專利名稱：具有自回熱功能的雙活塞氣壓式太陽能水泵的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣壓式太陽能水泵，屬太陽能熱利用技術領域。
背景技術：
在目前推廣使用的太陽能水泵中，大部分的運行方式是，以太陽能光伏發電，然后利用 電能驅動電力水泵實現抽水的功能。以太陽熱能直接驅動活塞或隔膜實現抽水功能的太陽能 水泵，目前主要是單隔膜或雙隔膜水泵，可以間斷或半間斷地實現為用戶抽水的功能。但已 有的太陽熱能直接驅動的太陽能水泵由于沒有回熱功能，存在效率低下的嚴重缺陷，還由于 沒有活塞復位功能，經常出現死機現象，因此不能大規模推廣應用。因此，克服上述缺陷， 提高太陽能水泵的效率和使用可靠性，是進一步推廣太陽能水泵利用的重要手段。本發明正 是解決這個問題的理想裝置之一。

發明內容
為克服現有太陽能熱驅動水泵運行效率低及可靠性差的缺陷，本發明提供了一種新的太 陽能水泵裝置。該裝置將通過太陽能集熱器收集太陽熱能，并通過電控系統分別提供給氣壓 式提水裝置，將水壓向高水位，同時利用流向高水位的水冷卻另一腔體中的高溫蒸汽，實現 循環運行。同時，為了避免兩邊活塞運行不平衡，設計增加了連桿系統，為了最大限度地提 高系統效率，設計了增加了可控的壓力平衡管，實現了不同運行階段的內回熱，提高了系統 的熱利用效率和提水速度。
本發明是通過如下技術方案實現的
一種具有自回熱功能的雙活塞氣壓式太陽能水泵，外殼體所構成的內部空腔被隔板劃分
為兩部分，每部分內部包含有1個或多個加熱器、1個或多個冷凝器、1個活塞、1個積液槽；
其中，加熱器位于積液槽內，外殼體內隔板兩側的活塞通過連桿彼此連接，活塞通過可伸縮
的隔膜與外殼體連；積液槽中放置有低沸點工質；
外殼體的外部具有1根或多根壓力平衡管，外殼體內兩端的積液槽通過壓力平衡管和電控閥相互連接，利用電控閥接通壓力平衡管，使高壓蒸汽通過壓力平衡管流向外殼體內處于 低壓狀態的一側，使兩邊壓力迅速平衡，進而使加熱與冷卻過程盡快切換；
外殼體的外部還有1個或多個電控閥，利用電控閥實現依次為加熱器供熱和控制壓力平 衡管接通或斷開；
太陽能集熱器通過管道與循環微泵、控制管路的電控閥和加熱器連成回路 管道與單向閥和冷凝器連成提水通道，可將水輸送到高位水池；
由隔板、隔膜及外殼體內活塞構成的儲水腔，通過管道與單向閥與低位水池連接。 本發明所述具有自回熱功能的雙活塞氣壓式太陽能水泵，其工作方法如下，太陽能集熱 器收集到的太陽熱能，通過循環泵經控制管路的電控閥給其中一個積液槽中的加熱器供熱， 使加熱器對積液槽中的低沸點工質進行加熱，產生蒸汽形成高的蒸汽壓，推動該積液槽一側 的活塞向隔板方向運動，同時將儲水腔內的水擠壓經另一側的冷凝器和單向閥輸送至高位水 池。與此同時，該側蒸汽部分在冷凝器的作用下被冷凝形成低蒸汽壓，從而使該側活塞向離 開隔板方向運動，將水從低位水池經單向閥吸入儲水腔中，被冷凝的蒸汽變成液體流入積液 槽中；
當加熱及冷凝過程完成時，通過電控閥的作用，將太陽熱能輸入另一個積液槽的加熱器 中，同時停止為此前的加熱器供熱。這樣，整個加熱與冷凝過程將交替進行，同時儲水腔的 抽水與壓水過程也交替進行，從而實現連續抽水。
所述的具有自回熱功能的雙活塞氣壓式太陽能水泵，活塞也可用可伸縮膈膜代替。
本發明的有益效果是，可以利用本系統收集太陽能，將低位的水抽至高位，實現為用戶 抽水功能。同時，裝置具有連續運行、效率高、不卡機等顯著優勢。


圖1是本發明的連接管路和運行原理圖； 圖2是用可伸縮膈膜代替活塞的實施例圖； 圖3是無壓力平衡管的實施例圖中，l.太陽能集熱器；2.循環泵；3、 6、 12、 13.單向閥；4、 5、 21.電控閥；7.高位 水池；8、 9.冷凝器；10、 11.加熱器；14.低位水池；15、 16.積液槽；17、 18.活塞；19.
