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用于流体介质的温感控制流量阀瓣的制作方法

2022-12-31 21:16:24 来源:中国专利 TAG:


1.本实用新型涉及用于流体介质的温感控制流量阀瓣,属于温控流量调节的技术领域。


背景技术:

2.自控式流量控制阀亦称自力式平衡阀、流量调节阀、流量控制器、动态平衡阀、流量平衡阀,是一种直观简便的流量调节控制装置,管网中应用自控式流量控制阀可直接根据设计来设定流量,阀门可在水作用下,自动消除管线的剩余压头及压力波动所引起的流量偏差,无论系统压力怎样变化均保持设定流量不变,该阀这些功能使管网流量调节一次完成,把调网工作变为简单的流量分配,有效的解决管网的水力失调。自力式流量控制阀主要应用于集中供热(冷)等水系统中,使管网流量按需分配,消除水系统水力失调,解决冷热不均问题,可节能、节电15%-20%。
3.而自控式流量控制阀中,又存在一种能实现冷热介质单向或双向精确控制的温度平衡控制阀,主要用于服务器冷却、动力电池冷却等温控介质回路控制。
4.温度控制阀简称温控阀,是流量调节阀在温度控制领域的典型应用,其基本原理:通过控制换热器、空调机组或其他用热、冷设备、一次热(冷)媒入口流量,以达到控制设备出口温度。当负荷产生变化时,通过改变阀门开启度调节流量,以消除负荷波动造成的影响,使温度恢复至设定值。温度控制阀一般分为电动温控阀和自力式温度调节阀。
5.电动温控阀是在暖通空调等温度控制领域的典型应用。控制器具有pi、pid调节功能,控制精确,多回路控制,功能多样,可实现流体流量、压力、压差、温度、湿度、焓值和空气质量的控制。执行器有电动机械式和电动液压式,带有手动和自动调节功能,调节灵敏,关断力大,流量特性可调(线性等百分比)。电动液压式执行器带断电自动复位保护功能,可接收 0-10v或4-20ma的信号并带有阀位反馈功能。阀体为流量调节阀,适用于循环管路冷冻水、低压热水、生活热水、高压热水、海水、热油、和蒸汽的调节线性好,可调比大,密封严密,耐高温,防汽蚀。
6.自力式温度调节阀利用液体受热膨胀及液体不可压缩的原理实现自动调节。温度传感器内的液体膨胀是均匀的,其控制作用为比例调节。被控介质温度变化时,传感器内的感温液体体积随着膨胀或收缩。被控介质温度高于设定值时,感温液体膨胀,推动阀芯向下关闭阀门,减少热媒的流量;被控介质的温度低于设定值时,感温液体收缩,复位弹簧推动阀芯开启,增加热媒的流量。
7.电动温控阀电配接成本、耗能成本、布置空间均较高,而传统地自力式温度调节阀均采用感温流体介质的温包进行热胀冷缩的控制,而温包存在感温灵敏度低、感温控制行程范围小及温包易损伤泄漏等问题,温包要求空间也较大,另外温包泄漏介质会对原冷却介质产生影响。
8.针对此情况,我司花侠温控科技(苏州)有限公司在2021年3月26日曾提出了授权公告号cn215496840u的中国实用新型专利,其揭示了动力电池温控平衡流道系统,该系统
中存在自力式温控阀,该自力式温控阀包括第一阀座、第二阀座和位于第一阀座和第二阀座之间的单向阀体,通过在单向阀体两侧设置复位弹簧和温控记忆弹簧从而实现了针对流体介质温度的单向阀体位移控制。
9.该自力式控制阀利用记忆弹簧的温度形变能实现不同弹力的位移驱动,满足单向阀体与阀座之间的流通控制,实现根据温度自适应调节需求,但是,此单向阀体在阀座内位移导向稳定性较差,在实际应用中存在一定地同心度偏向,影响到流量稳定性。另外,目前服务器冷却系统、动力电池冷却系统中,在正常流体介质循环控制中,一般需要保持一定地最小流量的连贯持续循环,目前自力式控制阀无法满足此类需求。
10.目前我司也围绕该伸缩记忆弹簧的特性进行了充分性能与结构研发,实现了更多的灵敏流量稳定变化实现,产生了诸如申请号2022211082700等专利,均具备一定地性能和技术效果提升,满足在流体介质管路中的应用。
11.传统记忆合金弹簧温控阀是利用了相同的相变原理开发的,当记忆合金弹簧的载荷方向是与阀门流体的方向一致。这样其力学关系除了高低温态下的记忆弹簧弹力与不锈钢弹簧的弹力之间的此消彼长,还有一个无法回避的变量就是管道内的流体压力。尤其是在阀体流道直径偏大流体压力偏大时,或者流体压力出现非规律性的变化时,保持三种力量随着温度波动而有规律地受控平衡就变得异常困难,甚至完全不可能。
12.另外,传统记忆合金弹簧温控阀结构相对固定,其仅能实现热开冷闭或者冷开热闭的温度流量控制调节,两者需要的结构相反,因此需要多种阀体才能实现功能匹配。


