专利名称：热水器水箱保持常压的系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种热水器水箱保持常压的系统及方法，尤其涉及一种热水器的保温水箱不承受压力、同时保证热水器出水承压的系统及方法。
背景技术：
随着物质生活水平的不断提高，热水器已普遍进入百姓家庭，成为生活中的必备器具。热水器的保温水箱的材料应具备足够的强度及使用耐久性。国外曾用过聚丙烯塑料及铜(均用于内压不超过19.6kPa即2米水头压的水箱)、锌薄钢板等作水箱材料，它们由于强度不够或不易焊接，可靠性差等缺点，现在已很少应用。
普遍用于热水器中的是钢制搪瓷水箱，其优点是可用较厚的(3mm左右)普通钢板制造，焊接工艺简单，强度、钢度好，耐疲劳较好，但焊后需进行搪瓷工序，且在使用时必须附镁棒防腐蚀，成本较高，且容易出故障。
另外选用的则是不锈钢材料。不锈钢具备优良的强度、塑性、耐腐蚀性及焊接性，用薄不锈钢板焊成的水箱既轻又强。但薄不锈钢材料制成的保温水箱，其能够承受的水压强度有限，若是用于大型太阳能热水器，由于承压大，水箱一般就只能选用较厚的搪瓷材料。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种热水器水箱保持常压的系统及方法，以解决现有的热水器水箱因承压而必须选用较厚搪瓷材料，成本较高，且容易出现故障的技术问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下一种热水器水箱保持常压的系统，包括液压装置，设在保温水箱、自来水口及热水口之间；该液压装置包括四个相互隔离且容积可变化的腔体，其中，第一腔体和第二腔体上设有管道；第三腔体与热水口、保温水箱相连；第四腔体与热水口、保温水箱相连；第一腔体与第三腔体容积之和保持不变；第二腔体与第四腔体容积之和保持不变；以及两位四通换向阀，设在第一腔体和第二腔体的管道上，该两管道通过该换向阀与自来水口、保温水箱相连。
对应地，热水器水箱保持常压的方法包括如下步骤步骤1保温水箱、自来水口及热水口之间设四个容积可变的腔体，其中第一腔体与第三腔体容积之和保持不变；第二腔体与第四腔体容积之和保持不变；步骤2冷水从自来水口进入第一腔体；步骤3冷水进入第一腔体内时，第三腔体内热水压出热水口，保温水箱内热水进入第四腔体，第二腔体内冷水进入保温水箱内；步骤4当第三腔体的容积达到设定值时，冷水停止进入第一腔体，换向进入第二腔体；步骤5冷水进入第二腔体内时，第四腔体内热水压出热水口，保温水箱内热水进入第三腔体，第一腔体内冷水进入保温水箱；步骤6重复步骤2至步骤5。
采用本发明的系统和方法后，保温水箱不必承受压力，同时保证出水承压，也就是说，整个热水器仍然满足用水承压要求，不影响使用效果。这就克服了传统的大型承载水箱造价特别高的问题，大大节约了成本。同时，由于保温水箱不承压，使得以往大型承压水箱必须要用较厚搪瓷材料制造的技术偏见也被克服了。另外，太阳能热水器普遍采用大型保温水箱，供多用户使用，此时就需要加装使用热水的计量设备。加装本系统的热水器，在使用时，若不放热水，冷水就进不去，这样就不必在另外安装用水计量仪器，进一步节约了成本。
图1为本发明的热水器水箱保持常压的系统的第一实施例结构示意图；图2为本发明的热水器水箱保持常压的系统的第二实施例结构示意图；图3为本发明的热水器水箱保持常压的系统的第三实施例结构示意图；图4为本发明的热水器水箱保持常压的系统的第四实施例结构示意图。
具体实施例方式
下面根据图1至图4，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
