[发明专利]太阳能热水器水管防冻方法和阀、阀组系统及其设计方法

摘要

本发明主要用于太阳能热水器各种管道在结冰季节防止管道冻结而影响太阳能热水器的利用。采用对进出太阳能热水器的管道，在其不使用而管道中存有水时，将管道中的存水排空，而太阳能热水器内的水量不受排空影响的方法来防止太阳能热水器在结冰季节管道冻结而影响使用的问题，这一方法在太阳能热水器行业是第一次提出。它依靠太阳能热水器的上下水管及溢流管或其他管道以液压、气压阀或电控阀来控制太阳能热水器已存水管道的如上下水管等，在结冰季节每次用水后将管道内的存水排空，而太阳能热水器内的水并不回流，来防止结冰季节因管道冻结而导致太阳能热水器不能使用。本发明也可用于其他行业的适用场合。

主权项

1、进出太阳能热水器的水管的防冻方法和进出太阳能热水器的水管的防冻排空阀、阀组系统结构原理及其设计方法，其功能是主要使进出太阳能热水器的管道排空，以防止结冰堵塞，在太阳能热水器行业并未有类似的技术和方法投入使用。其特征是：采用对太阳能热水器的上、下水管及溢流管等进出太阳能热水器的管道，在其不使用而管道中存有水时，将管道中的存水排空，而太阳能热水器内的水量不受排空影响或很少受影响的方法来防止太阳能热水器在结冰季节管道冻结而影响使用的问题，它主要通过向上、下水管及溢流管等进出太阳能热水器的管道中的一个或所有管道输入压力(液压、气压)来控制安装在太阳能热水器外部或内部的阀或阀组对太阳能热水器的上下水管及溢流管或其他管道进行排空作业或通过电控阀(电动控制阀；电磁阀；依靠电来驱动的阀、依靠电力动作的阀等)、或电控阀与向管道输入控制压力相配合的方法对太阳能热水器的上下水管及溢流管或其他管道进行排空作业来防止太阳能热水器在结冰季节管道冻结而影响使用的问题，这一防冻方法在太阳能热水器行业中还是第一次提出。当采用电控阀时，也可在电控阀控制系统上安装电子或微电脑控制系统，并在远端控制管道上也安上电动控制阀，并安装一个环境温度测温仪，当环境温度达到设定温度的最低点时，自动或手动切换到结冰模式，此时若管道中有存水，在不使用时将自动或手动排空，当环境温度达到设定温度的最高点时，自动或手动切换到正常模式，不再进行排空作业；并可在太阳能热水器的相应位置如储水箱等安装水位测量仪器，以控制管道排空、上下水的自动作业。当采用电控阀时，可采用市场上现有的阀门种类，进行单、双管或多个管道的关闭排空或导通动作来达到在结冰季节排空所有存水管道内存水的方法使进出太阳能热水器的管道防止冻结，此时在电控阀的下方应旁通一个单向止回阀，在排空管道内存水时将空气导入管道内以利排空。采用压力阀(依靠液、气压或其他压力介质进行动作的阀门)时有双管控制进出太阳能热水器的水管的排空方法和单管控制进出太阳能热水器的水管的排空方法，当采用双管控制进出太阳能的水管的排空方法，它将依据活塞阀为基础来实现，活塞阀呈长形，外壳体上两端各有一个进水口，壳体长度的适当位置有一个出水口，壳体或阀芯上有O型密封圈，为了便于阀内存水排出，当它安装在太阳能热水器外部时，将优选水平方置，并优选将其两个进水口设计在壳体的水平下端或下方，以方便阀内存水的全部排出，当它安装在太阳能热水器内部时，则无此要求，而应当尽量呈直立状态，以方便安装；两个进水口一个连接上下水管，另一个连接溢流管或另设计控制水管。(一般太阳能热水器只有此两根管外加一个排气口，当太阳能热水器有更多管道时，可进行其他选择。)