专利名称：一种制热装置及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及热力制备技术领域，尤其涉及一种利用空气而产生热量的制热装置及其用途。
目前在我国北方地区用于冬季室内取暖和工矿企业生产过程的供热过程中，制热设施中最主要的也是最普遍常见的方法就是通过燃煤锅炉将水加热或产生蒸汽，再通过管路和控制系统送到室内的管路及散热器中。对于燃煤锅炉所产生的积极效果是人人皆知的，然而对燃煤锅炉所存在的不足却很少有人问津，做为锅炉制造行业虽然总是在不断地改进其产品质量，但始终难以克服燃煤锅炉本身所存在的致命缺点。这就是燃煤锅炉一要大量消耗煤炭资源，二要排放大量的烟气，且烟气中含有大量的二氧化硫、一氧化碳、灰尘等有毒有害气体和物质，造成了空气和环境的污染。虽然很多环保设备行业相继推出各种不同的脱硫除尘设备对燃煤锅炉进行改造，国家环保部门也加强监督检查，这些补救措施的采取都是在继续维持燃煤锅炉的正常使用。而对于北方地区不能进行集体供暖的城镇、农村来讲，小型土暖气的安装使用使冬季的室内取暖得到保障，但是千家万户的燃煤不仅因燃烧不充分造成煤炭资源的浪费，而且不经任何处理的烟气直接排放大气之中，对环境和空气的污染尤其严重。空气在压力下的流通磨擦产生热量这是人人皆知的科学道理，而对自然资源非常丰富的空气用于制热却未见有所报道。因此寻找一种新的制热方式并发挥其用途，减少煤炭资源的浪费和环境污染是本技术领域技术人员亟待解决的课题。
本发明的目的在于克服已有技术的不足，而提供一种利用空气，无需燃烧煤炭和没有环境污染的制热装置。
本发明的另一目的在于提供一种利用风力和空气流通产生动力而进一步降低制热费用的制热装置。
本发明的再一目的是将所述的制热装置在制备热水中的应用。
本发明的目的是通过如下技术方案得以实现的一种制热装置，它包括一个空气压缩装置，其特殊之处是该制热装置包括在空气压缩装置的输出端连接有若干个为一金属管内腔至少装有两个空气热量发生器且两端分别设有连接结构的热量产生单元；所述的空气热量发生器为一壳体前端设有至少一个进气孔槽，壳体前端内侧设有可封堵进气孔槽的封堵体，封堵体由一弹簧支撑，堵头设有至少一个排气孔槽且与壳体相连接，内侧面支撑弹簧。
为进一步实现本发明的目的，上述技术方案中所述的空气压缩装置为空气压缩机，也可为动力机构、气缸、气囊的组合体；所述的动力机构为风力驱动机构、空气自然上升驱动机构、电动机驱动机构、内燃机驱动机构中的任一种或两种；所述的空气自然上升驱动机构为下端设有空气入口，上端设有空气出口的呈管状的空气流通器，叶轮轴活动支撑在空气流通器的内腔，叶轮轴的一端固定安装有叶轮，其另一端与动力输出轴相连接；所述的进、排气孔槽为设置在其中心的孔，绕中心呈圆周均匀分布的孔、槽、长槽、多个间断的槽中的任一种；所述的连接结构为过盈套装连接、扩口连接、胶接、螺纹连接中的任一种或二种；所述的空气热量发生器也可为管状壳体内壁通过至少三个均布的支点与内芯过盈套装为一体。
本发明上述所述的制热装置可在制备热水中的应用，以解决冬季取暖、洗澡及家庭用热水的需要。
