專利名稱：液體溫差液墮止回裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于化工、制藥與飲用水等領(lǐng)域的止回裝置，具體的說是液體溫差液墮止回裝置。
背景技術(shù)：
化工、制藥與飲用水等領(lǐng)域中，常常需要在原液容器與加熱容器之間傳輸液體，如最常見的飲水機(jī)，其桶裝水或袋裝水與加熱容器之間就需要通過水管連接，把冷水傳輸?shù)郊訜崛萜鲀?nèi)進(jìn)行加熱。圖1所示為現(xiàn)有的原液容器與加熱容器連接示意圖，原液容器1與加熱容器2之間通過管道連接，管道一般不故意設(shè)置彎曲，直接將原液容器1與加熱容器2相連，在實(shí)際安裝過程中，為了節(jié)省材料，常常將管道長度設(shè)計(jì)為原液容器1與加熱容器2之間的最短距離。從而使得原液容器1與加熱容器2之間發(fā)生“竄溫”現(xiàn)象，即加熱容器2中的液體產(chǎn)生對流及與原液容器1的中液體發(fā)生熱傳遞，使原液容器1的中液體溫度受到影響。一般的機(jī)械式止回閥無法防止熱傳遞，止回閥用久損耗后，對流也不能防止，因此“竄溫”現(xiàn)象發(fā)生在化工、制藥領(lǐng)域中時(shí)，常會(huì)影響生產(chǎn)的工藝條件，對設(shè)備產(chǎn)生危害，影響產(chǎn)品質(zhì)量?！案Z溫”現(xiàn)象發(fā)生在飲用水領(lǐng)域中的飲水機(jī)中時(shí)，會(huì)使冷水管中的水也變熱，使從冷液閥中放出的水也有一定的熱量，特別是在夏天，人們就不會(huì)喝到?jīng)鏊?。也?huì)使傳統(tǒng)桶裝水飲水機(jī)的儲(chǔ)水膽中水的水溫較高，細(xì)菌也特別容易生長，長時(shí)間使用后影響了人們的飲水衛(wèi)生。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用動(dòng)態(tài)熱力學(xué)與動(dòng)態(tài)流體力學(xué)而提出一種可防止化工制藥恒溫器及飲水機(jī)中液體的對流，削減了熱傳遞與熱輻射，可使液體加熱膽中的熱膨脹液體得到疏解，排除了飲水機(jī)中細(xì)菌生長的溫床，解決了冷熱液體竄溫、竄水等問題的液體溫差液墮止回裝置。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)液體溫差液墮止回裝置，包括原液容器、加熱容器，在原液容器出液口與加熱容器進(jìn)液口之間設(shè)有對流止回管，對流止回管至少含有一道S型管，對流止回管的體積大于等于加熱容器中液體升溫膨脹的體積與液體升溫釋放出氣體的體積之和。
本發(fā)明的目的還可以通過以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)前述的液體溫差液墮止回裝置，其中所述液體升溫釋放出氣體的體積為加熱容器體積的5％～80％。
前述的液體溫差液墮止回裝置，其中所述液體升溫膨脹的體積為加熱容器的體積與液體升高的溫度與液體的膨脹系數(shù)的乘積。
前述的液體溫差液墮止回裝置，其中所述對流止回管與原液容器通過三通管連接，三通管的上管接原液容器，下管接對流止回管，中管上設(shè)有冷液出口閥門，對流止回管與加熱容器也通過三通管連接，三通管的上管接對流止回管，中管接對加熱容器，下管上設(shè)有反沖閥門或泄液閥門。
前述的液體溫差液墮止回裝置，其中所述對流止回管含有一道S型管，S型管的其中一段為大容積管，大容積管的體積大于等于加熱容器中液體升溫膨脹的體積與液體升溫釋放出氣體的體積之和。
前述的液體溫差液墮止回裝置，其中所述大容積管為橢圓形管、圓柱形管或其它異形管。
前述的液體溫差液墮止回裝置，其中所述對流止回管如不使用大容積管，可用含一道、兩道、三道、四道或四道以上的S型管。
前述的液體溫差液墮止回裝置，其中所述加熱容器上設(shè)有溢流管。
