专利名称：无泵高温液体自动循环系统的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能中高温集热应用领域，中高温太阳能集热是指槽式、碟式、塔式
等集热方式，且是用导热油为集热载体的集热系统。
背景技术：
目前，随着能源需求的持续增长，可再生能源领域的太阳能的应用越来越广泛，在
ioo摄氏度以上的中高温太阳能集热应用领域，导热油是作为热交换载体的最佳材料，具有
比热高、热交换速度快、易储存、输送等优点，导热油的输送方式一般都采用高温油泵，高温油泵作为导热油的输送设备有很大的局限性高温油泵的密封件不耐高温(300摄氏度以上)，需要消耗电能，需要经常维护等，在高温液体(导热油)的输送方面存在着这许多的不足，特研发了本系统。
发明的内容
附图1是本发明的无泵高温液体循环系统的平面示意图
附图2是本发明的浮球计量控制器的结构图
附图3是本发明的注射器结构剖面图
附图4是本发明的蒸发器结构剖面图
附图5是本发明的限压排气阀结构剖面图
附图6是可调高温液体恒温阀结构剖面图
本发明为无泵高温液体自动循环系统，主要原理是高温液体(导热油)将水汽化产生的高压蒸汽(水汽化体积增大1700倍)，作为液体的输送动力；和高温油泵相比，本发明有着明显优势不用电能、不怕高温、结构简单、全机械自动循环，生产运行成本低等；结合在槽式太阳能集热方式的应用(附图l)，进一步说明本发明。
分以下三部分分别说明1，液体加热部分注一(其中恒温阀，见附图5，已申报发明专利，申请号201010028048. 5) ;2，浮球驱动计量式蒸汽发生器部分注二(浮球驱动结构见附图2、水注射器见附图3，蒸汽发生器见附图4) ;3，高温液体循环驱动部分(注三其中限压排气阀剖面图附图5)。[OOOS]( — )、液体加热部分 待加热容器(104)内的液体(导热油)(111)经单向阀(118)(单向阀是防止加热后的液体回流)流入直通式真空集热管(101)，槽式太阳能聚光装置(103)将日光聚焦后，对直通式真空集热管(101)内的液体进行加热，当液体被加热到恒温阀(102)设定的温度时(恒温阀设定的温度必须高于水汽化所需温度，结构见附图6)，阀门打开，液体通过管道流入蒸发器(114)内腔，经回流管(113)流入储热容器(112)。
( 二 )、浮球驱动计量式蒸汽发生器部分 蒸发器(114)的位置要低于储热容器(112)内液位，这样蒸发器内腔管道(203)
4里才会有高温液体，才能保证水被汽化时所需要的热量，利用回流管(113)与储热容器 (112)形成的U形管结构的隔离作用，来保证蒸发器(114)内腔温度。 当待加热容器(104)内的液位低至设定位置时，浮球(25)在重力的作用下，带动 凸轮(23)拨动触发器(24)后，拨开被动锁头(29)，主动锁头(29)及其联动结构被注射器 (115)内活塞(13)上的弹簧(16)回弹，瞬间下移，注射器腔内的水在单向阀的作用下，被喷 入蒸发器(114)内，水吸收蒸发器内的热量被汽化，产生的高压蒸汽通过高压气管(116)喷 入输送容器(119)。(三)高温液体循环驱动器部分 输送容器结构输送容器(119)的下端输入口通过单向阀(110)与储热容器 (112)的底部相联[单向阀(110)的作用是储热容器(112)内的液体(111)只能流入输送容 器(119)]，输送容器(119)的输出口安装在容器底部在输出管道中也串装有单向阀(108) [单向阀(108)的作用是输送容器(119)内的液体(111)只能流入待加热容器(104)]，在 输送容器的顶部装有限压排气阀(109)附图5(功能下面单独介绍)。 