水冷装置、流量控制装置及流量控制装置的冷却方法与流程

1.本发明系冷却装置有关；特别是指一种适用于流量控制阀的水冷装置。


背景技术：

2.已知流量控制阀系一种组装于管路上，用以控制管路中流体的流通或改变流体流量、方向之控制开关。
3.而为因应不同的使用环境及流体种类，流量控制阀之结构设计以及材料的使用皆有明显的差异。举例来说，市面上常见的流量控制阀大多由塑料材料或金属材料制作而成，使用塑料材料制成之流量控制阀具有制造简易且价格低廉之优点，但，使用塑料材料制成之流量控制阀并无法应用在高温环境中。
4.而使用金属材料制成之流量控制阀，相较于使用塑料材料制成之流量控制阀虽可利用金属材料本身耐高温之特性应用于较高温的环境中，但高温环境对于流量控制阀仍具有相当的破坏性，例如当流量控制阀长时间设置于高温环境中时，容易导致流量控制阀内部用于止漏的止漏件快速劣化，进而造成丧失密封性的问题。
5.除此之外，为了降低流量控制阀的温度，也能于邻近于流量控制阀的位置设置水冷管，借由水冷管中流动之冷却水吸收水冷管管壁外空气中的热能后，将热能带离流量控制阀，但由于水冷管与流量控制阀之间通常存有间隙，因此有降温效果不佳的问题，综上所述，现有之流量控制阀于温度控制之设计上仍未臻完善，尚有待改进之处。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明之目的在于提供一种水冷装置，以降低流量控制阀之温度。
7.缘以达成上述目的，本发明提供的一种水冷装置，系装设于一流量控制阀，所述流量控制阀包含一阀体与一流量调节件，所述流量调节件设置于所述阀体内部；所述水冷装置包括一壳体，设置于所述流量控制阀之所述阀体的外壁，所述壳体之内壁与所述阀体之外壁共同围设形成一腔室，所述壳体具有至少一个入水口及至少一个出水口，且所述至少一个入水口及所述至少一个出水口分别与所述腔室连通，由此，冷却水能自所述至少一个入水口注入所述腔室且直接接触所述阀体之外壁，并由所述至少一个出水口排出。
8.本发明再提供一种流量控制装置，包含一流量控制阀及一水冷装置，所述流量控制阀包含一阀体与一流量调节件，所述流量调节件设置于所述阀体内部；所述水冷装置包含一壳体，所述壳体设置于所述流量控制阀之所述阀体的外壁，所述壳体之内壁与所述阀体之外壁共同围设形成一腔室，所述壳体具有至少一个入水口及至少一个出水口，且所述至少一个入水口及所述至少一个出水口分别与所述腔室连通，由此，冷却水能自所述至少一个入水口注入所述腔室且直接接触所述阀体之外壁，并由所述至少一个出水口排出。
9.本发明再提供一种流量控制装置的冷却方法，包含下列步骤：将所述流量控制阀一端连接至一加热腔室，另一端连接至一抽气装置，并控制通过所述流量控制阀之气体流量为每分钟2000至4600公升之间；其中，所述加热腔室中的温度为摄氏300至400度之间；将
摄氏20至25度之间的所述冷却水自所述至少一个入水口注入所述腔室且直接接触所述阀体之外壁，并由所述至少一个出水口排出，且所述冷却水注入所述腔室之流量控制为每分钟450至470公升之间，所述壳体之外表面的温度为于摄氏50度以下。
10.本发明之效果在于，冷却水自所述至少一个入水口注入所述腔室后，冷却水与所述阀体之外壁直接接触以吸收所述阀体之外壁之热能并提高热交换的效率，而后挟带热能之冷却水再由所述至少一个出水口排出，以达成降低所述阀体温度之目的，并且改善现有水冷管与流量控制阀之间因为存有间隙而造成降温效果不佳的问题。
附图说明
11.图1为本发明第一优选实施例之流量控制装置的立体图。
12.图2为上述第一优选实施例之流量控制装置的分解图。
13.图3为上述第一优选实施例之流量控制装置的侧视图。
14.图4为图3之a－a方向剖视图。
15.图5为本发明第二优选实施例之水冷装置的立体图。
16.图6为上述第二优选实施例之流量控制装置的侧视图。
17.图7为上述第二优选实施例之流量控制装置的另一方向侧视图。
18.图8为图6之b－b方向剖视图。
19.图9为图7之c－c方向剖视图。
20.图10为本发明另一优选实施例之流量控制装置的剖视图。
21.图11为本发明另一优选实施例之流量控制装置的剖视图。
22.图12为本发明第三优选实施例之流量控制装置的立体图。
23.图13为上述第三优选实施例之水冷装置的立体图。
24.图14为上述第三优选实施例之水冷装置的侧视图。
25.图15为图14之d－d方向剖视图。
具体实施方式
26.为能更清楚地说明本发明，兹举优选实施例并配合图式详细说明如后。请参图1至图4所示，为本发明第一优选实施例之流量控制装置1，所述流量控制装置包含一流量控制阀10及一水冷装置20，在本实施例中所述流量控制阀10是以一球阀为例说明，且用于控制调节气体的流量，于其他实施例中，不排除所述流量控制阀10为其他不同结构例如针阀、蝶型阀等，且所述流量控制阀10亦可用于控制调节流体的流量。