前述的液體溫差液墮止回裝置，其中所述溢流管上接有平衡溢流器，所述平衡溢流器為一桶形容器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為由于在原液容器出水口與加熱容器進(jìn)水口之間接有對流止回管，如下優(yōu)點(diǎn)對流止回管的體積大于等于加熱容器中液體升溫膨脹的體積與液體升溫釋放出氣體的體積之和，對流止回管中液體產(chǎn)生的壓力可以止住加熱容器中液體向原液容器液動(dòng)，從而起到防止冷熱液體竄溫的作用。對流止回管至少含有一道S型管，S型管的腰段無對流，而變成好的絕緣體，因此原液容器水管中的水已基本不受熱傳遞的影響，保持原有的水溫。S型管在其每一道彎曲處都存在水的反壓力，可以止住加熱容器中的熱水向原液容器水管處流動(dòng)，從而防止了熱水對流。對于飲水機(jī)，當(dāng)熱水閥打開放水時(shí)，冷水會(huì)通過對流止回S型管流入加熱容器中，每一次都保證了冷水全部進(jìn)入止回閥與加熱容器，增加了止回能力。對于化工制藥恒溫器，保證了原液容器中的液體不受加熱容器的影響，不會(huì)發(fā)生“竄溫”現(xiàn)象。本發(fā)明可徹底解決原液容器與加熱容器的竄溫問題，由此解決了人們長期以來渴望解決而尚未得到解決的問題。
圖1為現(xiàn)有的原液容器與加熱容器連接示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例四的相關(guān)參數(shù)標(biāo)示圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)如圖2所示，一種液體溫差液墮止回裝置，包括原液容器1、加熱容器2，在原液容器1出液口4與加熱容器2進(jìn)液口5之間設(shè)有對流止回管3，本實(shí)施例的對流止回管3設(shè)有一道S型管，對流止回管3的一端通過三通管7與原液容器1相連，三通閥7的中管上設(shè)有閥門。對流止回管3的另一端通過三通管8與加熱容器2相連，三通管8的下管設(shè)有閥門，打開此閥門，可對對流止回管3進(jìn)行反沖洗或泄污。S型管的中段為大容積管6，大容積管6為橢圓形管，大容積管6的體積大于等于加熱容器中液體升溫膨脹的體積與液體升溫釋放出氣體的體積之和。
假設(shè)大容積管6的體積為V1，加熱容器2的體積為V2，加熱容器2中液體升高的溫度為ΔT，加熱容器2中液體的膨脹系數(shù)為α，則必須滿足V1≥V2·ΔT·α+(5％～80％)·V2，其中(5％～80％)·V2為加熱容器2中液體升溫釋放出氣體的體積。由于大容積管6的體積大于等于加熱容器2中液體升溫膨脹的體積與液體升溫釋放出氣體的體積之和，對流止回管3的體積就大于加熱容器2中液體升溫膨脹的體積與液體升溫釋放出氣體的體積之和，對流止回管3就可以止住加熱容器2中液體竄溫。
實(shí)施例二本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)如圖3所示，一種液體溫差液墮止回裝置，包括原液容器1、加熱容器2，在原液容器1出液口4與加熱容器2進(jìn)液口5之間設(shè)有對流止回管3，本實(shí)施例的對流止回管3設(shè)有兩道S型管，兩道S型管的體積大于等于加熱容器中液體升溫膨脹的體積與液體升溫釋放出氣體的體積之和。
假設(shè)兩道S型管的體積為V3，加熱容器2的體積為V2，加熱容器2中液體升高的溫度為ΔT，加熱容器2中液體的膨脹系數(shù)為α，則必須滿足V3≥V2·ΔT·α+(5％～80％)·V2，其中(5％～80％)·V2為加熱容器2中液體升溫釋放出氣體的體積。由于兩道S型管液墮部分的體積大于等于加熱容器2中液體升溫膨脹的體積與液體升溫釋放出氣體的體積之和，對流止回管3的體積就大于加熱容器2中液體升溫膨脹的體積與液體升溫釋放出氣體的體積之和，對流止回管3就可以止住加熱容器2中液體竄溫。
實(shí)施例三本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)如圖4所示，一種液體溫差液墮止回裝置，包括原液容器1、加熱容器2，在原液容器1出液口4與加熱容器2進(jìn)液口5之間設(shè)有對流止回管3，本實(shí)施例的對流止回管3設(shè)有一道S型管，S型管的中段為大容積管6，大容積管6為橢圓形管，大容積管6的體積大于等于加熱容器中液體升溫膨脹的體積與液體升溫釋放出氣體的體積之和。本實(shí)施的加熱容器2上設(shè)有溢流管9，溢流管9上設(shè)有平衡溢流器10，平衡溢流器10為一桶形容器。本實(shí)施例可用于加熱容器2中液體溫度而變化的液體溫差液墮止回裝置。當(dāng)加熱容器2中液體溫度變化時(shí)，加熱容器2中體積變化復(fù)雜，對流止回管3的體積難以確定，由于溢流管9的存在，可減少加熱容器2中的壓力，使加熱容器2中液體壓力相當(dāng)于不會(huì)變化，當(dāng)大容積管6的體積大于等于加熱容器2中液體升溫膨脹的體積與液體升溫釋放出氣體的體積之和減去平衡溢流器10所增加的體積時(shí)，即可使對流止回管3滿足要求。