本发明与已有技术相比具有如下突出的实质性特点和显著的进步其一是本发明利用空气磨擦产生热量的原理设计的空气热量发生器并制成热量产生单元，通过现有技术中的压缩空气装置或由动力机构、气缸、气囊的组合体为空气热量发生器提供压缩空气，从而达到利用空气提供热源的目的，从根本上克服了已有技术中用燃煤方式制热的习惯方法，节省能源消耗，杜绝了燃煤对空气所造成的污染；其二是本发明对空气热量发生器所采取的技术方案经多次反复试验验证，不仅空气磨擦产生的热量能得到有效的利用，而且具有结构简单，构思新颖，有很广阔的市场前景和很客观的社会效益；其三是本发明所采取的技术方案中还有通过风力驱动机构或自然空气在抽力的作用下而产生的动力并带动活塞进行运动，从而达到利用空气流通产生动力而进一步降低能源消耗和制热费用的目的，克服了已有技术中对自然资源的利用不足的弊端，为充分利用自然资源找到一条可行之路；其四是本发明所述的制热装置可广泛地利用空气资源应用于对水进行制热，为家庭工厂的冬季取暖、为家庭的洗澡、洗衣、洗刷用具提供诸多方便，具有很广阔的市场发展空间。
本发明一种制热装置的具体结构及其用途由以下附图和实施例给出。
图1为本发明一种制热装置的一结构示意图；图2为本发明一种制热装置的另一结构示意图；图3为本发明一种制热装置的再一结构示意图；图4为本发明一种制热装置的又一结构示意图。
下面结合附图详细说明本发明一种制热装置的具体结构细节和制热水的应用进行过程。
实施例1一种适用于城镇居民或单独办公场所使用的冬季室内取暖及所需热水的制热装置(参见附图1)，它是通过微型电动机1(或根据采暖面积的需要及电动机输出功率进行折算所选用的电动机)输出轴连接蜗杆2，通过与蜗杆2相啮合的蜗轮3将转动力传递给安装在蜗轮轴5上的齿轮4，通过与齿轮4相啮合的固定安装在曲轴7轴端的齿轮6进行运动，曲轴7通过活塞杆9与安装在气缸8内腔的活塞10活动连接，气缸8的端部开有空气入口，活塞10一侧加工有一通气孔11，由通气孔11与气缸8的前、后腔相通，活塞10的前侧面上位于通气孔11的口端部安装有悬挂式单向阀12，气缸8的前腔缸体中心加工有出气孔，气缸8通过螺栓与气囊14固定连接在一起，气囊14与气缸8相连接的中心处固定安装有一止回阀13，止回阀13的入口端与气缸8上的出气孔吻合相接，气囊14的输出端固定安装一气体爆发器15，气体爆发器15的气体输出端通过螺栓固定连接一个热量产生单元16，热量产生单元16是逐个之间相互通过过盈套装的方式固定连接(也可采用套装加胶接的方式连接)有若干个，其需用数量则根据其取暖面积、取暖管路和用热水的数量来确定，整个热量产生单元16通过在储水容器18上设置的接口固定安装在储水容器18的内腔，其水19在储水容器18内腔与热量产生单元16的外表面之间，热量产生单元16的末端通过储水容器18上设置的出口输出储水容器18与室内空气相通。每个热量产生单元16至少在其两端部各过盈套装(也可进行胶接安装)一个空气热量发生器17，空气热量发生器17为一桶状壳体170其前端中心加工有进气孔175，进气孔175内安装一由弹簧173弹力支撑的钢珠174做为进气孔175的封堵体，与壳体170过盈套装相连接的堵头171加工有凹腔，其凹腔的平面为弹簧173的支撑面，螺堵171的中心加工有排气孔172。以上构成本发明一种制热装置的一静态结构。
