一种热泵、热泵组件及使用该热泵组件的热水系统的制作方法

本发明涉及机械设备技术领域，特别是涉及一种热泵、热泵组件及使用该热泵组件的热水系统。

背景技术：

锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热态载体。市面上现有的锅炉都是以煤、油、和燃气为燃料为主，既是高能耗高污染和排放二氧化碳、二氧化硫气体，对环境造成很大污染又不节能，并且存在很大安全隐患，易爆易燃易中毒和发生火灾，也是造成雾霾的一个主要因素。

热泵是一种以逆循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体的装置，通常用于制冷或者供暖。其中于水加热的热泵相对于锅炉而言，使用清洁能源，无污染物排放，安全系数高，是能量转换研究领域的热点。

但是现有技术提供的热泵效率低，要实现较高的能量转换效率往往需要消耗较大的能量，实用性不高。

技术实现要素：

本发明提供一种热泵，能够解决现有技术提供的热泵效率低，要实现较高的能量转换效率往往需要消耗较大的能量，实用性不高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种热泵，包括：

热泵本体，所述热泵本体内部形成柱状空间，所述柱状空间正对的两个端面上分别设置有第一环状凸起结构，所述第一凸起结构上设置有第一齿形结构；

旋转体，所述旋转体通过转轴设置于所述柱状空间内，在所述转轴的驱动下可绕所述柱状空间的轴线转动，所述旋转体上设置有第二环状凸起结构，所述第二环状凸起结构上设置有第二齿形结构；

进水口以及出水口，与所述柱状空间连通，分别用于所述热泵的进水以及出水。

本发明的另一个实施例中，提供了一种热泵组件，所述热泵组件包括：

如上一个实施例所述的热泵；以及

驱动电机，所述驱动电机的动力输出端与所述转轴的动力输入端相连，用于驱动所述热泵旋转。

本发明的另一个实施例中，提供了一种热水系统，所述热水系统包括：

如上一个实施例所述的热泵组件；以及

供水系统，所述供水系统与所述热泵的进水口以及出水口相连，用于向所述热泵供水以及输送所述热泵加热后的水。

本发明提供了一种热泵，利用进水口入热泵供水，利用旋转体的转动，使第一、二环状凸起结构及其上设置的齿形结构与发生水摩擦，同时将液态水击碎为粒子状态，利用产生的热量实现对水的加热，本发明通过设置第一、二环状凸起结构及其上的齿形结构，提高了热泵的加热效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的热泵的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的热泵内部结构侧视图；

图3为本发明实施例提供的一种热泵组件示意图；

图4为本发明实施例提供的一种热水系统示意图。

附图中：1、热泵本体；11、第一环状凸起结构；12、第一齿形结构；3、旋转体；31、第二环状凸起结构；32、第二齿形结构；4、转轴；5、进水口；6、出水口；7、第一轴套；71、轴承；72、水密封件；73、油密封件；74、端盖；75、注油孔；8、第二轴套；9、安装组件；91安装件；92、连接件；101、检修板；102、排水口；110、驱动电机；120、供水系统。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种热泵，利用进水口5入热泵供水，利用旋转体的转动，使第一、二环状凸起结构及其上设置的齿形结构与发生水摩擦，同时将液态水击碎为粒子状态，利用产生的热量实现对水的加热，本发明通过设置第一、二环状凸起结构及其上的齿形结构，提高了热泵的加热效率。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1所示，为本发明实施例提供的热泵的结构示意图，包括：

热泵本体1，所述热泵本体内部形成柱状空间，所述柱状空间正对的两个端面上分别设置有第一环状凸起结构11，所述第一环状凸起结构11上设置有第一齿形结构12；

旋转体3，所述旋转体3通过转轴44设置于所述柱状空间内，在所述转轴44的驱动下可绕所述柱状空间的轴线转动，所述旋转体3上设置有第二环状凸起结构31，所述第二环状凸起结构31上设置有第二齿形结构32；