工作原理当蒸汽发生器(114)产生的高压蒸汽输入输送容器(119)输送容器 (119)内的液体受单向阀控制，通过输出管(107)流入待加热容器(104);待加热容器内液 位上升，浮球在浮力作用下也上升，浮球的浮力被杠杆原理放大后，克服注射器(115)内回 位弹簧(16)的回弹力，通过钢丝绳(106)将注射器(115)腔体内的活塞(13)提升，在大气 压的作用下，供水装置(117)将水注入注射器腔体内(浮球驱动计量式蒸汽发生器见附图 2、图3、图4结构功能下面单独介绍)；输送容器(119)内的高压蒸汽将容器内的液体完全 排入待加热容器(104)(多余的高压蒸汽也一同排出)输送容器(119)内压力降低后，限压 排气阀(109)内的不锈钢球(42)在回位弹簧(43)和自身的重力作用下，下移，限压排气阀 (109)打开，输送容器(119)与外界联通，容器内的剩余蒸汽被排出，储热容器(112)内的液 体(111)在大气压的作用下，再次注入输送容器(119)内。
本发明的核心技术
一、高温液体恒温阀(附图6)注一。 功能概述液体被加热到本阀设定的温度时阀门才打开让液体通过。 结合本系统附图l和本阀的结构图附图6进一步说明本阀的作用阀蕊(61)穿过
阀蕊套(69)、双金属片(正背面反装)的组合(62)后用螺帽(63)锁紧；阀蕊套上盖(65)
内卡上椎形弹簧(64)旋入阀蕊套(69)内，且椎形弹簧中心正压在阀蕊的锁紧螺帽上，将组
装好的阀蕊套置入阀体(68)内装上密封圈(67)旋紧阀帽(66)。 本阀的工作原理 当双金属片(正背面反装)的组合(62)受热时，会随温度的变化发生长短变化， 带动阀蕊(61)的运动，来开闭阀门；在本自动循环系统中，槽式太阳能聚光装置将日光聚 焦后对直通式真空吸热管(101)内的液体进行加热，当加热的温度达到本阀设定的温度 时，双金属片(正背面反装)的组合(62)增长带动阀蕊(61)向上移，阀门打开，被加热后 的液体通过恒温阀流入蒸发器(114)内腔经回流管(113)回流到集热容器(112)。本阀的 温度调节原理 通过旋转阀蕊套上盖(65)来调节恒定温度的高低。当阀蕊套上盖(65)旋入时， 椎形弹簧与阀蕊(61)之间的压力就会随着增加，碟形双金属片(正背面反装)的组合(62)受热增长时必须克服弹簧的压力，所以，弹簧的压力越大，碟形双金属片变形的阻力越大；
克服阻力有需要的温度越高，用此方式来调节恒温阀的启动温度。 二、浮球控制式计量蒸汽发生器(附图2、附图3、附图4)注二。 功能概述在浮力的作用下，浮球上升到限定位置后即停止上浮，利用杠杆原理，
浮力被放大成克服注射器内弹簧的回弹力；利用本发明设计的机械结构，将注射器内的弹
簧回弹力瞬间释放，注射器内活塞在弹簧回弹力的作用下将注射器腔体内的水喷入蒸发器
内；限定浮球上升的位置，就限定了注射器内活塞的位移，达到限定注入蒸发器水量的目
的，注入蒸发器内的水量被限定，水在蒸发器内汽化后体积也就被限定；调整浮球上浮的位
置，就可调整水蒸汽的体积。 结合本系统附图1和本阀的结构图附图2、附图3、附图4进一步说明本结构的作 用按浮球计量控制部分和注射器结构原理(附图3);蒸发器的结构(附图4)原理分别说 明。( — )、浮球计量控制部分(附图2) 结构用螺钉将钢丝绳套(20)和定位卡(21)固定在支架板(37)上，钢丝绳(22) 穿入护套管(20)后，用螺钉固定在联杆(33)的一端，联杆(33)的另一端用梢钉与带滑杆 的主动锁头(26)联接，在联杆(33)上插入轴梢(37)[轴梢(37)的作用当浮球(25)带动 凸轮(23)轴臂旋转上升时，会挂住凸轮(23)轴臂，使联杆(33)和主动锁头(26)注射器内 活塞(13)整体联动上升]，主动锁头(26)的滑杆穿入带限位梢(30)的可调节支架(27)， 并用螺钉将可调节支架(27)固定在支架板(37)上，钢丝绳(22)的另一头穿入可调节长度 的套管(18)后，穿过注射器盖(17)再套上回位弹簧(16)用螺帽(4)固定在活塞(13)上。
