專(zhuān)利名稱(chēng)：具有自回?zé)峁δ艿碾p活塞氣壓式太陽(yáng)能水泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣壓式太陽(yáng)能水泵，屬太陽(yáng)能熱利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在目前推廣使用的太陽(yáng)能水泵中，大部分的運(yùn)行方式是，以太陽(yáng)能光伏發(fā)電，然后利用 電能驅(qū)動(dòng)電力水泵實(shí)現(xiàn)抽水的功能。以太陽(yáng)熱能直接驅(qū)動(dòng)活塞或隔膜實(shí)現(xiàn)抽水功能的太陽(yáng)能 水泵，目前主要是單隔膜或雙隔膜水泵，可以間斷或半間斷地實(shí)現(xiàn)為用戶(hù)抽水的功能。但已 有的太陽(yáng)熱能直接驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能水泵由于沒(méi)有回?zé)峁δ?，存在效率低下的?yán)重缺陷，還由于 沒(méi)有活塞復(fù)位功能，經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，因此不能大規(guī)模推廣應(yīng)用。因此，克服上述缺陷， 提高太陽(yáng)能水泵的效率和使用可靠性，是進(jìn)一步推廣太陽(yáng)能水泵利用的重要手段。本發(fā)明正 是解決這個(gè)問(wèn)題的理想裝置之一。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有太陽(yáng)能熱驅(qū)動(dòng)水泵運(yùn)行效率低及可靠性差的缺陷，本發(fā)明提供了一種新的太 陽(yáng)能水泵裝置。該裝置將通過(guò)太陽(yáng)能集熱器收集太陽(yáng)熱能，并通過(guò)電控系統(tǒng)分別提供給氣壓 式提水裝置，將水壓向高水位，同時(shí)利用流向高水位的水冷卻另一腔體中的高溫蒸汽，實(shí)現(xiàn) 循環(huán)運(yùn)行。同時(shí)，為了避免兩邊活塞運(yùn)行不平衡，設(shè)計(jì)增加了連桿系統(tǒng)，為了最大限度地提 高系統(tǒng)效率，設(shè)計(jì)了增加了可控的壓力平衡管，實(shí)現(xiàn)了不同運(yùn)行階段的內(nèi)回?zé)?，提高了系統(tǒng) 的熱利用效率和提水速度。
本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種具有自回?zé)峁δ艿碾p活塞氣壓式太陽(yáng)能水泵，外殼體所構(gòu)成的內(nèi)部空腔被隔板劃分
為兩部分，每部分內(nèi)部包含有1個(gè)或多個(gè)加熱器、1個(gè)或多個(gè)冷凝器、1個(gè)活塞、1個(gè)積液槽；
其中，加熱器位于積液槽內(nèi)，外殼體內(nèi)隔板兩側(cè)的活塞通過(guò)連桿彼此連接，活塞通過(guò)可伸縮
的隔膜與外殼體連；積液槽中放置有低沸點(diǎn)工質(zhì)；
外殼體的外部具有1根或多根壓力平衡管，外殼體內(nèi)兩端的積液槽通過(guò)壓力平衡管和電控閥相互連接，利用電控閥接通壓力平衡管，使高壓蒸汽通過(guò)壓力平衡管流向外殼體內(nèi)處于 低壓狀態(tài)的一側(cè)，使兩邊壓力迅速平衡，進(jìn)而使加熱與冷卻過(guò)程盡快切換；
外殼體的外部還有1個(gè)或多個(gè)電控閥，利用電控閥實(shí)現(xiàn)依次為加熱器供熱和控制壓力平 衡管接通或斷開(kāi)；
太陽(yáng)能集熱器通過(guò)管道與循環(huán)微泵、控制管路的電控閥和加熱器連成回路 管道與單向閥和冷凝器連成提水通道，可將水輸送到高位水池；
由隔板、隔膜及外殼體內(nèi)活塞構(gòu)成的儲(chǔ)水腔，通過(guò)管道與單向閥與低位水池連接。 本發(fā)明所述具有自回?zé)峁δ艿碾p活塞氣壓式太陽(yáng)能水泵，其工作方法如下，太陽(yáng)能集熱 器收集到的太陽(yáng)熱能，通過(guò)循環(huán)泵經(jīng)控制管路的電控閥給其中一個(gè)積液槽中的加熱器供熱， 使加熱器對(duì)積液槽中的低沸點(diǎn)工質(zhì)進(jìn)行加熱，產(chǎn)生蒸汽形成高的蒸汽壓，推動(dòng)該積液槽一側(cè) 的活塞向隔板方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將儲(chǔ)水腔內(nèi)的水?dāng)D壓經(jīng)另一側(cè)的冷凝器和單向閥輸送至高位水 池。與此同時(shí)，該側(cè)蒸汽部分在冷凝器的作用下被冷凝形成低蒸汽壓，從而使該側(cè)活塞向離 開(kāi)隔板方向運(yùn)動(dòng)，將水從低位水池經(jīng)單向閥吸入儲(chǔ)水腔中，被冷凝的蒸汽變成液體流入積液 槽中；
