專利名稱：基于溫度差的流量控制器的制作方法
基于溫度差的流量控制器
所屬領(lǐng)域
本發(fā)明涉及用于采暖戶用熱能表的一種流量控制器，該控制器以采暖流體 高、低溫流道的溫度差為自變量，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量流體的流量實(shí)時(shí)等比例調(diào)控。
背景技術(shù)：
建筑供暖若實(shí)現(xiàn)按戶計(jì)量收費(fèi)可節(jié)能25%，熱能表是實(shí)現(xiàn)供暖計(jì)量收費(fèi)的主 要支撐部件。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)戶用熱能表主要型式是源于歐洲技術(shù)的電子型熱能表。 電子型熱能表由流量傳感器、計(jì)算器和配對(duì)的溫度傳感器等部件組合而成，主 要優(yōu)點(diǎn)是數(shù)字顯示并配有網(wǎng)絡(luò)通信接口，但由于價(jià)格高、靠外部電源供電、結(jié) 構(gòu)上容易人為蓄意干擾和破壞，因此，其推廣應(yīng)用在一定程度上受到制約。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種由供暖流體自給動(dòng)力、全部組件為非電量的經(jīng)濟(jì)、 實(shí)用新型熱能表的支撐部件-基于溫度差的流量控制器裝置。該流量控制器外加 一塊熱水表即可組成完整的熱能表。
為達(dá)到上述目的在閥體內(nèi)設(shè)置兩個(gè)相互密閉的腔體，在其中的一個(gè)腔體內(nèi)設(shè) 置由導(dǎo)熱材料制成中空密閉殼體結(jié)構(gòu)的感溫包，感溫包的兩端外側(cè)與閥體固聯(lián)， 一端的內(nèi)側(cè)與波紋管固聯(lián)，二者組成一密閉腔體。感溫包內(nèi)填充適量的感溫介 質(zhì)，感溫介質(zhì)可以是飽和蒸汽工質(zhì)、也可以是與溫度成近似線性關(guān)系的熱膨脹 物質(zhì)，在閥體壁面對(duì)應(yīng)于感溫包處開(kāi)有高溫流道的進(jìn)、出口各一；在閥體的另 一腔體內(nèi)，與閥體內(nèi)壁活動(dòng)聯(lián)接一柱狀薄壁套筒，在套筒圓周相隔180。的兩條 素線上各開(kāi)一條狀孔口，條狀孔口的寬度與閥體上的低溫流道對(duì)應(yīng)進(jìn)、出流口 相匹配，開(kāi)口的長(zhǎng)度以充分容納與其軸向活動(dòng)配合的閥芯為準(zhǔn)則。套筒的兩端軸線上同向各固聯(lián)一活塞桿，活塞桿的一端抵緊波紋管的外端面，另一端與套 筒端面固聯(lián)。套筒的另一端外側(cè)通過(guò)彈簧抵緊閥體。在套筒內(nèi)部設(shè)置一中部縮 徑兼作感溫包的柱狀啞鈴形閥芯，閥芯的外徑與套筒內(nèi)壁活動(dòng)聯(lián)接，閥芯的一 端通過(guò)彈簧抵緊套筒內(nèi)側(cè)、另一端與波紋管密閉固聯(lián)，套筒內(nèi)側(cè)的活塞桿抵壓 于波紋管的外端面。兩個(gè)感溫包的容積相等設(shè)置并注入同種、等量的感溫介質(zhì)。 套筒相對(duì)閥體、閥芯相對(duì)套筒均可軸向移動(dòng)，相對(duì)移動(dòng)量的大小取決于流經(jīng) 并接觸各自感溫包外表面高、低溫流道內(nèi)供暖流體的溫度差；在閥體壁面上開(kāi)
有低溫進(jìn)、出水流道，進(jìn)水流道開(kāi)一個(gè)流口，其位置特征以套筒、閥芯相對(duì)閥
體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中流口不被遮擋為宜；閥體上低溫出水流道開(kāi)設(shè)兩個(gè)并列的出流口， 一個(gè)是計(jì)量出流口、另一個(gè)是差分出流口，其位置特征是兩個(gè)出流口的間距與 閥芯縮徑的軸向?qū)挾认嗟?，保證套筒、閥芯相對(duì)于閥體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的任意時(shí)刻， 兩個(gè)低溫出水流道的通流面積之和恒定、有效通流面積實(shí)時(shí)互補(bǔ)，出流口液阻 不變，實(shí)現(xiàn)等液阻流量差分。
