一種利用廢熱的節(jié)能水泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種利用廢熱的節(jié)能水泵，該裝置中廢熱熱源為加熱水箱提供熱量，產(chǎn)生水蒸汽進入驅(qū)動水箱，驅(qū)動水箱中的水一部分流回加熱水箱，另一部分被壓送到貯水箱中，排水過程結(jié)束后驅(qū)動水箱中的蒸汽通過管道排空，供水箱的出口連接冷卻水箱的進口，冷卻水箱的出口通過浮球閥連接驅(qū)動水箱的上部進口，高溫蒸汽與冷卻水直接接觸冷卻，使驅(qū)動水箱的壓力低于大氣壓，水源中的水在壓差作用下吸入驅(qū)動水箱；運行分為連續(xù)的加熱、排水、排汽、冷卻、抽水五個自動控制循環(huán)階段，利用工廠廢熱，不消耗電能而提高水位，輸送的水溫較高可以作為生活熱水。
【專利說明】一種利用廢熱的節(jié)能水泵
[0001]

【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及利用廢熱加熱水產(chǎn)生的蒸汽作為動力的水泵，提高水位，屬于廢熱利用節(jié)能【技術領域】。
[0003]

【背景技術】
[0004]隨著工業(yè)化進程的加快，經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的提高，社會的用電需求不斷增大，發(fā)電過程造成的能耗和環(huán)境問題日趨嚴峻。電能不僅用來照明，也用來驅(qū)動機器、設備等，水泵也是電驅(qū)動的設備之一。在人們的生產(chǎn)生活中，水泵是必不可少的工具，水泵的功能是把低位置的水輸送到高位置處，提高水的勢能。目前的水泵主要是消耗電能或燃油，成為耗能的重要環(huán)節(jié)。
[0005]同時在發(fā)電及其他生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的煙氣、廢水等的溫度較高，含有較多的熱量，如果直接排放到環(huán)境中，會造成資源利用率低，浪費能源也危害環(huán)境。目前廢熱的來源主要有電廠的煙氣冷凝熱、電廠循環(huán)水廢熱以及煉鋼、石油化工等工業(yè)廢熱，當今廢熱的回收利用已得到人們的關注，相應的廢熱回收技術及裝置也得以研究和發(fā)展。當前的廢熱主要用于廢熱回收發(fā)電、廢熱鍋爐、吸收式熱泵、供暖等場合，廢熱水泵的應用較少。
[0006]目前存在的太陽能發(fā)電驅(qū)動機械水泵或利用太陽能作為熱源產(chǎn)生蒸汽動力驅(qū)動機械水泵，受到天氣環(huán)境的約束且系統(tǒng)復雜成本高；依靠電能或燃油驅(qū)動的水泵能耗大。本發(fā)明利用了廢熱，節(jié)能環(huán)保，又兼有水泵的功能提高水位，同時輸送的水溫較高還可以作為生活熱水使用。本發(fā)明可用于廢熱鍋爐的補水、離廢熱源較近的生活熱水供應，在偏僻的地區(qū)可利用冬季取暖產(chǎn)生的煙氣中的廢熱為熱源提供生活熱水，還可用于產(chǎn)生廢熱的工廠中的供水系統(tǒng)等場合。
[0007]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術問題:本發(fā)明的目的是提供一種利用工廠中的廢熱，減小能量的消耗，解決傳統(tǒng)水泵耗能大，廢熱浪費，利用率低的問題，并且輸送貯存的水溫較高，可以作為生活熱水加以利用的利用廢熱的節(jié)能水泵。
