常压热水箱及其透气装置、透气方法与流程

本发明涉及一种透气装置，尤其是一种应用于常压状态下热水箱的透气装置。

背景技术：

正常工作在常压下的热水箱，需与大气环境相连通，以维持水箱内水面的常压状态，以适合相关系统或工艺等运行要求。而若高湿度的热空气直接通过透气孔散发到环境中，由于热空气中的蒸汽携带大量的汽化潜热，以及环境冷空气的进入，又进一步引起箱内水面水的蒸发，这样，透气孔的存在极易造成大量的热量损失，同时也造成水分的散失。在对水箱热损或保温要求高的情形下，通过简单的透气孔来实现水箱内常压的目的就不可行了，这就需要设计出一种新型的透气装置，既能维持箱体内常压的效果，又能尽量避免箱内热空气的散发。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种透气装置，其既能维持箱体内常压的效果，又能尽量避免箱内热空气的散发。

为实现上述的技术目的，本发明将采取如下的技术方案：

一种常压热水箱透气装置，包括水箱连接接头、阀组件以及冷凝换热管；水箱连接接头通过阀组件与冷凝换热管连通/截止；阀组件的轴线与冷凝换热管的轴线夹角大于90°；所述阀组件包括阀体以及能够沿着阀体内腔移动的阀芯；阀体内腔设置阀座，阀芯具有启闭阀座的启闭部，启闭部与阀体的两端部之间均设置有弹性件；弹性件所提供的回复力以及热水箱的内外压差始终处于动态平衡；当热水箱的内外压差不能克服弹性件所提供回复力的压力时，阀芯处于阀座所在位置处，阀芯与阀座之间的间隙能够通过冷凝换热管得到的冷凝水形成水膜密封，阀组件处于截止状态，热水箱处于密闭状态；当热水箱的内外压差能够克服弹性件所提供回复力的压力时，阀芯与阀座所在位置相错，阀芯与阀座之间的密封水膜破坏，阀组件处于打开状态，热水箱处于透气状态。

阀芯为中部粗、两端细长的轴状构件，阀体为管状构件；启闭部为阀芯的中部粗段，而阀座则为设置于管状阀体内壁中部位置处的阀体外凸缘。

管状阀体的上端通过第一阀芯导向连接件与冷凝换热管连接，下端则通过第二阀芯导向连接件与水箱连接接头连接；第一阀芯导向连接件、第二阀芯导向连接件结构一致，包括外层结构以及沿着外层结构轴向设置的用于阀芯导向的导向孔，导向孔外壁与外层结构之间存在间距，并通过两块以上的肋板连接；阀芯上端的细长轴体能够在第一阀芯导向连接件的导向孔中移动，而阀芯下端的细长轴体则能够在第二阀芯导向连接件的导向孔中移动；弹性件为两根，其中一根套接在阀芯上端的细长轴体外围，另一根则套接在阀芯下端的细长轴体外围。

外层结构设置为双外丝直接头；且第二阀芯导向连接件的外层结构通过弯管冷凝换热管连接。

所述弯管通过第三阀芯导向连接件与冷凝换热管连接，第三阀芯导向连接件的结构与第一阀芯导向连接件、第二阀芯导向连接件的结构均一致；冷凝换热管为双层管状结构，包括同轴设置的外管以及内管，外管为等径管状结构，内管为两段式结构，包括等径管段以及喇叭状管段，等径管段的一端与喇叭状管段连接成一体，另一端则伸出外管的端部置于第三阀芯导向连接件的导向孔中，该等径管段能够在第三阀芯导向连接件的导向孔中移动。