基于溫度差的流量控制器，其工作原理是高溫流道的流體接觸并流經(jīng)感溫 包，將熱量傳遞給感溫包外壁，感溫包內(nèi)的感溫介質(zhì)從感溫包內(nèi)壁吸熱后飽和 蒸汽氣壓增大或體積膨脹推壓波紋管移動(dòng)，帶動(dòng)外側(cè)的活塞桿軸向移動(dòng)，從而 推動(dòng)套筒相對(duì)閥體產(chǎn)生位移；當(dāng)高溫流道的流體溫度降低時(shí)，在套筒與閥體間 彈簧推力的作用下，套筒相對(duì)閥體反向移動(dòng)，直至感溫包對(duì)活塞的推壓力與彈 簧推力平衡為止。高溫流道中流體的每一溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)于套筒相對(duì)閥體有一個(gè)確 定的位置；低溫流道的工作原理與高溫流道相似，低溫流道中流體的每一溫度 點(diǎn)，閥芯與套筒也有一確定的相對(duì)位置，不同的是當(dāng)?shù)蜏亓鞯乐辛黧w溫升時(shí)， 閥芯相對(duì)套筒移動(dòng)且方向與套筒相反。由于兩個(gè)感溫包的容積相等設(shè)置，內(nèi)部 填充的感溫介質(zhì)同質(zhì)、等量，且兩組波紋管、活塞桿的結(jié)構(gòu)相同設(shè)置，在兩個(gè)感溫包獲得同樣溫升的條件下產(chǎn)生的位移量相等，在溫升值不同時(shí)會(huì)產(chǎn)生位移 差，這個(gè)位移差恰好等于計(jì)量出流口的開(kāi)度值，也恰好是差分出流口的關(guān)度值， 二者實(shí)時(shí)互補(bǔ)。當(dāng)高、低溫流道中的流體產(chǎn)生溫度差時(shí)，計(jì)量出流口會(huì)產(chǎn)生與 溫度差值成等比例的開(kāi)度值，又因?yàn)橛?jì)量出流口的流量與自身的開(kāi)度值成正比， 因此，計(jì)量流的大小與高、低溫流道中流體的溫度差成正比，即高、低溫流道 中流體的溫度差決定計(jì)量出流口中流量的大小，計(jì)量流與高、低溫流道中流體 的溫度差成線性關(guān)系。
熱計(jì)量關(guān)心的是高、低溫流道中流體的溫度差，而非溫度值，本發(fā)明基于溫 度差的流量控制器裝置，由于省略了測(cè)溫作差、溫差與流量積算兩個(gè)環(huán)節(jié)，大 幅度減化了流量控制器和熱能表的結(jié)構(gòu)，在保證采暖計(jì)量精度要求的前提下， 可大幅度降低熱能表的制造成本。用本發(fā)明提供的流量控制器與熱水表組合而 成的熱能表，經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。


圖1是本發(fā)明提出的基于溫度差的流量控制器的剖面圖。 實(shí)施方案
結(jié)合圖1詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明提出的基于溫度差的流量控制器的細(xì)節(jié)及工作情況。
閥體[1]內(nèi)設(shè)置兩個(gè)相互密閉、獨(dú)立的腔體[2]和[14]，在腔體[2] 內(nèi)與閥體固聯(lián)一柱狀感溫包[3],感溫包[3]由導(dǎo)熱材料制成中空結(jié)構(gòu)，感溫 包[3] —端外側(cè)與閥體固聯(lián)，內(nèi)側(cè)與波紋管[5]密閉聯(lián)接，感溫包[3]與波 紋管[5]組成一中空密閉的腔體[26]，腔體[26]內(nèi)填充適量的飽和蒸汽工 質(zhì)或熱膨脹物質(zhì)，腔體[2]的上、下閥體中部各開(kāi)設(shè)一高溫流道進(jìn)、出流口 [25]和[4]。在腔體[14]中與閥體內(nèi)壁活動(dòng)聯(lián)接一柱狀套筒[8]，套筒[8] —端的軸心線上固聯(lián)一活塞桿[7],活塞桿[7]的一端抵緊波紋管[5]外側(cè)底部。套筒[8]的另一端內(nèi)側(cè)與活塞桿[13]固聯(lián)，外側(cè)與伐體[1]間抵緊一彈簧[15]，活塞桿[13]與活塞桿[7]形體相同設(shè)置。套筒[8]的上、下兩側(cè)各開(kāi)一條形通流口 [9]和[23]。在腔體[14]的閥體中部開(kāi)設(shè)一低溫流道進(jìn)流口 [11]和兩個(gè)并列的出流口 [19]、 [21]，在工作狀態(tài)中，套筒[8]的上、下通流口 [9]、 [23]與閥體進(jìn)流口 [11]和出流口 [19]、 [21]對(duì)中，以輸通低溫流道的流體。
