专利名称：一种热水装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于家用热水器及小型供暖系统的技术领域。
已有的家用热水器内部设置专门电热器或燃气燃烧器，而不能由广泛采用的家用热源(煤气炉及煤球炉)上取得热量，产生的热水不能循环，无法用于取暖。这样不仅在使用上受到热源限制，而且沐浴受到气温影响，此外在热交换器内的积垢不易除去，影响安全及效率。
已有的小型采暖装置利用高低温水的密度差而产生的压力差，使热水循环，但因压差小循环慢使采暖效果不佳。如采用小型电泵强迫循环，不仅结构复杂，匹配不当，高温水影响泵及电机的工作，并存在密封漏水及铁锈卡住传动轴的缺陷。
本实用新型的目的是提供一种热水装置，它可由安全地点的任意一种家用热源上取得热量，用变密度循环器使水在密闭锅，膨胀循环水箱、暖气片之间循环，为单元住房供暖、为沐浴及洗涤提供热水。此外，在装置内的水中无活动另件，没有密封漏水问题，匹配可以调节，除掉密闭锅内的水垢方便，工作安全可靠，维修简单。
本实用新型所提供的热水装置与暖气片、生活用水器、各种管道及管件组成一个热水循环系统。装置可克服系统内的各种水阻力总和为200毫米水柱，提供流量为150升／小时。如果进出密闭锅的水温度差为20℃，则可输出的热量为3000大卡／时。
本实用新型的目的是这样实现的处于高位的膨胀循环水箱，在其底部铅垂地按装一细长管状变密度循环器，来自密闭锅的热水与低压气泵提供的低压空气在变密度循环器的底端混合，使变密度循环器内的流体(水与空气的混合物)的密度比水小很多，从而在系统内产生较大静压差。迫使水在以本实用新型为核心的系统中循环。
以下结合附图及实施例对本实用新型进一步说明图(1)是以本实用新型为核心的系统原理图。由图(1)可见系统由下列部份组成(一)密闭锅(1)。［以下简称锅(1)］。
(二)膨胀循环水箱(2)。［以下简称循环水箱(2)］。
(三)变密度循环器(3)。［以下简称循环器(3)］。
(四)低气压泵(4)。它是定型产品。
(五)储热水箱(5)。单个可储热水40公升。
(六)悬挂装置(6)。用于悬挂锅(1)。
(七)暖气片(7)。它是定型产品，用于供暖。
(八)耐热橡胶管(8)及(8′)。用于锅(1)与系统的的连接。
(九)阀门(9)到(14)用于系统三种功能的转换。阀门(15)用于控制系统补水。阀门(16)用于储热水箱排水。阀门(17)控制淋浴水的流量。阀门(18)调节淋浴水温。(19)为淋浴莲蓬头。(20)为洗涤用龙头。(21)为耐热橡胶管用于水位玻璃管组与系统的连接。系统中的全部阀门为定型产品。凡是定型产品(包括暖气片等)在本说明书中不作详细说明。
(十)将各部份组成系统的管道为标准水煤气管道。在图(1)中用实线表示，均不加标注。
图(2)是密闭锅(1)的构造图。图(3)是图(2)的R－R剖面构造图，表明锅盖(1b)与锅体(1a)的连接方式。图(4)是图(2)的A详放大图，表明锅盖(1b)与锅体(1a)的密闭方法及连接构造。图(5)是图(2)的B详放大图，表明管状接头(1h)与锅盖(1b)的连接与密封。
图(6)是膨胀循环水箱(2)与变密度循环器(3)的构造图。图(7)是图(6)的E详放大图，表明溢流管(2f)与搪瓷桶(2a)的连接及密封。图(8)是图(6)的C详放大图，表明膨胀循环水箱(2)与变密度循环器(3)的连接方式。图(9)是图(6)的D详放大图，表明低压空气与热水的混合。