进水口55以及出水口66，与所述柱状空间连通，分别用于所述热泵的进水以及出水。

在本实施例中，热泵本体1内部形成柱状空间，需要理解，这里的柱状空间指圆柱体形状的空间，包括两个相互平行的圆形端面以及连接两个端面的旋转面，在本发明中，两个圆形端面圆心正对，本发明对于两个圆形端面的大小关系不作限定，但可以理解，当两个圆形端面大小相等时，有利于加工制造。在本实施例中，当两个平行的圆形端面大小不等时，上述旋转面上任意一点的法向量与圆形端面的法向量不垂直；当两个平行的圆形端面大小相等时，上述旋转面上任意一点的法向量与圆形平面的法向量均垂直。在本实施例中，第一环状凸起的圆心位于两个端面的圆心连线所在的直线上，本实施例对于第一环状凸起及其上设置的第一齿形结构12的具体形状不作限定。

在本实施例中，旋转体3在转轴44的作用下可以绕着柱状空间的轴线转动，旋转体3上设置有第二环状凸起，第二环状凸起上设置有第二齿形结构32，优选地，第二环状凸起的圆心位于两个端面的圆心连线所在的直线上。本实施例对于第二环状凸起及其上设置的第二齿形结构32的具体形状不作限定。

在本实施中，热泵还设置有进水口55以及出水口66，用于热泵的供水以及出水，本实施例对于进水口55以及出水口66的具体位置以及设置形式不作具体限定，其基本要求是进水口55与出水口66与热泵本体1的柱状空间相连通。

本发明实施例提供了一种热泵，利用进水口55入热泵供水，利用旋转体3的转动，使第一、二环状凸起结构及其上设置的齿形结构与发生水摩擦，同时将液态水击碎为粒子状态，利用产生的热量实现对水的加热，本发明通过设置第一、二环状凸起结构及其上的齿形结构，提高了热泵的加热效率。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，所述第一环状凸起结构11沿所述端面的直径方向设置有若干层，层与层之间等距离设置，所述第一环状凸起结构11的每个面上均设置有所述第一齿形结构12。

在本实施例中，第一环状凸起结构11沿端面直径方向设置若干层，应当理解，本实施例中直径方向可以是第一环状凸起结构11其环形结构本身的直径，也可以是端面直径，还可以是上一个实施例中旋转面的任意一个横截面的直径方向，三者实际相同。在本实施例中，各层第一环状凸起结构11之间等距离设置；通过所述柱状空间轴线的平面截所述第一环状凸起结构11所得的任意一个面，可以是三角形、矩形或者其它形状，优选为矩形或者三角形；第一环状凸起结构11上设置有第一齿形结构12，第一齿形结构12可以是按一定的规律分布，也可以随机分布，本发明对此不作限制。

本发明实施例提供了一种热泵，通过设置第一环状凸起结构11并在第一环状凸起结构11上设置第一齿形结构12，可以增大与水的摩擦，并且利用第一齿形结构12可以将水击碎为粒子状态，通过这两种作用，产生大量的热量，从而实现对水的加热，可以提高热泵的加热效率。

在本发明一个实施例中，所述第二环状凸起结构沿所述柱状空间的直径方向设置有若干层，层与层之间等距离设置，所述第二环状凸起的每个面上均设置有所述第二齿形结构。

在本实施例中，第二环状凸起沿柱状空间直径方向设置若干层，应当理解，本实施例中直径方向可以是第二环状凸起其环形结构本身的直径，也可以是端面直径，还可以是上述实施例中旋转面的任意一个横截面的直径方向，即柱状空间直径方向，三者实际相同。在本实施例中，各层第二环状凸起之间等距离设置；通过所述柱状空间轴线的平面截所述第二环状凸起所得的任意一个面，可以是三角形、矩形或者其它形状，优选为矩形或者三角形；第二环状凸起上设置有第二齿形结构，第二齿形结构可以是按一定的规律分布，也可以随机分布，本发明对此不作限制。

