一種基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵及泵組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵及泵組，節(jié)能泵包括泵殼；處在泵殼內(nèi)且將泵殼內(nèi)分隔為動(dòng)力腔和輸液腔的隔熱膜，輸液腔分別連通有單向進(jìn)液管和單向出液管；處在輸液腔中的冷凝管，該冷凝管的進(jìn)出口通過泵外循環(huán)與動(dòng)力腔連通；位于動(dòng)力腔的加熱盤管。泵組由至少兩個(gè)節(jié)能泵組成。本實(shí)用新型的節(jié)能泵通過動(dòng)力腔膨脹后擠壓輸液腔，使待輸液體流出，實(shí)現(xiàn)水泵功能；隔熱膜的面積足夠大，在膨脹、收縮過程中不產(chǎn)生彈力，不會(huì)有機(jī)械損失；節(jié)能泵的能耗低、污染小、成本低，適合向市場推廣；泵組由至少兩個(gè)節(jié)能泵構(gòu)成，能夠?qū)⒋斠后w運(yùn)送至更高的位置。
【專利說明】—種基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵及泵組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水泵領(lǐng)域，具體涉及一種基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵及泵組。
【背景技術(shù)】
[0002]能源問題已經(jīng)成為全球焦點(diǎn)，隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)大，能源需求急劇增加，能源的供需矛盾越來越突出，成為各國經(jīng)濟(jì)安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。為解決能源緊張問題，國家主要從供應(yīng)側(cè)“開源”和需求側(cè)“節(jié)流”兩個(gè)方面，注重新能源的開發(fā)和余熱利用。
[0003]新能源儲(chǔ)量豐富，包括太陽能、風(fēng)能、地內(nèi)能、生物質(zhì)能等，其中我國可利用地內(nèi)能資源總量龐大，據(jù)中國地調(diào)局統(tǒng)計(jì)，2000m以上可采熱水量68.5 X 108m3/a，折合標(biāo)煤3285X104t/a ;太陽能資源分布廣泛，全國2/3地區(qū)日照小時(shí)數(shù)大于2200h/a，理論儲(chǔ)量折合標(biāo)準(zhǔn)煤達(dá)17X1011t/a，富區(qū)位于吐哈、柴達(dá)木、二連、銀額盆地；風(fēng)能全國可開發(fā)利用資源總量為10 X 108kW，其中陸上離地IOm高，可開發(fā)和利用的風(fēng)能儲(chǔ)量有2.53 X 108kff,海上
7.5X 108kffo中國新能源資源豐富，發(fā)展新能源對(duì)國家能源安全、環(huán)境改善、煤炭安全生產(chǎn)、三農(nóng)問題等都具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0004]我國工業(yè)余熱資源豐富，余熱資源占其燃料消耗總量的17%_67%，其中可回收率達(dá)60%。特別是在鋼鐵、有色化工、水泥、建材、石油與化工、輕工、煤炭等行業(yè)，“十二五”期間，余熱余壓回收利用投資工程的需求將達(dá)600億元，節(jié)能量將達(dá)到3000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。我國利用率僅為33%，比發(fā)達(dá)國家低10%，至少50%的工業(yè)耗能以各種形式的余熱被直接廢棄。余熱利用率提升空間大，節(jié)能潛力大，近年來被視為推近我國節(jié)能減排工作的重要內(nèi)容。
[0005]另一方面，“十二五”期間，我國泵及真空設(shè)備制造業(yè)將保持20%左右的市場增長速度，2015年銷售規(guī)模將達(dá)1587億元左右。在城鎮(zhèn)污水處理設(shè)備投入中，水泵類約占機(jī)械設(shè)備總投資的15%。農(nóng)用水泵作為泵業(yè)的子行業(yè)，以其銷售收入占泵行業(yè)銷售收入14%計(jì)算，到2015年，全球農(nóng)用水泵市場將超過60億美元，可見泵業(yè)市場廣闊。同時(shí)這也說明泵在城市供水、污水系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)、電站、化工、石油、船舶等等產(chǎn)業(yè)中扮演著必不可少的角色。值得關(guān)注的是，在這些水泵的應(yīng)用場合常常存在著可供利用的低品位熱源。
