专利名称：两通热能分配器及应用该分配器的供热采暖系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及建筑节能技术领域，具体涉及一种两通热能分配器及应用该分配器的供热采暖系统。
背景技术：
传统既有的建筑民用住宅大多采用垂直单管上供下回供热采暖系统，每户居民家中设置多个散热器，热源自楼上逐层向下经散热器供热。由于传统供热采暖系统没有任何有效的控制方法和手段，楼上室内温度明显高于底层室内温度；特别是，个别采暖户私自改暖变径，进一步加剧了楼上楼下热能分配失衡。实际操作中，为了保证底层采暖户内温度达到18°C的供暖标准，供热公司往往通过提高供水温度的方式来实现。然而，提高供水温度使得高层采暖户内温度将达到以上，大量热量通过开窗浪费殆尽，存在能源浪费较为严重的弊端。众所周知，节能减排是国家利益和人类生存的共同需要，针对既有建筑的供热系统进行节能改造势在必行。有鉴于此，亟待针对现有的垂直单管上供下回供热采暖系统进行优化设计，以均衡楼上楼下的热能分配，进而有效规避能源浪费的问题。
实用新型内容针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于提供一种两通热能分配器，以用于现有供热采暖系统，解决现有技术所存在的热能分配不均衡的问题。在此基础上，本实用新型还提供一种应用该两通热能分配器的供热采暖系统。本实用新型提供的两通热能分配器，包括具有进、出口的阀体，还包括置于所述阀体内的内套、置于所述内套内的活塞、与所述活塞连接的阀杆和感温部件；其中，所述内套的两端分别与所述阀体内壁封固连接以分隔进、出口，所述内套的侧壁上开有分别与进、出口连通的第一开口和第二开口，所述第一开口与第二开口轴向错开，且两者之间的所述内套具有向内径向伸出的止口 ；所述活塞上设置有与所述止口相抵配合的第一密封圈，所述活塞相对于所述内套的轴向位移可带动第一密封圈与所述止口分离；所述感温部件根据温度信号输出直线位移驱动力，其动力输出端与所述阀杆连接。优选地，还包括预压缩设置在所述阀杆与阀体之间的第一弹性部件，以推动所述阀杆带动所述活塞上的第一密封圈与所述止口相抵。优选地，还包括具有中部贯通孔的垫板，套装在所述阀杆上且相对于所述阀体轴向固定；和具有中部贯通孔的弹簧卡盖，套装在所述阀杆上且相对于所述阀杆轴向固定； 且所述第一弹性部件具体为压缩弹簧，套装在所述阀杆上且两端分别与所述垫板和弹簧卡盖轴向相抵。优选地，还包括限位圈，套装在所述垫板与内套之间的阀杆上，且中心部的所述限位圈轴向伸出置于所述内套中；所述限位圈的外周表面与所述阀体之间间隙配合并设置第二密封圈，所述限位圈的内周表面与所述阀杆之间间隙配合并设置有第三密封圈。优选地，所述内套的外周表面设置有密封环槽，所述密封环槽与所述第一开口和第二开口交错设置，且所述密封环槽内设置有与所述阀体的内壁密封配合的第四密封圈。优选地，所述感温部件与所述阀杆同轴设置，具体包括与所述阀体连接的外壳、内置有受热膨胀材料的弹性密封温包和推块；所述推块的一端与所述温包连接，另一端与所述阀杆连接。优选地，所述外壳与所述阀体之间螺纹连接，以调整所述感温部件与所述阀杆之间轴向相对位置。优选地，所述感温部件还包括连接在所述温包与推块之间的推杆，所述推块具有径向向外伸出的径向凸起，近阀体侧的所述外壳上设置有与所述径向凸起相适配的径向向内伸出的限位凸起。优选地，所述感温部件还包括设置在所述推杆与推块之间的第二弹性部件。本实用新型供热采暖系统，包括主进液管路和主回液管路、设置在每个采暖空间的散热器；至少两个散热器为一组，依次串联在所述主进液管路和主回液管路之间；每个散热器的进液口与出液口之间并联设置有旁通管路，所述旁通管路上设置有如前所述的两通热能分配器。