27.请配合图2，所述流量控制阀10包含一阀体12、一流量调节件14及两个密封件16，所述流量调节件14及两个密封件16设置于所述阀体12内部，且当所述流量控制阀10关闭时，各所述密封件16分别紧贴所述流量调节件14之两侧，以防止内部流体自所述流量调节件14与所述阀体12间之间隙泄漏，值得一提的是，各所述密封件16是以耐高温的peek(聚醚醚酮，polyetheretherketone)材质制成。
28.请配合图3及图4，所述水冷装置20包含一壳体22，所述壳体22设置于所述流量控制阀10之所述阀体12的外壁，所述壳体22之内壁221与所述阀体12之外壁共同围设形成一腔室r，所述壳体22具有一入水口222及一出水口223，所述入水口222及所述出水口223分别
与所述腔室r连通，由此，冷却水能自所述入水口222注入所述腔室r且直接接触所述阀体12之外壁，并由所述出水口223排出。如此一来，冷却水自所述入水口222注入所述腔室r后，冷却水能与所述阀体12之外壁直接接触以吸收所述阀体12外壁之热能并提高热交换的效率，而后挟带热能之冷却水再由所述出水口223排出，进而达成降低所述阀体12温度之目的，并且改善现有水冷管与流量控制阀之间因为存有间隙而造成降温效果不佳的问题。
29.所述阀体12具有一长轴向x，所述壳体22在所述长轴向x上的相对的两侧分别具有一第一容置孔224，各所述第一容置孔224沿所述长轴向x排列设置，所述流量控制阀10之所述阀体12穿设于各所述第一容置孔224中，且各所述第一容置孔224孔壁与所述阀体12之外壁结合，其中所述壳体22各所述第一容置孔224孔壁与所述阀体12之外壁可通过焊接的方式结合。
30.在本实施例中，所述入水口222及所述出水口223之数量分别以一个为例说明，在其他实施例中，不排除入水口之数量为一个以上或出水口之数量为一个以上，再者，在本实施例中，所述入水口222及所述出水口223系设置于所述壳体22之同一侧，实务上，并不以所述入水口222及所述出水口223设置于所述壳体22之同一侧为限，举例来说，所述入水口222及所述出水口223也可以分别设置于所述壳体22之相对的两侧或是相邻的两侧，一样能达成冷却水自入水口注入所述腔室r且直接接触所述阀体12之外壁并由出水口排出之效果。
31.请参图5至图9所示，为本发明第二优选实施例之流量控制装置2，所述流量控制装置2具有与上述第一优选实施例之流量控制装置1大致相同之结构，不同之处在于，所述流量控制装置2之所述水冷装置20包含一分隔件24，所述分隔件24设置于所述腔室r中，且所述分隔件24如图8所示将所述腔室r分隔为一第一腔室r1及一第二腔室r2，且所述第一腔室r1与所述第二腔室r2沿所述长轴向x排列设置，其中所述入水口222连通所述第一腔室r1，所述出水口223连通所述第二腔室r2，所述分隔件24之两侧与所述壳体内壁之间分别形成一通道t，各所述通道t连通所述第一腔室r1与所述第二腔室r2，使所述第一腔室r1与所述第二腔室r2相互连通，借由通过所述分隔件24之设置，能使冷却水自所述入水口222注入所述第一腔室r1后，经各所述通道t进入所述第二腔室r2，再由所述出水口223排出，以延长冷却水在所述壳体22中之停留的时间，进而达到冷却水与所述阀体12之外壁能充分进行热交换之效果。值得一提的是，所述流量控制阀2之各所述密封件16在本实施例中是选用peek材质制成。
32.请配合图8至图9，所述分隔件24具有贯穿所述分隔件24的一第二容置孔241，所述壳体22之各所述第一容置孔224及所述分隔件24之所述第二容置孔241沿所述长轴向x排列设置，所述流量控制阀10之所述阀体12穿设于各所述第一容置孔224及所述第二容置孔241中，且各所述第一容置孔224孔壁与所述阀体12之外壁结合，其中所述壳体各所述第一容置孔224孔壁与所述阀体之外壁可通过焊接的方式结合，所述分隔件24也可通过焊接的方式与所述壳体22内壁连接。值得一提的是，实务上，所述分隔件24之所述第二容置孔241孔壁与所述阀体12外壁之间可以是相隔一间距设置以形成一连通所述第一腔室r1及所述第二腔室r2之通道，如此一来，能增加冷却水与所述阀体12之外壁的接触面积，以达到更佳的降温效果。
33.在本实施例中，所述分隔件24之数量是以一个为例说明，实务上，也可以设置一个以上的分隔件24，举例来说，如图10所示，当设置有两个分隔件24时，两个分隔件24能在所