实施例2一种适用于北方农村居民使用的冬季室内取暖和所需热水所用的制热装置(参见附图2)，它的主要结构特征及连接方式与实施例1相同，其不同之处是其动力机构是利用空气在空气流通器27的作用下产生的，它的技术方案是在室外用铁板焊接一个较高的呈代2有锥台管状结构的空气流通器27，空气流通器27的上端设有出风口28，下端靠近进风口26处通过设置的支撑架23活动支撑安装一绕中心点有均布的叶轮25的叶轮轴24，通过固定安装在叶轮轴24的端部的伞齿轮22啮合另一固定安装在输出传动轴20轴端的伞齿轮21，输出传动轴20与蜗杆2相连接。空气热量发生器17套装(并同时进行胶接)在热量产生单元16的两端及中部，热量产生单元16之间过盈套装(在接面上涂有密封胶)在一起，为方便安装可每过盈套装多个后改用一个扩口连接方式连接，热量产生单元16连接后，可直接安装在室内的较粗口径的散热管道中，以散热管道做为储水容器18，其散热水19直接介于热量产生单元16外侧与储水容器18的内侧之间。空气热量发生器17为一桶状壳体170其前端加工有绕中心呈圆周均布3个(也可4个、5个、6个)进气孔175，壳体170前端内侧安装一由圆锥形螺旋弹簧173弹力支撑的封堵体176，与壳体170螺纹连接的堵头171加工有凹腔，其凹腔的平面为弹簧173的支撑面，堵头171的中心加工有一长形槽状的排气槽172，堵头171的外端面加工有可用于调整堵头171的槽177。以上构成本发明一种制热装置的另一静态结构。
实施例3一种适用于较大场所使用的冬季取暖用的热水进行加热的制热装置(参见附图3)，它的主要结构特征及连接方式与实施例1相同，其不同之处是本实施例的技术方案中以汽油机(或单缸柴油机、小型内燃机)做为动力机构，它是由汽油机31的皮带输出轮32上的皮带30与固定安装在蜗杆2上的皮带轮29相接，气缸8的端部的进气口上还设有空气滤清器33。空气热量发生器17为管状壳体170，其内壁通过三个(也可为4个、5个以上)均布的支点178与呈空心的内芯179过盈套装为一体，管状壳体170与三个支点178，内芯179之间形成的缝隙为进气通道180，该进气通道180的入口端为呈圆环槽式进气孔槽175，出口端也同为呈圆环槽式的排气孔槽172。以上构成本发明一种制热装置的再一静态结构。
实施例4一种适用于一定空间(如一单独的公寓、居民楼或办公楼等场所)使用的冬季取暖用的热水制热装置(参见附图1)，它是以小型空气压缩机为动力机构、气缸、气囊的组合体，将空气压缩机的压缩空气输出端直接与第一个热量产生单元16相连接，其它热量产生单元16之间相互两端呈圆形螺纹连接方式并进行安装连接，其余连接结构、安装方式同实施例1相同。以上构成本发明一种制热装置的又一静态结构。
实施例5
一种适用于对现有中型燃煤锅炉用于冬季取暖的热水加热过程进行改造的制热装置(参见附图2)，它是将燃煤锅炉排烟用的烟囱进行改造，保留一个进风口26，在其进风口26的合适部位设置一支撑架23，支撑架23的中心活动安装一叶轮轴24，叶轮轴24的下端固定安装有绕轴中心均布的6片大螺旋叶轮25，叶轮轴24的上端固定安装一斜伞齿轮22，与其相互啮合的斜伞齿轮21通过输出传动轴20输出烟囱并与本发明所述蜗杆2相接，形成空气自然上升驱动机构。此时烟囱已成为本发明所述的空气流通器27，为保证空气流通器27具有较好的自然抽力并能在空气流通下带动叶轮25具有较快的转速，也可对烟囱进行适当的改造，即对烟囱内壁进行局部按照拉尔瓦喷管的设计方案进行改造，使烟囱的内腔呈卡腰状结构，并将所述的叶轮25固定安装在其喉管部，因此处空气流通的速度最快，对叶轮25表面所产生的扭力更大，因而带动叶轮25旋转的速度也最快。在蜗杆2与蜗轮3相互啮合后便构成本发明所述的空气自然上升驱动机构的动力机构，气缸、气囊的组合体。