图(10)是储热水箱(5)的构造图。图(11)是图(10)的F详放大图，表明储热水箱(5)进出水流道的构造。图(12)是图(10)的G向图，表明储热水箱(5)在角形支架(5g)上的按装方式。图(13)是图(12)H向放大图，表明储热水箱的支腿(5f)与支架(5g)的连结结构。图(14)是图(13)的K向图，表明支腿(5f)及支架(5g)的螺栓孔。
图(15)是悬挂装置(6)的构造图。图(16)是图(15)的M详放大图，表明滑轮组(6a)的构造。图(17)是图(16)的P向图，表明滑轮组(6a)更具体的构造。
各部份构造的详细说明(一)由图(2)、图(3)、图(4)、图(5)可见锅(1)的主要件是锅体(1a)及锅盖(1b)。在盖与体的配合端面安置耐热橡胶密封圈(1c)，用螺栓(1d)螺帽(1f)垫圈(1g)使盖与体紧固而且密封。管状接头(1h)穿过锅盖(1b)的中心孔，在盖内配合端面安置耐热橡胶垫(1i)，用螺母(1j)使盖(1b)与管状接头(1h)紧固而且密封。管状接头(1h)的上端与定型水暖三通(1l)相连。三通(1l)的侧孔通过管子短节(1p)与三通(1q)相连。三通(1q)的上孔安装了测量出口水温的定型水暖温度计(1s)。三通(1q)的侧孔通过耐热橡胶管(8′)与系统相连。三通(1l)的上孔紧固一内外螺纹接头(1m)，接头内孔固定进水管(1k)。进水管(1k)的下端有一锥状出水口。进水管(1k)的顶端与三通(1n)相连，三通(1n)的上孔与悬挂装置(6)的接头(6f)紧固，以便锅(1)的悬挂。三通(1n)的侧孔为锅(1)的进水口，通过耐热胶管(8)与系统相连。水由位于中心的进水管(1k)进入锅(1)内，加热后经进水管(1k)与管状接头(1h)之间的环状通道及三通(1l)和三通(1q)流向系统。
(二)膨胀循环水箱(2)的功用是当系统的水温升高，水的体积增大，增加的水量可容纳在水箱内，并参与系统水的循环。由图(6)及图(8)可见，它的组成如下搪瓷桶(2a)，搪瓷盖(2b)，桶外有上下二个发泡塑料制成的保温套(2c)及(2d)。为了观察水位，在上保温套(2c)的外侧按装玻璃管组(2j)，玻璃管下端用橡胶管(21)与系统相连。在搪瓷桶(2a)的底上胶上4个支腿(2e)。［在图(6)仅绘出一个支腿］。循环水箱(2)通过支腿(2e)安放在嵌入墙上的角钢(2q)上。在搪瓷桶底上安装一溢流管(2f)。由图(7)可见，溢流管穿过桶底，在配合端面上安置耐热橡胶垫(2g)及石棉橡胶垫(2h)，用螺母(2i)使溢流管与桶底紧固。溢流管下端通向与下水道相连的水斗。当水位高于溢流管的进口，水由溢流管排出。此外，通过溢流管使循环水箱与大气相通。
由图(8)可见在桶底的中心开了一个凸缘孔，管状接头(2k)穿过此孔，在配合端面安置耐热橡胶垫(2l)及橡胶石棉垫(2m)，用螺母(2n)使管状接头(2k)与桶底紧固。在管状接头下端连接定型水暖三通(2p)，三通(2p)的侧孔与循环水箱(2)的出水管相连，三通的下孔与变密度循环器(3)相连。
(三)由图(6)、图(8)及图(9)可见变密度循环器(3)的结构如下上混流管(3a)与下混流管(3b)用内外螺纹接头(3c)连成一体后再与三通(2p)下孔紧固。在下混流管的末端连接一水暖四通(3d)，热水可由四通的二侧孔进入变密度循环器(3)。由图(1)及图(2)可见由锅(1)出来的热水经耐热橡胶管(8′)及阀门(10)进入四通(3d)右孔。当阀门(10)关闭，阀门(11)及(12)打开，热水经暖气片(7)进入四通(3d)左孔。在四通(3d)的下孔紧固一内外螺纹接头(3e)。由图(9)可见，在接头(3e)的上内孔胶接一喷咀(3f)，接头下孔与低压气泵(4)相连。喷咀外表呈细长的枪弹形。低压空气进入喷咀(3f)的内通道后，穿过锥面上的众多φ1.5～φ2小孔，注入到混流管的水中。