本发明是由液压马达和液压泵组合而成。由自来水提供的动力带动马达运动，马达再把动力传到泵上产生液体的压力。图1为本发明的热水器水箱保持常压的系统的第一实施例结构示意图。如图所示，该系统包括液压装置和两位四通换向阀6。液压装置设在保温水箱5、自来水口7及热水口8之间。该液压装置包括四个相互隔离且容积可变化的腔体。第一腔体1上设有管道11，第二腔体2上设有管道21。第三腔体3上设有单向出水管32和单向进水管31，单向出水管32连接热水口8，单向进水管31连接保温水箱5；第四腔体4上设有单向出水管42和单向进水管41，单向出水管42与单向出水管32相通，单向进水管41与单向进水管31相通。两位四通换向阀6设在管道11和管道21上，管道11和管道21通过该换向阀6与自来水口7、保温水箱5相连。第一腔体1与第三腔体3之间通过活塞12隔开，第二腔体2与第四腔体4之间通过活塞22隔开。活塞12上设有推杆13，活塞22上设有推杆23，推杆13和推杆23连为一体；第一腔体1和第二腔体2通过隔板91隔开。所述隔板91上开孔，推杆13和推杆23穿在该孔内相连。隔板91是和液压缸、推杆13、23密封的，且和缸体固结一体的。
自来水经自来水口7通过两位四通换向阀6进入第一腔体1内，第一腔体1内的隔板91由于固定在液压缸上，水压推动右边的活塞12右行，第三腔体3受压而容积变小，产生出相应的压力，第三腔体3内的水经单向出水管32流出热水口8提供给用户使用。同时，由于活塞12的推杆13与活塞22的推杆23连为一体，活塞12右行就带动活塞22也向右滑动，此时第四腔体4的容积变大，其内压力变小，保温水箱5内热水经过单向进水管41压入第四腔体4。活塞22的右行同时也使得第二腔体2受压而容积变小，此时产生出的相应压力将第二腔体2内的冷水经过管道21通过两位四通换向阀6补充入保温水箱5内。
当活塞12运行到第三腔体3的右端顶部时，二位四通换向阀6换向，自来水经自来水口7通过两位四通换向阀6进入第二腔体2内，第二腔体2内的隔板91由于固定在液压缸上，水压推动左边的活塞22左行，第四腔体4受压而容积变小，产生出相应的压力，第四腔体4内的水经单向出水管42流出热水口8提供给用户使用。同时，由于活塞22的推杆23与活塞12的推杆13连为一体，活塞22左行就带动活塞12也向左滑动，此时第三腔体3的容积变大，其内压力变小，保温水箱5内热水经过单向进水管31压入第三腔体3。活塞12的左行同时也使得第一腔体1受压而容积变小，此时产生出的相应压力将第一腔体1内的冷水经过管道11通过两位四通换向阀6补充入保温水箱5内。当活塞12运动到第四腔体4的左顶端时，二位四通换向阀6换向重复以上动作供应连续压力的热水给用户使用。
图2为本发明的热水器水箱保持常压的系统的第二实施例结构示意图。如图所示，该系统包括液压装置和两位四通换向阀6。液压装置设在保温水箱5、自来水口7及热水口8之间。该液压装置包括四个相互隔离且容积可变化的腔体。第一腔体1上设有管道11，第二腔体2上设有管道21。第三腔体3上设有单向出水管32和单向进水管31，单向出水管32连接热水口8，单向进水管31连接保温水箱5；第四腔体4上设有单向出水管42和单向进水管41，单向出水管42与单向出水管32相通，单向进水管41与单向进水管31相通。两位四通换向阀6设在管道11和管道21上，管道11和管道21通过该换向阀6与自来水口7、保温水箱5相连。第一腔体1与第三腔体3之间通过活塞12隔开，第二腔体2与第四腔体4之间通过活塞22隔开。活塞12上设有推杆13，活塞22上设有推杆23。第一腔体1和第二腔体2是完全分离的。第三腔体3内设有弹簧33，弹簧33一端连在第三腔体3的顶端，另一端连接活塞12。第四腔体4内设有弹簧43，弹簧43一端连在第四腔体4的顶端，另一端连接活塞22。
自来水经自来水口7通过两位四通换向阀6进入第一腔体1内，水压推动活塞12上行，第三腔体3受压而容积变小，产生出相应的压力，第三腔体3内的水经单向出水管32流出热水口8提供给用户使用。
