利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置的製作方法

2023-04-27 11:57:11

專利名稱：利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置。
背景技術：
隨著經濟的快速發展，各種能源供應越來越緊張，價格也越來越貴，這樣太陽能無疑成了人們可利用廉價能源的首選。目前，人們利用太陽能主要進行熱水和發電，其中利用太陽能進行熱水的成本最低、效率最高，在家庭中可以用來洗澡、洗菜和供暖等。利用太陽能熱水是一個持續加熱的過程，因此人們一般都在室內設置儲水罐將經太陽能加熱的水儲存起來以備隨時取用。儲水罐主要有密封儲壓式和開口常壓式兩種，其中，密封儲壓式儲水罐根據通入冷水的壓力自動推動熱水向外流出，結構簡單，使用方便，但是價格較貴，且使用壽命較短。對於在大氣壓下向外供水的開口容器而言，根據連通器原理可知，與開口容器連接的流出點必須低於開口容器的液位才能向外供水，並且流出點相對於開口容器的液位落差越大出水壓力就越大。如果兩者落差很小或沒有落差，甚至流出點高於開口容器液位的情況下，要想達到出水有壓力，那麼就必須在常壓出水管道上加一個加壓泵以達到出水增壓的目的。目前，採用的解決方案一般有兩種，一種是採用自吸式加壓泵加連鎖壓力開關的方式。自吸式加壓泵的供水壓力大，能夠保證推動機械式壓力開關可靠動作。當高處流出點的閥門(水龍頭)被開啟時，供水管道內壓力降低，壓力開關接通加壓泵電源，加壓泵便自動加壓向外供水。當流出點閥門關閉時，供水管內壓力升高，壓力開關動作並切斷加壓泵電源，加壓泵停機，一個工作循環結束。這種控制方案的優點是結構簡單，能夠根據流出點閥門的開關自動加壓供水或停止加壓供水，缺點是機械式壓力開關控制精度較低，會使出水壓力不恆定，出現忽大忽小的現象，洗澡時就會出現忽冷忽熱的現象，並且自吸式加壓泵的工作雜音極大，不適合在室內使用。另一種解決方案是在流出點的閥門上設置控制加壓泵的控制開關，當閥門開啟時，加壓泵電源被接通，從而實現加壓供水的目的；而在關閉閥門的時候，加壓泵電源也被同時關閉，也能實現加壓泵能根據實際需要自動開啟或關閉。這種技術方案的優點是，可以根據實際需要選擇不同噪音等級的加壓泵，選擇性較大，缺點是需要改造或更換廁所、廚房和陽臺上各流出點的閥門(水龍頭)，並鋪設連接閥門和加壓泵的控制電線，安裝改造工程巨大，而且很不美觀。

發明內容
本發明要解決的技術問題是針對上述不足提供一種結構合理，能夠根據高處流出點閥門的開啟或關閉控制低處流體向高處自動加壓供出或停止供出，控制精度高，供出壓力穩定，且安裝方便的利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置。為解決上述技術問題，本利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置的結構特點是包括與高壓管一端連接的低壓管，高壓管一側的低壓管為流入段，高壓管另一側的低壓管為流出段，低壓管上安裝有由控制器控制的加壓泵，高壓管上安裝有由控制器控制的高壓閥，流入段上安裝有由控制器控制的低壓閥或防止流入段倒流的單向閥，還包括設置在流出段上檢測流速的流速傳感器，或設置在低壓閥或單向閥出口對應低壓管或高壓閥出口對應高壓管上的壓力傳感器，或分別設置在流入段上的低壓流速傳感器和設置在高壓管上的高壓流速傳感器，所述流速傳感器、壓力傳感器、低壓流速傳感器和高壓流速傳感器均與控制器的輸入輸出端對應電連接在一起。