當(dāng)加熱及冷凝過(guò)程完成時(shí)，通過(guò)電控閥的作用，將太陽(yáng)熱能輸入另一個(gè)積液槽的加熱器 中，同時(shí)停止為此前的加熱器供熱。這樣，整個(gè)加熱與冷凝過(guò)程將交替進(jìn)行，同時(shí)儲(chǔ)水腔的 抽水與壓水過(guò)程也交替進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)抽水。
所述的具有自回?zé)峁δ艿碾p活塞氣壓式太陽(yáng)能水泵，活塞也可用可伸縮膈膜代替。
本發(fā)明的有益效果是，可以利用本系統(tǒng)收集太陽(yáng)能，將低位的水抽至高位，實(shí)現(xiàn)為用戶(hù) 抽水功能。同時(shí)，裝置具有連續(xù)運(yùn)行、效率高、不卡機(jī)等顯著優(yōu)勢(shì)。


圖1是本發(fā)明的連接管路和運(yùn)行原理圖； 圖2是用可伸縮膈膜代替活塞的實(shí)施例圖； 圖3是無(wú)壓力平衡管的實(shí)施例圖中，l.太陽(yáng)能集熱器；2.循環(huán)泵；3、 6、 12、 13.單向閥；4、 5、 21.電控閥；7.高位 水池；8、 9.冷凝器；10、 11.加熱器；14.低位水池；15、 16.積液槽；17、 18.活塞；19.
連桿；20.壓力平衡管；22、 23.低沸點(diǎn)工質(zhì)；24、 25.儲(chǔ)水腔；26.隔板；27.可伸縮膈膜； 28.外殼體。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的核心是一種利用太陽(yáng)光集熱，并通過(guò)電控分別將熱能輸入裝置，加熱裝置內(nèi)低 沸點(diǎn)工質(zhì)，產(chǎn)生蒸汽壓力，分別推擠活塞，從而實(shí)現(xiàn)將低位水輸送至高位的太陽(yáng)能利用裝置。 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的原理圖。在圖1中，裝置的運(yùn)行原理可分步解釋如下
本發(fā)明是一種利用太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)為用戶(hù)連續(xù)抽水功能的裝置。裝置的外殼體(28)所構(gòu)成
的內(nèi)部空腔被隔板(26)劃分為兩部分，冷凝器、加熱器、活塞、積液槽及低沸點(diǎn)工質(zhì)被分 別置于其中。裝置在運(yùn)行過(guò)程中，太陽(yáng)光經(jīng)太陽(yáng)能集熱器(1)收集，加熱集熱器內(nèi)的工質(zhì)， 獲得高溫?zé)崮埽?jīng)循環(huán)泵(2)輸送并經(jīng)電控閥(4)和電控閥(5)調(diào)節(jié)分時(shí)進(jìn)入加熱器(10) 和加熱器(11)中加熱積液槽(15)和積液槽(16)中的低沸點(diǎn)工質(zhì)(22)和(23)，放熱后 的熱工質(zhì)又被送回到太陽(yáng)能集熱器(1)中再加熱完成循環(huán)。 裝置抽水的具體運(yùn)行方式是
第一步，電控閥(4)關(guān)閉，電控閥(5)打開(kāi)，此時(shí)循環(huán)泵(2)驅(qū)動(dòng)的加熱工質(zhì)經(jīng)電控 閥(5)進(jìn)入加熱器(10)中，加熱積液槽(15)內(nèi)的低沸點(diǎn)工質(zhì)(22)，產(chǎn)生高溫高壓的蒸 汽，從而推動(dòng)活塞(17)向隔板(26)方向運(yùn)動(dòng)。此時(shí)儲(chǔ)水腔(24)內(nèi)的水將被擠壓，此時(shí) 單向閥(12)是關(guān)閉的，水只能通過(guò)冷凝器(9)并經(jīng)單向閥(3)流向高位水池(7)。這一 過(guò)程中，由于連桿(19)的作用，將把活塞(18)往遠(yuǎn)離隔板(26)的方向推動(dòng)，將在儲(chǔ)水 腔(25)內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，將水從低位水池(14)經(jīng)單向閥(13)吸入儲(chǔ)水腔(25)中，此時(shí)單 向閥(6)是關(guān)閉的，防止上位的水被吸入。在儲(chǔ)水腔(24)的水被擠壓經(jīng)冷凝器(9)和單 向閥(3)進(jìn)入上位水池(7)的過(guò)程中，由于冷凝器(9)的作用，將會(huì)把積液槽(16)原來(lái) 加熱蒸發(fā)的低沸點(diǎn)工質(zhì)冷凝成液體，滴落回積液槽(16)中，使該腔體內(nèi)產(chǎn)生低壓，從而將 活塞(18)向遠(yuǎn)離隔板(26)的方向吸引，起到加速活塞運(yùn)動(dòng)的作用。在這過(guò)程中，電控閥 (21)是關(guān)閉的，積液檜(15)和(16)兩邊的壓力是不相同的。
