревательную трубку, в корпусе насоса нагревается и испаряется вода, после чего пар подается в каждую точку потребления через выпускное отверстие.

Настоящее изобретение предлагает воздушный тепловой насос, который может быстро достичь необходимой рабочей температуры благодаря использованию воздуха в качестве источника тепловой энергии. Не имеет ограничений по установке. Поскольку ни один из электрических компонентов не находится в прямом контакте с водой, то не возникает опасность утечки электрического тока. Обладает такими особенностями, как безопасность эксплуатации, энергосбережение и др. Позволяет избежать проблем, возникающих в существующем уровне техники. По сравнению с другими способами преобразования энергии в существующем уровне техники настоящее изобретение осуществляет нагрев за более короткое время, обладает более быстрой скоростью реагирования и более высокой температурой нагрева.

Описание чертежей

Чтобы более четко объяснить технические решения в примере осуществления настоящего изобретения, ниже будут кратко описаны прилагаемые чертежи, которые используются для описания примера осуществления. Очевидно, что прилагаемые чертежи в последующем описании являются только некоторыми примерами осуществления настоящего изобретения, и специалисты в данной области техники могут получить другие чертежи в соответствии с этими чертежами без приложения творческих усилий.

Фигура 1 - конструктивная схема воздушного теплового насоса в примере осуществления настоящего изобретения;

Фигура 2 - конструктивная схема узла преобразования воздушного теплового насоса в примере осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание варианта осуществления

Ниже представляется четкое и подробное описание технических решений в примере осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи, прилагаемые к примеру осуществления настоящего изобретения. Очевидно, что описанный пример осуществления является только частью, а не всеми примерами осуществления настоящего изобретения. Все другие примеры осуществления, полученные специалистом в данной области техники на основе примера осуществления настоящего изобретения без приложения творческих усилий, входят в объем защиты настоящего изобретения.

Пример осуществления настоящего изобретения раскрывает воздушный тепловой насос, генерирующий источник энергии посредством нагрева воздуха.

Фигура 1 представляет собой конструктивную схему воздушного теплового насоса в примере осуществления настоящего изобретения, см. фиг. 1. Воздушный тепловой насос включает в себя вращающийся блок 1, вращающийся вал 2, корпус насоса 3 и, по крайней мере, один узел преобразования а. Вращающийся вал 2 неподвижно установлен на выходном конце вращающегося блока 1. Вращающийся вал 2 имеет по меньшей мере один выступ 6, который устанавливается с узлом преобразования а один к одному. Фигура 2 представляет собой конструктивную схему узла преобразования воздушного теплового насоса в примере осуществления настоящего изобретения, см. фиг. 2. Каждый узел преобразования а включает в себя приводной рычаг 7, воздушную полость 8, приводной поршень 9, шатун 10 и множество нагревательных трубок 5. Приводной поршень 9 установлен с возможностью скольжения в воздушной полости 8, разделяя ее на первую полость 8а и вторую полость 8b. Шатун 10 установлен во второй полости 8b и неподвижно соединен с приводным поршнем 9. Два конца приводного рычага 7 соединены с возможностью вращения с шатуном 10 и соответствующим выступом 6. Первая полость 8а снабжена отверстием для наполнения воздухом. Несколько нагревательных трубок 5 одним концом соединены с первой полостью 8а, а другим концом вставлены в корпус насоса 3. Корпус насоса 3 имеет герметичное исполнение, внутри корпуса 3 хранится вода, корпус 3 снабжен выпускным отверстием 11, которое подключается к каждой точке потребления через трубопровод.

Пример осуществления настоящего изобретения представляет воздушный тепловой насос, в котором вращается выходной конец вращающегося блока, чтобы привести во вращение выступ на вращающемся вале, а выступ заставляет поршень скользить в воздушной полости посредством шатуна. Затем воздух подается в первую полость, приводной поршень скользит внутри воздушной полости и сжимает воздух в первой полости воздушной полости для генерирования тепла. Нагретый воздух поступает в нагревательную трубку, в корпусе насоса нагревается и испаряется вода, после чего пар подается в каждую точку потребления через выпускное отверстие.