連桿；20.壓力平衡管；22、 23.低沸點工質；24、 25.儲水腔；26.隔板；27.可伸縮膈膜； 28.外殼體。
具體實施例方式
本發明的核心是一種利用太陽光集熱，并通過電控分別將熱能輸入裝置，加熱裝置內低 沸點工質，產生蒸汽壓力，分別推擠活塞，從而實現將低位水輸送至高位的太陽能利用裝置。 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明的原理圖。在圖1中，裝置的運行原理可分步解釋如下
本發明是一種利用太陽能實現為用戶連續抽水功能的裝置。裝置的外殼體(28)所構成
的內部空腔被隔板(26)劃分為兩部分，冷凝器、加熱器、活塞、積液槽及低沸點工質被分 別置于其中。裝置在運行過程中，太陽光經太陽能集熱器(1)收集，加熱集熱器內的工質， 獲得高溫熱能，經循環泵(2)輸送并經電控閥(4)和電控閥(5)調節分時進入加熱器(10) 和加熱器(11)中加熱積液槽(15)和積液槽(16)中的低沸點工質(22)和(23)，放熱后 的熱工質又被送回到太陽能集熱器(1)中再加熱完成循環。 裝置抽水的具體運行方式是
第一步，電控閥(4)關閉，電控閥(5)打開，此時循環泵(2)驅動的加熱工質經電控 閥(5)進入加熱器(10)中，加熱積液槽(15)內的低沸點工質(22)，產生高溫高壓的蒸 汽，從而推動活塞(17)向隔板(26)方向運動。此時儲水腔(24)內的水將被擠壓，此時 單向閥(12)是關閉的，水只能通過冷凝器(9)并經單向閥(3)流向高位水池(7)。這一 過程中，由于連桿(19)的作用，將把活塞(18)往遠離隔板(26)的方向推動，將在儲水 腔(25)內產生負壓，將水從低位水池(14)經單向閥(13)吸入儲水腔(25)中，此時單 向閥(6)是關閉的，防止上位的水被吸入。在儲水腔(24)的水被擠壓經冷凝器(9)和單 向閥(3)進入上位水池(7)的過程中，由于冷凝器(9)的作用，將會把積液槽(16)原來 加熱蒸發的低沸點工質冷凝成液體，滴落回積液槽(16)中，使該腔體內產生低壓，從而將 活塞(18)向遠離隔板(26)的方向吸引，起到加速活塞運動的作用。在這過程中，電控閥 (21)是關閉的，積液檜(15)和(16)兩邊的壓力是不相同的。
第二步，當活塞(17)在第一步過程中被壓至與隔板(26)最近點時，關閉電磁(5)并 打開電控閥(4),讓加熱工質進入加熱器(11)中，同時打開電控閥(21)，讓加熱器(10) 加熱時產生的高壓蒸汽迅速通過連通管(20)進入到冷凝器(9)所處的腔體中，當冷凝器(9) 和(8)分別所處的腔體壓力平衡時，馬上關閉電控閥(21)，這時加熱器(11)繼續加熱儲 熱槽(16)中的低沸點工質(23)，產生高溫高壓的蒸汽，推動活塞(18)向隔板(26)方向 移動，此時，儲水腔(25)中的水將被擠壓，此時單向閥(13)是關閉的，水只能通過冷凝器(8)并經單向閥(6)流向高位水池(7)。這一過程中，由于連桿(19)的作用，將把活 塞(17)往遠離隔板(26)的方向推動，將在儲水腔(24)內產生負壓，將水從低位水池(14) 經單向閥(12)吸入儲水腔(24)中，此時單向閥(3)是關閉的，防止上位的水被吸入。在 儲水腔(25)的水被擠壓經冷凝器(8)和單向閥(6)進入上位水池(7)的過程中，由于冷 凝器(8)的作用，將會把積液槽(15)中原來被加熱蒸發的低沸點工質冷凝成液體，滴落回 積液槽(15)中，使該腔體內產生低壓，從而將活塞(17)向遠離隔板(26)的方向吸引， 起到加速活塞運動的作用。在這過程中，電控閥(21)是關閉的，積液槽(15)和(16)兩 邊的壓力是不相同的。