[0006]現(xiàn)有的低品位熱源利用技術(shù)中，有如通過有機(jī)朗肯循環(huán)、結(jié)合汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電，有利用太陽能電池板將太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能的光伏水泵，但是前者主要針對(duì)的是較高溫度的低品位熱源，后者的成本比較高，且生產(chǎn)過程中耗能和污染較大。
[0007]另外，現(xiàn)在低品位熱源回收利用技術(shù)適用的溫區(qū)一般在100°C之上，但在100°C之下低品位熱源的能量也非常多，所以開發(fā)一種適用于較低溫度的低品位熱源的利用技術(shù)是非常有必要的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型針對(duì)上述問題，提出了一種成本低，污染小，能夠利用溫度較低的低品位熱源的基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵及泵組。[0009]一種基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵，包括泵殼，還包括:
[0010]隔熱膜，處在泵殼內(nèi)且將泵殼內(nèi)分隔為動(dòng)力腔和輸液腔，所述輸液腔分別連通有單向進(jìn)液管和單向出液管；
[0011]加熱機(jī)構(gòu)，用于加熱動(dòng)力腔；
[0012]冷凝管，處在輸液腔中，該冷凝管的進(jìn)出口通過泵外循環(huán)與動(dòng)力腔連通。
[0013]作為優(yōu)選，所述動(dòng)力腔充注有工質(zhì)液體，該工質(zhì)液體為全氟己酮。
[0014]全氟己酮的ODP=O、GWP=I,對(duì)環(huán)境的危害非常小。
[0015]動(dòng)力腔充注有低沸點(diǎn)的工質(zhì)液體，輸液腔中填充滿待輸液體，節(jié)能泵工作時(shí)，通過加熱機(jī)構(gòu)加熱動(dòng)力腔中的工質(zhì)液體，使工質(zhì)液體的溫度達(dá)到沸點(diǎn)，發(fā)生氣化，動(dòng)力腔的壓力逐漸升高，壓力達(dá)到一定值后，氣化后的工質(zhì)氣體推動(dòng)隔熱膜運(yùn)動(dòng)，在等壓膨脹的過程中，隔熱膜擠壓輸液腔，待輸液體通過單向出液管流出，實(shí)現(xiàn)泵水功能，當(dāng)隔熱膜運(yùn)動(dòng)到達(dá)設(shè)定位置后，氣化后的工質(zhì)氣體通過管路進(jìn)入冷凝管，與輸液腔的待輸液體進(jìn)行換熱，冷卻成液體后再流入動(dòng)力腔，同時(shí)動(dòng)力腔壓力下降，隔熱膜收縮，待輸液體通過單向進(jìn)液管進(jìn)入輸液腔，如此完成一個(gè)循環(huán)。
[0016]為了利用低品位熱源，作為優(yōu)選，所述加熱機(jī)構(gòu)為加熱盤管。
[0017]作為優(yōu)選，所述加熱盤管位于動(dòng)力腔內(nèi)，加熱盤管具有延伸至泵殼外的熱源進(jìn)出□。
[0018]為了使加熱盤管更好的工作，使低品位熱源注入加熱管，作為優(yōu)選，所述加熱盤管在泵外的部分還設(shè)有用于連通真空泵的接口。
[0019]作為優(yōu)選，所述接口處設(shè)有電磁閥。
[0020]真空泵將加熱盤管抽真空后，低品位熱源填充滿加熱盤管，此時(shí)關(guān)閉接口處的電磁閥，真空泵停止工作，低品位熱源憑自身的冷熱微循環(huán)保持流動(dòng)，使加熱盤管保持一定溫度，持續(xù)對(duì)工質(zhì)液體進(jìn)行加熱。
[0021]為了充分加熱工質(zhì)液體，作為優(yōu)選，所述加熱盤管位于動(dòng)力腔的底部。
[0022]作為優(yōu)選，所述冷凝管相對(duì)于水平面傾斜布置，冷凝管的最高端和最底端均具有與下腔連通的管道，所述管道穿出泵殼后再進(jìn)入下腔，且每個(gè)管道均設(shè)有電磁閥。
[0023]與冷凝管最高端連接的為第一管道，與冷凝管最底端連接的為第二管道，第一管道上設(shè)有第一電磁閥，第二管道上設(shè)有第二電磁閥。冷凝管工作時(shí)，打開第一電磁閥，氣化后的工質(zhì)氣體通過第一管道進(jìn)入冷凝管，換熱冷卻成工質(zhì)液體后聚集在冷凝管的底部位置；打開第二電磁閥后，工質(zhì)液體通過第二管路流回動(dòng)力腔。