工作过程中，本实用新型提供的两通热能分配器能够根据环境温度信号调节进、 出口之间自非导通状态切换为导通状态，以及导通状态下的开度大小。常态下，活塞上的第一密封圈与内套上的止口相抵配合，分配器的进、出口之间处于非导通状态，当环境温度较高时，感温部件可根据温度信号输出直线位移驱动力，通过阀杆带动活塞轴向位移，从而带动第一密封圈与所述止口分离，实现分配器的开启。将该两通热能分配器应用于现有供热采暖系统中，能够有效克服热能分配不均衡的问题。具体地，每个散热器的进液口与出液口之间并联设置有旁通管路，在所述旁通管路上设置如前所述的两通热能分配器，形成并联关系。如此设计，两通温控热能分配器可根据室内温度自动增大阀门开度(反之则相反)，实际应用时，根据需要将阀门开度的调节的温度信号预设为18°C -20°C，可在保证室内温度的同时，向下一层多提供热能，进而使得各个楼层各个房间供热趋于平衡。与现有技术相比，该系统能够根据室内温度自动控制合理调整热能分配比例，一方面，使得各楼层、各房间温度趋于一致，彻底的解决了既有建筑民用住宅集中供热采暖垂直单管系统的供热失衡问题；另一方面，能够有效避免开窗浪费热能， 可综合节约能源10%至20%，根除了个别业主私自改暖变径对其它业主供热质量的影响。在本实用新型的优选方案中，感温部件采用内置有受热膨胀材料的弹性密封温包采集温度信号，由于温包可根据环境温度改变自身体积，因此，可实时根据室内温度调节活塞的轴向位移，实现阀门开度的精确调整，具有较好的室温调节功能。此外，本方案采用温包获取环境温度，实现了无源自动控制，还可有效降低其使用成本。在本实用新型的另一优选方案中，该所述感温部件的外壳与阀体之间螺纹连接， 以调整所述感温部件与所述阀杆之间轴向相对位置。也就是说，该方案可以调整感温部件中的温包与阀杆之间的初始工作位置，比如，可以旋转外壳使朝向接近阀体的方向轴向位移，这样，外壳内的温包推动阀杆同向位移，并带动活塞同向位移，使得第一密封圈与内套的止口之间形成一定的轴向距离，此时的两通热能分配器以小开度为初始工作状态。如此设计，可以最大限度地平衡楼上楼下之间的热能分配状况。
图1是具体实施方式
所述两通热能分配器的结构示意图；图2为图1中所示两通热能分配器的爆炸装配图，图中略去了感温部件；图3是图1中所示内套的轴测图；图4是图1中所示内套的主视图；图5是图1中所示活塞的轴侧图；图6是具体实施方式
中所述供热采暖系统的原理图。图中阀体1、进口 101、出口 102、内凹容腔103、内套2、第一开口 201、第二开口 202、止口 203、密封环槽204、活塞3、通流槽31、阀杆4、感温部件5、第一密封圈6、第一弹性部件 7、垫板8、弹簧卡盖9、卡簧10、卡簧11、限位圈12、导向柱121、第二密封圈13、第三密封圈 14、铜套15、第四密封圈16、橡胶限位件17、温包18、外壳19、限位凸起191、推杆20、推块 21、径向凸起211、第二弹性部件22 ；主进液管路61、主回液管路62、散热器63、旁通管路64、两通热能分配器65。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种两通热能分配器，以根据环境温度信号调节进、出口之间自非导通状态切换为导通状态，以及导通状态下的开度大小。本实用新型的另一个核心是将该两通热能分配器应用于供热采暖系统中，以能够根据室内温度自动控制合理调整热能分配比例。下面结合说明书附图具体说明本实施方式。请参见图1，该图示出了本实施方式所述两通热能分配器的结构示意图。该两通热能分配器包括具有进口 101和出口 102阀体1、内套2、活塞3和阀杆4 以及感温部件5。内套2置于阀体1内，该内套2的上、下两端分别阀体1的内壁封固连接，以将进口 101和出口 102进行有效的分隔。