一种SMA恒温阀芯以及恒温调节阀的制作方法

一种sma恒温阀芯以及恒温调节阀
技术领域
1.本实用新型涉及一种sma恒温阀芯以及恒温调节阀，适用于民用飞机生活系统领域，特别是用于盥洗室冷热水自动平衡的恒温调节阀。


背景技术：

2.恒温阀为民用飞机生活系统的主要附件，根据实际情况，能够通过恒温调节阀控制出水口水温为预设恒定值，保证旅客使用洗涤用水时的舒适性。当前市面上的恒温阀大多使用石蜡感温包作为感温元件，占用空间大，反应速度慢，且冷热水混合不充分，导致混合出水忽冷忽热，影响洗涤用水时的舒适性；同时石蜡温包的密封件属易损件，也没有采取有效的防垢措施，导致恒温阀寿命严重缩短。
3.目前，采用记忆合金弹簧恒温阀已见报道，例如中国专利(上冷下热膜片式记忆合金恒温阀芯，cn212690916u，2021-03-12)就公开了一种利用记忆合金设计的恒温阀芯，但是，该恒温阀芯存在以下问题，导致阀芯的使用寿命较短，可靠性较低，维护成本较高：
4.(1)活塞外侧同轴设置了用于阻隔热水和冷水混合的隔水圈，且隔水圈配置了“s”形弹性片、上保护圈和下保护圈，这种结构设计虽然降低了活塞移动阻力，但是，一方面“s”形弹性片、上保护圈和下保护圈都是非标准件，后期维护、更换成本高，另一方面，由于“s”形弹性片同时起到阻挡杂质的作用，长期使用后，表面会附着杂质，影响使用寿命，增大活塞的移动阻力，实际上只在使用初期具备较好的降低活塞移动阻力的效果，不适合长期使用；
5.(2)冷水进水槽和热水进水槽分别设置在上壳体和下壳体上，而上壳体和下壳体是通过螺纹连接，由于活塞是在冷水进水槽和热水进水槽之间移动，这就造成对螺纹加工的要求非常高，否则，当上壳体和下壳体装配在一起时，如果螺纹加工精度不够，或者装配操作不当，会出现上壳体和下壳体不同轴的情况，此时活塞移动阻力非常大，不能快速的进行恒温调节；
6.(3)活塞的两端分别通过冷水封水圈和热水封水圈实现开度调节，而冷水封水圈和热水封水圈为弹性胶体，虽然密封效果好，但对于热水密封而言，时间一长就会失效，进一步，活塞两端设计密封件并没有对恒温调节起到实质性作用，反而增加了维护成本；
7.(4)上壳体中的复位弹簧缺乏隔水密封结构，冷水中的水垢容易进入复位弹簧所在腔体，导致复位弹簧变形卡滞等问题；
8.(5)活塞两端缺少引流结构。
9.为了解决以上问题，本实用新型提出了一种sma恒温阀芯以及恒温调节阀。


技术实现要素：

10.本实用新型旨在提供一种sma恒温阀芯以及恒温调节阀，针对现有恒温调节阀存在的问题，提供一种设计合理、结构简单且冷、热水混合充分的形状记忆合金恒温调节阀，避免水垢危害，延长恒温阀的使用寿命，后期维护成本低，更换配件简单。
11.一种sma恒温阀芯，包括，
12.上壳体，所述上壳体为两端敞口的空腔壳体；
13.导向件，所述导向件滑动连接在上壳体的空腔中，且导向件内部有一空腔；
14.调节件，所述调节件的第一端可转动插接在上壳体的空腔中并与导向件螺纹连接，调节件的第二端延伸至上壳体外侧；
15.复位弹簧，所述复位弹簧设置在导向件的空腔中；
16.下壳体，所述下壳体为两端敞口的空腔壳体，下壳体的一端与上壳体相连，下壳体的周向表面开有热进水口和冷进水口，下壳体的空腔内壁上设置有第一环形凸起，第一环形凸起的内环孔形成了第二通水孔；
17.活塞，所述活塞滑动连接在下壳体的空腔中且位于下壳体周向表面的热进水口和冷进水口之间，活塞上开有贯穿活塞第一端面和第二端面的第一通水孔，活塞的第一端面与第一环形凸起的端面之间形成热水流道，活塞的第一端面和第二端面上均有与活塞同轴的锥形面导流结构；
18.隔水垫和隔水座，所述隔水垫和隔水座设置在下壳体的空腔中，且介于活塞与导向件之间，其中隔水垫、隔水座与活塞的第二端面之间形成冷水流道；
19.限位块，所述限位块设置在导向件的空腔中；
20.拉盘，所述拉盘滑动连接在下壳体的空腔中，拉盘上开有第三通水孔；
21.sma弹簧，所述sma弹簧设置在下壳体的空腔中，且sma弹簧介于第一环形凸起和拉盘之间
22.连接杆，所述连接杆同时贯穿导向件的空腔以及下壳体的空腔，连接杆依次穿过限位块、复位弹簧、隔水垫、隔水座、活塞、第一环形凸起、sma弹簧和拉盘并与其中的限位块、活塞和拉盘连接。