[0024]為了使冷凝管的換熱效率更高，作為優(yōu)選，所述冷凝管的外壁還設(shè)有翅片。
[0025]作為優(yōu)選，所述隔熱膜為杯狀，杯口與泵殼密封連接，且杯口朝向動(dòng)力腔一側(cè)。
[0026]作為優(yōu)選，所述泵殼包括筒狀的殼體以及密封連接在殼體兩端的上法蘭蓋和下法
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[0027]為了使隔熱膜更好的固定在節(jié)能泵上，作為優(yōu)選，所述杯口處具有固定環(huán)，固定環(huán)夾持在殼體和下法蘭蓋之間。
[0028]所述下法蘭蓋還設(shè)有填充工質(zhì)液體的注液口。
[0029]為了減少能量損失，使隔熱膜膨脹和收縮的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，作為優(yōu)選，所述隔熱膜位于殼體內(nèi)壁部分的面積大于殼體內(nèi)壁的面積。[0030]作為優(yōu)選，所述隔熱膜為丁基橡膠。
[0031]本實(shí)用新型還提供了一種基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵組，包括至少兩個(gè)本實(shí)用新型所述的基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵，各節(jié)能泵由低到高依次連接，相鄰兩節(jié)能泵中，位置較低的節(jié)能泵的單向出液管與位置較高的節(jié)能泵的單向進(jìn)液管相連通。
[0032]通過設(shè)置多個(gè)節(jié)能泵，待輸液體能夠達(dá)到更高位置。泵組使用時(shí)，位置較低的節(jié)能泵將待輸液體送入相鄰的位置較高的節(jié)能泵中，位置較高的節(jié)能泵再向上繼續(xù)輸送待輸液體，依次類推，直至位置最高的節(jié)能泵將待輸液體送至指定位置。
[0033]因?yàn)楣?jié)能泵通過真空泵抽真空，在大氣壓力的作用下使熱媒液進(jìn)入加熱盤管，熱媒液最大輸入高度有限，所以泵組在使用時(shí)，各泵的加熱盤管的熱源進(jìn)出口可以與不同的熱媒液連通，使用時(shí)根據(jù)具體情況來確定。
[0034]本實(shí)用新型的有益效果是:隔熱膜將泵殼內(nèi)分隔為動(dòng)力腔和輸液腔，動(dòng)力腔膨脹后擠壓輸液腔，使待輸液體流出，該設(shè)計(jì)使得節(jié)能泵能夠有效利用低品位熱源的熱能，實(shí)現(xiàn)水泵功能，達(dá)到節(jié)能減排的效果；冷凝管傾斜布置，使得冷凝后的工質(zhì)液體先聚集在冷凝管的底部位置，當(dāng)?shù)诙姶砰y打開時(shí)，流回動(dòng)力腔；隔熱膜的面積足夠大，在膨脹、收縮過程中不產(chǎn)生彈力，不會(huì)有機(jī)械損失；泵組由至少兩個(gè)節(jié)能泵構(gòu)成，能夠?qū)⒋斠后w運(yùn)送至更高的位置；節(jié)能泵可為新能源的利用提供一條有效的途徑，滿足缺電、無電邊遠(yuǎn)地區(qū)對(duì)泵水的需要，實(shí)現(xiàn)低品位熱能的經(jīng)濟(jì)性、可靠性利用，且節(jié)能泵的能耗低、污染小、成本低，適合向市場推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是本實(shí)用新型基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能栗的正視圖；
[0036]圖2是本實(shí)用新型基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵的局部剖視圖；
[0037]圖3是隔熱膜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖4為基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能栗組的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0039]圖中各附圖標(biāo)記為:
[0040]1.第三電磁閥，2.動(dòng)力腔，3.加熱盤管，4.下法蘭蓋，5.第二電磁閥，6.單向進(jìn)液管,7.第二管道,8.殼體,9.上法蘭蓋,10.翅片，11.冷凝管，12.輸液腔,13.單向出液管，14.隔熱膜，15.第一管道，16.第一電磁閥，17.接口，18.密封圈，19.固定環(huán),20.熱媒液。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合各附圖，對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)描述。
