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供熱井口余熱回收器.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510335820.0

申請日:

2015.06.17

公開號:

CN104990292A

公開日:

2015.10.21

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F24J 3/00申請日:20150617|||公開
IPC分類號: F24J3/00 主分類號: F24J3/00
申請人: 郭凱
發明人: 郭凱
地址: 710065陜西省西安市雁塔區錦業二路逸翠園一期北門向西70米消防通道處陜西昊凱新能源研究院
優先權:
專利代理機構: 西安新思維專利商標事務所有限公司61114 代理人: 李罡
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510335820.0

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.03.29|||2015.11.18|||2015.10.21

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種供熱井口余熱回收器,包括:蒸汽換熱單元、儲熱單元、保衛單元、蒸汽收集單元;所述蒸汽換熱單元包括圓柱形筒體,所述儲熱單元為至少一個扇形體的儲槽,所述儲槽套設在圓柱形筒體外,所述蒸汽收集單元為一倒置的引導聚合蒸汽的漏斗,所述漏斗的上開孔與所述蒸汽換熱單元的圓柱形筒體的底面連接,所述保衛單元為一圓柱筒體,所述圓柱筒體上設置有用于閉合通道的通道門,所述蒸汽換熱單元、儲熱單元、蒸汽收集單元均設置在圓柱筒體內,所述圓柱形筒體的頂面延伸到圓柱筒體外,所述蒸汽收集單元的漏斗的下開孔與圓柱筒體的底面連接。本發明對供熱井口產生的蒸汽進行熱力回收,根據使用方溫度的不同其回收率高達55%~85%。

權利要求書

權利要求書
1.  一種供熱井口余熱回收器,其特征在于,該回收器包括:蒸汽換熱單元(1)、儲熱單元(2)、保衛單元(3)、蒸汽收集單元(4);所述蒸汽換熱單元(1)包括圓柱形筒體(101),所述儲熱單元(2)為至少一個扇形體的儲槽(201),所述儲槽(201套設在圓柱形筒體(101)外,所述蒸汽收集單元(4)為一倒置的引導聚合蒸汽的漏斗,所述漏斗的上開孔與所述蒸汽換熱單元(1)的圓柱形筒體(101)的底面連接,所述保衛單元(3)為一圓柱筒體,所述圓柱筒體上設置有用于閉合通道的通道門,所述蒸汽換熱單元(1)、儲熱單元(2)、蒸汽收集單元(4)均設置在圓柱筒體內,所述蒸汽換熱單元(1)的圓柱形筒體(101)的頂面延伸到圓柱筒體外,所述蒸汽收集單元(4)的漏斗的下開孔與圓柱筒體的底面連接。

2.  根據權利要求1所述的供熱井口余熱回收器,其特征在于:所述圓柱形筒體(101)內壁呈螺旋上升形式設置的翅片螺旋狀槽道(102)、設置在翅片螺旋狀槽道(102)內的若干個翅片(103),所述圓柱形筒體(101)的頂部設置有至少一個形狀為弓形的擋風板(104),所述擋風板(104)設置四塊時,每塊擋風板(104)水平相對位置為弦與其相鄰位置弦相交為90°,并且每條弦距離圓心為半徑的57%的長度,其相對高度為第一塊為距離頂口30~40mm的位置,第二塊為距離頂口50~80mm的位置,第三塊距離頂口70~100mm的位置,第四塊距離頂口130~160mm的位置。

3.  根據權利要求1或2所述的供熱井口余熱回收器,其特征在于:所述圓柱形筒體(101)外壁從下到上設置至少一個觸點(105),所述觸點(105)為一橢圓形凸起,當設置四個觸點(105)時,在水平角度分別處于四個正方向上;所述四個觸點的形狀均為橢圓形。

4.  根據權利要求3所述的供熱井口余熱回收器,其特征在于:所述圓柱形筒體(101)內從下到上設置至少一個發電電機(106),當設置三臺發電電機(106)時,第一發電機位于圓柱形筒體(101)頂部1/8的距離處,其和水平面的夾角為35°,第二發電機位于圓柱形筒體(101)頂部2/8的距離處,其和水平面的夾角為160°,第三發電機位于圓柱形筒體(101)頂部3/8的距離處,其水平面的夾角為15°。