连接上下水管的进水口进入水压时推动阀芯向另一端移动，直至移动到呈现出出水口，出水口与太阳能热水器的进水口相连，此时，上下水管呈直通状态，非结冰季节和用水时一般采用这种方式，当结冰季节使用时，在用完水后接在溢流管的进水口进入压力，将阀芯推向连接在上下水管的进口方向，导致活塞阀关闭，使上下水管进行排空作业，但是封闭的管道是无法进行排空的，必需有空气进入，在阀的两进水口，各旁通一个止回阀，止回阀上连接一个通气管，两止回阀都对通气管安装方向止通，其中与溢流管相连的止回阀的通气管与太阳能热水器的溢流管预留口相连，这样，当上下水管进入排空状态时，打开远端排空阀(该阀也可以为用水阀，如淋浴阀等)，空气由该侧止回阀进入上下水管，从而使管中水顺利排出，而溢流管中的水，在关闭压力输入阀后，同样打开远端的排空阀，空气由该侧止回阀进入溢流管，从而使管中水顺利排出。输入的压力也可以是气体压力或其他介质压力。该阀也可以用电控阀来控制，或采用电控和压力相结合的方式来动作。当采用单管控制进出太阳能的水管的排空方法，可采用现在现有的压力开关定位技术，当压力作用于阀芯时将阀芯顶起，此时管道中水进入太阳能内，当压力停止，在弹簧的作用下，活塞形的阀芯下行到一定位置，使通向太阳能的出口管道封闭，阀芯被定位到此位置，此时，可选择在此处旁通一个单向导通的通气阀(止回阀)，通气阀也可以设置在阀的下端阀芯接触不到的地方，并向阀内导通。当再次施加压力时，阀芯重新被顶起，此时有少量水或气进入太阳能热水器，此时停止加压力，阀芯在弹簧的作用下，脱离定位装置，下行到阀的下水口处，使太阳能热水器内的水流出，在阀壳上的下水口处有单向止回阀，防止气、水压由此处直接进入太阳能热水器内，从而使压力只能向阀芯施加压力，使阀芯动作。下水口和排空口的位置也可以互换。在阀内下端或阀的下端可以旁通一个直通太阳能的辅助通道，此通道用手动阀或电控阀或压力阀控制，在非结冰季节水经此处直接进出太阳能热水器，在结冰季节关闭，改用主阀。当此直通阀采用压力阀来控制时，则可通过溢流管来莸取压力，此时，应在压力阀旁通一个单向止回阀，以排空该阀和管道内的水，并对太阳能热水器的预留溢流管口方向止通。以上所有阀都可以设置在太阳能热水器的外部或内部的适当位置，当设置在内部时，阀的排气管和溢流管可以直接通到太阳能热水器内部无水区域的适当高度，可使阀的溢流管稍低，使超过太阳能热水器控制水位的水直接经阀排出。，阀的排气管和溢流管也可以在该阀在太阳能外热水器的管道中以三通的方式设置在太阳能外面，，当阀设置在太阳能热水器内时，可以丝口、法兰、插接等方式与太阳能热水器的预留口相结合，此预留口需按阀的形状设计或阀按预留口的形状设计，也可以牺牲一个真空热水管，阀按插管口的形状设计，从插管位置安装阀，并预以固定，此方式更适合未预留本阀安装位置的太阳能热水器。所有阀的控制管道都可以接上一个或共用一个压力显示器件，当压力在一个压力值稳定时，即表示其所需的动作目标已达到，如在上水时，当压力显示稳定时，是正在正常上水，可以在上完水后关闭阀门，在排空时，压力显示稳定，则需停止加压，进入排空状态，当需要下水时，当压力显示稳定时，要立即关闭加压力的阀门，打开用水的阀门，则太阳能热水器的水流出。为了防止进入太阳能热水器内的凉水积聚在底部，可采用高位上水结构，使凉水在上部进入，热水从下部流出。；此结构原理也可以直接整合到各种阀上。该太阳能热水器的防冻方法和阀与阀的设计方法也可以用于其他行业的适用场合。