由图(6)可见上混流管(3a)的出口高于搪瓷桶(2a)的桶底，约在桶高的1／2处。系统补水，应使水位高于上混流管的出口，低于溢流管(2f)的锥状进口。
(四)为了短时获得大量热水，在系统中设置1～3个储热水箱(5)。单个容积为40～50升。由图(10)、图(11)、图(12)，可见到它的结构如下搪瓷桶(5a)及搪瓷盖(5b)，上保温套(5c)，下保温套(5d)，通气咀(5e)组成储热水箱的主体。在桶底中心有一凸缘孔，管状接头(5i)穿过此孔，在配合端面安置耐热橡胶垫(5j)及橡胶石棉垫(5k)，用螺母(5l)使管状接头(5i)紧固在桶底上，在管状接头下端连结一水暖三通(5m)，三通侧孔为出水口，三通下孔紧固一内外螺纹接头(5p)。上进水管(5q)及下进水管(5s)在接头(5p)内孔对接，上进水管的出口比桶底高100～150毫米。由图(11)可见，水由进水管(5q)进入水箱(5a)，由管状接头(5i)与进水管(5q)组成的环状空间流出水箱。由图(12)，图(13)，图(14)，可见在搪瓷桶底上胶接4个支腿(5f)，4个支腿安置在二个钢制角形支架(5g)上，用螺栓(5u)及螺帽(5t)紧固。安装时应使储热水箱(5)的上盖(5b)与循环水箱的上盖(2b)在同一高度。为了观察储热水箱的水位，在上保温套(5c)的外侧按装玻璃管组(5h)，玻璃管下端用橡胶管(21)与系统相连［详见图(1)］。
(五)悬挂装置(6)用于将锅(1)悬挂在热源之上几百毫米。其目的有三(1)密闭锅脱离家用热源，使热源可供他用。(2)使密闭锅的位置高于热水龙头(20)或淋浴莲蓬头(19)，根据虹吸原理，锅内热水90％以上可被使用。(3)当锅中水过少时，配重使锅升起，脱离热源，以资安全。由图(15)可见悬挂装置主要由滑轮组(6a)及(6b)，钢丝绳(或者尼龙绳)(6c)，配重(6d)，保险挂钩(6e)，悬挂接头(6f)等组成。配重的重量与盛满水的锅重相等，这样不仅将锅托起方便，而且当锅脱离热源后，由于摩擦使锅可停留在空中。由图(17)，可见衬套(6i)使得螺栓(6h)与接头(6f)的轴向相对位置正确。二个保险挂钩(6e)可绕衬套(6i)旋转。衬套(6j)使得轴(6g)与滑轮组(6a)的轴向相对位置正确。轴(6g)两头的伸长端，可承受由二挂钩(6e)传递来的负载，使锅(1)可靠地固定在上限位置。锅(1)通过其上部三通(1n)与悬持接头(6f)相连，通过耐热橡胶管(8)和(8′)与系统相连。软管及钢丝绳的连接允许锅(1)可以上下移动。
系统的三种输出功能及其工作原理系统的三种输出功能为(1)连续输出热水在14升左右(以下简称小水量输出)。(2)在几分钟内输出热水在50～60升(以下简称大水量输出)。(3)用于供暖。三种功能可同时输出其中1～2种。
(一)小水量输出的工作原理小水量输出可用于淋浴及洗涤等。它的工作原理如下首先将阀门(11)(12)(13)(14)关闭，使储热水箱(5)及暖气片(7)与系统切断。打开阀门(16)，使渗入大水箱(5)的积水排向下水道(见