本結構的利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置是通過電控高壓驅動結構來實現能夠根據高處流出點閥門的開啟或關閉控制低處流體向高處自動加壓供出或停止供出，控制精度高，供出壓力穩定，且安裝方便的。電控高壓驅動結構主要包括連接在低壓管上的高壓管，為方便敘述，高壓管兩側的低壓管段分別稱為流入段和流出段。低壓管內通有低壓流體，低壓流體從流入段流入，並 從流出段流出。低壓管上安裝有由控制器控制工作的加壓泵，加壓泵的主要作用，是在控制器控制下將低壓管內的低壓流體加壓後通過流出段供出。高壓管內通有高壓流體，高壓流體從高壓管末端流入，並從與低壓管連接的一端流出。低壓管的流入段上安裝有低壓閥或單向閥。低壓閥的動作由控制器控制，低壓閥的主要作用，是控制流入段的通斷。單向閥的主要作用，是限制流入段內流體的流向，使流入段內的流體只能向流出段方向流動而不能倒流。因為高壓流體的壓力比低壓流體的壓力高，因此，通過低壓閥或單向閥，可以避免較高壓力的高壓流體進入低壓閥或單向閥前端的流入段內，有效保障了低壓流體輸入源和高壓流體輸入源的互不影響。高壓管上安裝有由控制器控制工作的高壓閥，高壓閥的主要作用，是在控制器的驅動下控制高壓管的通斷，從而決定是否使高壓流體經高壓管從流出段流出。安裝在低壓管或高壓管上的傳感器的主要作用，是檢測管道內流體的壓力或流速，並將該檢測信號實時傳送給控制器作為控制依據。在實際應用時，將高壓管輸入端與高壓流體源連接，將低壓管的輸出端也就是流出段末端與輸出閥門連接，並將低壓管的輸入端也就是流入段末端與敞口容器或低壓流體源連接。當處輸出閥門關閉時，低壓管上的低壓閥為關閉狀態，高壓管上的高壓閥為開啟狀態。此時，高壓流體源將高壓流體經高壓管通入低壓管的流出段內，所以，安裝在低壓管和高壓管上的傳感器會向控制器發送高壓力信號或零流速信號。當用戶開啟輸出閥門需要釋放流體時，流出段和高壓管內壓力陡然降低同時流速快速升高。控制器接收到降低的壓力信號或升高的流速信號後，即判斷出輸出閥門已被開啟，便控制關閉高壓閥同時開啟低壓閥和加壓泵，這樣，高壓流體便停止向外輸出而低壓流體在加壓泵的作用下加壓向高處供出。因為低壓流體源向高處供出的整個通路中只有加壓泵正常通電輸出，沒有其他控制部件或影響輸出壓力的部件，因此在整個加壓輸出過程中，壓力控制精度較高，輸出壓力恆定，流速穩定。當輸出流體後用戶關閉高處的輸出閥門時，低壓流體的流通通道被關斷，力口壓泵輸出段的壓力陡增但輸入段壓力下降且整個通路流速降為零。控制器接收到傳感器傳送來的壓力信號或流速信號時，會控制加壓泵停機，並控制低壓閥切斷低壓管，同時控制高壓閥接通高壓管，以使高壓流體保持住加壓泵輸出端的高壓力或零流速，此時，本利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置處於待機狀態。這樣就保證了高壓管或低壓管上的傳感器能夠實時向控制器傳送待機狀態時的高壓力或零流速信號，也就向控制器傳送了高處的輸出閥門處於關閉狀態的信號，在輸出閥門開啟時便於控制器及時接收開啟信號，有效保證了本利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置動作的快速性。當下次開啟輸出閥門時，重複上述過程。安裝在低壓管和高壓管上的傳感器，可以採用檢測壓力的傳感器也可以採用檢測流速的傳感器。檢測壓力的傳感器安裝在低壓閥或單向閥出口的低壓管上，或者安裝在高壓閥出口對應的高壓管上。因為低壓閥或單向閥出口對應的低壓管與高壓閥出口對應的高壓管是連通關係，所以兩者壓力在靜態時是相同的，檢測壓力的傳感器無論安裝在低壓閥或單向閥出口對應的低壓管上，還是安裝在高壓閥出口對應的高壓管上，都能檢測低壓閥或單向閥出口對應的低壓管與高壓閥出口對應的高壓管的流體壓力，也就是輸出閥門輸入端的流體壓力。