5.  根據權利要求4所述的供熱井口余熱回收器,其特征在于:所述儲槽(201)套設在蒸汽換熱單元(1)的圓柱形筒體(101)外,每個儲槽(201)對應一個觸點(105)安裝,所述儲槽(201)的底部設置用于旋轉儲槽(201)的軌道槽;當所述儲槽(201)為四個時,四個儲槽(201)之間無任何連接,并且相互之間不接觸,并且四個儲槽(201)對應與蒸汽換熱單元(1)的四個觸點(105)接觸換熱。

6.  根據權利要求5所述的供熱井口余熱回收器,其特征在于:所述保衛單元(3)的圓柱筒體與儲熱單元(2)的儲槽(201)之間設置有保溫材料層。

7.  根據權利要求6所述的供熱井口余熱回收器,其特征在于:所述儲熱單元(2)、蒸汽收集單元(4)之間設置有推送單元(5);所述推送單元(5)包括外部形狀為傘形齒輪的發條(501)、第一滾珠滑道(504)、第二滾珠滑道(505)、齒輪組(502)、齒輪(503)、下傘形齒輪(506),所述第二滾珠滑道(505)位于儲槽(201)的一側,所述下傘形齒輪(506)套設在第二滾珠滑道(505)上,所述下傘形齒輪(506)通過第一滾珠滑道(504)與保衛單元(3)上的通道門的觸點連接,所述儲槽(201)下方與蒸汽收集單元(4)的漏斗之間設置外部形狀為傘形齒輪的發條(501),所述儲槽(201)底側設置有齒條(202),所述齒條(202)與齒輪組(502)嚙合,所述齒輪組(502)的外側與齒輪(503)連接,所述齒輪(503)與位于第二滾珠滑道(505)下方的下傘形齒輪(506)嚙合。