当弹簧33受到最大压缩后，二位四通换向阀6换向，自来水经自来水口7通过两位四通换向阀6进入第二腔体2内，水压推动活塞22上行，第四腔体4受压而容积变小，产生出相应的压力，第四腔体4内的水经单向出水管42流出热水口8提供给用户使用。与此同时，第三腔体3内的弹簧33受恢复力作用而下行，带动活塞12下行，保温水箱5中的热水经过单向进水管31压入第三腔体3。第一腔体1的容积在活塞12下行时变小，此时产生出的相应压力将第一腔体1内的冷水经过管道11通过两位四通换向阀6补充入保温水箱5内。
当弹簧43受到最大压缩后，二位四通换向阀6换向，自来水经自来水口7通过两位四通换向阀6进入第一腔体1内，水压推动活塞12上行，第三腔体3受压而容积变小，产生出相应的压力，第三腔体3内的水经单向出水管32流出热水口8提供给用户使用。与此同时，第四腔体4内的弹簧43受恢复力作用而下行，带动活塞22下行，保温水箱5中的热水经过单向进水管41压入第四腔体4。第二腔体2的容积在活塞22下行时变小，此时产生出的相应压力将第二腔体2内的冷水经过管道21通过两位四通换向阀6补充入保温水箱5内。接下来，二位四通换向阀6换向重复以上动作供应连续压力的热水给用户使用。
图3为本发明的热水器水箱保持常压的系统的第三实施例结构示意图。如图所示，该系统与第一实施例相比，两者外部的管路完全相同，区别仅在于液压装置的结构。本实施例的液压装置也包括四个相互隔离且容积可变化的腔体。在第一腔体1和第四腔体4之间还设有腔体B，腔体B与第一腔体1之间通过隔板93隔开。腔体B与第四腔体4之间通过活塞44隔开。第二腔体2和第三腔体3之间设有腔体A，腔体A与第二腔体2之间通过隔板92隔开。腔体A与第三腔体3之间通过活塞24隔开。第一腔体1和第二腔体2之间通过活塞94隔开。活塞24、94、44通过推杆95连为一体。隔板92、93上开孔，推杆95穿过该孔。隔板92、93是和液压缸、推杆95密封的，且和缸体固结一体的。腔体A和腔体B与外部大气相连。
自来水经自来水口7通过两位四通换向阀6进入第一腔体1内，第一腔体1内的隔板93由于固定在液压缸上，水压推动活塞94左行，第三腔体3受压而容积变小，产生出相应的压力，第三腔体3内的水经单向出水管32流出热水口8提供给用户使用。同时，由于活塞94通过推杆95与活塞44连为一体，活塞94左行就带动活塞44也向左滑动，此时第四腔体4的容积变大，其内压力变小，保温水箱5内热水经过单向进水管41压入第四腔体4。活塞94的左行同时也使得第二腔体2受压而容积变小，此时产生出的相应压力将第二腔体2内的冷水经过管道21通过两位四通换向阀6补充入保温水箱5内。
当活塞44运行到隔板93处，二位四通换向阀6换向，自来水经自来水口7通过两位四通换向阀6进入第二腔体2内，第二腔体2内的隔板92由于固定在液压缸上，水压推动活塞94右行，第四腔体4受压而容积变小，产生出相应的压力，第四腔体4内的水经单向出水管42流出热水口8提供给用户使用。同时，由于活塞94通过推杆95与活塞24连为一体，活塞95右行就带动活塞24也向右滑动，此时第三腔体3的容积变大，其内压力变小，保温水箱5内热水经过单向进水管31压入第三腔体3。活塞94的右行同时也使得第一腔体1受压而容积变小，此时产生出的相应压力将第一腔体1内的冷水经过管道11通过两位四通换向阀6补充入保温水箱5内。当活塞94运动到隔板93处，二位四通换向阀6换向重复以上动作供应连续压力的热水给用户使用。
图4为本发明的热水器水箱保持常压的系统的第四实施例结构示意图。如图所示，该系统与第一实施例相比，两者液压装置的结构完全相同，区别仅在于外部的管路。本实施例的系统还具有另一个二位四通换向阀61，设在第三腔体3的管道34和第四腔体4的管道45上，管道34和管道45通过该换向阀61与热水口8、保温水箱5相连。