當輸出閥門關閉時，高壓閥開啟，檢測壓力的傳感器檢測到的就是高壓流體自身的壓力。當輸出閥門開啟時，輸出閥門內端的流體壓力降低，此時控制器便可以控制關閉高壓閥同時開啟加壓泵和低壓閥，以實現對低壓流體的加壓供出。放出一部分低壓流體後關閉高處輸出閥門時，如果檢測壓力的傳感器位於加壓泵出口，則壓力會陡然升高，如果檢測壓力的傳感器位於加壓泵入口，則檢測的壓力會陡然降低。這樣，控制器就可以判斷出用戶關斷了高處的輸出閥門，便控制加壓泵停機並關斷低壓閥，同時開啟高壓閥以維持輸出閥門內端的高壓。、檢測流速的傳感器可以是只安裝在低壓管流出段上的流速傳感器，也可以是分別安裝在低壓管流入段上的低壓流速傳感器和安裝在高壓管上的高壓流速傳感器。對於只安裝在低壓管流出段上的低壓流速傳感器而言，當輸出閥門開啟時，流速由零逐漸變大，此時控制器控制關閉高壓閥同時開啟加壓泵並開啟低壓閥，對低壓流體加壓輸出。當輸出閥門被關閉時，流速傳感器的檢測值逐漸變為零，此時控制器控制開啟高壓閥同時關閉加壓泵並關閉低壓閥。對與分別安裝在低壓管流入段上的低壓流速傳感器和安裝在高壓管上的高壓流速傳感器而言，當輸出閥門開啟時，高壓流速傳感器檢測的流速由零逐漸變大，此時控制器控制關閉高壓閥，並通過高壓流體傳感器的檢測信號判斷高壓閥是否關閉，同時開啟加壓泵並開啟低壓閥，對低壓流體加壓輸出。此時低壓流速傳感器的檢測值由零逐漸升高，控制器根據此檢測值可以判斷加壓泵及低壓閥是否開啟，起到了反饋檢測的作用。當輸出閥門被關閉時，低壓流速傳感器的檢測值逐漸變為零，此時控制器控制開啟高壓閥同時關閉加壓泵並關閉低壓閥，以保持輸出閥門內端的高壓。 將本利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置應用於家庭用太陽能熱水時，可以直接將流出段末端和高壓管末端串接在自來水管中，並將流入段末端與太陽能熱水器的開口式儲水箱連接。因為太陽能在白天是一直工作的，所以白天可以通過本利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置，用加壓供出的太陽能熱水代替自來水進行供暖、洗澡、洗手、洗衣或者洗菜，不但節能、用水溫度更舒適，而且有助於節省洗衣粉等。上述說明是以在低壓管流入段上安裝由控制器控制的低壓閥為例進行說明的，在實際應用時，也可以用與加壓泵流向一致的單向閥代替，所起的作用是一致的，在此不再細述。作為改進，所述低壓管和高壓管設置在敞口容器內，敞口容器外壁上設置有與敞口容器內腔連通的流入管和流出管，流入管內端與高壓管遠離低壓管的一端連接在一起，流出管內端與流出段遠離流入段的一端連接在一起，流入段遠離流出段的一端向敞口容器內腔底部延伸。
將低壓管和高壓管設置在開口容器內，不但可以通過加壓泵抽取開口容器內的流體，而且還可以將本利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置用開口容器遮擋起來，在外觀上更加美觀。通過設置在開口容器外壁上的流入管和流出管，可以將本利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置串接安裝在高壓流體管道上，並將開口容器內具有高溫或低溫等特性的低壓流體經加壓後自動供出，安裝或使用都非常方便。作為進一步改進，流入段遠離流出段的一端安裝有過濾器。通過過濾器，可以對開口容器內的低壓流體進行過濾，有效保障了輸出流體的清潔度。綜上所述，採用這種結構的利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置，結構合理，能夠根據高處流出點閥門的開啟或關閉控制低處流體向高處自動加壓供出或停止供出，控制精度高，供出壓力穩定，且安裝方便，特別適合在常壓太陽能熱水器上使用。