技术实现要素:

13.本实用新型的目的是解决上述现有技术的不足,针对传统记忆合金弹簧温控阀存在体积较大、受流体压力变化大等问题,提出用于流体介质的温感控制流量阀瓣。
14.为了达到上述目的,本实用新型所采用的技术方案为:
15.用于流体介质的温感控制流量阀瓣,包括沿流体介质流径方向设置的相对固定的阀芯杆,所述阀芯杆上设有与所述阀芯杆相对固定的固定阀芯盘、具备自由旋转位移的旋转阀芯盘、设置在所述固定阀芯盘与所述旋转阀芯盘之间的不锈钢扭簧、设置在所述旋转阀芯盘背离所述固定阀芯盘一侧的记忆合金扭簧,所述不锈钢扭簧的两个自由端分别与所述固定阀芯盘及所述旋转阀芯盘相周向限位配接,所述记忆合金扭簧的一个自由端与所述阀芯杆相固接、另一个自由端与所述旋转阀芯盘相周向限位配接,
16.所述固定阀芯盘上设有若干周向均匀分布的固定流通通道,所述旋转阀芯盘上设有与所述固定流通通道一一对应设置的变量流通通道。
17.优选地,所述固定阀芯盘和所述旋转阀芯盘之间设有转角限位导向机构。
18.优选地,所述转角限位导向机构包括设置在所述固定阀芯盘上的若干弧形导槽及设置在所述旋转阀芯盘上的与所述弧形导槽一一对应设置的导向凸柱。
19.优选地,所述阀芯杆包括阀杆主体和旋拧螺母,所述阀杆主体背离所述旋拧螺母的一侧设有栓头,所述固定阀芯盘上设有与所述栓头相周向限位配合的栓头配合槽。
20.优选地,所述记忆合金扭簧的一端限位设置在所述旋拧螺母内,所述旋转阀芯盘上设有至少一个用于对所述记忆合金扭簧的自由端进行周向限位配合的限位部。
21.优选地,所述限位部为限位销桩或具备限位槽的限位桩。
22.优选地,所述旋拧螺母上设有插接槽或d型限位沉槽。
23.优选地,所述固定阀芯盘和所述旋转阀芯盘上分别设有用于与所述不锈钢扭簧相配合的扭簧容载槽,所述扭簧容载槽上设有至少一个自由端限位槽部。
24.优选地,所述固定阀芯盘上设有周向均匀分布的2~8个所述固定流通通道,所述固定流通通道为扇形通道。
25.优选地,所述固定阀芯盘和所述旋转阀芯盘的外周壁上设有密封圈环槽。
26.本实用新型的有益效果主要体现在:
27.1.采用温控扭簧实现相对旋转驱动的流量自动调节,受到流体压力影响较小,温控调节更可靠精确。
28.2.通过不锈钢扭簧与记忆合金扭簧的扭转配合,能实现闭合与开启的稳定态保持,同时在流量变化过程中也能实现扭力配合,使得变量控制和恒量控制均较为可靠。
29.3.能实现热开冷闭或冷开热闭的灵活组装配合,仅需要对记忆弹簧的扭转向进行转换即可,应用更灵活巧妙。
30.4.整体结构紧凑且组装方便高效,占用空间较小,具备较为丰富的应用场景。
附图说明
31.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
32.图1是本实用新型用于流体介质的温感控制流量阀瓣的爆炸结构示意图。
33.图2是本实用新型用于流体介质的温感控制流量阀瓣的另一视角爆炸结构示意图。
34.图3是本实用新型用于流体介质的温感控制流量阀瓣的组装结构示意图。
35.图4是本实用新型用于流体介质的温感控制流量阀瓣的另一视角组装结构示意图。
具体实施方式
36.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