Настоящее изобретение предлагает воздушный тепловой насос, который может быстро достичь необходимой рабочей температуры благодаря использованию воздуха в качестве источника тепловой энергии. Не имеет ограничений по установке. Поскольку ни один из электрических компонентов не находится в прямом контакте с водой, то не возникает опасность утечки электрического тока. Обладает такими особенностями, как безопасность эксплуатации, энергосбережение и др. Позволяет избежать проблем, возникающих в существующем уровне техники. По сравнению с другими способами преобразования энергии в существующем уровне техники настоящее изобретение осуществляет нагрев за более короткое время, обладает более быстрой скоростью реагирования и более высокой температурой нагрева. В примере осуществления настоящего изобретения вращающийся пневмоцилиндр или электродвигатель с возможностью передачи высокой мощности может выступать в качестве вращающегося блока, причем пример осуществления настоящего изобретения не ограничивает конкретную конструкцию вращающегося блока.

В примере осуществления настоящего изобретения скорость вращающегося блока является регулируемой, таким образом можно отрегулировать скорость вращения вращающегося блока, температуру нагрева воздуха в первой полости и соответствующее время, тем самым отрегулировать температуру водяного пара.

Ссылаясь на фиг. 1, выступ 6 в примере осуществления настоящего изобретения имеет П-образную форму и может быть сформирован путем изгиба соответствующей части приводного рычага 7.

Разумеется, выступ 6 и приводной рычаг 7 в примере осуществления настоящего изобретения также могут быть двумя отдельными компонентами. При этом выступ 6 неподвижно устанавливается на соответствующей части приводного рычага 7 путем сварки и другими способами. Пример осуществления настоящего изобретения не устанавливает ограничения относительно этого.

Далее, ссылаясь на фиг. 2, на каждом выступе 6 в примере осуществления настоящего изобретения можно неподвижно установить две первичные ограничительные пластины 12, которые расположены с двух сторон приводного рычага 7, чтобы ограничить смещение приводного рычага 7.

Первичные ограничительные пластины 12 в примере осуществления настоящего изобретения могут быть установлены на выступе 6 посредством сварки или резьбового соединения. Ссылаясь на фиг. 1, на отдаленном от вращающегося блока конце вращающегося вала 2 в примере осуществления настоящего изобретения можно установить маховик 13. Маховик 13 может накопить определенное количество энергии, благодаря чему вращающийся вал 2 получает большой момент инерции.

В примере осуществления настоящего изобретения вращающийся вал 2 также может опирается на несколько опорных оснований. В центре опорных оснований может быть установлен подшипник, вращающийся вал 2 устанавливается в этом подшипнике, чтобы обеспечить плавное вращение вращающегося вала 2.

Ссылаясь на фиг. 2, шатун 10 может быть установлен параллельно приводному поршню 9, два конца шатуна 10 неподвижно устанавливаются на приводном поршне 9 с помощью двух противолежащих соединительных пластин 14.

Далее, ссылаясь на фиг. 2, две вторые соединительные пластины 15 могут быть установлены на шатуне 10 можно установить две вторичные ограничительные пластины 15, расположенные с двух сторон приводного рычага 7, чтобы ограничить смещение приводного рычага 7.

В примере осуществления настоящего изобретения вторая полость 8b может иметь открытое или закрытое исполнение. Если вторая полость 8b имеет закрытое исполнение, то необходимо предусмотреть пространство для вращения приводного рычага 7 внутри второй полости 8b.

Ссылаясь на фиг. 2, в примере осуществления настоящего изобретения в отверстии для наполнения воздухом можно установить обратный клапан 16. При заполнении герметичной полости воздухом открывается обратный клапан; по завершении заполнения воздухом закрывается обратный клапан 16 во избежание утечки воздуха.

Ссылаясь на фиг. 1, данный насос также содержит газовый баллон 19, соединенный с обратным клапаном 16 отверстия для наполнения воздухом внутри воздушной полости в каждом узле преобразования. Можно наполнить все воздушные полости воздухом посредством одного газового баллона 19.

Разумеется, в примере осуществления настоящего изобретения газовый баллон 19 также можно установить с обратным клапаном 16 один к одному, т.е. каждый газовый баллон 19 подает воздух в одну воздушную полость. Причем, пример осуществления настоящего изобретения не устанавливает ограничений относительно этого.