技術方案:本發(fā)明的利用廢熱的節(jié)能水泵，包括廢熱熱源、加熱水箱、驅(qū)動水箱、貯水箱、供水箱和冷卻水箱，所述廢熱熱源用以為加熱水箱提供熱量，加熱水箱的蒸汽出口通過第一止回閥連接驅(qū)動水箱的上部蒸汽進口，驅(qū)動水箱的下部設置有兩個排水口，其中一個排水口通過第二止回閥連接加熱水箱的進水口，另一個排水口通過第三止回閥與貯水箱進水口連接，驅(qū)動水箱中位于水位線以上的冷卻水進口通過第四止回閥與冷卻水箱的出水口連接，冷卻水箱的進水口與供水箱的出水口連接，驅(qū)動水箱底部的進水口通過第五止回閥與水源連接；
所述第一止回閥的流通方向為從加熱水箱至驅(qū)動水箱，第二止回閥的流通方向為從驅(qū)動水箱至加熱水箱，第三止回閥的流通方向為從驅(qū)動水箱至貯水箱，第四止回閥的流通方向為從冷卻水箱至驅(qū)動水箱，第五止回閥的流通方向為從水源至驅(qū)動水箱。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)選方案中，供水箱的水位線以上設置有與大氣連通的第一排氣口，所述冷卻水箱的水位線以上設置有與大氣連通的第二排氣口，所述第三止回閥與貯水箱進水口之間的管道上設置有與大氣連通的第三排氣口。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)選方案中，冷卻水箱中設置有杠桿式浮子液位控制裝置。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)選方案中，冷卻水箱中設置有冷卻水量控制裝置，所述冷卻水量控制裝置包括從上至下依次連接的進水管段、漸縮管段、排水管段和設置在所述進水管段與漸縮管段中的水位球，所述水位球能在進水管段和漸縮管段中上下移動，并能在重力作用下封堵漸縮管段，所述進水管側(cè)壁上設置有進水口。
[0012]該裝置的運行分為加熱、排水、排汽、冷卻、抽水五個階段，實現(xiàn)自動控制，加熱階段利用廢熱為加熱水箱提供熱量，產(chǎn)生的水蒸氣通過第一止回閥進入驅(qū)動水箱中，此過程中驅(qū)動水箱內(nèi)部的壓力大于外部大氣壓而小于排水壓頭，則在壓差和止回閥的作用下冷卻水箱和水源中的水不能進入驅(qū)動水箱內(nèi)，驅(qū)動水箱中的水也不能進入到位置較高的貯水箱中，但由于加熱水箱進水口位置比驅(qū)動水箱排水口低，則驅(qū)動水箱內(nèi)的水可以流回到加熱水箱中繼續(xù)加熱蒸發(fā)產(chǎn)生水蒸氣，保證了加熱水箱內(nèi)水的時刻供應，避免形成干蒸汽帶來的隱患；排水階段當進入驅(qū)動水箱的蒸汽增多，驅(qū)動水箱內(nèi)壓力大于排水壓力時，驅(qū)動水箱中的水一部分通過第三止回閥排入貯水箱中，把來自水源的水從位置低的地方輸送到位置較高的貯水箱中，另一部分水通過第二止回閥流到加熱水箱中，繼續(xù)由廢熱源加熱產(chǎn)生水蒸氣，此排水過程中驅(qū)動水箱內(nèi)的壓力較大，水源和冷卻水箱內(nèi)的水不能進入驅(qū)動水箱內(nèi)；排汽階段在排水過程結(jié)束，驅(qū)動水箱的水面低于與貯水箱相連的排水口時，加熱水箱產(chǎn)生的蒸汽通過驅(qū)動水箱排到貯水箱入口處的外部環(huán)境中；冷卻階段在蒸汽排到外部環(huán)境時，驅(qū)動水箱與外部大氣相通，內(nèi)部的壓力等于外部大氣壓，此時冷卻水箱排水管中的水在重力作用下流入驅(qū)動水箱中與高溫蒸汽直接接觸換熱混合，部分蒸汽降溫冷凝，驅(qū)動水箱中的壓力減小到大氣壓以下，同時在冷卻水箱排水管水流下的過程中，排水管內(nèi)的水位球隨之下降堵塞排水口，從而控制冷卻水量，冷卻水箱的補水可以通過杠桿式浮子液位控制裝置由供水箱供給；抽水階段在驅(qū)動水箱內(nèi)部壓力小于外部大氣壓時，下部水源中的水和空氣的混合物在壓差的作用下通過第五止回閥進入驅(qū)動水箱中，空氣的進入可以增大驅(qū)動水箱內(nèi)部的壓力，隨著驅(qū)動水箱內(nèi)部壓力的逐漸增大和浮力的作用，冷卻水箱進水管中的水位球逐漸浮上水面，完成一個循環(huán)，系統(tǒng)會自動進入下一個階段，實現(xiàn)水泵的自動運行。