在本实施例中，第二环状凸起与第一环状凸起的形状以及尺寸可以相同也可以不同，优选的两种设置方式为：方式一，第一环状凸起与第二环状凸起尺寸完全相同，两者相互正对设置，且第一环状凸起与第二环状凸起正对的面上均设置在齿形结构；方式二，第一环状凸起与第二环状凸起尺寸不完全相同，两者交错设置，第一环状凸起与两层第二环状凸起之间的空间正对，即第一环状凸起与第二环状凸起之间的空间凹凸交错的空间，第一环状凸起与第二环状凸起正对的面为环形旋转面，且面上设置有齿形结构。以上仅仅为本实施例提供的两种具体实施方式，这两种设置形式可以产生更强烈的摩擦及破碎作用，提高热量的产生，并不用于限定本发明的具体实现。

本发明实施例提供了一种热泵，通过设置第二环状凸起并在第二环状凸起上设置第二齿形结构，可以增大与水的摩擦，并且利用第二齿形结构可以将水击碎为粒子状态，同时第一、二环状凸起相配合，第一、二齿形结构至少部分相配合，产生大量的热量，从而实现对水的加热，可以提高热泵的加热效率。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，所述第一、二环状凸起结构开设有若干缺口13，用于减小所述第一齿形结构受热后的变形量。

在本实施例中，热泵工作过程中，泵内产生大量的热量，容易使得环状凸起结构或者齿形结构受热变形，当环状凸起结构或者齿形结构在配合处较为紧密时，由于变形容易发生碰撞，导致环状凸起结构和/或齿形结构受损，通过开设缺口13可以释放热应力。需要理解的是，各层环状凸起结构上缺口13的开设位置可以相同也可以不同，优选为相同，且沿周向均布设置。

本发明实施例提供了一种热泵，通过在环状凸起上开设缺口13，可以释放热应力，避免环状凸起结构受热变形而受损，提高了热泵的使用寿命。

在本发明一个实施例中，如图1所示，所述旋转轴4的两端穿过所述热泵本体1，两端分别通过第一轴套7与第二轴套8与所述热泵本体1连接；

所述第一轴套7内设置有轴承71、水密封件72以及油密封件73，所述第一轴套7的一端与所述热泵本体1连接，另一端设置有端盖74，所述第一轴套7上还设置有注油孔75；

所述第二轴套8内设置有轴承71、水密封件72以及油密封件73，所述第二轴套8的一端与所述热泵本体1连接，所述第一轴套7上还设置有注油孔75，所述转轴4的动力输入端穿过所述第二轴套8。

在本实施例中，转轴4突出热泵本体1设置，两端分别通过轴套与热泵本体1连接，设置于水密封可以有效防止热泵内的水流出，设置油密封可以实现水与油的隔离，且轴套上设置在注油孔75，可以向轴承71注油，保证轴承71的正常工作。应当理解，由于旋转体3以柱状空间的轴线为旋转中心，而旋转体3由转轴4驱动，且转轴4的轴线必然与柱状空间的轴线重合。旋转体3与转轴4可以一体设置，也可以通过定位件、坚固件以及锁定件等与转轴4固定，本实施例对此不作限制。

本发明实施例提供了一种热泵，转轴4与热泵本体1通过轴套连接，并且设置了水密封以及油密封，可以有效地防止水、油的泄漏，保证热泵的正常工作。

在本发明一个实施例中，如图1所示，所述第一轴套7和/或第二轴套8开设有所述进水口5，所述进水口5与所述柱状空间连通，用于向所述热泵内注水。

在本实施例中，进水口5开设于轴套上，可以理解，轴套内开设有水道，且水道与柱状空间相连通，可以从轴套上向热泵内供水。轴套包括第一轴套7以及第二轴套8，相应的，进水口5可以设置一个或者两个。由于热泵内距离转轴4轴线越远，摩擦以及破碎作用越强，通过将进水口5设置于轴套上，可以利用旋转产生的离心力，使水受到的摩擦以及破碎作用逐步增强，有利于热泵工作的稳定进行。