37.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型,而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。需要说明的是,在不冲突的情况下,本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
38.本实用新型提供了用于流体介质的温感控制流量阀瓣,如图1至图4所示,包括沿流体介质流径方向设置的相对固定的阀芯杆1,阀芯杆1上设有与阀芯杆1相对固定的固定阀芯盘2、具备自由旋转位移的旋转阀芯盘3、设置在固定阀芯盘2与旋转阀芯盘3之间的不锈钢扭簧4、设置在旋转阀芯盘背离固定阀芯盘一侧的记忆合金扭簧5,不锈钢扭簧的两个
自由端分别与固定阀芯盘及旋转阀芯盘相周向限位配接,记忆合金扭簧的一个自由端与阀芯杆相固接、另一个自由端与旋转阀芯盘相周向限位配接。
39.固定阀芯盘2上设有若干周向均匀分布的固定流通通道20,旋转阀芯盘3上设有与固定流通通道一一对应设置的变量流通通道30。
40.具体地实现过程及原理说明:
41.该温感控制流量阀瓣是搭载在管状体的阀体内,仅需要保持阀芯杆1的固定方向与流体介质流径方向设置即可,可以采用阀体两端的顶压锁固、调节栓头卡箍等方式配接,阀瓣内置的技术属于现有技术,在此不再赘述。
42.记忆合金扭簧随着温度升高到临界温度以上时,其内部晶粒发生从马氏体到奥氏体的转变;而伴随着温度回落到相变温度以下,奥氏体晶粒又会自动转化为马氏体的特性。作为外在表现在高低温之间记忆合金扭转弹簧的扭矩和刚度可以呈现高达80%的增减变化。
43.因此,在流体介质流通时记忆合金扭簧会受到其温度影响,从而实现扭转向的扭矩变化,带动旋转阀芯盘3与固定阀芯盘2产生旋转向的相对位移,利用固定流通通道20和变量流通通道30之间重叠区实现流体介质流通,满足温度与流量相关联的自动控制变化。
44.更具体地,不锈钢扭簧和记忆合金扭簧存在相对扭转方向配合,一般在阻断或者最大流通量时,产生不锈钢扭簧和记忆合金扭簧的扭转力抵消,维持一个稳定状态。
45.当温度在相变温度以下时,记忆合金扭转弹簧的扭矩不足最高值的20%,旋转阀芯盘3将主要受到不锈钢扭簧的支配,阀瓣处于最大流通量或最小流通量的固定态;而温度上升至相变温度以上时,记忆合金扭簧的扭矩会提高3~6倍,旋转阀芯盘3将主要受到记忆合金扭簧的支配,完成与低温态相反的扭转运动。
46.在一个具体实施例中,固定阀芯盘2和旋转阀芯盘3之间设有转角限位导向机构6。
47.该转角限位导向机构61包括设置在固定阀芯盘上的若干弧形导槽61及设置在旋转阀芯盘上的与弧形导槽一一对应设置的导向凸柱62。
48.该弧形导槽61和导向凸柱62进行位置互换亦可。
49.具体地说明,旋转阀芯盘3与固定阀芯盘2的外周壁与阀体管壁之间为密封配合,其中旋转阀芯盘3存在围绕阀芯杆1的旋转位移,通过该弧形导槽61和导向凸柱62相配合,能起到对其旋转稳定性导向,使得其旋转位移更顺畅稳定。
50.另外,通过固定流通通道20和变量流通通道30的配合,能满足流体介质流通量的流通量控制,因此,采用该导向结构,还能起到变化范围的两端限定,使得变量行程更可靠稳定,同时能消除一定地扭簧对抗疲劳度,使用寿命得到保障。