結合附圖對本發明做進一步詳細說明
圖I為本發明具體實施方式
一的結構示意 圖2為本發明具體實施方式
二的結構示意 圖3為本發明具體實施方式
三的結構示意 圖4為本發明具體實施方式
四的結構示意圖。圖中1為低壓管,2為加壓泵,3為高壓管,4為低壓閥,5為高壓閥,6為流速傳感器，7為控制器，8為敞口容器，9為流入管，10為流出管，11為流入段，12為流出段，13為過濾器，14為低壓流速傳感器，15為高壓流速傳感器，16為壓力傳感器，17為輸出閥門。
具體實施例方式具體實施例一如圖I所示，本實施例以供熱水為例進行詳細說明。該利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置包括連通低壓熱水源的低壓管1，在本實施例中，低壓管I輸入端與盛裝有熱水的敞口水箱連接在一起。低壓管I中部與高壓管3的一端連接在一起，為方便敘述，高壓管3兩側的低壓管I段分別稱為流入段11和流出段12，熱水從流入段11流入從流出段12流出。低壓管I上安裝有加壓泵2，加壓泵2由控制器7控制工作。加壓泵2的主要作用，是在控制器7控制下將低壓管I內的低壓熱水加壓後通過流出段12向高處或遠處供熱水。高壓管3末端連接自來水管，這樣高壓管3內就通有自來水，自來水從高壓管3末端流入，並從與低壓管I連接的一端流入低壓管I。低壓管I的流出段12末端與高處或遠處的輸出閥門17連接在一起，通過操作輸出閥門17可以控制流出段內的水是否向外流出。低壓管I的流入段11上安裝有低壓閥4，低壓閥4的動作由控制器7控制。低壓閥4的主要作用，是在控制器用的控制下控制流入段11的通斷，從而實現對流入段11內熱水的控制。在自然狀態下自來水的壓力比低壓熱水的壓力要高，因此，通過關閉低壓閥4，可以避免較高壓力的自來水進入低壓閥4前端的流入段11內，有效保障了低壓熱水輸入源和自來水輸入源的互不影響。高壓管3上安裝有由控制器7控制工作的高壓閥5，高壓閥5的主要作用，是在控制器7的驅動下控制高壓管3的通斷，從而實現自來水經高壓管3流入流出段12。流出段12上安裝有流速傳感器6，流速傳感器6的主要作用，是檢測流出段12內水的流速，並將該檢測信號實時傳送給控制器7作為控制依據。當輸出閥門17關閉時，低壓管I上的低壓閥4為關閉狀態，高壓管3上的高壓閥5為開啟狀態。此時，自來水管將自來水經高壓管3通入低壓管I的流出段12內，所以，安裝在流出段12上的流速傳感器6所檢測到的流速信號為零，並將該信號傳送給控制器7。當用戶開啟輸出閥門需要用水時，自來水管會通過高壓管3和流出段12先向外供自來水，但此時流出段12和高壓管3內壓力陡然降低同時流速快速升高，流速傳感器6將該流速信號傳送給控制器7。控制器7接收到該升高的流速信號後，即判斷出輸出閥門已被開啟，便控制關閉高壓閥5同時開啟低壓閥4並對加壓泵2供電，這樣，自來水便停止向外輸出而低壓熱水在加壓泵2的作用下加壓向高處供出。因為低壓熱水源向高處供出的整個通路中只有加壓泵2正常通電輸出，沒有其他控制部件或影響輸出壓力的部件，因此在整個加壓輸出過程中，壓力控制精度較高，輸出壓力恆定，流速穩定。當用戶放出熱水後關閉輸出閥門時，低壓熱水的流通通道被關斷，因為加壓泵2還未斷電，加壓泵2輸出段的壓力會陡增、輸入 段壓力會下降，但整個通路流速降為零。此時，流速傳感器6會將該零流速信號傳送給控制器7。控制器7接收到傳感器傳送來的流速信號時，會控制加壓泵2停機，並控制低壓閥4切斷低壓管1，同時控制高壓閥5接通高壓管3，以使自來水管內的自來水及時補充到高壓管3和流出段12內，以保持加壓泵2輸出端管道內水的高壓力或零流速，以便於下次開啟輸出閥門時流速傳感器6通過測速能夠及時檢測到該開啟信號。這樣就保證了流速傳感器6實時向控制器7傳送準確的流速信號，也就向控制器7實時、準確地傳送了高處的輸出閥門開啟或關閉的信號，保證了供熱水的及時性。當下次開啟輸出閥門時，重複上述過程。