有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:
(1)該裝置利用廢熱作為熱源產(chǎn)生蒸汽，為裝置運行提供動力，現(xiàn)有的水泵主要利用電能或燃油，需消耗大量的能源，本發(fā)明不消耗電能，從而節(jié)約能源，保護環(huán)境。
[0013](2)該系統(tǒng)中的工質(zhì)為水，冷卻方式為蒸汽與水直接接觸，運行過程不會產(chǎn)生有害物質(zhì)，不會污染水質(zhì)，不會對環(huán)境造成污染。
[0014](3)該裝置主要包括水箱及閥門，結(jié)構(gòu)簡單，無運動部件，便于安裝，成本低。而現(xiàn)有水泵主要是機械運動裝置，易造成磨損及腐蝕，且成本較高；太陽能水泵造價高且系統(tǒng)部件復雜。
[0015]( 4 )現(xiàn)有的機械水泵及太陽能水泵輸送水溫不會變化，保持水源的溫度。而該裝置所輸送的水溫較高，可以作為生活熱水使用。從加熱水箱進入驅(qū)動水箱的蒸汽溫度高，與冷卻水接觸后，部分蒸汽冷凝，部分冷卻水蒸發(fā)，此時驅(qū)動水箱中的冷凝水溫較高；驅(qū)動水箱壓力降低進入抽水階段后，水源中的水與驅(qū)動水箱中的水混合后溫度高，輸送到貯水箱后可以作為生活熱水使用。
[0016](5)太陽能水泵受天氣變化影響大，運行不穩(wěn)定。本發(fā)明利用廢熱作為熱源，不受天氣因素的制約。系統(tǒng)中運用止回閥、浮球液位控制裝置、冷卻水量控制裝置等可以根據(jù)壓差自動控制系統(tǒng)運行，完成各過程的自動循環(huán)，安全可靠。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。
[0018]圖2是本系統(tǒng)冷卻水量控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中有:1-廢熱熱源，2-加熱水箱，3-驅(qū)動水箱，4-貯水箱，5-供水箱，6_冷卻水箱，7-水源，81-第一止回閥，82-第二止回閥，83-第三止回閥，84-第四止回閥，85-第五止回閥，9-冷卻水量控制裝置，91-水位球，92-進水管段，93-漸縮管段，94-排水管段，Vl-第一排氣口，V2-第二排氣口，V3-第三排氣口，V4-第四排氣口。
[0020]

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合實施例和說明書附圖對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。
[0022]本發(fā)明是一種利用廢熱的節(jié)能水泵。在圖1中，廢熱熱源I為加熱水箱2提供熱量，加熱水箱2的蒸汽出口通過第一止回閥81連接驅(qū)動水箱3的上部蒸汽進口，驅(qū)動水箱3的下部設置有兩個排水口，其中一個排水口通過第二止回閥82連接加熱水箱2的進水口，另一個排水口通過第三止回閥83與貯水箱4進水口連接，驅(qū)動水箱3中位于水位線以上的冷卻水進口通過第四止回閥84與冷卻水箱6的出水口連接，冷卻水箱6的進水口與供水箱5的出水口連接，驅(qū)動水箱3底部的進水口通過第五止回閥85與水源7連接。