调节螺杆(34)旋入可调节支架(27)后，用定位卡(31)固定在支架板(37)上用 卡簧(35)卡住。 在被动锁头(29)上装入回位弹簧(28)后，卡入可调节支架(27);将触发器(24) 用钉梢固定在支架板(37)上，凸轮(23)用钢梢(32)固定在支架板(37)上，将浮球(25) 联接在凸轮(23)轴臂上。 工作原理在待加热容器(104)里注入液体时，浮球(25)的浮力(杠杆的原理) 通过钢丝绳(106)的传递，将注射器(115)内活塞(13)上提，弹簧(16)被压縮，在单向阀 的控制下，水被注入注射器(115)腔体；当浮球上升，浮球连接的凸轮臂挂住联杆(33)上的 梢钉(38)带动主动锁头(26)联杆(33)注射器(115)内的活塞(13)上升，在主动锁头上 升力的作用下被动锁头(29)被横向推动来让开主动锁头(26)，主动锁头通过后，在回位弹 簧(28)的作用下，被动锁头又立刻被推回，将主动锁头锁住，主动锁头上升到限位梢(30) 限定的位置后，浮球停止上浮，但此时液体还会继续注入待加热容器(104)，直到高压蒸汽 将输送容器(119)里的液体全部注入待加热容器(104)且使多余的高压蒸汽也一同排入待 加热容器(104);当待加热容器(104)里的液位下降时，浮球会跟随下降，浮球联接的凸轮 (23)随着转动，当浮球(25)下降到设定位置时，凸轮(23)正好通过触发器(24)将被动锁 头(29)推开，主动锁头(26)在注射器(115)内弹簧(16)的回弹力作用下回位，同时，注射 器内弹簧的回弹力推动活塞(13)将注射器(115)腔体内的水喷入蒸发器(114)内腔体，水 吸收蒸发器腔体的热量汽化成水蒸汽，再通过高压气管(116)输入输送容器(119)。
计量原理注射器内活塞(13)的面积乘以活塞的位移等于被注入蒸发器内水的体积；水的体积乘以1700等于注射器注入的水产生的蒸汽的体积(水汽化体积放大1700 倍)；注射器内活塞的位移是通过浮球限位梢(30)的位置决定的，所以可以通过刻度盘 (36)的读数来标明注入水能产生的蒸汽的体积；可通过调节螺杆(34)来调节蒸发器内产 生蒸汽的体积。 ( 二 )、注射器的结构原理(附图3) 结构浮球计量部分传输动力的钢丝绳(22)穿入可调节长度的钢丝绳套(18)，再 穿入注射器盖(17)套上回位弹簧(16)后将绳头用螺帽(4)锁紧在活塞(13)上，在活塞 (13)上装上密封圈(12)后插入注射器(115)腔体内。在注射器出口装入不锈钢球(5)，限 位套(6)上装密封圈(14)后置入注射器出口，用卡簧卡(7)卡住，旋入喷头(8);在注射器 入口内置入不锈钢球球(2)，在限位套(1)上装密封圈(11)后置入注射器入口，用卡簧(9) 卡住。 工作原理当浮球(25)上浮时，活塞(13)被钢丝绳(22)联动也上移，不锈钢球 (2)、 (5)在水的作用下移动在靠近注射器内腔体的方向，由于入口开有流槽(3)水在大气 压的作用下通过流槽(3)注入注射器内腔，出口处此时正好是关闭状态。当浮球(25)下降 到限定液位时，浮球(25)带动凸轮(23)旋转，通过触发器(24)将被动锁头拨开，主动锁头 下移，注射器(115)内的弹簧(16)弹力被释放，活塞(13)下移，水压将不锈钢球(2) (5)推 靠在限位套(1)、(6)上，此时入口处为关闭状态，出口处开有流槽(15)，水通过流槽(15)从 喷口 (10)喷入蒸发器内。