說明書

說明書供熱井口余熱回收器
技術領域
本發明屬于熱能回收技術領域,具體涉及一種供熱井口余熱回收器。
背景技術
冬季供熱是北方地區政府一項保證基本民生生活的基本措施,而鋪設采暖管道各地采用的方式無非只有兩種第一為直埋法,第二為地溝管道敷設法兩種。但無論這兩種方式中的哪一種,其都存在一旦保溫材料和水接觸或被水滲透失去保溫效果后,在冬季產生一道奇觀——井口噴霧。這種霧氣絕大多數是由75℃~95℃的一次供熱管道耗能產生的,這種耗能是被動并不可逆的。而這種消耗無疑是非常大的浪費,并且各地均發生過居民被供熱管道檢修井口燙傷的事故。在這種背景下一些供熱企業采取在井口安放一個類似于小型煙囪的裝置將熱氣排于高于人體身高的高度,而另外一些供熱企業對此無能為力便不采取任何作為。
發明內容
有鑒于此,本發明的主要目的在于提供一種供熱井口余熱回收器。
為達到上述目的,本發明的技術方案是這樣實現的:
本發明實施例提供一種供熱井口余熱回收器,該回收器包括:蒸汽換熱單元、儲熱單元、保衛單元、蒸汽收集單元;所述蒸汽換熱單元包括圓柱形筒體,所述儲熱單元為至少一個扇形體的儲槽,所述儲槽套設在圓柱形筒體外,所述蒸汽收集單元為一倒置的引導聚合蒸汽的漏斗,所述漏斗的上開孔與所述蒸汽換熱單元的圓柱形筒體的底面連接,所述保衛單為一圓柱筒體,所述圓柱筒體上設置有用于閉合通道的通道門,所述蒸汽換熱單元、儲熱單元、蒸汽收集單元均設置在圓柱筒體內,所述蒸汽換熱單元的圓柱形筒體的頂面延伸到圓柱筒體外,所述蒸汽收集單元的漏斗的下開孔與圓柱筒體的底面連接。
上述方案中,所述圓柱形筒體內壁呈螺旋上升形式設置的翅片螺旋狀槽道、設置在翅片螺旋狀槽道內的若干個翅片,所述圓柱形筒體的頂部設置有至少一個形狀為弓形的擋風板,所述擋風板設置四塊時,每塊擋風板水平相對位置為弦與其相鄰位置弦相交為90°,并且每條弦距離圓心為半徑的57%的長度,其相對高度為第一塊為距離頂口30~40mm的位置,第二塊為距離頂口50~80mm的位置,第三塊距離頂口70~100mm的位置,第四塊距離頂口130~160mm的位置。
上述方案中,所述圓柱形筒體外壁從下到上設置至少一個觸點,所述觸點為一橢圓形凸起,當設置四個觸點時,在水平角度分別處于四個正方向上;所述四個觸點的形狀均為橢圓形。
上述方案中,所述圓柱形筒體內從下到上設置至少一個發電電機,當設置三臺發電電機時,第一發電機位于圓柱形筒體頂部1/8的距離處,其和水平面的夾角為35°,第二發電機位于圓柱形筒體頂部2/8的距離處,其和水平面的夾角為160°,第三發電機位于圓柱形筒體頂部3/8的距離處,其水平面的夾角為15°。
上述方案中,所述儲槽套設在蒸汽換熱單元的圓柱形筒體外,每個儲槽對應一個觸點安裝,所述儲槽的底部設置用于旋轉儲槽的軌道槽;當所述儲槽為四個時,四個儲槽之間無任何連接,并且相互之間不接觸,并且四個儲槽對應與蒸汽換熱單元的四個觸點接觸換熱。
上述方案中,所述保衛單元的圓柱筒體與儲熱單元的儲槽之間設置有保溫材料層。
上述方案中,所述儲熱單元、蒸汽收集單元之間設置有推送單元;所述推送單元包括外部形狀為傘形齒輪的發條、第一滾珠滑道、第二滾珠滑道、齒輪組、齒輪、下傘形齒輪,所述第二滾珠滑道位于儲槽的一側,所述下傘形齒輪套設在第二滾珠滑道上,所述下傘形齒輪通過第一滾珠滑道與保衛單元上的通道門的觸點連接,所述儲槽下方與蒸汽收集單元的漏斗之間設置外部形狀為傘形齒輪的發條,所述儲槽底側設置有齒條,所述齒條與齒輪組嚙合,所述齒輪組的外側與齒輪連接,所述齒輪與位于第二滾珠滑道下方的下傘形齒輪嚙合。
與現有技術相比,本發明的有益效果:
本發明對供熱井口(或其他熱力型井口)產生的蒸汽進行熱力回收,根據使用方溫度的不同其回收率高達55%~85%。并且在經過吸收后的蒸汽攜帶氣整體的溫度均低于35℃,其中水分絕大部分冷凝回歸于井下。
附圖說明
圖1為本發明實施例提供一種供熱井口余熱回收器的結構示意圖;
圖2為圖1的后視圖;
圖3為本發明實施例提供一種供熱井口余熱回收器的翅片的結構示意圖;
圖4為本發明實施例提供一種供熱井口余熱回收器的儲槽的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。