图1)。打开阀门(9)(10)(15)，自来水经阀门(15)及(9)，进入循环水箱(2)的三通(2p)，再经(2p)与上混流管(3a)的环形通道进入循环水箱(2)。［见图(6)及图(8)］。水位上升迫使循环水箱(2)内的空气经溢流管(2f)排出。自来水的另一支流经软管(8)进入三通(1n)［见图(1)及图(2)］，沿进水管(1k)进入锅内，锅内水位上升迫使锅内空气经软管(8′)、阀门(10)及循环器(3)，进入循环水箱(2)，空气由水中逸出后经溢流管(2f)排出。由玻璃管(2j)观察到系统水位达到指定高度，关闭阀门(15)停止补水。
随后启动气泵(4)，低压空气经管道进入变密度循环器(3)的内外细纹接头(3e)及喷咀(3f)的内孔，由锥面上众多小孔注入下混流管(3b)的水中。空气泡轻，向上浮起，在上混流管(3a)及下混流管(3b)中形成二相共存。空气泡由水中逸出后经溢流管(2f)排到大气。由图(6)、图(8)、图(9)可见因二相共存，在上混流管(3a)及下混流管(3b)内的流体密度比水的密度要小得多。通过改变空气的注入量，可改变混流管中流体密度。
由图(1)可见系统是一个由”U“形管演变的，由锅(1)、循环水箱(2)，循环器(3)及各种管道组成的特殊连通器。循环器(3)位于“U”形管的一侧，另一侧由密闭锅(1)及各种管道组成。位于顶部的循环水箱(2)使“U”形管的上端的二开孔沟通。注气后，循环器(3)内部流体密度下降，而与循环器全高对应的位于“U”形管另一侧的流道(指由循环水箱(2)→锅(1)的流道)内的流体密度为水密度，这样在“U”形管两侧的给定高度范围内形成密度差，从而产生静压差，迫使水在循环水箱(2)→锅(1)［或经暖气片(7)］→循环器(3)→循环水箱(2)之间循环。在正常循环时，可观察到水在玻璃管中振荡。
随后将锅放置在家用热源上，水在锅中吸热后流向循环水箱(2)。观察温度计(1s)可判断系统工作是否正常。当水温达到所需值，如果是断续用水，可一面使用热水，一面向系统补冷水(即自来水)。如果要求连续将循环水箱(2)及锅(1)的水全部放出，则可利用悬挂装置(6)将锅(1)升起脱离热源，使锅底高于热水龙头(20)。由图(1)可见，热水由循环水箱(2)流出，经阀门(9)流向热水龙头(20)或淋浴莲蓬头(19)。当循环水箱(2)内的热水使用完毕，将阀门(9)关闭，循环器内的水由阀门(10)进入锅(1)，经软管(8)流向热水龙头(20)或淋浴莲蓬头(19)。最后循环水箱(2)的空气进入锅的上面。由于锅已升高，根据虹吸原理，锅内水可经进水管(1k)流出，直到进水管(1k)进气为止。
(二)大水量输出的工作原理在某些条件下需要大水量输出。如图(1)所示，可在系统中设置一个或几个储热水箱(5)，它的工作原理如下首先关闭阀门(11)(12)(16)(9)，打开阀门(13)(14)(15)使自来水进入系统，一支水流进入锅(1)，迫使锅内空气经软管(8′)，阀门(10)，循环器(3)，进入循环水箱(2)，空气由溢流管(2f)排出。另一支水流经阀门(14)进入储热水箱(5)，储热水箱(5)内的空气由通气咀(5e)排出［详见图(1)及图(10)］。阀门(9)关闭，但阀门(13)已打开，使得循环水箱(2)与储热水箱连通，当水位达到上混流管(3a)的出口与溢流管(2f)的锥状进口之间，停止补水。