23.进一步，所述上壳体的一端插接在下壳体的空腔中并通过螺纹与下壳体连接。
24.进一步，所述上壳体的空腔内壁上包括一段截面呈正六边形的壁面，所述导向件的外表面上包括一段截面呈正六边形的表面，导向件通过截面呈正六边形的表面滑动连接在上壳体的截面呈正六边形的壁面上。
25.作为一种选择，
26.所述限位块螺纹连接在连接杆上，且通过设置在导向件内腔中的弹性挡圈限位和提供预紧力；
27.所述活塞螺纹连接在连接杆上；
28.所述拉盘螺纹连接在连接杆上，且通过设置在连接杆上的螺母限位。
29.作为一种选择，
30.所述下壳体的内腔内壁上设置有定位凸起；
31.所述隔水座通过定位凸起定位在下壳体的内腔中；
32.所述隔水垫的外缘位于上壳体插入下壳体的端面与隔水座之间。
33.作为一种选择，所述活塞与下壳体之间设置有第五密封圈，且第五密封圈位于活塞的第一端面和第二端面之间。
34.作为一种选择，所述调节件通过设置在上壳体端面的e型卡簧定位在上壳体上，且调节件插入上壳体部分的外表面与上壳体内腔内壁之间设置有第二密封圈。
35.一种恒温调节阀，包括，
36.前述的sma恒温阀芯；
37.外壳体，所述sma恒温阀芯插接在外壳体的内腔中，外壳体上设置有冷水进水口、热水进水口以及混合出水口，冷水进水口、热水进水口与下壳体的周向表面的冷进水口和热进水口分别对应，混合出水口对应下壳体中拉盘一侧的端面敞口处；
38.温度调整轮，所述温度调整轮与调节件的第二端固定连接，温度调整轮上设置有温度标识；
39.安装支架，所述安装支架与外壳体可拆卸连接；
40.出口接头，所述出口接头连接在安装支架上并与外壳体上的混合出水口连通。
41.进一步，所述外壳体与上壳体之间设置有第三密封圈，所述外壳体与下壳体之间设置有第四密封圈和第六密封圈。
42.作为一种选择，
43.所述冷水进水口、热水进水口与外部管路之间通过符合sae-as标准的柔性连接方式连接；
44.所述混合出水口通过锥台过渡结构以及第一密封圈与出口接头连接；
45.所述冷水进水口、热水进水口处设置有滤网，或者外壳体上设置有冷进水口、热进水口处设置有滤网。
46.本实用新型的sma恒温阀芯具备以下特点：
47.(1)活塞与下壳体之间采用常见的密封圈实现冷水和热水的隔离，即使密封圈失效，由于密封圈是标准件，更换成本低；
48.(2)热进水口和冷进水口均加工在下壳体表面，同时活塞也只在下壳体中滑动，不涉及上壳体与下壳体的装配和加工，降低了加工制造难度，避免了因上壳体与下壳体装配精度低或加工精度低导致的活塞移动阻力大问题；
49.(3)将隔水垫和隔水座设置在复位弹簧与活塞之间，且连接杆与隔水垫配合处为光面结构，最大限度保护复位弹簧、导向件因水垢进入引起的移动或变形卡滞问题，由于隔水垫不移动，且被压紧在上壳体、下壳体和导向件之间，隔水和隔水垢作用相对较好；
50.(4)活塞两端没有采用橡胶材质的密封件，减少了密封件的使用，降低维护成本和维护难度；
51.(5)活塞的两个端面引入了锥形面的作为导流结构，热水和冷水稳定、均匀地通过锥形面流入并进行混合。
52.与现有技术相比，本实用新型的sma恒温阀芯以及采用sma恒温阀芯的恒温调节阀可应用于民用飞机生活系统中，能够实现生活系统盥洗室出水口水温为预设恒定值，防止出水忽冷忽热，保证飞机上旅客使用洗涤用水时的舒适性，具有寿命长、高精度、高灵敏、耐高温、不结垢，结构紧凑和稳定性好等特点。
附图说明
53.图1是本实用新型中恒温调节阀的外形结构示意图；
54.图2是本实用新型中恒温调节阀与sma恒温阀芯的组装剖面图；
55.图3是图1的右视图；
56.图4是本实用新型中sma恒温阀芯组件剖视图；
57.图5是本实用新型中活塞结构图；
58.图6是本实用新型中下壳体结构图；
59.图7是本实用新型中拉盘结构图；
60.图中：1.温度调整轮，2.安装支架，3.出口接头，4.第一十字槽盘头螺钉,5.外壳体,6.十字槽沉头螺钉，7.sma(形状记忆合金)恒温阀芯，8.第二十字槽盘头螺钉，9.第一密封圈，10.温度指示针，11.温度标识，12.连接杆，13.螺母，14.拉盘,15.sma弹簧，16.活塞，17.下壳体，18.隔水垫，19.隔水座，20.复位弹簧，21.导向件，22.上壳体，23.e型卡簧，24.调节件，25.第二密封圈,26.弹性挡圈，27.第三密封圈,28.限位块,29.第四密封圈，30.第五密封圈，31.第六密封圈，32.第一通水孔，33.第二通水孔，34.第三通水孔，35.混合出水口,36.热水进水口，37.冷水进水口，38.出水口。