[0042]如圖1、2所示,一種基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵,包括:
[0043]由筒狀的殼體8以及密封連接在殼體兩端的上法蘭蓋9和下法蘭蓋4構(gòu)成的泵殼；位于殼體8內(nèi)將泵殼內(nèi)部空間分隔為動(dòng)力腔2和輸液腔12兩部分的隔熱膜14 ;位于動(dòng)力腔2內(nèi)的加熱盤管3 ;處在輸液腔12內(nèi)的冷凝管11。
[0044]輸液腔12分別連通有單向進(jìn)液管6和單向出液管13，單向進(jìn)液管和單向出液管均相應(yīng)的設(shè)有單向閥，通過設(shè)置單向閥實(shí)現(xiàn)單向流動(dòng)，其中，單向進(jìn)液管6用于與待輸液體連通，單向出液管13用于將待輸液體送入指定位置。[0045]如圖3所示，隔熱膜14為杯狀，杯口朝向下法蘭蓋4，杯口處具有固定環(huán)18，殼體與下法蘭蓋之間設(shè)有密封圈19，隔熱膜的固定環(huán)部分夾持在殼體8和下法蘭蓋4之間。
[0046]冷凝管11相對(duì)于水平面傾斜布置，冷凝管的最高端設(shè)有第一管道15，第一管道15一端與冷凝管連接，另一端穿出殼體8后再穿過下法蘭蓋4進(jìn)入動(dòng)力腔2，冷凝管的最低端設(shè)有第二管道7，第二管道7 —端與冷凝管連接，另一端穿出殼體8后再穿過下法蘭蓋4進(jìn)入動(dòng)力腔2。第一管道上設(shè)有第一電磁閥16，第二管道上設(shè)有第二電磁閥5。
[0047]加熱盤管3位于動(dòng)力腔2的底部，加熱盤管的進(jìn)出口分別通過管道與熱媒液20連通，且其中一根管道具有用于連通真空泵的接口 17，接口 17處設(shè)有第三電磁閥I。
[0048]為了減少能量損失，使隔熱膜膨脹和收縮的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，隔熱膜位于殼體內(nèi)壁部分的面積大于殼體內(nèi)壁的面積，本實(shí)施例隔熱膜為丁基橡膠；為了增強(qiáng)換熱效率，冷凝管11的外壁還設(shè)有翅片10。
[0049]動(dòng)力腔和冷凝管之間充注有低沸點(diǎn)的工質(zhì)液體，本實(shí)施例工質(zhì)液體為全氟己酮，輸液腔中填充滿待輸液體。下法蘭蓋還設(shè)有填充工質(zhì)液體的注液口。
[0050]本實(shí)用新型中所有電磁閥都通過導(dǎo)線連接于控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)為可編程邏輯控制器?？删幊踢壿嬁刂破鲀?nèi)載入預(yù)先編制的水泵運(yùn)行控制程序，使得各電磁閥在不同階段打開和關(guān)閉，從而控制本實(shí)用新型的運(yùn)行狀態(tài)。本實(shí)用新型還可以在動(dòng)力腔設(shè)置壓力傳感器，通過壓力傳感器的反饋信號(hào)與控制器內(nèi)設(shè)定的閥值進(jìn)行對(duì)比，來控制第一電磁閥和第二電磁閥的打開和關(guān)閉。
[0051]本實(shí)用新型工作時(shí)，先抽空加熱盤管內(nèi)的空氣，使得熱媒液進(jìn)入加熱盤管。加熱盤管加熱動(dòng)力腔中的工質(zhì)液體，使工質(zhì)液體的溫度達(dá)到沸點(diǎn)，發(fā)生氣化。動(dòng)力腔的壓力逐漸升高，壓力達(dá)到一定值后，氣化后的工質(zhì)氣體推動(dòng)隔熱膜運(yùn)動(dòng)。在等壓膨脹的過程中，隔熱膜擠壓輸液腔，待輸液體通過單向出液管流出，實(shí)現(xiàn)泵水功能。當(dāng)隔熱膜運(yùn)動(dòng)到達(dá)設(shè)定位置(或動(dòng)力腔壓力達(dá)到設(shè)定值)，打開第一電磁閥，使氣化后的工質(zhì)氣體通過第一管道進(jìn)入冷凝管，與輸液腔的待輸液體進(jìn)行換熱，冷卻成工質(zhì)液體聚集在冷凝管呢，同時(shí)動(dòng)力腔內(nèi)壓力降低，隔熱膜收縮，待輸液體通過單向進(jìn)液管進(jìn)入輸液腔，當(dāng)隔熱膜運(yùn)動(dòng)到達(dá)設(shè)定位置(或動(dòng)力腔壓力達(dá)到設(shè)定值)，打開第二電磁閥，聚集在冷凝管內(nèi)的工質(zhì)液體通過第二管路流入動(dòng)力腔，如此完成一個(gè)循環(huán)。