(三)、蒸发器的结构原理(附图4) 结构蒸发器(114)为圆椎形，上宽下窄，轴心焊接的是金属管道(203)(导热油回 流管)，管道里盛装的是被加热后的高温液体(lll)，在蒸发器(114)上端装有注射器插口 (201)、输出高压气管(106)。 工作原理当注射器向蒸发器内腔(202)喷入雾状水体时，水吸收了从金属管道 (203)传导的热量，汽化成高温高压水蒸汽，高压气管(116)将水蒸汽输入输送容器(119) 内，将输送容器(119)内的液体(111)排压至待加热容器(104)。
三、限压排气阀(附图5)注三。 功能概述能调整容器保护气压，容器内气压超过保护气压时，阀体打开，以降低 容器内的压力。当容器内压力降低到设定压力时，限压阀关闭；当容器内气体压力再降，阀 门的排气功能开启，使容器内外联通，压力平衡。
结合附图1、附图5进一步说明本阀的功能 结构在阀蕊(49)内放入弹簧(43)后，放入不锈钢球(42)，再装入加工了气孔 (51)的限位套(50)后，用卡簧(52)卡住；将组装好的阀蕊(49)放入阀体(48)后，放入回 位弹簧(47)再旋入阀盖(46)，将调节螺杆(45)插入阀盖(46)后，旋入阀蕊(49)。
工作原理输送容器(119)内的蒸汽压力克服弹簧(43)与不锈钢球(42)的重力 时，不锈钢球上移，阀门关闭，输送容器(119)内蒸汽将容器内液体(导热油)(在单向阀的 控制下)排压至待加热容器(104);当输送容器(119)内的蒸汽压力降低到不能克服弹簧 (43)弹力与不锈钢球(42)的重力时，不锈钢球下落，阀门打开，输送容器(119)内的蒸汽 通过限位套(50)上的小孔(51)进入排气口 (44)后、从排气口 (41)排出；储热容器(112) 内的液体(111)在大气压的作用下，通过单向阀(110)注入输送容器(119);通过调节螺杆(45)的旋转，来调节做功蒸汽的压力大小。
输送容器过压保护原理 容器内蒸汽的保护气压设定可通过旋转阀盖来调节，当容器内压力超过设定压 力，容器内气压克服弹簧(47)的弹力和阀蕊的重力，阀蕊(49)整体上移，阀门打开，高压气 体通过排气口 (41)排出阀体；当容器内压力降低到容器设定的保护压力时，阀蕊(49)下 移，阀门关闭，达到保护输送容器(119)的目的。
权利要求
无泵高温液体自动循环系统，其特征是待加热容器(104)内的液体(导热油)(111)经单向阀(118)(单向阀是防止加热后的液体回流)流入直通式真空集热管(101)，槽式太阳能聚光装置(103)将目光聚焦后，对直通式真空集热管(101)内的液体进行加热，当液体被加热到恒温阀(102)设定的温度时(恒温阀设定的温度必须高于水汽化所需温度，结构见附图6)，阀门打开，液体通过管道流入蒸发器(114)内换热管(203)，经回流管(113)流入储热容器(112)；蒸发器(114)的位置要低于储热容器(112)内液位，这样蒸发器内腔管道(203)里才会有高温液体，才能保证水被汽化时所需要的热量，利用回流管(113)与储热容器(112)形成的U形管结构的隔离作用，来保证蒸发器(114)内换热管(203)里液体的温度；当待加热容器(104)内的液位低至设定位置时，浮球(25)在重力的作用下，带动凸轮(23)拨动触发器(24)后，拨开被动锁头(29)，主动锁头(26)及其联动结构被注射器(115)内活塞(13)上的弹簧(16)回弹，瞬间下移，注射器腔内的水在单向阀的作用下，被喷入蒸发器(114)内腔(202)，水吸收蒸发器内换热管(203)传导的热量被汽化，产生的高压蒸汽通过高压气管(116)喷入输送容器(119)；输送容器(119)内的液体受单向阀控制，通过输出管(107)流入待加热容器(104)；待加热容器内液位上升，浮球在浮力作用下也上升，浮球的浮力被杠杆原理放大后，克服注射器(115)内回位弹簧(16)的回弹力，通过钢丝绳(106)将注射器(115)