具体实施方式
61.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但不应就此理解为本实用新型所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本实用新型的范围内。
62.如图1～图7所示，为本实用新型提供的一种sma(形状记忆合金shape memory alloys的首字母缩写)恒温阀芯以及采用该恒温阀芯的记忆合金恒温调节阀，记忆合金恒温调节阀包括外壳体5、温度调整轮1、安装支架2、sma恒温阀芯7和出口接头3，出口接头3末端为恒温调节阀的出水口38。
63.如图2所示，外壳体5的空腔内部有sma恒温阀芯7。如图4，sma恒温阀芯7自上而下依次设有调节件24、e型卡簧23、导向件21、上壳体22、连接杆12、弹性挡圈26、限位块28、sma弹簧15、隔水垫18、隔水座19、下壳体17、活塞16、复位弹簧20和拉盘14；调节件24和导向件21通过多头螺纹连接，并位于上壳体22内部；隔水垫18通过隔水座19安装在下壳体17内，用来对主要活动件和水垢进行隔离；上壳体22与下壳体17通过螺纹相连接，下壳体17中含有冷水流道、热水流道和混合出水流道。冷水流道、热水流道的开度通过下壳体17内的活塞16移动来进行调节，sma弹簧15作为感温驱动元件通过与连接杆12螺纹连接的拉盘14以及螺母13限位在下壳体17的混合出水流道处(图4中下壳体17的最下端敞口处)；sma弹簧15和复位弹簧20配合与连接杆12螺纹连接的限位块28、拉盘14对同样螺纹连接在连接杆12上的活塞16施加作用力，即对活塞16进行拉拽，从而实现出水口水温满足预设恒定值。
64.如图2，外壳体5上有冷水进水口37、热水进水口36、混合出水口35，外壳体5上还有与安装支架2连接的螺纹孔，外壳体5上内壁上设有若干个凸台，用于与不同密封圈(第三密封圈27，第四密封圈29和第六密封圈31)挤压实现密封；外壳体5上的冷、热水进水口36采用符合sae-as1650标准的柔性连接方式与供水管路连接；外壳体5上的混和出水口通过锥台过渡结构以及第一密封圈9和出口接头3连接。
65.出口接头3通过第一十字槽螺钉盘头螺钉4与安装支架2固定；出口接头3出水端通过符合sae-as1650标准的柔性连接方式与出水管路连接；出口接头3进水端开有密封圈槽，密封圈槽内通过第一密封圈9与外壳体5混和出水口构成外部密封，如图2。
66.如图3，安装支架2上留有若干个安装孔，在与温度调整轮1接近的面上设有温度标识11。温度调整轮1上设有温度指示针10，一端开有十字槽沉头螺钉孔，另一端开有凹槽，凹槽底部采用内六方孔和调节件24外表面的六方接头配合连接。
67.如图4，调节件24位于上壳体22上端，调节件24一端通过十字槽沉头螺钉6和温度调整轮1连接在一起，另一端与导向件21螺纹连接。
68.如图4，导向件21可上、下移动的设置在上壳体22内，导向件2一端螺接于调节件24，另一端与隔水座19上的隔水垫18抵靠；隔水垫18用来把上壳体22内的调节件24、导向件21及导向件21内的连接杆12、限位块28、弹性挡圈26和复位弹簧20与水垢予以区隔。
69.如图4，连接杆12的表面不是全螺纹，其中与隔水垫18上、下移动接触位置为光杆，便于隔离水垢。
70.如图4，复位弹簧20的一端与螺纹连接在连接杆12上的限位块28表面紧贴，另一端与导向件21内的限位台阶接触，弹性挡圈26通过限位块28给复位弹簧20施加预紧力并限定限位块28的位置。
71.限位块28设有一个定位凸台用于定位复位弹簧20，实现复位弹簧20的轴向限位。
72.如图4和图5，活塞16一端与隔水座19下端面、隔水垫18形成具有供冷水流入的冷水流道，另一端与下壳体17内腔中第二通水孔33入口端面形成具有供热水流入的热水流道；如图5，活塞16的上、下端呈喇叭口装，均具有起引流作用的锥度；所活塞16沿周向开设有若干个贯穿该活塞16的上下两端供冷水经过的第一通水孔32，该第一通水孔32与活塞16上、下端面均连通。活塞16与下壳体17之间设有起密封作用的第五密封圈30。
