模块式液体活塞发动机及锅炉的制作方法

本发明涉及一种锅炉配件，尤其涉及一种为锅炉内的热水提供动力的模块式液体活塞发动机。本发明还涉及一种具有该模块式液体活塞发动机的锅炉。

背景技术：

在使用锅炉时，目前一般通过电动水泵驱动锅炉内的水进行循环。水泵在停电时无法工作，尤其在农村地区使用锅炉采暖时，可能由于停电而导致无法进行水循环，从而损坏锅炉。而且，电动水泵存在机械损耗，使用寿命有限。为此，本申请人发明了液体活塞发动机来驱动锅炉内的水进行循环。目前的液体活塞发动机为了承受锅炉的高温，全部采用的是金属零件，导致其制造成本高，重量较大，安装运输不便，仍有改进的空间。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种重量较轻的模块式液体活塞发动机。

本发明的另外一个目的在于提供具有该模块式液体活塞发动机的锅炉。

本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。

根据本发明的一个方面，一种模块式液体活塞发动机，包括加热器、热气缸、回热器、冷却器、单向阀总成、冷气缸及外部连接管；加热器包括使用外部热源进行加热的加热管；热气缸设置于所述加热器下方并与所述加热管连通；回热器设置于所述加热器上方，包括筒体以及位于所述筒体内的隔断件，所述隔断件将所述筒体内部隔断为上腔室以及下腔室，所述下腔室与所述加热管连通，所述下腔室内设有吸热体，所述隔断件上设有位于上腔室内的并且与下腔室连通的接口；冷却器包括塑料壳体及内部弯管，所述塑料壳体固定连接于所述回热器的筒体的上方并与所述上腔室连通，在塑料壳体上设有出水口及转换口，所述内部弯管一端与所述接口连接，另一端与所述转换口连接；单向阀总成设置于所述热气缸下方，包括阀室、进水阀口以及出水阀口，所述阀室与所述热气缸连通，所述进水阀口与阀室之间设有能够使水由进水阀口进入该阀室的第一单向阀，所述阀室与出水阀口之间设有能够使水由出水阀口流出阀室的第二单向阀，所述出水阀口与所述冷却器连通；冷气缸下部与所述单向阀总成的阀室连通；外部连接管一端与所述冷气缸的上部连通，另一端与所述转换口连接以连通所述内部弯管；其中，在热气缸与冷气缸内具有底部连通的液体活塞。

根据本发明的一实施方式，所述内部弯管以及外部连接管为不锈钢波纹管。

根据本发明的一实施方式，所述隔断件为固定连接于所述回热器内的平板。

根据本发明的一实施方式，所述隔断件为固定连接于所述回热器内的碟盘，所述碟盘的边缘设有向上弯折的环边，所述环边与回热器的内壁密封结合。

根据本发明的一实施方式，所述加热器包括一框架型的骨架以及位于骨架内的至少三个加热管。

根据本发明的一实施方式，所述冷气缸上设有用于向冷气缸内补气的气筒。

根据本发明的一实施方式，所述冷却器的塑料壳体呈横置的圆筒型。

根据本发明的一实施方式，所述第一单向阀以及第二单向阀为设置于所述单向阀总成内的活动阀板。

根据本发明的一实施方式，所述回热器水平横置于加热器上方，所述上腔室用于与冷却器连接的端口位于所述回热器的其中一端的上方。

根据本发明的另一个方面，一种锅炉，包括上述的模块式液体活塞发动机。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

本发明的模块式液体活塞发动机，其回热器的该上腔室在工作过程中始终有水存在，使得该上腔室的温度基本上接近塑料壳体的温度。塑料壳体与筒体的上方固定连接时，不会被锅炉产生的热量损坏。因而，本发明的模块式液体活塞发动机可以采用塑料壳体，显著地降低了制造成本以及总体重量，使得发动机的重量较轻，耐腐蚀性好，使用寿命长。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本发明一实施方式的模块式液体活塞发动机的主视图；

图2是显示图1中的内部结构的剖视示意图；

图3是图1的立体结构示意图；

图4是图1中的回热器的剖视图；

图5是图1中的回热器的爆炸示意图；

图6是本发明另一实施方式的模块式液体活塞发动机的立体结构示意图；

图7是图6所示的模块式液体活塞发动机的主视图。

图中：1、加热器；11、加热管；12、骨架；2、热气缸；3、回热器；31、筒体；32、上腔室；33、下腔室；34、隔断件；35、接口；36、环边；4、冷却器；41、塑料壳体；42、出水口；43、转换口；44、内部弯管；5、单向阀总成；51、阀室；52、进水阀口；53、出水阀口；54、第一单向阀；55、第二单向阀；56、导水管；6、冷气缸；7、外部连接管；8、气筒。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