启动气泵使水循环。由图(1)，图(2)，图(6)，图(10)，图(11)，可见水的流程如下储热水箱的水经管状接头(5i)与进水管(5q)之间的环状流道，经三通(5m)侧孔流出，经阀门(14)，软管(8)进入锅(1)，加热后经循环器(3)进入循环水箱(2)。由于循环器(3)的作用，使得循环水箱(2)的水位高于储热水箱(5)的水位，导致水经循环水箱的三通(2p)，阀门(13)进入储热水箱(5)。这样水不停地在储热水箱(5)→锅(1)→循环器(3)→循环水箱(2)→储热水箱(5)之间循环。水在锅(1)内吸热后流向储热水箱(5)，使储热水箱(5)的水温上升。当储热水箱(5)的水使用完毕，关闭阀门(13)及(14)，利用虹吸可将锅(1)内的水用尽。
(三)供暖的工作原理当需要系统用于供暖，其工作原理如下首先按照述小水量输出要求进行循环。当工作正常，水温升高后，按照图(1)所示，打开阀门(11)及(12)，关闭阀门(10)，使由锅(1)流出的热水经软管(8′)→阀门(11)→暖气片(7)→阀门(12)→循环器(3)→循环水箱(2)→阀门(9)→锅(1)，这样不断地循环，水在锅内吸热在暖气片中放热，提高室温。
以上三种功能，根据需要可选用一种或二种，如专门用于取暖，不仅可除去储热水箱(5)，简化悬挂装置(6)，并使管道及管件减少很多。
由于单个家用热源功率不强，可以在系统内设置1～3个密闭锅，使它们并联工作，提高系统输出功率。系统的具体结构，应由熟悉水暖的技术人员结合房间布局及输出功率设计，特别注意系统中空气的排除。
权利要求1.由密闭锅(1)，膨胀循环水箱(2)，变密度循环器(3)和低压气泵(4)组成的一种热水装置，其特征是A处在高位的膨胀循环水箱(2)的底部出水口与密闭锅(1)的进水口用管道连接，底部的进水口铅垂地连接变密度循环器(3)，B密闭锅(1)的出水口与变密度循环器(3)的下端四通(3d)的侧孔用管道连接，四通(3d)的下孔与低压气泵(4)的排气孔用供气管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种热水装置，其特征是在膨胀循环水箱(2)内设置有一个具有锥状进口的溢流管(2f)。
3.根据权利要求1所述的一种热水装置，其特征是变密度循环器(3)的上混流管(3a)与下混流管(3b)用内外螺纹接头(3c)连成一体后，再通过接头(3c)与膨胀循环水箱(2)的三通(2p)的下孔连接，上混流管(2a)伸入膨胀循环水箱(2)内，它的出口位于箱高的1／2。
4.根据权利要求1、3所述的一种热水装置，其特征是在下混流管(3b)的下端四通(3d)的下孔，紧固一内外螺纹接头(3e)，接头(3e)的下孔与供气管道连接，上孔内胶接一喷咀(3f)。
5.根据权利要求4所述的一种热水装置，其特征是喷咀(3f)外表呈细长枪弹形，内有空气通道，在锥面上钻有众多φ1.5～φ2小孔，空气进入喷咀(3f)的内通道后，由小孔喷出，与下混流管(3b)内的水混合。
专利摘要本实用新型提供的一种热水装置是由密闭锅、膨胀循环水箱，变密度循环器及低压气泵组成。它与暖气片、生活用水器及管道等配套后，构成热水循环系统。装置特征是处于高位的膨胀循环水箱的底部进水口，铅垂地连接变密度循环器。水箱内的水流入密闭锅加热后，流到变密度循环器的下端与气泵供给的低压空气混合，再流回水箱，系统内的水因注气形成密度差，从而产生静压差，迫使水循环。热水可供生活使用及供暖。装置工作安全可靠。
文档编号F24H1/48GK2135126SQ9220018
公开日1993年6月2日 申请日期1992年1月14日 优先权日1992年1月14日
发明者徐月芳 申请人:徐月芳