本發明實施例提供一種供熱井口余熱回收器,如圖1、2所示,包括:蒸汽換熱單元1、儲熱單元2、保衛單元3、蒸汽收集單元4;
所述蒸汽換熱單元1包括圓柱形筒體101、圓柱形筒體101內壁呈螺旋上升形式設置的翅片螺旋狀槽道102、設置在翅片螺旋狀槽道102內的若干個翅片103,所述圓柱形筒體101的頂部設置有至少一個形狀為弓形的擋風板104,所述擋風板104設置四塊時,每塊擋風板104水平相對位置為弦與其相鄰位置弦相交為90°,并且每條弦距離圓心為半徑的57%的長度,其相對高度為第一塊為距離頂口30~40mm的位置,第二塊為距離頂口50~80mm的位置,第三塊距離頂口70~100mm的位置,第四塊距離頂口130~160mm的位置;
所述圓柱形筒體101外壁從下到上設置至少一個觸點105,所述觸點105為一橢圓形凸起,當設置四個觸點105時,從水平角度看分別處于四個正方向上,其逆時針排布編號依次為第一觸點、第二觸點、第三觸點、第四觸點,四個觸點中,第一觸點為電能轉熱觸點其溫度最高,第四觸點距離井口最近溫度第二高,第三觸點位置次之所以溫度第三,第四觸點溫最低;第一觸點利用蒸汽的熱差式流動通過發電機和電熱轉化器對第一觸點進行供熱,而第二觸點、第三觸點、第四觸點均是通過直接和蒸汽進行接觸式熱傳遞進行吸收熱量。四個觸點的形狀均為橢圓形,最短直徑垂直于第一部分的高,最短直徑為3πr/10(r為第一部分半徑),而面積用公式F=Q/(K K* △tm);
所述圓柱形筒體101內從下到上設置至少一個發電電機106,當設置三臺發電電機106時,第一發電機位于圓柱形筒體101頂部1/8的距離處,其和水平面的夾角為35°,第二發電機位于圓柱形筒體101頂部2/8的距離處,其和水平面的夾角為160°,第三發電機位于圓柱形筒體101頂部3/8的距離處,其水平面的夾角為15°;所述三臺發電電機106均為第一觸點提供能量,可以根據具體情況也可適當加減,其數量過多會增加成本,而數量不足則提供的熱量會大打折扣;由于蒸汽溫度高于外界環境,產生一個向上的流動勢,這股流動勢帶動發電電機106的葉片,使發電電機106產生電能,而發電電機106所產生電能再由電熱器轉化成的熱能,最終供給給第一觸點;如圖3所示,所述第二觸點、第三觸點、第四觸點均由連接在每一部分上的翅片103將攔截下來的熱能集中傳遞給觸點,每個觸點上的翅片103相互之間沒有接觸,并且翅片103整體呈螺旋上升形排列,每個翅片103均由圓柱形筒體101的管壁向管心方向水平伸長,并且每個翅片103的長度為圓柱形筒體101半徑的15%~85%不等的無序排列,所述觸點105、翅片103之間的間隙為50~150mm的距離。
所述儲熱單元2為至少一個扇形體的儲槽201,所述儲槽201套設在蒸汽換熱單元1的圓柱形筒體101外,每個儲槽201對應一個觸點105安裝,所述儲槽201的底部設置用于旋轉儲槽201的軌道槽;當所述儲槽201為四個時,四個儲槽201之間無任何連接,并且相互之間不接觸,并且四個儲槽201對應與蒸汽換熱單元1的四個觸點105接觸換熱;第一觸點對應的位置為第一儲槽,第二觸點對應的位置為第二儲槽,第三觸點對應的位置為第三儲槽,第四觸點對應的位置為第四儲槽;由于第一儲槽對應第一觸點,所以第一儲槽位置的熱能最高,溫度也最高;第四儲槽位置的熱能次之;第三儲槽位置的熱能再次;第二儲槽位置的熱能最低,所以在取用時只取用第一儲槽位置的儲槽201;在第一儲罐位置的儲槽被取走后,加入新的儲槽201,利用軌道槽推入第一儲槽位置的儲槽過程中,將新加入的第一儲槽位置中的儲槽201推入第二儲槽位置,第二儲槽位置的儲槽201推入第三儲槽位置,第三儲槽位置的儲槽201推入第四儲槽位置,第四儲槽位置的儲槽201推入第一儲槽位置,這樣,將新放入的儲槽201先接受低品溫區的熱度,依次提高,最后進入最高溫區受熱,儲滿熱量后拉走使用。