述长轴向x排列设置，两个分隔件24中的一个将所述腔室r分隔为所述第一腔室r1及所述第二腔室r2，两个分隔件中的另一个设置于所述第二腔室r2并将所述第二腔室r2分隔为一第三腔室r3及一第四腔室r4，所述第一腔室r1、第三腔室r3及第四腔室r4沿所述长轴向x排列设置，其中所述入水口222连通所述第一腔室r1，所述出水口223连通所述第四腔室r4，且两个分隔件24之两侧与所述壳体22内壁之间分别形成一通道t，由此，所述第一腔室r1、所述第三腔室r3及所述第四腔室r4彼此相互连通，且通过前述两个分隔件24之设置，一样能使冷却水自所述入水口222注入所述第一腔室r1后，经所述多个通道中的至少一个进入所述第三腔室r3，再经所述多个通道t中的至少一个进入所述第四腔室r4，而后由所述出水口223排出，进而达到延长冷却水于所述壳体22中之停留的时间，使冷却水与所述阀体12之表面能充分进行热交换之效果。
34.在上述第二实施例中，是以所述分隔件24之两侧与所述壳体22内壁221之间分别形成一个通道t，也就是两个通道t为例说明，在其他的实施例中，通道的数量也可以是一个或是两个以上，例如，如图11所示，所述分隔件24的一侧与所述壳体22内壁221之间形成一个通道t，所述入水口222与所述出水口223设置于所述壳体22的同一侧，且所述通道t的位置与所述入水口222及所述出水口223位于所述壳体22相对的两侧，由此，以限制冷却水于所述壳体22中之流动路径，使自所述入水口222注入所述第一腔室r1的冷却水需流经所述通道t进入所述第二腔室r2后，再由所述出水口223排出，进而达到延长冷却水于所述壳体22中之停留的时间，使冷却水与所述阀体12之外壁能充分进行热交换。
35.请参图12至图15所示，为本发明第三优选实施例之流量控制装置3，所述流量控制装置3与前述之第一优选实施例或第二优选实施例不同之处在于，所述流量控制装置3之所述阀体12之外壁由一第一弧面s1及一第二弧面s2对合而成，所述水冷装置20之所述壳体22包覆所述流量控制阀10之所述第二弧面s2，所述壳体22之内壁221与所述阀体12之所述第二弧面s2共同围设形成所述腔室r，由此，冷却水能自所述入水口222注入所述腔室r且直接接触所述阀体12之外壁之所述第二弧面s2，一样能借由冷却水与所述流量控制阀10之阀体12表面进行热交换而达成降低所述流量控制阀10之温度的功效。再说明的是，所述流量控制装置3之所述水冷装置20也能设置如第二优选实施例所述的至少一片分隔件24，以延长冷却水于所述壳体22中之停留的时间，进而达到冷却水与所述阀体12之表面能充分进行热交换之效果。
36.本发明再提供一种如上述实施例中所述的流量控制装置1、2、3的冷却方法，包含下列步骤：
37.将所述流量控制阀10设置于邻近一高温装置的位置，且所述流量控制阀10一端连接至所述高温装置中的一加热腔室，另一端连接至一抽气装置，并控制通过所述流量控制阀10之气体流量为每分钟2000至4600公升之间，其中，所述加热腔室的温度为摄氏300至400度之间；以及将摄氏20至25度之间的冷却水自所述入水口222注入所述腔室r且直接接触所述阀体12之外壁，并由所述出水口223排出，且冷却水注入所述腔室r之流量控制为每分钟450至470公升之间，所述壳体22之外表面的温度为摄氏50度以下。所述高温装置可以是一长晶炉，所述抽气装置可以是一真空泵。
38.续请参阅下列表一，是利用各实施例之流量控制装置所测得之壳体表面温度。
39.表一：
[0040][0041]
由上表可知，通过上述之冷却方法，冷却水能与所述阀体12之外壁直接接触以吸收所述阀体12外壁之热能并提高热交换的效率，而后挟带热能之冷却水再由所述出水口223排出，以使所述壳体22之外表面的温度控制为摄氏50度以下，进而达成降低所述阀体12温度之目的，并且改善现有水冷管与流量控制阀之间因为存有间隙而造成降温效果不佳的问题。
[0042]
以上所述仅为本发明优选可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为之等效变化，理应包含在本发明之专利范围内。
[0043]
附图标记说明
[0044]
[本发明]
[0045]
1、2、3：流量控制装置
[0046]
10：流量控制阀
[0047]
12：阀体
[0048]
14：流量调节件
[0049]
16：密封件
[0050]
20：水冷装置
[0051]
22：壳体
[0052]
221：内壁
[0053]
222：入水口
[0054]
223：出水口
[0055]
224：第一容置孔
[0056]
24：分隔件
[0057]
241：第二容置孔
[0058]
r：腔室
[0059]
r1：第一腔室
[0060]
r2：第一腔室
[0061]
r3：第三腔室
[0062]
r4：第四腔室
[0063]
s1：第一弧面
[0064]
s2：第二弧面
[0065]
t：通道
[0066]
x：长轴向