與套筒[8]的內(nèi)側(cè)活動(dòng)聯(lián)接一兼作感溫包的閥芯[16],閥芯[16]軸向中部縮徑呈柱狀啞鈴形結(jié)構(gòu)，閥芯[16]的大徑與套筒[8]的內(nèi)壁滑動(dòng)聯(lián)接，閥芯[16]的一端內(nèi)側(cè)與波紋管[17]密閉聯(lián)接，閥芯[16]用導(dǎo)熱材料如銅材制成中空結(jié)構(gòu)，閥芯[16]內(nèi)部腔體[20]填充適量的飽和蒸汽工質(zhì)或熱膨脹物質(zhì)，閥芯[16]兼作低溫流道的感溫包。波紋管[17]的外端面抵緊活塞桿[13]的一端。閥芯[16]的另一端外側(cè)與套筒[8]之間抵緊一彈簧[24]。波紋管[5]、 [17]結(jié)構(gòu)相同并共線設(shè)置。感溫包[3]與[16]容積相等并填充等量、同質(zhì)的飽和蒸汽工質(zhì)或熱膨脹物質(zhì)；差分出流口 [21]與計(jì)量出流口[19]的通流結(jié)構(gòu)相同設(shè)置，在工作狀態(tài)的任一時(shí)刻，二者的通流面積之和恒定、有效通流面積互補(bǔ)，低溫流道進(jìn)流口不被阻擋，出流口 [19]和[21]等液阻流量差分。密封條[10]、 [12]、 [18]、 [22]是套筒[8]和閥芯[16]裝配到閥體[l]中后，補(bǔ)貼在閥芯[16]外表面上且滑動(dòng)聯(lián)接于通流口 [9]、 [23]中，起徑向密封作用。套筒[8]相對(duì)闊體[l]、閥芯[16]相對(duì)套筒[8]均可軸向移動(dòng)。
高溫流道的流體將溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的熱能傳遞給感溫包[3]，腔體[26]中的感溫介質(zhì)吸收熱量后氣壓或壓強(qiáng)增大，推動(dòng)波紋管[5]及活塞桿[7]連體套筒[8]相對(duì)閥體[1]右移，直至與彈簧[15]的反彈力平衡為止。套筒[8]與閥體[1]每一確定的相對(duì)位置都對(duì)應(yīng)于高溫流道中流體一個(gè)確定的溫度點(diǎn)，溫度點(diǎn)變化、相對(duì)位置也有確定的相應(yīng)變化；低溫流道中的流體將溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的熱能傳遞給感溫包[16]，感溫包[16]中的感溫介質(zhì)受熱后氣壓或壓強(qiáng)增大，推壓波紋管[17]及活塞桿[13]，閥芯[16]受反作用力的推動(dòng)而左移，直至與彈簧[24]的反彈力平衡為止，在此過(guò)程中，閥芯[16]相對(duì)套筒[8]獲得一個(gè)確定的位置，這個(gè)確定的相對(duì)位置對(duì)應(yīng)于低溫流道中流體的一個(gè)確定的溫度點(diǎn)，溫度點(diǎn)變化、閥芯[16]相對(duì)套筒[8]的相對(duì)位置也隨之相應(yīng)變化。套筒[8]、閥體[1]相對(duì)位移的絕對(duì)值與閥芯[16]、套筒[8]相對(duì)位移的絕對(duì)值之差，恰好等于計(jì)量出流口 [19]的開(kāi)度值，此開(kāi)度值與高、低溫流道中流體的溫度差成正比，溫度差增大、開(kāi)度值等比例增大，計(jì)量出流口中的流量也等比例增大；情況相反，當(dāng)溫度差減小時(shí)，開(kāi)度值等比例減小，計(jì)量流也等比例減小。