如圖4所示,所述儲槽201的內圓弧面的材質為金屬或超導纖維等,其他部分為塑料,所述儲槽201中填充材料為可儲熱的相變材料或其他,所述相變材料固定于金屬柵板上;制作相變材料填充式金屬柵板時,將金屬柵板置于平面上,將熔融的材料灌入金屬柵板的柵格內,待冷卻后分層順序碼放填充慢后將儲槽封口并抽真空,待組裝,金屬柵板中的小方格為正方形小格,其邊長的計算公式為:(儲槽201的直徑—圓柱形筒體101的直徑)/K系數,K系數取值由體積大小決定其值一般取值為21~74之間);所述金屬柵板上的水平線和豎直線上每一層和下一層之間相錯每格邊長的15%~60%左右的距離,這樣,使自接觸面起內部的溫度更加均勻,而且能夠有效解決相變材料的多種問題:①結晶水合物多次相變后脫水,沉淀后導致儲熱能力大幅度下降,更有甚者會徹底失去儲熱能力,而金屬柵板的相錯交叉使得相變材料發生相變后,本就因為粘度大而移動能力弱的熔融態物質在錯亂的通道內更加無法流動,即在相變的同時每一格內的相變材料相對處于一個小空間內,在相變的同時無水鹽能夠在其結晶水中充分溶解。②相變材質導熱慢,相變材料自身導熱不好(為其材料特性決定),但在柵格中四周的金屬隔板全部能夠導熱,所以能夠使設備整體保持很好的一致性。③相變材料過冷問題,過冷問題普遍存在于想變材料的研究中,但通過大量的實驗發現,相變材料(除配方問題外)在容積越多的情況下過冷問題越嚴重,在柵格中的相變材料本身處于一個非常狹小的空間內,這樣能夠大幅度減少過冷問題的產生。
所述蒸汽收集單元4為一倒置的漏斗,用于引導聚合蒸汽,所述漏斗的上開孔與所述蒸汽換熱單元1的圓柱形筒體101的底面連接。
所述保衛單元3為一圓柱筒體,所述圓柱筒體上設置有用于閉合通道的通道門,所述蒸汽換熱單元1、儲熱單元2、蒸汽收集單元4均設置在圓柱筒體內,所述蒸汽換熱單元1的圓柱形筒體101的頂面延伸到圓柱筒體外,所述蒸汽收集單元4的漏斗的下開孔與圓柱筒體的底面連接,所述圓柱筒體與儲熱單元2的儲槽201之間設置有保溫材料層,所述保溫材料層的材料選擇需要根據所處環境綜合分析得到,由于各種保溫材料的保溫性能有所差異,建議用多種不同的保溫材料分層混合使用,通過大量實驗數據證明保溫材料的種類為2~5種最優,并且每兩種保溫材料用正面為高反光率,背面為純黑色的鋁塑膜黏貼兩層,這樣的能夠最大限度的對第2部分的儲槽進行保溫,其中高反光率面向內粘黏,并且保溫材質均黏于圓柱筒體內壁,與儲槽201之間留有1~3cm的間隙,此外保溫材料的排布順序為按所選材料的導熱率由大到小的由圓柱筒體內壁向儲槽201方向依次粘黏。
所述儲熱單元2、蒸汽收集單元4之間設置有推送單元5,其作用是在取放儲熱單元2的第一儲槽位置的儲槽時為其提供滑道,并且儲存取放儲熱單元2的推拉勢能,在保衛單元3通道門閉合解鎖時,利用儲存勢能推動儲槽201滑動到指定槽位。
所述推送單元5包括外部形狀為傘形齒輪的發條501、第一滾珠滑道504、第二滾珠滑道505、齒輪組502、齒輪503、下傘形齒輪506,所述第二滾珠滑道505位于儲槽201的一側,所述下傘形齒輪506套設在第二滾珠滑道505上,所述下傘形齒輪506通過第一滾珠滑道504與保衛單元3上的通道門的觸點連接,所述儲槽201下方與蒸汽收集單元4的漏斗之間設置外部形狀為傘形齒輪的發條501,所述儲槽201底側設置有齒條202,所述齒條202與齒輪組502嚙合,所述齒輪組502的外側與齒輪503連接,所述齒輪503與位于第二滾珠滑道505下方的下傘形齒輪506嚙合。
所述推送單元5的工作過程如下:①打開通道門,利用連接點將力傳遞給固定于第一滾珠滑道504上的連桿,帶動固定于第二滾珠滑道505上的下傘形齒輪506從A位置下降到B位置;②齒輪503和發條501與被滑動到B位置的下傘形齒輪506鏈接;③拉動儲槽201,由于儲槽201下部皆有齒條202,利用齒條202滑動時會帶動齒輪組502的轉動,但齒輪組502皆為鑲有單項軸承的齒輪,拉動儲槽201時,齒輪組502所帶軸承與拉動方向作用力一致,所以此時不產生作用力;④更換儲槽201;⑤推入儲槽201,此時齒輪組502所帶軸承與作用力為相逆方向,齒輪之間相互帶動旋轉,將旋轉力傳遞給齒輪503;⑥所述齒輪組502旋轉,通過處于B位置的下傘形齒輪506將作用力傳遞給外部為發條501;⑦所述發條501由于旋轉而產生勢能;⑧將通道門關閉,此時處于第二滾珠滑道505上的下傘形齒輪50從B位置上升到A位置后,裝置解鎖后將儲槽推送到相應位置。
以上所述,僅為本發明的較佳實施例而已,并非用于限定本發明的保護范圍。

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