51.在一个具体实施例中,阀芯杆1包括阀杆主体11和旋拧螺母12,阀杆主体11背离旋拧螺母的一侧设有栓头,固定阀芯盘上设有与栓头相周向限位配合的栓头配合槽21。
52.具体地说明,通过阀杆主体11和旋拧螺母12的配合,满足阀瓣组装配接需求,其相对结构较为独立,在最终阀体成型时,仅需要将其内置对阀芯杆1进行固定即可,使得控制阀的阀瓣组装高度集成,降低了组装成本。
53.在一个具体实施例中,记忆合金扭簧5的一端限位设置在旋拧螺母内,旋转阀芯盘上设有至少一个用于对记忆合金扭簧的自由端进行周向限位配合的限位部7。限位部7为限位销桩或具备限位槽的限位桩。旋拧螺母上设有插接槽或d型限位沉槽,用于对记忆合金扭
簧进行限位组装配合。
54.具体地说明,在进行与温控形变量调节配合时,需要对记忆合金扭簧5进行扭力扭矩控制,因此在组装时,通过记忆合金扭簧5的自由端与限位部7进行周向绕周配合限位,能实现其扭矩灵活调节。
55.另外,记忆合金扭簧5存在一个单向稳定调校形变,用于提供稳定地扭矩变化,因此,通过记忆合金扭簧5的调教扭转方向,能起到热闭或者热关的灵活应用需求,无需对阀瓣进行反向设计等,应用非常灵活。
56.在一个具体实施例中,固定阀芯盘和旋转阀芯盘上分别设有用于与不锈钢扭簧相配合的扭簧容载槽8,扭簧容载槽上设有至少一个自由端限位槽部80。
57.具体地说明,通过扭簧容载槽8和自由端限位槽部80,能实现对不锈钢扭簧的内置搭载与扭转双向限位,满足其稳定搭载需求。
58.另外,在进行与记忆合金扭簧扭力相对配合时,能通过自由端限位槽部80的选择进行相对扭力调节,组装调试方便快捷。而对该固定阀芯盘进行弹性压接后也可以自由旋转,当其旋转至需要调节位置度时,进行与栓头的相对弹性锁位即可。
59.在一个具体实施例中,固定阀芯盘上设有周向均匀分布的2~8个固定流通通道,固定流通通道为扇形通道。
60.可以根据实际流通量与结构强度进行兼顾设计,满足各种调节流量范围的配合设计需求,而扇形通道能满足较大流通量的流通通道需求。
61.在一个具体实施例中,固定阀芯盘和旋转阀芯盘的外周壁上设有密封圈环槽9,其用于搭载密封圈,满足在阀体内的相对密封与动态旋转密封配合需求。
62.通过以上描述可以发现,本实用新型采用温控扭簧实现相对旋转驱动的流量自动调节,受到流体压力影响较小,温控调节更可靠精确。通过不锈钢扭簧与记忆合金扭簧的扭转配合,能实现闭合与开启的稳定态保持,同时在流量变化过程中也能实现扭力配合,使得变量控制和恒量控制均较为可靠。能实现热开冷闭或冷开热闭的灵活组装配合,仅需要对记忆弹簧的扭转向进行转换即可,应用更灵活巧妙。整体结构紧凑且组装方便高效,占用空间较小,具备较为丰富的应用场景。
63.术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其它要素,或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
64.至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。
再多了解一些

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