[0052]如圖4所示，一種基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵組，包括至少兩個(gè)本實(shí)施例所述的基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵，本實(shí)施例為兩個(gè)，其中，位置較低的節(jié)能泵的單向出液管與位置較高的節(jié)能泵的單向進(jìn)液管相連通，兩個(gè)節(jié)能泵的加熱盤管的熱源進(jìn)出口與相同的熱媒液連通。
[0053]泵組使用時(shí)，位置較低的節(jié)能泵的將待輸液體送入相鄰的位置較高的節(jié)能泵中，位置較高的節(jié)能泵的單向出液管將待輸液體輸出，相較于一個(gè)節(jié)能泵，泵組能將待輸液體輸至更高的位置。
[0054]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此即限制本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍，凡是運(yùn)用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵，包括泵殼，其特征在于，還包括: 隔熱膜，處在泵殼內(nèi)且將泵殼內(nèi)分隔為動(dòng)力腔和輸液腔，所述輸液腔分別連通有單向進(jìn)液管和單向出液管； 加熱機(jī)構(gòu)，用于加熱動(dòng)力腔； 冷凝管，處在輸液腔中，該冷凝管的進(jìn)出口通過泵外循環(huán)與動(dòng)力腔連通。
2.如權(quán)利要求1所述的基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵，其特征在于，所述動(dòng)力腔充注有工質(zhì)液體，該工質(zhì)液體為全氟己酮。
3.如權(quán)利要求1所述的基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵，其特征在于，所述加熱機(jī)構(gòu)為加熱盤管。
4.如權(quán)利要求3所述的基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵，其特征在于，所述加熱盤管位于動(dòng)力腔內(nèi)，加熱盤管具有延伸至泵殼外的熱源進(jìn)出口。
5.如權(quán)利要求1所述的基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵，其特征在于，所述冷凝管相對(duì)于水平面傾斜布置，冷凝管的最高端和最底端均具有與下腔連通的管道，所述管道穿出泵殼后再進(jìn)入下腔，且每個(gè)管道均設(shè)有電磁閥。
6.如權(quán)利要求5所述的基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵，其特征在于，所述冷凝管的外壁還設(shè)有翅片。
7.如權(quán)利要求1所述的基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵，其特征在于，所述隔熱膜為杯狀，杯口與泵殼密封連接，且杯口朝向動(dòng)力腔一側(cè)。
8.如權(quán)利要求7所述的基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵，其特征在于，所述泵殼包括筒狀的殼體以及密封連接在殼體兩端的上法蘭蓋和下法蘭蓋。
9.如權(quán)利要求8所述的基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵，其特征在于，所述杯口具有固定環(huán)，固定環(huán)夾持在殼體和下法蘭蓋之間。
10.一種基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵組，其特征在于，包括至少兩個(gè)權(quán)利要求I?9中任意一項(xiàng)所述的基于工質(zhì)相變的低品位熱源驅(qū)動(dòng)節(jié)能泵,各節(jié)能泵由低到高依次連接，相鄰兩節(jié)能泵中，位置較低的節(jié)能泵的單向出液管與位置較高的節(jié)能泵的單向進(jìn)液管相連通。
【文檔編號(hào)】F04B43/06GK203809262SQ201420152678
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】湯珂, 張嗣越, 馬丹嬌, 榮楊一鳴, 翁佳偉, 王建 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)