73.如图4，sma弹簧15一端抵靠子在下壳体17内腔中第二通水孔33的出口端面，另一端紧贴拉盘14。
74.如图7和图4，拉盘14表面设有一个定位凸台用于定位sma弹簧15，实现sam弹簧15的轴向限位。其中，拉盘14沿周向设有若干第三通水孔34，第三通水孔34和下壳体17的内腔内壁之间形成混合水出口流道。
75.上壳体22与调节件24之间设有起密封作用的第二密封圈25，上壳体22与外壳体5之间设有起密封作用的第三密封圈27，下壳体17与外壳体5之间设有起密封作用的第四密封圈29和第六密封圈31。
76.进一步，下壳体17的侧壁上相对应热进水口和冷进水口的位置处可套设滤网或者在外壳体5上的热水进水口36和冷水进水口37位置处装设滤网。
77.sma恒温阀芯7中，sma弹簧15和复位弹簧20通过限位块28、拉盘14和连接杆12对活塞16进行拉拽，从而实现对冷、热水流道位置实现移动互换。
78.本实施例中，如图1～图7所示，使用时，按图3顺时针转动温度调整轮1，温度调整轮1带动调节件24旋转，使设置在上壳体22的六角孔内(上壳体22的内腔中有一段截面为正六边形的内壁，该内壁与调节件24上截面呈正六边形的外表面配合)并以螺纹与调节件24相连的导向件21沿轴向移动，从而由导向件21拉动设置在导向件21与限位块28之间的复位弹簧20，再由复位弹簧20顶着与连接杆12螺纹连接的限位块28，继而限位块28和连接杆12拉动与其螺纹连接的活塞16以及拉盘14，然后推动活塞16向冷水侧移动并压缩sma弹簧15，从而增加混合出水温度；按如图3逆时针转动温度调整轮1则与之相反，降低混合出水温度。当预设出水温度恒定，冷、热水温度发生变化时，由sma弹簧15和复位弹簧20相互推动活塞
16实现自动同步调节冷热水流道大小以稳定出水温度。
79.本实施例中，冷水先经过活塞16与隔水座19形成的冷水流道后从活塞16上的第一通水孔32进入到冷、热水混合流道(冷、热水混合流道包括活塞16下部与下壳体17空腔内壁上的第一环形凸起端面形成的流道以及sma弹簧15所在的下壳体17的腔体)，然后跟从活塞16与下壳体17中第一环形凸起(第一环形凸起的内孔形成第二通水孔33)形成的热水流道流入的热水进行冷、热水混合，冷、热水混合后通过下壳体17上的第二通水孔33并穿过sma弹簧15，然后从拉盘14与下壳体17内壁之间形成的第三通水孔34流入到出口接头3；sma弹簧15始终处于混合水的稳定温场，充分发挥恒温调节阀的控温效果。同时，在水流与主要活动件之间采用密封阻隔方式避免了水垢对活动件的侵蚀：在活塞16与导向件21之间设置了隔水垫18予以区隔。
80.需要说明的是，图4中活塞16与隔水座19端面以及下壳体17中第一环形凸起端面中的至少一个端面之间是有间隙的，这个间隙形成了冷水流道或者热水流道，当活塞16与其中一个端面的间隙消除时，对应的冷水流道或者热水流道关闭，当活塞16与两个端面都存在间隙时，冷水流道和者热水流道同时打开。此外，由于绘图的原因，图4中的下壳体17看似拆分为三段，即看似从活塞16上、下两个端面处被拆分为三个部分，但实际上这三个部分是一个整体，参看图6，图4中活塞16上、下两个端面处断开的地方是下壳体17上开设的冷进水口和热进水口，图4中的剖面恰好取到这个位置。
81.本实用新型的工作原理如下：
82.在外壳体5中装配sma恒温阀芯7，sma恒温阀芯7中对应冷、热混合出水口处安装有sma弹簧15作为感温驱动元件，当温度调整轮1预设温度恒定，由于热水温度和流量的变化导致出水温度变高时，sma弹簧15变硬伸长，使复位弹簧20缩短，阀芯内的活塞16移动使热水流道进水开度变小，冷水流道进水开度变大，降低出水口温度。反之，出水温度降低时，则活塞16逆向移动，使出水温度升高。通过调节进入出水口的冷、热水混合比例，使出水温度始终保持恒定。
83.上述实施例并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的技术方案基础上所做出的变形、修饰或等同替换等，均应落入本实用新型的保护范围内。