第二步，當(dāng)活塞(17)在第一步過(guò)程中被壓至與隔板(26)最近點(diǎn)時(shí)，關(guān)閉電磁(5)并 打開(kāi)電控閥(4),讓加熱工質(zhì)進(jìn)入加熱器(11)中，同時(shí)打開(kāi)電控閥(21)，讓加熱器(10) 加熱時(shí)產(chǎn)生的高壓蒸汽迅速通過(guò)連通管(20)進(jìn)入到冷凝器(9)所處的腔體中，當(dāng)冷凝器(9) 和(8)分別所處的腔體壓力平衡時(shí)，馬上關(guān)閉電控閥(21)，這時(shí)加熱器(11)繼續(xù)加熱儲(chǔ) 熱槽(16)中的低沸點(diǎn)工質(zhì)(23)，產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，推動(dòng)活塞(18)向隔板(26)方向 移動(dòng)，此時(shí)，儲(chǔ)水腔(25)中的水將被擠壓，此時(shí)單向閥(13)是關(guān)閉的，水只能通過(guò)冷凝器(8)并經(jīng)單向閥(6)流向高位水池(7)。這一過(guò)程中，由于連桿(19)的作用，將把活 塞(17)往遠(yuǎn)離隔板(26)的方向推動(dòng)，將在儲(chǔ)水腔(24)內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，將水從低位水池(14) 經(jīng)單向閥(12)吸入儲(chǔ)水腔(24)中，此時(shí)單向閥(3)是關(guān)閉的，防止上位的水被吸入。在 儲(chǔ)水腔(25)的水被擠壓經(jīng)冷凝器(8)和單向閥(6)進(jìn)入上位水池(7)的過(guò)程中，由于冷 凝器(8)的作用，將會(huì)把積液槽(15)中原來(lái)被加熱蒸發(fā)的低沸點(diǎn)工質(zhì)冷凝成液體，滴落回 積液槽(15)中，使該腔體內(nèi)產(chǎn)生低壓，從而將活塞(17)向遠(yuǎn)離隔板(26)的方向吸引， 起到加速活塞運(yùn)動(dòng)的作用。在這過(guò)程中，電控閥(21)是關(guān)閉的，積液槽(15)和(16)兩 邊的壓力是不相同的。
在上述兩步過(guò)程中，通過(guò)電控閥(4)和(5)的作用，利用太陽(yáng)能集熱器(1)產(chǎn)生的熱 能分別加熱低沸點(diǎn)工質(zhì)(22)和(23)，產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，分別推動(dòng)活塞(17)和(18)， 并通過(guò)單向閥(12)、 (6)和(13)、 (3)的開(kāi)和關(guān)，實(shí)現(xiàn)將水從低位水池(14)抽至上位水 池(7)。在這個(gè)過(guò)程中當(dāng)活塞(17)向隔板(26)靠近方向運(yùn)行時(shí)，儲(chǔ)水腔(24)中的水被 壓向高位，同時(shí)經(jīng)過(guò)冷凝器(9)時(shí)冷凝其所處空腔中的高溫低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽，使之冷凝成為 液體，滴落至積液槽(16)中。當(dāng)進(jìn)行下一個(gè)過(guò)程中，即當(dāng)活塞(18)向隔板(26)靠近方 向運(yùn)行時(shí)，儲(chǔ)水腔(25)中的水被壓向高位，同時(shí)經(jīng)過(guò)冷凝器(8)時(shí)冷凝其所處的空腔中的 高溫低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸汽，使之冷凝成為液體，滴落至積液槽(15)中。由此交替加熱和冷卻， 使裝置能連續(xù)將低位的水抽至高位。
圖2是用可伸縮膈膜(27)代替活塞(17)的實(shí)施例圖。可伸縮膈膜(27)的作用與活 塞(17)的作用一樣。其它部件與圖1完全相同，所以圖2的工作原理與圖1的工作原理完 全相同。
圖3是無(wú)壓力平衡管的實(shí)施例圖。圖3中，由于沒(méi)有壓力平衡管，兩邊的工質(zhì)槽始終不 連通，在其中的一邊低沸點(diǎn)工質(zhì)被加熱的最初階段，不能利用另一邊的余熱，僅此一項(xiàng)與圖 l不同，其它的工作過(guò)程與圖l完全相同。
權(quán)利要求