[0023]所述第一止回閥81的流通方向為從加熱水箱2至驅(qū)動水箱3，第二止回閥82的流通方向為從驅(qū)動水箱3至加熱水箱2，第三止回閥83的流通方向為從驅(qū)動水箱3至貯水箱4，第四止回閥84的流通方向為從冷卻水箱6至驅(qū)動水箱3，第五止回閥85的流通方向為從水源7至驅(qū)動水箱3。
[0024]所述利用廢熱的節(jié)能水泵的運行分為加熱、排水、排汽、冷卻、抽水五個階段，加熱階段利用廢熱為加熱水箱提供熱量，產(chǎn)生的水蒸氣通過第一止回閥81進入驅(qū)動水箱3中；排水階段當驅(qū)動水箱3中氣體的驅(qū)動壓頭大于排水壓頭時，驅(qū)動水箱3中的水一部分通過第三止回閥83排入貯水箱中，另一部分通過第二止回閥82流到加熱水箱2中，繼續(xù)由廢熱源I加熱產(chǎn)生水蒸氣；排汽階段在驅(qū)動水箱3的水面低于排水口時，由加熱水箱2產(chǎn)生的蒸汽通過驅(qū)動水箱3排到貯水箱4入口處的外部環(huán)境中；冷卻階段在蒸汽排到外部環(huán)境時，驅(qū)動水箱3內(nèi)部的壓力等于外部大氣壓，冷卻水箱6中的水在冷卻水量控制裝置9作用下流入驅(qū)動水箱3中與蒸汽直接接觸，部分蒸汽降溫冷凝，驅(qū)動水箱3中的壓力減小到大氣壓以下；抽水階段在驅(qū)動水箱3內(nèi)的壓力小于外部大氣壓時，下部水井中的水在壓差的作用下通過第五止回閥85進入驅(qū)動水箱3中完成一個循環(huán)。
[0025]所述利用廢熱的節(jié)能水泵中驅(qū)動水箱3的位置高于水源7，同時低于貯水箱4，可以把水從位置低的地方輸送到位置高的地方；冷卻水箱6的位置高于驅(qū)動水箱3，同時低于供水箱5，冷卻水可以通過水位球91的控制在重力和壓差的作用下自動流下；加熱水箱2的進水口位置低于驅(qū)動水箱3的排水口，驅(qū)動水箱3中的水部分流回加熱水箱2繼續(xù)加熱產(chǎn)生水蒸汽，保證了加熱水箱2中水的供應，避免形成干蒸汽帶來的隱患。
[0026]所述供水箱5的水位線以上設置有與大氣連通的第一排氣口 VI，冷卻水箱6的水位線以上設置有與大氣連通的第二排氣口 V2，第三止回閥83與貯水箱4進水口之間的管道上設置有與大氣連通的第三排氣口 V3，保證裝置內(nèi)部壓力等于大氣壓；水源7中的吸水口設置在水面處，抽吸水和部分空氣的混合物進入驅(qū)動水箱3中，空氣與驅(qū)動水箱3中的蒸汽共同作用提高內(nèi)部的壓力，作為驅(qū)動壓力提高水位。
[0027]所述冷卻水箱中設置有杠桿式浮子液位控制裝置，由進水閥、杠桿、浮球等零件組成。當水量達到設定水位線時，浮球因浮力上升，驅(qū)動進水閥關閉，停止供水；當水量低于設定水位線時，浮球下降，進水閥打開供水，如此循環(huán)。
[0028]圖2是本系統(tǒng)冷卻水量控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖，包括水位球91、進水管92、漸縮管93、排水管94，所述進水管92的管徑稍大于水位球91的球徑，上端沿圓周側(cè)壁設置若干進水口，可以保證水流進入，頂端開口、敞口均可，在加熱、排水階段要控制水位線與進水口中心平齊，不能淹沒進水口，水位球91懸浮在水面上，在冷卻階段水位球91下降過程中，冷卻水箱6中的水通過進水口流入進水管92 ;排水管94的管徑小于水位球91的球徑。