假設(shè)大容積管6的體積為V1，加熱容器2的體積為V2，平衡溢流器10所增加的體積為V3，加熱容器2中液體升高的溫度為ΔT，加熱容器2中液體的膨脹系數(shù)為α，溢流管9的長度為H1，液體密度為ρ，V1≥V2·ΔT·α+(5％～80％)·V2-V3，其中(5％～80％)·V2為加熱容器2中液體升溫釋放出氣體的體積，平衡溢流器10對加熱容器2產(chǎn)生的壓強(qiáng)P＝ρ·g·H1，由于平衡溢流器10對加熱容器2有一個(gè)壓強(qiáng)，即使加熱容器2的溫度變化，在V1≥V2·ΔT·α+(5％～80％)·V2-V3的條件下，對流止回管3就可以止住加熱容器2中液體竄溫。
實(shí)施例四本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)如圖5所示，一種液體溫差液墮止回裝置，包括原液容器1、加熱容器2，在原液容器1出液口4與加熱容器2進(jìn)液口5之間設(shè)有對流止回管3，本實(shí)施例的對流止回管3設(shè)有兩道S型管，兩道S型管液墮部分的體積大于等于加熱容器中液體升溫膨脹的體積與液體升溫釋放出氣體的體積之和減去平衡溢流器10所增加的體積。本實(shí)施的加熱容器2上設(shè)有溢流管9，溢流管9上設(shè)有平衡溢流器10，平衡溢流器10為一桶形容器。本實(shí)施例可用于加熱容器2中液體溫度為變化的體溫差液墮止回裝置。當(dāng)加熱容器2中液體溫度變化時(shí)，加熱容器2中體積變化復(fù)雜，對流止回管3的體積難以確定，由于溢流管9的存在，可減少加熱容器2中的壓力，使加熱容器2中液體溫度相當(dāng)于不會(huì)變化，當(dāng)兩道S型管的體積大于等于加熱容器中液體升溫膨脹的體積與液體升溫釋放出氣體的體積之和時(shí)，即可使對流止回管3滿足要求。
假設(shè)兩道S型管液墮部分的體積為V4，加熱容器2的體積為V2，加熱容器2中液體升高的溫度為ΔT，加熱容器2中液體的膨脹系數(shù)為α，溢流管9的長度為H1，液體密度為ρ，V4≥V2·ΔT·α+(5％～80％)·V2-V3，其中(5％～80％)·V2為加熱容器2中液體升溫釋放出氣體的體積。平衡溢流器10對加熱容器2產(chǎn)生的壓強(qiáng)P＝ρ·g·H1，由于平衡溢流器10對加熱容器2有一個(gè)壓強(qiáng)，即使加熱容器2的溫度與壓力變化，在V4≥V2·ΔT·α+(5％～80％)·V2-V3的條件下，對流止回管3就可以止住加熱容器2中液體竄溫。
下面通過理論推導(dǎo)來進(jìn)一步說明本裝置的液墮止回作用。如圖6所示，對流止回管從左到右依次為管1、管2、管3、管4、管5，由于容器液面的高度因時(shí)間、溫度與流體變化而形成動(dòng)態(tài)平衡，且管中液體的密度和溫度隨距離、時(shí)間、溫度的變化而變化，極其復(fù)雜，因此只取其平均值。管中液體的溫度依次為T1、T2、T3、T4、T5，密度依次為ρ1、ρ2、ρ3、ρ4、ρ5，管1中液體的密度與原液容器中液體的密度相同。加熱容器中液體的溫度為T6，原液容器中液體的溫度與管1中水的溫度相同，為T1。以整個(gè)裝置的底面為基準(zhǔn)線，管2頂端到基準(zhǔn)線的高度為H2，底端到基準(zhǔn)線的高度為B1，管4頂端到基準(zhǔn)線的高度為H3，底端到基準(zhǔn)線的高度為B2，原液容器中液面到基準(zhǔn)線的高度為H1，加熱容器底端到基準(zhǔn)線的高度為B3，平衡溢流器中液面到基準(zhǔn)線的高度為H7，加熱容器的體積為V6，加熱容器的膨脹體積為ΔV6。設(shè)溫度每升高1度，密度變化量為Δρ。