閥芯[16]中部縮徑的軸向?qū)挾戎蹬c低溫流道兩個(gè)出流口 [19]、 [21]的軸向間距值相等設(shè)置，當(dāng)高、低溫流道流體的溫度差為0° C時(shí)，閥芯[16]中部縮徑的軸向尺寸邊界恰好與低溫流道的兩個(gè)出流口 [19]、 [21]的同側(cè)尺寸邊界對(duì)齊，出流口 [19]、 [21]的全開(kāi)度通流結(jié)構(gòu)相同設(shè)置。在任一工作狀態(tài)時(shí)，出流口 [19]、 [21]的通流面積之和恒定，二者有效通流面積互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)低溫流道出流口等液阻流量差分。
權(quán)利要求
一種基于溫度差的流量控制器，在閥體[1]中設(shè)置兩個(gè)相互密閉、獨(dú)立的腔體[2]和[14]，在腔體[2]的上、下閥體壁面各開(kāi)通一個(gè)高溫流道進(jìn)、出流口[25]、[4]與外界相通；在腔體[14]的上側(cè)閥體壁面開(kāi)通一個(gè)低溫流道進(jìn)流口[11]與外界相通，下側(cè)閥體壁面開(kāi)通兩個(gè)低溫流道出流口，即差分出流口[21]和計(jì)量出流口[19]；腔體[2]和[14]中各設(shè)置一感溫包[3]和[16]，其特征是上、下側(cè)開(kāi)有通流孔槽[9]和[23]的中空柱狀套筒[8]與閥體[1]的內(nèi)壁活動(dòng)聯(lián)接，兼作感溫包的閥芯[16]與套筒[8]的內(nèi)壁面活動(dòng)聯(lián)接；感溫包[3]和[16]容積相等設(shè)置，各填充同質(zhì)、等量的感溫工質(zhì)，波紋管[5]、[17]活塞桿[7]、[13]結(jié)構(gòu)相同設(shè)置；低溫流道差分出流口[21]、計(jì)量出流口[19]軸向間距與閥芯[16]中部縮徑的軸向?qū)挾认嗟仍O(shè)置，且在高、低溫流道中流體的溫度差為0℃時(shí)，閥芯[16]縮徑部分軸向?qū)挾鹊某叽邕吔缗c兩個(gè)出流口同側(cè)尺寸邊界對(duì)齊；差分出流口[21]與計(jì)量出流口[19]二者通流斷面結(jié)構(gòu)相同設(shè)置，在正常工作狀態(tài)下，套筒[8]相對(duì)閥體[1]位移量的絕對(duì)值與閥芯[16]相對(duì)套筒[8]位移量的絕對(duì)值之差等于計(jì)量出流口[19]的開(kāi)度值，差分出流口[21]與計(jì)量出流口[19]通流面積之和恒定，二者的有效通流面積實(shí)時(shí)互補(bǔ)，低溫流道兩個(gè)出流口[21]、[19]實(shí)現(xiàn)等液阻流量差分；計(jì)量出流口的流量大小與高、低溫流道中流體的溫度差值成線性關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于建筑采暖熱能表的支撐部件--基于溫度差的流量控制器，由流量控制器與熱水表組成的熱能表經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，不用電，由供暖流體自給動(dòng)力。在閥殼內(nèi)設(shè)置兩個(gè)相互密閉的腔體，每個(gè)腔體內(nèi)各設(shè)置一填充感溫介質(zhì)的感溫包，高、低溫供熱流體流經(jīng)并接觸感溫包，感溫介質(zhì)受熱膨脹推動(dòng)與感溫包密閉固聯(lián)的波紋管及與波紋管抵緊的活塞桿軸向移動(dòng)，兩個(gè)活塞桿分別固聯(lián)于活動(dòng)聯(lián)接并可軸向相對(duì)移動(dòng)的套筒和閥芯上，開(kāi)有通流孔槽的套筒和兼作感溫包的閥芯產(chǎn)生的相對(duì)位移差恰好等于計(jì)量出流口的開(kāi)度值。開(kāi)度增大、計(jì)量流等比例增大，計(jì)量流與高、低溫流道中流體的溫度差成線性關(guān)系。
文檔編號(hào)F24D19/00GK101498941SQ20091001042
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者侯長(zhǎng)來(lái) 申請(qǐng)人:遼寧科技學(xué)院