在上述兩步過程中，通過電控閥(4)和(5)的作用，利用太陽能集熱器(1)產生的熱 能分別加熱低沸點工質(22)和(23)，產生高溫高壓的蒸汽，分別推動活塞(17)和(18)， 并通過單向閥(12)、 (6)和(13)、 (3)的開和關，實現將水從低位水池(14)抽至上位水 池(7)。在這個過程中當活塞(17)向隔板(26)靠近方向運行時，儲水腔(24)中的水被 壓向高位，同時經過冷凝器(9)時冷凝其所處空腔中的高溫低沸點工質蒸汽，使之冷凝成為 液體，滴落至積液槽(16)中。當進行下一個過程中，即當活塞(18)向隔板(26)靠近方 向運行時，儲水腔(25)中的水被壓向高位，同時經過冷凝器(8)時冷凝其所處的空腔中的 高溫低沸點工質蒸汽，使之冷凝成為液體，滴落至積液槽(15)中。由此交替加熱和冷卻， 使裝置能連續將低位的水抽至高位。
圖2是用可伸縮膈膜(27)代替活塞(17)的實施例圖。可伸縮膈膜(27)的作用與活 塞(17)的作用一樣。其它部件與圖1完全相同，所以圖2的工作原理與圖1的工作原理完 全相同。
圖3是無壓力平衡管的實施例圖。圖3中，由于沒有壓力平衡管，兩邊的工質槽始終不 連通，在其中的一邊低沸點工質被加熱的最初階段，不能利用另一邊的余熱，僅此一項與圖 l不同，其它的工作過程與圖l完全相同。
權利要求
1.一種具有自回熱功能的雙活塞氣壓式太陽能水泵，其特征在于外殼體所構成的內部空腔被隔板劃分為兩部分，每部分內部包含有1個或多個加熱器、1個或多個冷凝器、1個活塞、1個積液槽；其中，加熱器位于積液槽內，外殼體內隔板兩側的活塞通過連桿彼此連接，活塞通過可伸縮的隔膜與外殼體連；積液槽中放置有低沸點工質；外殼體的外部具有1根或多根壓力平衡管，外殼體內兩端的積液槽通過壓力平衡管和電控閥相互連接，利用電控閥接通壓力平衡管，使高壓蒸汽通過壓力平衡管流向外殼體內處于低壓狀態的一側，使兩邊壓力迅速平衡，進而使加熱與冷卻過程盡快切換；外殼體的外部還有1個或多個電控閥，利用電控閥實現依次為加熱器供熱和控制壓力平衡管接通或斷開；太陽能集熱器通過管道與循環微泵、控制管路的電控閥和加熱器連成回路；管道與單向閥和冷凝器連成提水通道，可將水輸送到高位水池；由隔板、隔膜及外殼體內活塞構成的儲水腔，通過管道與單向閥與低位水池連接。
2. 根據權利要求l所述的具有自回熱功能的雙活塞氣壓式太陽能水泵，其特征在于工作 方法如下，太陽能集熱器收集到的太陽熱能，通過循環泵經控制管路的電控閥給其中一 個積液槽中的加熱器供熱，使加熱器對積液槽中的低沸點工質進行加熱，產生蒸汽形成 高的蒸汽壓，推動該積液槽一側的活塞向隔板方向運動，同時將儲水腔內的水擠壓經另 一側的冷凝器和單向閥輸送至高位水池；與此同時，該側蒸汽部分在冷凝器的作用下被 冷凝形成低蒸汽壓，從而使該側活塞向離開隔板方向運動，將水從低位水池經單向閥吸 入儲水腔中，被冷凝的蒸汽變成液體流入積液槽中；當加熱及冷凝過程完成時，通過電控閥的作用，將太陽熱能輸入另一個積液槽的加 熱器中，同時停止為此前的加熱器供熱；這樣，整個加熱與冷凝過程將交替進行，同時 儲水腔的抽水與壓水過程也交替進行，從而實現連續抽水。
3. 根據權利要求l所述的具有自回熱功能的雙活塞氣壓式太陽能水泵，其特征在于活塞 可用可伸縮膈膜代替。
全文摘要
本發明公開了一種具有自回熱功能的雙活塞氣壓式太陽能水泵，屬太陽能熱利用技術領域。該裝置外殼體被分隔為兩部分，加熱器、冷凝器、活塞和積液槽被分別置于外殼體內，太陽能集熱器通過管道與循環微泵、電控閥和加熱器連成回路，儲水腔通過管道和單向閥與冷凝器和高低位水池連成提水通道，兩個積液槽通過壓力平衡管和電控閥彼此連接。太陽能集熱器收集到的熱能，通過循環微泵輸送至加熱器中加熱氣化積液槽中的低沸點工質，工質蒸汽推動活塞將儲水腔中的水擠壓至高水位從而實現抽水功能。本發明設計成雙活塞結構并有壓力平衡管，因而能夠實現為用戶連續抽水，同時回收上一過程的余熱。
文檔編號F03G6/06GK101586546SQ20091008692
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月18日 優先權日2009年6月18日
發明者何開巖, 薛曉迪, 果 謝, 鄭宏飛, 陳志莉, 濤 陶 申請人:北京理工大學;中國人民解放軍后勤工程學院