本发明实施例提供了一种热泵，通过在轴套上开设进水口5，使得进入热泵的水可以逐步升温，保证了工作过程平稳地进行，有利于提高热泵使用寿命。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，所述热泵还包括安装组件9，所述安装组件9包括安装件91和连接件92；

所述安装件91开设有安装孔，用于所述热泵的固定安装；

所述连接件92一端设置于所述安装件91上，另一端设置于所述热泵本体1上，用于所述热泵本体1的支撑。

在本实施例中，安装件91用于热泵与地面或者其它安装基准的固定安装，由于安装的基准不同，可以是安装底板、安装滑轨、安装支脚等具体形式。安装孔可以是光孔也可以是螺纹孔，此可以按需要选择，本实施例对此不作限制。连接件92用于安装件91与热泵本体1之间的连接，其与热泵本体1的连接可以是焊接、螺纹连接等，连接件92可以柱状结构、板状结构或者其它形式的结构，本发明对此不作限制。作为一种可选的具体实施方式，热泵通过安装组件9进行安装后柱状空间的轴线与地面平行，进水口5设置于轴套上，出水口6设置于热泵本体1背向地面的一侧。

本发明实施例提供了一种热泵，可以通过安装组件9对热泵进行安装固定，保证其工作过程的平稳。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，所述热泵还包括检修结构，所述检修结构包括设置于所述热泵本体1上的检修口以及排水口102。

在本实施例中，以热泵安装后柱状空间的轴线与地面平行为例，检修口可以设置于热泵本体1背向地面的一侧，且检修口上设置有检修板101，检修板101上设置有出水口6；排水口102优选设置于热泵本体1朝向地面的一侧，在检修热泵时，可以通过排水口102将热泵内的水完全排出。

本发明实施例提供了一种热泵，通过设置检测结构可以方便地对热泵进行检修维护，且结构简单，易于制造。

本发明一个实施例还提供了一种热泵组件，如图3所示，所述热泵组件包括：

如以上任一个实施例所述的热泵；以及

驱动电机110，所述驱动电机110的动力输出端与所述转轴4的动力输入端相连，用于驱动所述热泵旋转。

在本实施例中，驱动电机110的动力输出端与转轴4的动力输入端相连，例如通过联轴器连接。优选地，驱动电机110的固定安装于热泵的安装件91上，通过安装件91与热泵固定安装于地面或者其它基准上，可以增强整体的稳定性，减小工作震动。在本发明中，驱动电机110可以是直流电机或者交流电机，可以是同步电机或者异步电机，还可以配备正反转调节装置，本发明对此不作限制。

具体实施例：驱动电机功率37kw，旋转体转速为4000转/min，进出水温差可以达到15℃，流量3.3吨每小时，升温速度极快，热效率远超于电加热棒的热效率；并且，随着水温的上升，电流值逐渐下降：当水温在20℃时电流值时69a，当水温达到100℃时电流值下降到48a，降幅度为30.4%；使用功率为37kw的电热棒加热3.3吨水，其它工况相同，结果为：电流值达到了74a，升高了7%。

本发明实施例提供了一种热泵组件，通过电机驱动转轴4，从而带动旋转体转动，利用环状凸起结构以及齿形结构的作用，实现对水的摩擦以及破碎，从而产生热量，实现水的加热，提高了加热的效率。

本发明实施例还提供了一种热水系统，如图4所示，所述热水系统包括：

如上一个实施例所述的热泵组件；以及

供水系统120，所述供水系统与所述热泵的进水口5以及出水口6相连，用于向所述热泵供水以及输送所述热泵加热后的水。

在本实施例中，供水系统120可以包括供水泵和/或输水泵，前者与热泵的进水口5相连，用于向热泵供应低温水；后者与热泵的出水口6相连，用于输送从热泵输出的高温水。可以理解，此处的低温与高是相对而言的，两者之间的温差等于热泵的作用下水升高的温度。

本发明实施例提供了一种热水系统，利用热泵对水进行加热，与常规的锅炉加热相比，不产生污染排放，效率高，安全可靠。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。