所述第一阀芯导向连接件的外层结构通过双外丝直接头与水箱连接接头连接。

所述水箱连接接头配装有丝网。

本发明的另一个技术目的是提供一种常压热水箱，包括水箱顶部；所述水箱顶部安装有上述的任一种透气装置。

本发明再一个技术目的是提供一种常压热水箱的透气方法，包括以下步骤：(1)在水箱顶部安装若干透气装置，并根据预设的热水箱内压力阈值，来确定弹性件的预紧力；(2)当热水箱内压力未达到所预设的热水箱内压力阈值时，各透气装置中的阀组件在弹性件所提供预紧力的作用下，阀组件中的阀芯处于阀座中，透气装置中冷凝换热管的冷凝水促使阀组件中阀芯与阀座之间的间隙为水膜密封，此时阀组件处于截止状态，直至热水箱内压力达到所预设的热水箱内压力阈值时，热水箱内压力能够克服弹性件预紧力，推动阀组件中的阀芯与阀座错位，破坏阀芯与阀座之间的密封水膜，阀组件处于打开状态，热水箱与外界环境连通，处于透气过程，直至热水箱的与外界环境的压差不能克服弹性件的回复力时，阀芯在弹性件回复力的带动下，再次回到阀座中，进行下一个热水箱密闭、透气循环过程。

根据上述的技术方案，相对于现有技术，本发明具有如下的有益效果：

本发明通过所提供的阀组件以及冷凝换热管，既能保证正常的水箱内外透气的效果，又能在一定的压差范围内维持水箱内外压力平衡，保持热水箱内外空气的隔离，这样可有效阻止箱内高湿度的热空气散发至环境中，进而减少热量的损失和水分的散失。该装置亦适用于常压下其它热介质存贮容器。属于阀类装置。

附图说明

图1是本发明所述常压热水箱透气装置的分解结构示意图；

图2是本发明所述常压热水箱透气装置的半剖图；

图3是本发明所述水箱连接接头的立体结构示意图；

图4a是本发明所述阀组件的立体结构示意图；

图4b是本发明所述阀组件的半剖图；

图5a是本发明所述导向部件的立体结构示意图；

图5b是本发明所述导向部件的半剖图；

图中：水箱连接接头1；双外丝直接头2；阀体31；阀芯32；弹簧33；第一阀芯导向连接件34；第二阀芯导向连接件35；弯管4；冷凝管导向连接件5；冷凝换热管6；丝网8；

中部导向孔2-a；第一螺纹连接头2-b；外围通孔2-c；第二螺纹连接头2-d；

外管61；外管螺纹固定部61-a；内管62；内管出气口62-a；内管进气口62-b；内管导向部62-c。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)。

如图1、图2所示，本发明所述的常压热水箱透气装置，包括三个部分，分别是水箱连接接头、阀组件以及换热冷凝管，水箱连接接头通过阀组件与冷凝换热管连通/截止；阀组件的轴线与冷凝换热管的轴线夹角大于90°，其中：

水箱连接接头，如图1-3所示，为一双外丝直接头，且所述水箱连接接头配装有丝网。

所述阀组件，包括阀体以及能够沿着阀体内腔移动的阀芯；阀体内腔设置阀座，阀芯具有启闭阀座的启闭部，启闭部与阀体的两端部之间均设置有弹性件；如图1、图2、图4a、图4b所示，阀芯为中部粗、两端细长的轴状构件，阀体为管状构件；启闭部为阀芯的中部粗段，而阀座则为设置于管状阀体内壁中部位置处的阀体外凸缘，管状阀体的上端通过第一阀芯导向连接件与冷凝换热管连接，下端则通过第二阀芯导向连接件与水箱连接接头连接；第一阀芯导向连接件、第二阀芯导向连接件结构一致，如图5a、5b所示，包括外层结构以及沿着外层结构轴向设置的用于阀芯导向的导向孔，导向孔外壁与外层结构之间存在间距，并通过两块以上的肋板连接；阀芯上端的细长轴体能够在第一阀芯导向连接件的导向孔中移动，而阀芯下端的细长轴体则能够在第二阀芯导向连接件的导向孔中移动；弹性件为弹簧，具有两根，其中一根套接在阀芯上端的细长轴体外围，另一根则套接在阀芯下端。

外层结构设置为双外丝直接头，具有第一螺纹连接头2-b、第二螺纹连接头2-d；第二阀芯导向连接件的外层结构通过弯管冷凝换热管连接，所述弯管通过第三阀芯导向连接件与冷凝换热管连接，第三阀芯导向连接件的结构与第一阀芯导向连接件、第二阀芯导向连接件的结构均一致；从而使得阀组件的轴线与冷凝换热管的轴线夹角大于90°的安装形式成为现实，且具有结构简单，安装便利的优点。