Ссылаясь на фиг. 1 и фиг. 2, в примере осуществления настоящего изобретения редукционный клапан 18 может быть установлен на трубопроводе, соединяющем газовый баллон 19 с обратным клапаном 16. Давление обратного клапана 16 регулируется до заданного диапазона путем регулирования редукционного клапана 18.

Ссылаясь на фиг. 1, в примере осуществления настоящей полезной модели между воздушной полостью 8 и корпусом насоса 3 можно установить фланцевое соединение 20, чтобы обеспечить устойчивость монтажа нагревательных трубок.

Кроме того, ссылаясь на фиг. 1, в примере осуществления настоящего изобретения на корпусе насоса 3 можно установить предохранительный клапан 17. При нормальном использовании предохранительный клапан 17 является нормально закрытым. Когда давление в корпусе насоса 3 превысит заданное значение, можно выпустить наружу среду через предохранительный клапан 17, чтобы обеспечить безопасность.

Более того, ссылаясь на фиг. 1, также можно установить регулятор давления 4 на корпусе насоса 3. Регулятор давления 4 показывает и регулирует значение давления внутри корпуса насоса 3, тем самым контролирует температуру выпуска водяного пара.

Вышеприведенный пример осуществления является предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения и предназначен только для удобства описания настоящего изобретения, но не устанавливает никакие ограничения в любой форме относительно настоящего изобретения. Эквивалентные примеры осуществления с локальной модификацией или дополнением, внесенным лицом, который обладает базовыми знаниями в данной области техники, с использованием технических подробностей, раскрытых в настоящем изобретении, и не выходящим за рамки технических признаков, описанных в настоящем изобретении, все же относятся к техническим признакам настоящего изобретения.

Claims

1. Воздушный тепловой насос, содержащий:

вращающийся блок, вращающийся вал, корпус насоса и по крайней мере один узел преобразования,

причем вращающийся вал неподвижно установлен на выходном конце вращающегося блока и имеет по меньшей мере один выступ, установленный с узлом преобразования один к одному, каждый узел преобразования состоит из приводного рычага, воздушной полости, приводного поршня, шатуна и множества нагревательных трубок, приводной поршень установлен с возможностью скольжения в воздушной полости и делит воздушную полость на первую полость и вторую полость, шатун установлен во второй полости и неподвижно соединен с приводным поршнем, два конца приводного рычага соединены с возможностью вращения с шатуном и указанным выступом соответственно, первая полость снабжена отверстием для наполнения воздухом, несколько нагревательных трубок одним концом соединены с первой полостью, а другим концом вставлены в корпус насоса, корпус насоса имеет герметичное исполнение, внутри корпуса хранится вода, корпус снабжен выпускным отверстием, которое подключается к каждой точке потребления через трубопровод,

вращающийся блок выполнен с возможностью регулирования его скорости вращения, обеспечивая тем самым возможность регулирования температуры воздуха в первой полости и времени нагрева воды,

в отверстии для наполнения воздухом установлен обратный клапан,

воздушный тепловой насос также содержит газовый баллон, соединенный с обратным клапаном отверстия для наполнения воздухом внутри воздушной полости в каждом указанном узле преобразования, и

на трубопроводе, соединяющем газовый баллон с каждым обратным клапаном, установлен редукционный клапан.

2. Воздушный тепловой насос по п. 1, характеризующийся тем, что указанный выступ образован путем изгиба соответствующей части приводного рычага.

3. Воздушный тепловой насос по п. 1, характеризующийся тем, что указанный выступ неподвижно установлен в соответствующей части приводного рычага.

4. Воздушный тепловой насос по пп. 1-3, характеризующийся тем, что на каждом указанном выступе неподвижно установлены две первичные ограничительные пластины, расположенные с двух сторон приводного рычага.

5. Воздушный тепловой насос по п. 1, характеризующийся тем, что на отдаленном от вращающегося вала конце вращающегося блока установлен маховик.

6. Воздушный тепловой насос по п. 1, характеризующийся тем, что шатун расположен параллельно приводному поршню, два конца указанного шатуна неподвижно установлены на приводном поршне с помощью двух противолежащих соединительных пластин.

7. Воздушный тепловой насос по п. 1 или 6, характеризующийся тем, что на шатуне установлены две вторичные ограничительные пластины, расположенные с двух сторон приводного рычага.