1.一種具有自回?zé)峁δ艿碾p活塞氣壓式太陽(yáng)能水泵，其特征在于外殼體所構(gòu)成的內(nèi)部空腔被隔板劃分為兩部分，每部分內(nèi)部包含有1個(gè)或多個(gè)加熱器、1個(gè)或多個(gè)冷凝器、1個(gè)活塞、1個(gè)積液槽；其中，加熱器位于積液槽內(nèi)，外殼體內(nèi)隔板兩側(cè)的活塞通過(guò)連桿彼此連接，活塞通過(guò)可伸縮的隔膜與外殼體連；積液槽中放置有低沸點(diǎn)工質(zhì)；外殼體的外部具有1根或多根壓力平衡管，外殼體內(nèi)兩端的積液槽通過(guò)壓力平衡管和電控閥相互連接，利用電控閥接通壓力平衡管，使高壓蒸汽通過(guò)壓力平衡管流向外殼體內(nèi)處于低壓狀態(tài)的一側(cè)，使兩邊壓力迅速平衡，進(jìn)而使加熱與冷卻過(guò)程盡快切換；外殼體的外部還有1個(gè)或多個(gè)電控閥，利用電控閥實(shí)現(xiàn)依次為加熱器供熱和控制壓力平衡管接通或斷開(kāi)；太陽(yáng)能集熱器通過(guò)管道與循環(huán)微泵、控制管路的電控閥和加熱器連成回路；管道與單向閥和冷凝器連成提水通道，可將水輸送到高位水池；由隔板、隔膜及外殼體內(nèi)活塞構(gòu)成的儲(chǔ)水腔，通過(guò)管道與單向閥與低位水池連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具有自回?zé)峁δ艿碾p活塞氣壓式太陽(yáng)能水泵，其特征在于工作 方法如下，太陽(yáng)能集熱器收集到的太陽(yáng)熱能，通過(guò)循環(huán)泵經(jīng)控制管路的電控閥給其中一 個(gè)積液槽中的加熱器供熱，使加熱器對(duì)積液槽中的低沸點(diǎn)工質(zhì)進(jìn)行加熱，產(chǎn)生蒸汽形成 高的蒸汽壓，推動(dòng)該積液槽一側(cè)的活塞向隔板方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將儲(chǔ)水腔內(nèi)的水?dāng)D壓經(jīng)另 一側(cè)的冷凝器和單向閥輸送至高位水池；與此同時(shí)，該側(cè)蒸汽部分在冷凝器的作用下被 冷凝形成低蒸汽壓，從而使該側(cè)活塞向離開(kāi)隔板方向運(yùn)動(dòng)，將水從低位水池經(jīng)單向閥吸 入儲(chǔ)水腔中，被冷凝的蒸汽變成液體流入積液槽中；當(dāng)加熱及冷凝過(guò)程完成時(shí)，通過(guò)電控閥的作用，將太陽(yáng)熱能輸入另一個(gè)積液槽的加 熱器中，同時(shí)停止為此前的加熱器供熱；這樣，整個(gè)加熱與冷凝過(guò)程將交替進(jìn)行，同時(shí) 儲(chǔ)水腔的抽水與壓水過(guò)程也交替進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)抽水。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具有自回?zé)峁δ艿碾p活塞氣壓式太陽(yáng)能水泵，其特征在于活塞 可用可伸縮膈膜代替。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有自回?zé)峁δ艿碾p活塞氣壓式太陽(yáng)能水泵，屬太陽(yáng)能熱利用技術(shù)領(lǐng)域。該裝置外殼體被分隔為兩部分，加熱器、冷凝器、活塞和積液槽被分別置于外殼體內(nèi)，太陽(yáng)能集熱器通過(guò)管道與循環(huán)微泵、電控閥和加熱器連成回路，儲(chǔ)水腔通過(guò)管道和單向閥與冷凝器和高低位水池連成提水通道，兩個(gè)積液槽通過(guò)壓力平衡管和電控閥彼此連接。太陽(yáng)能集熱器收集到的熱能，通過(guò)循環(huán)微泵輸送至加熱器中加熱氣化積液槽中的低沸點(diǎn)工質(zhì)，工質(zhì)蒸汽推動(dòng)活塞將儲(chǔ)水腔中的水?dāng)D壓至高水位從而實(shí)現(xiàn)抽水功能。本發(fā)明設(shè)計(jì)成雙活塞結(jié)構(gòu)并有壓力平衡管，因而能夠?qū)崿F(xiàn)為用戶(hù)連續(xù)抽水，同時(shí)回收上一過(guò)程的余熱。
文檔編號(hào)F03G6/06GK101586546SQ20091008692
公開(kāi)日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者何開(kāi)巖, 薛曉迪, 果 謝, 鄭宏飛, 陳志莉, 濤 陶 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué);中國(guó)人民解放軍后勤工程學(xué)院