参见图1至图5，本发明公开了一种模块式液体活塞发动机。该模块式液体活塞发动机可用于锅炉上，驱动锅炉内的水进行循环。更具体来说，其可被应用在农村地区冬季使用的家用采暖锅炉。

本发明实施方式的模块式液体活塞发动机包括加热器1、热气缸2、回热器3、冷却器4、单向阀总成5、冷气缸6及外部连接管7。在使用时，该热气缸2和冷气缸6的底部连通，且两者之间具有一定的水位，此时水位的上表面即形成液体活塞。

参见图1至图3，加热器1用于吸收锅炉的热量。该加热器1包括一根或者多根的加热管11，在本实施方式中，加热管11的数量为至少三根。该加热器1还可以包括一框架型的骨架12。在使用时，该加热器1被安装在锅炉的烟道上，因此，该加热器1吸收的是烟道中的废热，提高了锅炉的热量使用效率。该骨架12的形状可以设置为与烟道形状相适配，在本实施方式中，该骨架12大致呈矩形框架，其适配于截面为矩形的烟道。加热管11内部为空气，加热器1受热后能够对空气进行加热。

热气缸2位于加热器1的下方，并且与加热管11连通。热气缸2的下部具有一定的水位。加热管11受热后，其内部的空气能够对热气缸2内的水产生压力。

参见图1、图4及图5，回热器3设置在加热器1的上方，该回热器3包括筒体31以及位于通过内的隔断件34。该隔断件34将筒体的内部隔断为上腔室32以及下腔室33。在本实施方式中，该隔断件34为固定连接于回热器3内的碟盘，碟盘的边缘设有向上弯折的环边36，该环边36与回热器3的内壁密封结合。在本发明的其他实施方式中，该隔断件34也可仅为一固定连接于回热器3内的平板。回热器3的筒体31较佳为圆筒，以便使得隔断件34的结构呈圆形，方便制造。

该下腔室33与加热管11连通，在下腔室33内设有吸热体(图中未示出)，在隔断件34上设有位于上腔室32内并与下腔室33连通的接口35。该回热器3用于与加热管11内的空气进行热量交换，从而达到升高或者降低空气温度低效果。吸热体可选用具有较大表面积的结构，在本实施方式中，吸热体为不锈钢丝，该不休钢丝团成一团后塞入下腔室33内。

冷却器4包括塑料壳体41以及内部弯管44。该塑料壳体41固定连接在回热器3的筒体31的上方，并与上腔室32连通。在塑料壳体41上设置有出水口42以及转换口43。其中，出水口42可供水流出该塑料壳体41。内部弯管44的一端与回热器3上的接口35连接，另一端与转换口43连接。该冷却器4的塑料壳体41呈横置的圆筒型，由此能够缩短发动机的整体高度。

单向阀总成5设置于热气缸2的下方，其包括阀室51、进水阀口52以及出水阀口53，该阀室51与热气缸2连通，该进水阀口52与阀室51之间设有能够使水由进水阀口52进入该阀室51的第一单向阀54，该阀室51与出水阀口53之间设有能够使水由出水阀口53流出阀室51的第二单向阀55。该出水阀口53与冷却器4之间通过导水管56连通。在本实施方式中，该第一单向阀54和第二单向阀55为设置于单向阀总成5内的活动阀板，也就是说，该第一单向阀54和第二单向阀55是与阀室51集成为一体的，在本发明的其他实施方式中，该第一单向阀54和第二单向阀55也可为独立结构，装配于单向阀总成5上。

冷气缸6下部与单向阀总成5的阀室51连通。外部连接管7一端与冷气缸6的上部连通，另一端与转换口43连接以连通内部弯管44。该外部连接管7与内部弯管44可为不锈钢波纹管，以减轻重量并降低造价，同时还具有较大的表面积用来散热。在冷气缸6上还可以设置有用于向冷气缸6内补气的气筒8。