热量产生单元16设置的数量根据需用供暖量来确定，一般是将热量产生单元16之间通过螺纹连接(也可在连接处涂抹上密封胶)为一体，环绕安装在储水容器18之内，并按照要求加足需用制热水，达到储水容器18、输送水管路、散热管路、散热器的水19都达到充满，必要时为增大在压力下的流通，可在输水管路中加一压力泵。为保证供暖的效果和节省能源，可在输出传动轴20与蜗杆2之间设置一离合器，使输出传动轴20与蜗杆2之间按需要进行离合；在蜗杆2的端部固定安装一皮带轮，该皮带轮与设置的电动机皮带轮通过皮带相连接，其目的是当温度需要提高时，可以使输出传动轴20与蜗杆2分离，由电动机带动蜗杆高速转动，促使热量产生单元16具有更多的制热量，使水温快速升高；当水温达到规定温度需要保持时，可关停电动机，并使输出传动轴20与蜗杆2接合，由空气自然上升驱动机构带动气缸活塞运动并产生制热，使制热水保温并达到其要求。以上构成本发明一种制热装置的一静态结构。
实施例6一种适用于我国西北、东北等冬季风力较大的地区的边缘农村使用的取暖、取热水的制热装置(参见附图4)，它的气缸、气囊、热量产生单元安装的结构特征及连接安装方式与实施例2相同，其不同之处是本实施例中的动力机构是由设置在室外高于其建筑物的支撑杆36通过螺栓与固定在地面上的底座37进行固定安装，支撑杆36为管状结构，其上端通过嵌固在其管端的止推轴承与过盈套装在止推轴承上的支撑架23形成一360°范围内进行转动的机构，6片固定安装在叶轮轴24一端的叶轮25通过叶轮轴24活动支撑在可360°转动的支撑件23上，支撑杆36的管腔内过盈套装一轴承，轴承内侧过盈套装有动力轴38，动力轴38的上端固定安装一斜伞齿轮34且与固定安装在叶轮轴24上的一斜伞齿轮22相啮合，动力轴38与动力输出轴20之间通过其轴端各固定安装的斜伞齿轮35、21之间的啮合(也可由在两轴端固定安装的两相互垂直的磨擦轮)使动力轴38换向并通过动力输出轴20将动力输出，由动力输出轴20的另一端通过与蜗杆2的连接而构成本实施例的动力机构。如考虑因轴承占用空间较大，支撑杆36不可能太粗，而轴承安装较困难时，轴套也能满足其摩擦力的使用条件时，也可将轴承改为轴套。另一不同点是空气热量发生器17分别套装在热量产生单元16的两端，相邻的热量产生单元16之间为圆螺纹连接，连接处涂有密封胶，多个热量产生单元16连接后与另一热量产生单元采用扩口连接方式连接。空气热量发生器17为一桶状壳体170其前端加工有4个呈长槽式的进气槽175，进气槽175的对应的壳体170前端内侧安装一由卡腰形螺旋弹簧173弹力支撑的封堵体176，与壳体170螺纹连接的堵头171加工有凹腔，其凹腔的平面为弹簧173的支撑面，堵头171的中心加工有内六角形的排气孔172，排气孔172可同时用于调整堵头171的内六角扳手所用的槽孔177。以上构成本发明一种制热装置的一静态结构。
当本发明一种制热装置在投入实际应用时，在动力的带动下蜗杆2的转动传递给蜗轮3、齿轮4、齿轮6、曲轴7进行运动带通过活塞杆9带动活塞10在气缸8内移动。