具體實施方式
二，如圖2所示，該實施方式與實施方式一大致相同，不同之處在於流速傳感器的數量為兩個，即低壓流速傳感器14和高壓流速傳感器15。其中，低壓流速傳感器14安裝在低壓管I流入段11上，高壓流速傳感器15安裝在高壓管3上，低壓流速傳感器14和高壓流速傳感器15皆與控制器7輸入端電連接在一起。當輸出閥門開啟時，高壓流速傳感器15檢測到高壓管3內自來水流速由零逐漸變大，此時控制器7根據該流速信號控制關閉高壓閥5，並通過該傳感器檢測信號是否為零流速或接近零流速來判斷高壓閥5是否關閉，保證了高壓閥5動作的可靠性。同時開啟加壓泵2並開啟低壓閥4，對低壓熱水加壓輸出。此時低壓流速傳感器14的檢測值由零逐漸升高，控制器7根據此檢測值可以判斷加壓泵2及低壓閥4是否開啟，起到了反饋檢測的作用，保證了加壓泵和低壓閥4動作的可靠性。當輸出閥門被關閉時，低壓流速傳感器14的檢測值逐漸變為零，此時控制器7根據該檢測信號控制開啟高壓閥5同時關閉加壓泵2並關閉低壓閥4，以保持待機狀態時輸出閥門內端的高壓。
具體實施方式
三，如圖3所示，該實施方式與實施方式一大致相同，不同之處在於該利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置所採用的傳感器為檢測管道壓力的壓力傳感器16，壓力傳感器16安裝在低壓閥4出口的低壓管I上。在具體生產時，也可將壓力傳感器16安裝在高壓閥5出口對應的高壓管3上。因為低壓閥4出口對應的低壓管I與高壓閥5出口對應的高壓管3是連通關係，所以兩者壓力在靜態時是相同的。壓力傳感器無論安裝在低壓閥4出口對應的低壓管I上，還是安裝在高壓閥5出口對應的高壓管3上，都能檢測低壓閥4出口對應的低壓管I與高壓閥5出口對應的高壓管3的流體壓力，也就是輸出閥門輸入端的流體壓力。當輸出閥門處於關閉狀態時，高壓閥5處於開啟狀態，自來水管經高壓管3與低壓管I連通在一起，所以，此時壓力傳感器檢測到的壓力值就是自來水自身的壓力。當輸出閥門開啟時，自來水經高壓管3和流出段12流出，輸出閥門內端的流體壓力降低。壓力傳感器6檢測到該降低的壓力信號後，便將該壓力信號傳送給控制器7。此時控制器7便控制關閉高壓閥5同時開啟加壓泵2和低壓閥4，以實現對低壓熱水的加壓供出。用戶放出熱水後關閉輸出閥門時，因為壓力的傳感器16位於加壓泵2的出口側，所以壓力會陡然升高。此時，控制器7就會根據該升高的壓力信號判斷出輸出閥門已關閉的信息，這樣，控制器7就會控制高壓閥5打開、控制低壓閥4關閉並切斷加壓泵2電源而進入待機狀態。在實際使用時，若 加壓泵位於低壓閥出水端，也可將壓力傳感器安裝在加壓泵2入口和低壓閥4出口之間的低壓管I上，此情況下關閉輸出閥門時，壓力傳感器16檢測到的壓力會陡然降低至接近熱水水箱自然狀態下的壓力。此時，控制器7依然可以判斷出用戶關斷了高處的輸出閥門，同樣會控制加壓泵2停機並關斷低壓閥4，同時開啟高壓閥5以維持輸出閥門內端的高壓。上述各實施例是以在低壓管I流入段11上安裝由控制器7控制的低壓閥4為例進行說明的，在實際應用時，也可以用與加壓泵2流向一致的單向閥代替。單向閥的主要作用，是限制流入段11內流體的流向，使流入段11內的流體只能向流出段12方向流動而不能倒流，有效避免了自來水倒灌熱水水箱的情況。如圖4所示，在具體生產時，可以將低壓管I和高壓管3都設置在敞口容器8內，流入段11遠離流出段12的一端向敞口容器8內腔底部延伸，並在低壓管I流入段11遠離流出段12的一端安裝有過濾器13。