下面介绍本发明模块式液体活塞发动机的工作过程。

本模块式液体活塞发动机的加热器1安装于锅炉的烟道上，进水阀口52和出水口42串联在锅炉的供热管路上。在冷却器4的内部以及导水管56中充满水。而且，锅炉中的水还经过进水阀口52流入阀室51中，由于热气缸2、阀室51以及冷气缸6是连通的，因而水会从阀室51流向热气缸2和冷气缸6。在热气缸2和冷气缸6中的水位基本上高度相同，此时水在冷气缸6和热气缸2中形成液体活塞，而热气缸2的上部、加热管、回热器3的下腔室33、内部弯管44、外部连接管7以及冷气缸6的上部均充满空气。

锅炉点火后，烟道中的废气在流出锅炉的过程中，对加热器1的加热管11进行加热。此时，加热管11中的空气膨胀，对热气缸2和冷气缸6中的水产生压力，在该压力作用下，第二单向阀55被打开，阀室51中的水经过导水管56流入冷却器4的塑料壳体41内，而塑料壳体41内的水则流出出水口42。在此过程中，加热管11内的空气使得热气缸2以及冷气缸6中的水位下降，但是，由于出水口离热气缸近，离冷气缸远，热气缸2与冷气缸6中的水位下降程度是不同的。热气缸2的温度较高，可被称为热端，冷气缸6的温度相对较低，可被称为冷端。热气缸2中的水位下降程度比较大，热气缸2中的水位较低，而冷气缸6中的水位较高，当气体膨胀达到极限时，在冷气缸6和热气缸2之间形成液位差。

由于重力的作用，冷气缸6中的水会流向热气缸2，热气缸2以及加热管11中的空气则被液体活塞推入到冷气缸6内。在此过程中，加热管11中的气体首先经过回热器3，该回热器3快速吸收气体中的热量。随后，该气体再经过冷却器4的内部弯管44并受到冷却器4的冷却作用。当空气进入到冷气缸6时，其温度已经大幅降低，这导致发动机内的空气产生负压，第一单向阀54在负压作用下打开，气缸外面的水经过进水阀口52进入到发动机内部，进入的水将机器内的水位提高，由于进水口离热气缸近，离冷气缸远，当气体收缩达到极限时，热气缸2与冷气缸6中的水位上升程度是不同的。热气缸2中的水位上升程度比较大，热气缸2中的水位较高，而冷气缸6中的水位较低，由于重力的作用，热气缸2中的水会流向冷气缸6，冷气缸6，并将冷气缸6中的空气重新压入加热管11中，当空气经过回热器3时，又从回热器3中快速吸收热量，因此空气在进入加热管11之前已经具有了一定的温度。当空气流入加热管11后，再继续受到加热作用，导致阀室51内的水流入冷却器4，冷气缸6中的液位高于热气缸2中的液位，如此不停地往复循环。随着发动机不停的循环工作，锅炉中的水从进水阀口52流入发动机内部，然后再由出水口42流出发动机，实现了锅炉中的水的循环。本发明的模块式液体活塞发动机，可以取代现有锅炉上的电动水泵，其工作时不会发生活塞磨损的情况，也不需要用电，只要锅炉点火就可以工作，不论是否停电都不会影响锅炉的使用。

本发明的模块式液体活塞发动机，其回热器3的筒体31分为上腔室32以及下腔室33，该上腔室32由于连通塑料壳体41，因而该上腔室32在工作过程中始终有水存在，也就是说该上腔室32始终受到水的冷却作用，使得该上腔室32的温度基本上接近塑料壳体41的温度。塑料壳体41与筒体31的上方固定连接时，不会被锅炉产生的热量损坏。因而，本发明的模块式液体活塞发动机可以采用塑料壳体41，显著地降低了制造成本以及总体重量，使得发动机的重量相对较轻，耐腐蚀性更好，使用寿命更长。

参见图6及图7，在本发明的另一实施方式中，该回热器3水平横置于加热器1的上方，上腔室位于回热器3的其中一端的上方。也就是说，该回热器3大致为水平布置的横向筒，这样能够增加回热器3内的储水量，冷却效果更好，同时还显著地回热器3所占用的高度，这样也能够降低模块式液体活塞发动机的整体高度。上腔室的用于与冷却器连接的端口位于回热器的其中一端的上方。也就是说上腔室的端口是偏置的，这样能够更加方便与冷却器的连接，也增加了下腔室的换热路径。

本发明还公开了一种锅炉，该锅炉具有本发明实施方式所公开的模块式液体活塞发动机。

以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。