平衡溢流器對原液容器產(chǎn)生的壓強(qiáng)P7＝(H7-H1)*Δρ(T7-T1)*g；式中Δρ為液體熱膨脹密度系數(shù)；P3-P4＝(H2-B2)*Δρ3*T3*g-(H3-B2)*Δρ4*T4*g；P1-P2＝(H1-B1)*Δρ1*T1*g-(H2-B1)*Δρ2*T2*g；止回條件P3-P4+P1-P2＞P7，平衡溢流器增加的體積ΔV7＝ΔH7*n*(Φ7/2)2；ΔH7＝H7-H1；
平衡溢流器膨脹體積條件ΔV7＞V6*α*(T6-T1)；式中α為液體體積膨脹系數(shù)(表示當(dāng)物體溫度改變1攝氏度時(shí)，其體積的變化和它在0℃時(shí)體積之比，設(shè)在0℃時(shí)物質(zhì)的體積為V0，在t℃時(shí)的體積為Vt，則體脹系數(shù)的定義式為α＝(Vt-V0)/V0t，即有Vt＝V0(1+αt)。由于固體或液體的膨脹系數(shù)很小，為計(jì)算方便起見，在溫度不甚高時(shí)，可直接用下式計(jì)算，無需再求0℃時(shí)的體積V0，V2＝V1[1+α(t2-t1)]。式中V1是在t1℃時(shí)的體積，V2是在t2℃時(shí)的體積。若是水，則是溫度改變1攝氏度時(shí)，其體積的變化和它在4℃時(shí)體積之比。)。
本發(fā)明還可以有其它實(shí)施方式，凡采用同等替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.液體溫差液墮止回裝置，包括原液容器、加熱容器，其特征在于在所述原液容器出液口與加熱容器進(jìn)液口之間設(shè)有對流止回管，所述對流止回管至少含有一道S型管，所述對流止回管的體積大于等于加熱容器中液體升溫膨脹的體積與液體升溫釋放出氣體的體積之和。
2.如權(quán)利要求1所述的液體溫差液墮止回裝置，其特征在于所述液體升溫釋放出氣體的體積為加熱容器體積的5％～80％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的液體溫差液墮止回裝置，其特征在于所述液體升溫膨脹的體積為加熱容器的體積與液體升高的溫度與液體的膨脹系數(shù)的乘積。
4.如權(quán)利要求1所述的液體溫差液墮止回裝置，其特征在于所述對流止回管與原液容器通過三通管連接，所述三通管的上管接原液容器，下管接對流止回管，中管上設(shè)有冷液出口閥門，所述對流止回管與加熱容器也通過三通管連接，所述三通管的上管接對流止回管，中管接對加熱容器，下管上設(shè)有反沖閥門或泄液閥門。
5.如權(quán)利要求1所述的液體溫差液墮止回裝置，其特征在于所述對流止回管含有一道S型管，所述S型管的其中一段為大容積管，所述大容積管的體積大于等于加熱容器中液體升溫膨脹的體積與液體升溫釋放出氣體的體積之和。
6.如權(quán)利要5所述的液體溫差液墮止回裝置，其特征在于所述大容積管為橢圓形管、圓柱形管或其它異形管。
7.如權(quán)利要求1所述的液體溫差液墮止回裝置，其特征在于所述對流止回管含一道、兩道、三道、四道或四道以上S型管。
8.如權(quán)利要求5或7所述的液體溫差液墮止回裝置，其特征在于所述加熱容器上設(shè)有溢流管。
9.如權(quán)利要求8所述的液體溫差液墮止回裝置，其特征在于所述溢流管上接有平衡溢流器，所述平衡溢流器為一桶形容器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于化工、制藥與飲用水等領(lǐng)域的止回裝置，是液體溫差液墮止回裝置，包括原液容器、加熱容器，在原液容器出液口與加熱容器進(jìn)液口之間設(shè)有對流止回管，對流止回管至少含有一道S型管，對流止回管的體積大于等于加熱容器中液體升溫膨脹的體積與液體升溫釋放出氣體的體積之和。本發(fā)明利用動(dòng)態(tài)熱力學(xué)與動(dòng)態(tài)流體力學(xué)而提出，可防止化工制藥恒溫器及飲水機(jī)中液體對流，削減了熱傳遞與熱輻射，排除了細(xì)菌生長的溫床，解決了冷熱液體竄溫問題。
文檔編號(hào)A47J31/46GK101073469SQ20071012616
公開日2007年11月21日 申請日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者謝剛正 申請人:謝剛正