腔体内的活塞(13)提升，在大气压的作用下，供水装置(117)将水注入注射器腔体内；通过限定浮球上升的位置，来限定了注射器内活塞的位移，达到限定注入蒸发器水量的目的，可通过旋转调节螺杆(34)来调节注入蒸发器内的水量；输送容器(119)内的高压蒸汽将容器内的液体和多余的高压蒸汽完全排入待加热容器(104)，输送容器(119)内压力降低后，限压排气阀(109)内的不锈钢球(42)在回位弹簧(43)和自身的重力作用下，下移，限压排气(109)阀打开，输送容器(119)与容器外联通，容器内的剩余蒸汽被排出，储热容器(112)内的液体(111)在大气压的作用下，再次注入输送容器(119)内；可通过旋转阀盖(46)来调节输送容器(119)的保护气压，当输送容器(119)内的气压超过保护气压时，阀蕊(49)上移，阀门打开，超压气体通过排气孔(41)排出输送容器。
2. 根据权利要求1所述的无泵高温液体自动循环系统，其特征是循环的液体自身携带的热能能使驱动它的物质(水或其它低沸点的液体)汽化产生有动能的高压气体。
3. 根据权利要求1所述的无泵高温液体自动循环系统，其特征是整个循环系统中至少存在一热源供应装置(如太阳能等)。
4. 根据权利要求l所述的无泵高温液体自动循环系统，其特征是驱动容器(119)的底部与储热容器的底部是通过单向阀(110)联通，输出口也串装有单向阀(108)，容器内液体只能是单向流动。
5. 根据权利要求l所述的无泵高温液体自动循环系统，其特征是浮球(25)的重力带动凸轮(23)拨动触发器(24)后，拨开被动锁头(29)，主动锁头(29)及其联动结构被注射器(115)内活塞(13)上的弹簧(16)回弹，瞬间下移，注射器腔内的水在单向阀的作用下，被喷入蒸发器(114)内；主动锁头及其联运结构不会跟随浮球下降，而是通过浮球联动的凸轮(23)来，拨开被动锁头，使主动锁头上的联动结构动能瞬间释放。
6. 根据权利要求1所述的无泵高温液体自动循环系统，其特征是注射器的入口与出口有单向阀。
7. 根据权利要求1所述的无泵高温液体自动循环系统，其特征是可通过旋转调节螺杆(34)来调节注入蒸发器内的水量，达到调节循环系统里驱动容器排空液体所需的蒸汽
8. 根据权利要求l所述的无泵高温液体自动循环系统，其特征是输送容器(119)内压力降低后，限压排气阀(109)内的不锈钢球(42)在回位弹簧(43)和自身的重力作用下，下移，限压排气(109)阀打开，输送容器(119)与外界联通，容器内外压差消除；蒸汽做功时阀门关闭，蒸汽不做功时阀门打开的功能；当容器内超压时，阀蕊(49)能上移打开阀门，保护容器，旋转阀盖(46)能调节输送容器(119)的保护气压。
全文摘要
本发明为无泵高温液体自动循环系统，属于中高温太阳能集热应用领域，它通过高温液体(导热油)自身的热量将水汽化产生的高压蒸汽来作为液体的输送动力；结合
待加热容器(104)内的液体经槽式太阳能聚光装置(103)加热后，流经蒸发器(114)后流入储热容器(112)；当待加热容器(104)内的液位低至设定位置时，浮球(25)在重力的作用下，带动凸轮(23)，拨开被动锁头(29)，注射器(115)内弹簧(16)回弹，活塞(13)将注射器腔内的水喷入蒸发器内腔(202)所产生的高压蒸汽再喷入输送容器(119)，输送容器内的液体被排入待加热容器(104)。本发明的优势不用电能、不怕高温、结构简单、全机械自动循环，生产运行成本低等。
文档编号F24J2/46GK101788196SQ20101002810
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月15日 优先权日2010年1月15日
发明者刘盛里 申请人:刘盛里