自来水经自来水口7通过两位四通换向阀6进入第一腔体1内，第一腔体1内的隔板91由于固定在液压缸上，水压推动右边的活塞12右行，第三腔体3受压而容积变小，产生出相应的压力，第三腔体3内的水经管道34、二位四通换向阀61流出热水口8提供给用户使用。同时，由于活塞12的推杆13与活塞22的推杆23连为一体，活塞12右行就带动活塞22也向右滑动，此时第活塞22的右行同时也使得第二腔体2受压而容积变小，此时产生出的相应压力将第二腔体2内的冷水经过管道21通过两位四通换向阀6补充入保温水箱5内。四腔体4的容积变大，其内压力变小，保温水箱5内热水经过二位四通换向阀61、管道45压入压入第四腔体4。
当活塞12运行到第三腔体3的右端顶部时，二位四通换向阀6、61换向，自来水经自来水口7通过两位四通换向阀6进入第二腔体2内，第二腔体2内的隔板91由于固定在液压缸上，水压推动左边的活塞22左行，第四腔体4受压而容积变小，产生出相应的压力，第四腔体4内的水经管道45、二位四通换向阀61流出热水口8提供给用户使用。同时，由于活塞22的推杆23与活塞12的推杆13连为一体，活塞22左行就带动活塞12也向左滑动，此时第三腔体3的容积变大，其内压力变小，保温水箱5内热水经过二位四通换向阀61、管道34压入第三腔体3。活塞12的左行同时也使得第一腔体1受压而容积变小，此时产生出的相应压力将第一腔体1内的冷水经过管道11通过两位四通换向阀6补充入保温水箱5内。当活塞12运动到第四腔体4的左顶端时，二位四通换向阀6、61换向重复以上动作供应连续压力的热水给用户使用。
热水口8与换向阀61之间还设有一缓冲箱体C，当活塞12运行到第三腔体3的右端顶部，换向阀6、61换向的瞬间可能会出现失压状态，缓冲箱体C既可以容纳来自第三腔体3的水，也可以反向将水补充回第四腔体4，从而基本消除了失压。该缓冲箱体C也当然可设于前述三个实施例中的热水口8处。
对应地，热水器水箱保持常压的方法包括如下步骤步骤1保温水箱5、自来水口7及热水口8之间设四个容积可变的腔体，其中第一腔体1与第三腔体3容积之和保持不变；第二腔体2与第四腔体4容积之和保持不变；步骤2冷水从自来水口7进入第一腔体1；步骤3冷水进入第一腔体1内时，第三腔体3内热水压出热水口8，保温水箱5内热水进入第四腔体4，第二腔体2内冷水进入保温水箱5内；步骤4当第三腔体3的容积达到设定值时，冷水停止进入第一腔体1，通过换向阀6从自来水口7进入第二腔体2；步骤5冷水进入第二腔体2内时，第四腔体4内热水压出热水口8，保温水箱5内热水进入第三腔体3，第一腔体1内冷水进入保温水箱5；步骤6重复步骤2至步骤5。
有关容积变化的测定，可以通过在图1中的液压箱体右侧设置行程开关X2以及在液压箱体的隔板91右侧设置行程开关X1来实现。当活塞12右行，碰到行程开关X2，换向阀6换向，活塞12改为左行，碰到行程开关X1时，阀6换向，活塞12改为右行。图4中的液压箱体上也可以做类似设置，以控制换向阀6、61的换向。行程开关X2也可以设置在液压箱体的左侧，行程开关X1也可以设置在隔板91左侧。
前面提供了对较佳实施例的描述，以使本领域内的任何技术人员可使用或利用本发明。通过四个实施例的描述，可以看出，本发明的液压装置只要具备第一腔体1与第三腔体3容积之和始终保持不变以及第二腔体2与第四腔体4容积之和始终保持不变的特征，不论具体结构如何变化，均可以满足本发明的目的。同样，本发明的液压装置的外部管路也只要具备换向反复持续供水的特征，都可以满足本发明的目的。对该较佳实施例，本领域内的技术人员在不脱离本发明原理的基础上，可以作出各种修改或者变换。应当理解，说明书中所举的实施例仅是一种较佳实施例，对该实施例做出的修改或者变换都不脱离本发明的保护范围。
权利要求