所述换热冷凝管，如图1所示，为双层管状结构，包括同轴设置的外管以及内管，外管为等径管状结构，内管为两段式结构，包括等径管段以及喇叭状管段，等径管段的一端与喇叭状管段连接成一体，另一端则伸出外管的端部置于第三阀芯导向连接件的导向孔中，该等径管段能够在第三阀芯导向连接件的导向孔中移动。

另外，本发明为使得第一阀芯导向连接件与水箱连接接头之间具有足够长的间距，将第一阀芯导向连接件的外层结构通过双外丝直接头与水箱连接接头连接。

本发明具有如下特点：弹性件所提供的回复力以及热水箱的内外压差始终处于动态平衡；当热水箱的内外压差不能克服弹性件所提供回复力的压力时，阀芯处于阀座所在位置处，阀芯与阀座之间的间隙能够通过冷凝换热管得到的冷凝水形成水膜密封，阀组件处于截止状态，热水箱处于密闭状态；当热水箱的内外压差能够克服弹性件所提供回复力的压力时，阀芯与阀座所在位置相错，阀芯与阀座之间的密封水膜破坏，阀组件处于打开状态，热水箱处于透气状态。

上述的透气装置，一般安装在常压热水箱的水箱顶部。

因此，本发明提供一种常压热水箱的透气方法，包括以下步骤：(1)在水箱顶部安装若干透气装置，并根据预设的热水箱内压力阈值，来确定弹性件的预紧力；(2)当热水箱内压力未达到所预设的热水箱内压力阈值时，各透气装置中的阀组件在弹性件所提供预紧力的作用下，阀组件中的阀芯处于阀座中，透气装置中冷凝换热管的冷凝水促使阀组件中阀芯与阀座之间的间隙为水膜密封，此时阀组件处于截止状态，直至热水箱内压力达到所预设的热水箱内压力阈值时，热水箱内压力能够克服弹性件预紧力，推动阀组件中的阀芯与阀座错位，破坏阀芯与阀座之间的密封水膜，阀组件处于打开状态，热水箱与外界环境连通，处于透气过程，直至热水箱的与外界环境的压差不能克服弹性件的回复力时，阀芯在弹性件回复力的带动下，再次回到阀座中，进行下一个热水箱密闭、透气循环过程。

工作原理：

该透气装置为三段式结构，相应于不同的作用。

第一段(水箱连接接头)：透气装置位于水箱顶部，阀体阀芯部分要求垂直安装。热水箱内水面水蒸发产生蒸汽进入箱内空气层，在经过透气装置时又会冷凝成凝结水，最后有回流到不锈钢小孔丝网处，因水分子间的作用力和小孔丝网的“面”支撑在丝网表面形成一定厚度的一层密封水膜，有效地阻止了箱内热空气的进一步流出或箱外空气的流入，箱内达到饱和蒸汽分压时也停止蒸发。当箱内外压差变大，而足以破坏水膜时，则水膜瞬间被破坏，使内外透气，恢复压力平衡后，又会很快形成密封的水膜。

第二段(阀组件)：阀芯为活塞状，可作上下的垂直运行，阀芯与阀体壁之间设有合理间隙，在有凝结水时其间隙可由水来密封，阻止箱内热空气的流出或箱外空气的流入。当热水箱内外产生足够的压差时，阀芯向上或向下移动使密封面完全错位而实现透气；再当内外压差变小，在弹簧的作用下，则阀芯密封面开始复位，内外压差为零时则阀芯密封面完全复位至原状，期间水的密封作用同时恢复。

第三段(换热冷凝管)：此段主要为实现冷凝换热功能，避免或尽量减少水分和热量的损失。内置铜管为夹心层，箱内热空气的出口略高于入口，形成一定的仰角，该管段的设计使热空气易于走外夹层，而环境空气易从中心进入，以便于冷凝水回流至热水箱。透气时，流出的蒸汽与流入的空气在铜管内外换热冷凝，冷空气被加热流入，热空气被冷却形成凝结水回流至透气装置下段，最终再到水箱。