当活塞向前运动时前缸内的空气将单向阀12闭合，空气不会通过通气孔11串出，当活塞10到达下止点时，压缩空气冲开止回阀13进入气囊14，当活塞10向后运动时，单向阀12随着空气从通气孔11进入而打开，空气进入前缸，活塞10到达上止点时，前缸空气最多，周而复始，气囊14注入一定压力的空气，当气囊14内的压缩空气达到规定压力时，气体爆发器15将释放一定数量的压缩空气，而此时的压缩空气随着热量产生单元16、空气热量发生器17的进气孔槽175进入，并从排气孔172中排出，此时由于压缩空气在压力下急速的排出而产生的磨擦将产生大量的热量，这些热量将随金属壳体170、金属管16传递给水19，水19将通过与储水容器18相连接的散热管路、散热器相通而达到提高室内所需温度，提供取暖和供给所需热水的条件。本发明虽使用较小的能源，但却从根本上解决了已有技术中煤炭资源浪费、污染空气和环境的缺点，同时使自然资源得到有效的利用。
权利要求
1.一种制热装置，它包括一个空气压缩装置，其特征是该制热装置包括在空气压缩装置的输出端连接有若干个为一金属管内腔至少装有两个空气热量发生器且两端分别设有连接结构的热量产生单元；所述的空气热量发生器为一壳体前端设有至少一个进气孔槽，壳体前端内侧设有可封堵进气孔槽的封堵体，封堵体由一弹簧支撑，堵头设有至少一个排气孔槽且与壳体相连接，内侧面支撑弹簧。
2.根据权利要求1所述的制热装置，其特征是所述的空气压缩装置为空气压缩机，也可为动力机构、气缸、气囊的组合体。
3.根据权利要求2所述的制热装置，其特征是所述的动力机构为风力驱动机构、空气自然上升驱动机构、电动机驱动机构、内燃机驱动机构中的任一种或两种。
4.根据权利要求3所述的制热装置，其特征是所述的空气自然上升驱动机构为下端设有空气入口，上端设有空气出口的呈管状的空气流通器，叶轮轴活动支撑在空气流通器的内腔，叶轮轴的一端固定安装有叶轮，其另一端与动力输出轴相连接。
5.根据权利要求4所述的制热装置，其特征是所述的空气流通器为锥台管状结构，也可为卡腰管状结构。
6.根据权利要求1所述的制热装置，其特征是所述的进、排气孔槽为设置在其中心的孔，绕中心呈圆周均匀分布的孔、槽、长槽、多个间断的槽中的任一种。
7.根据权利要求1所述的制热装置，其特征是所述的连接结构为过盈套装连接、扩口连接、胶接、螺纹连接中的任一种或二种。
8.根据权利要求1所述的制热装置，其特征是所述的空气热量发生器也可为管状壳体内壁通过至少三个均布的支点与内芯过盈套装为一体。
9.根据权利要求1所述的制热装置，其特征是所述的堵头为凹形结构，其凹形腔的平面为弹簧的支撑面，其外端面还设有可用于调整的槽或盲孔，也可为能插入内六角扳手且与排气孔为一体的孔。
10.一种权利要求1所述的制热装置，其特征是该装置在制备热水中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种制热装置及其用途,属热力制备技术领域。本发明的技术方案是:一种制热装置,它包括一个空气压缩装置,其特殊之处是该制热装置包括在空气压缩装置的输出端连接有若干个为一金属管内腔至少装有两个空气热量发生器且两端分别设有连接结构的热量产生单元;所述的空气热量发生器为一壳体前端设有至少一个进气孔槽,壳体前端内侧设有可封堵进气孔槽的封堵体,封堵体由一弹簧支撑,堵头设有至少一个排气孔槽且与壳体相连接,内侧面支撑弹簧。该装置作为制备热水的应用。本发明与已有技术相比具有替代燃煤锅炉供暖、节省煤炭资源、减少空气和环境污染,有效利用空气资源的优点。
文档编号F24J3/00GK1385654SQ01114928
公开日2002年12月18日 申请日期2001年5月11日 优先权日2001年5月11日
发明者邵素军, 邵伟东, 邵伟志 申请人:邵素军