[0029]系統(tǒng)運行中冷卻水量可以通過內(nèi)部的水位球91自動控制，在加熱、排水階段驅(qū)動水箱3中的壓力較高，水位球91受到浮力懸浮在進水管92的水面上，在壓差的作用下，冷卻水箱6中的水不能流到驅(qū)動水箱3中；排汽階段當驅(qū)動水箱3內(nèi)部的壓力等于大氣壓時，冷卻水量控制裝置9中的水在重力作用下流入下部的驅(qū)動水箱3，同時水位球91在重力及水流作用下下降堵塞排水管94，從而控制冷卻水量；抽水階段驅(qū)動水箱3中的壓力不斷升高，水位球91在浮力作用下懸浮到水面上，完成一次冷卻過程。
[0030]上述實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出:對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和等同替換，這些對本發(fā)明權(quán)利要求進行改進和等同替換后的技術方案，均落入本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種利用廢熱的節(jié)能水泵，其特征在于，該裝置包括廢熱熱源(1)、加熱水箱(2)、驅(qū)動水箱(3 )、貯水箱(4)、供水箱(5 )和冷卻水箱(6 )，所述廢熱熱源(1)用以為加熱水箱(2 )提供熱量，加熱水箱(2)的蒸汽出口通過第一止回閥(81)連接驅(qū)動水箱(3)的上部蒸汽進口，驅(qū)動水箱(3)的下部設置有兩個排水口，其中一個排水口通過第二止回閥(82)連接加熱水箱(2 )的進水口，另一個排水口通過第三止回閥(83 )與貯水箱(4 )進水口連接，驅(qū)動水箱(3)中位于水位線以上的冷卻水進口通過第四止回閥(84)與冷卻水箱(6)的出水口連接，冷卻水箱(6 )的進水口與供水箱(5 )的出水口連接，驅(qū)動水箱(3 )底部的進水口通過第五止回閥(85)與水源連接； 所述第一止回閥(81)的流通方向為從加熱水箱(2)至驅(qū)動水箱(3)，第二止回閥(82)的流通方向為從驅(qū)動水箱(3)至加熱水箱(2)，第三止回閥(83)的流通方向為從驅(qū)動水箱(3 )至貯水箱(4 )，第四止回閥(84 )的流通方向為從冷卻水箱(6 )至驅(qū)動水箱(3 )，第五止回閥(85 )的流通方向為從水源(7 )至驅(qū)動水箱(3 )。
2.如權(quán)利要求1所述利用廢熱的節(jié)能水泵，其特征在于，所述供水箱(5)的水位線以上設置有與大氣連通的第一排氣口(VI)，所述冷卻水箱(6)的水位線以上設置有與大氣連通的第二排氣口( V2 )，所述第三止回閥(83 )與貯水箱(4)進水口之間的管道上設置有與大氣連通的第三排氣口(V3)。
3.如權(quán)利要求1或2所述利用廢熱的節(jié)能水泵，其特征在于，所述冷卻水箱(6)中設置有杠桿式浮子液位控制裝置。
4.如權(quán)利要求3所述利用廢熱的節(jié)能水泵，其特征在于，所述冷卻水箱(6)中設置有冷卻水量控制裝置(9 )，所述冷卻水量控制裝置(9 )包括從上至下依次連接的進水管段(92 )、漸縮管段(93)、排水管段(94)和設置在所述進水管段(92)與漸縮管段(93)中的水位球(91)，所述水位球(91)能在進水管段(92)和漸縮管段(93)中上下移動，并能在重力作用下封堵漸縮管段(93 )，所述進水管(92 )側(cè)壁上設置有進水口。
【文檔編號】F04B17/00GK104358668SQ201410458632
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】李舒宏, 楊文超, 楊婧文, 張小松 申請人:東南大學