通過過濾器13，可以對開口容器內的低壓熱水進行過濾，有效保障了輸出流體的清潔度。敞口容器8外壁上設置與敞口容器8內腔連通的流入管9和流出管10，流入管9內端與高壓管3遠離低壓管I的一端連接在一起，流出管10內端與流出段12遠離流入段11的一端連接在一起。這樣不但可以通過加壓泵2抽取開口容器內的低壓熱水，而且還可以將該利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置用開口容器遮擋起來，在外觀上更加美觀。通過設置在開口容器外壁上的流入管9和流出管10，可以將該利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置串接安裝在自來水管道上，這樣就可以將開口容器內具有高溫特性的低壓熱水經加壓後自動供出，安裝或使用都非常方便。
權利要求
1.利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置，其特徵是包括與高壓管(3)—端連接的低壓管(1)，高壓管(3)—側的低壓管(I)為流入段(11)，高壓管(3)另一側的低壓管(I)為流出段(12)，低壓管(I)上安裝有由控制器(7)控制的加壓泵(2)，高壓管(3)上安裝有由控制器(7)控制的高壓閥(5)，流入段(11)上安裝有由控制器(7)控制的低壓閥(4)或防止流入段(11)倒流的單向閥，還包括設置在流出段(12)上檢測流速的流速傳感器(6 )，或設置在低壓閥或單向閥出口對應低壓管(I)或高壓閥出口對應高壓管(3 )上的壓力傳感器，或分別設置在流入段(11)上的低壓流速傳感器和設置在高壓管(3)上的高壓流速傳感器，所述流速傳感器(6)、壓力傳感器、低壓流速傳感器和高壓流速傳感器均與控制器(7)的輸入輸出端對應電連接在一起。
2.如權利要求I所述的利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置，其特徵是所述低壓管(I)和高壓管(3)設置在敞口容器(8)內，敞口容器(8)外壁上設置有與敞口容器(8)內腔連通的流入管(9)和流出管(10)，流入管(9)內端與高壓管(3)遠離低壓管(I)的一端連接在一起，流出管(10)內端與流出段(12)遠離流入段的一端連接在一起， 流入段(11)遠離流出段的一端向敞口容器(8 )內腔底部延伸。
3.如權利要求2所述的利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置，其特徵是流入段(11)遠離流出段的一端安裝有過濾器(13)。
全文摘要
本發明公開了利用高壓流體控制低壓流體向高處自動輸送的控制裝置，包括與高壓管一端連接的低壓管，高壓管一側的低壓管為流入段，高壓管另一側的低壓管為流出段，低壓管上安裝有由控制器控制的加壓泵，高壓管上安裝有由控制器控制的高壓閥，流入段上安裝有由控制器控制的低壓閥或防止流入段倒流的單向閥，還包括設置在流出段上的流速傳感器，或設置在低壓閥或單向閥出口或高壓閥出口的壓力傳感器，或分別設置在流入段上的低壓流速傳感器和設置在高壓管上的高壓流速傳感器，上述各傳感器均與控制器電連接。能夠根據高處流出點閥門的開啟或關閉控制低處流體向高處自動加壓供出或停止供出，控制靈敏，供出壓力穩定，且安裝方便。
文檔編號F04B49/22GK102734146SQ20121017630
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月1日 優先權日2012年6月1日
發明者譚立寧 申請人:譚立寧