1.一种热水器水箱保持常压的系统，其特征在于，该系统包括液压装置，设在保温水箱(5)、自来水口(7)及热水口(8)之间；该液压装置包括四个相互隔离且容积可变化的腔体，其中，第一腔体(1)上设有管道(11)；第二腔体(2)上设有管道(21)；第三腔体(3)与热水口(8)、保温水箱(5)相连；第四腔体(4)与热水口(8)、保温水箱(5)相连；第一腔体(1)与第三腔体(3)容积之和保持不变；第二腔体(2)与第四腔体(4)容积之和保持不变；以及两位四通换向阀(6)，设在管道(11)和管道(21)上，管道(11)和管道(21)通过该换向阀(6)与自来水口(7)、保温水箱(5)相连。
2.如权利要求1所述的热水器水箱保持常压的系统，其特征在于，第三腔体(3)上设有单向出水管(32)和单向进水管(31)，单向出水管(32)连接热水口(8)，单向进水管(31)连接保温水箱(5)；第四腔体(4)上设有单向出水管(42)和单向进水管(41)，单向出水管(42)与单向出水管(32)相通，单向进水管(41)与单向进水管(31)相通。
3.如权利要求2所述的热水器水箱保持常压的系统，其特征在于，第一腔体(1)与第三腔体(3)之间通过活塞(12)隔开，第二腔体(2)与第四腔体(4)之间通过活塞(22)隔开。
4.如权利要求3所述的热水器水箱保持常压的系统，其特征在于，活塞(12)上设有推杆(13)，活塞(22)上设有推杆(23)，推杆(13)和推杆(23)连为一体；第一腔体(1)和第二腔体(2)通过隔板(91)隔开。
5.如权利要求3所述的热水器水箱保持常压的系统，其特征在于，第三腔体(3)内设有与活塞(12)相连的弹簧(33)；第四腔体(4)内设有与活塞(22)相连的弹簧(43)。
6.如权利要求2所述的热水器水箱保持常压的系统，其特征在于，该系统还具有两位四通换向阀(61)，设在第三腔体(3)的管道(34)和第四腔体(4)的管道(45)上，管道(34)和管道(45)通过该换向阀(61)与热水口(8)、保温水箱(5)相连。
7.如权利要求6所述的热水器水箱保持常压的系统，其特征在于，热水口(8)与换向阀(61)之间还设有一缓冲箱体(C)。
8.一种热水器水箱保持常压的方法，包括如下步骤步骤8-1保温水箱(5)、自来水口(7)及热水口(8)之间设四个容积可变的腔体，其中第一腔体(1)与第三腔体(3)容积之和保持不变；第二腔体(2)与第四腔体(4)容积之和保持不变；步骤8-2冷水从自来水口(7)进入第一腔体(1)；步骤8-3冷水进入第一腔体(1)内时，第三腔体(3)内热水压出热水口(8)，保温水箱(5)内热水进入第四腔体(4)，第二腔体(2)内冷水进入保温水箱(5)内；步骤8-4当第三腔体(3)的容积达到设定值时，冷水停止进入第一腔体(1)，换向进入第二腔体(2)；步骤8-5冷水进入第二腔体(2)内时，第四腔体(4)内热水压出热水口(8)，保温水箱(5)内热水进入第三腔体(3)，第一腔体(1)内冷水进入保温水箱(5)；步骤8-6重复步骤8-2至步骤8-5。
全文摘要
本发明公开了一种热水器水箱保持常压的系统及方法，系统包括四个相互隔离且容积可变化的腔体，第一腔体和第二腔体上设有管道；第三腔体、第四腔体分别与热水口、保温水箱相连；以及两位四通换向阀，设在第一腔体和第二腔体的管道上，该两管道通过换向阀与自来水口、保温水箱相连。方法为冷水进入第一腔体，第三腔体内热水压出热水口，保温水箱内热水进入第四腔体，第二腔体内冷水进入保温水箱；冷水换向进入第二腔体，第四腔体内热水压出热水口，保温水箱内热水进入第三腔体，第一腔体内冷水进入保温水箱；重复上述步骤。采用本发明的系统和方法后，保温水箱不必承受压力，同时保证出水承压。
文档编号F24H1/00GK1844785SQ200610026409
公开日2006年10月11日 申请日期2006年5月10日 优先权日2006年5月10日
发明者韩绍良 申请人:韩绍良