需要明确，本文中所用上、下方位词是以图中所示的状态为基准定义的，应当理解，相应方位词的使用并不限制本申请请求保护的范围。为详细说明本实施例所述两通热能分配器的详细结构，请一并参见图2，该图为两通热能分配器的爆炸装配图，受图幅限制，图2中略去了感温部件5。如图所示，该内套2的与阀体1进口 101相对的侧壁上开有与进口 101连通的第一开口 201，该内套2的与阀体1出口 102相对的侧壁上开有与出口 102连通的第二开口 202 ；第一开口 201与第二开口 202轴向错开，且两者之间的内套2具有向内径向伸出的止口 203。具体请一并参见图3和图4，其中，图3是图1中所示内套的轴测图，图4是内套的主视图。活塞3置于内套2内，其上设置有与止口 203相抵配合的第一密封圈6，由第一密封圈6分隔第一开口 201与第二开口 202，常态下，阀体1的进口 101和出口 102之间可以处于常闭状态；当活塞3相对于内套2的轴向位移(向下)可带动第一密封圈6与止口 203 分离，以建立第一开口 201与第二开口 202之间的通路。阀杆4的一端与活塞3连接，另一端用于与感温部件5的动力输出端连接，这样，感温部件5根据温度信号输出的直线位移驱动力可带动活塞3轴向位移；进而使得阀门处于打开状态，阀体1的进口 101侧的介质流经内套2的第一开口 201、止口 203、第二开口 202后自出口 102流出。此外，如图5所示，该图示出了活塞的轴侧图。结合图1和图5所示，第一密封圈 6上方的活塞3开有径向设置的通流槽31，该通流槽31处活塞3本体伸入止口 203的另一侧。随着活塞3的逐渐向下打开，由该通流槽31形成的通流面积逐渐增大以调节阀门开度。具体地，该活塞3下方的阀体1上具有内凹容腔103，以形成活塞3打开过程的有效位移空间。同时，可在第一密封圈13下方的活塞3上设置橡胶限位件17，一方面起到限位的作用，另一方面避免限位相抵的瞬间产生刚性冲击，提高产品的使用寿命。为了使活塞3具备自动复位的功能，可在阀杆4与阀体1之间设置第一弹性部件 7。装配完成后，第一弹性部件7处于预压缩状态，以推动阀杆4带动活塞3上的第一密封圈6与止口 203相抵，提供活塞3位于初始工作位置的保持力；当阀杆4位移带动活塞3轴向位移至第一密封圈6与止口 203分离的过程中，第一弹性部件7受压产生弹性变形，储备弹性变形能；当感温部件5提供的驱动力消失后，第一弹性部件7释放弹性变形能，进而通过阀杆4带动活塞3恢复至初始工作位置。进一步地，本方案中该第一弹性部件7具体为压缩弹簧。基于压缩弹簧这一结构形式的复位部件，该两通热能分配器具体采用垫板8和弹簧卡盖9两个基本构件配合实现。 其中，具有中部贯通孔的垫板8套装在阀杆4上且相对于阀体1轴向固定，具体通过卡簧10 对垫板8进行轴向定位；其中，具有中部贯通孔的弹簧卡盖9套装在阀杆4上且相对于阀杆 4轴向固定，具体通过卡簧11对弹簧卡盖9进行轴向定位。相应地，压缩弹簧套装在阀杆4 上且其两端分别与垫板8和弹簧卡盖9轴向相抵。可以理解的是，第一弹性部件7不局限于采用图中所示的压缩弹簧，只要满足使用需要均可，比如，碟形弹簧、弹性橡胶件等。为进一步提高阀门开度的可适应性，本方案还在垫板8与内套2之间设置有限位圈12，该限位圈12套装在垫板8与内套2之间的阀杆4上，且中心部的限位圈12轴向伸出置于内套2中；并且，限位圈12的外周表面与阀体1之间间隙配合并设置第二密封圈13， 限位圈12的内周表面与阀杆4之间间隙配合并设置有第三密封圈14。如此设置，一方面， 由于该限位圈12的部分本体轴向伸出并置于内套2中，因此，随着限位圈12相对于阀杆4 的轴向位移可调节内套2的第一开口 201至第二开口 202之间的通流面积，显然，当限位圈 12上移至与垫板8相抵时，阀门开度最大。显然，上述功能构件的增加必然使得阀杆4的长度产生相应的变化，影响其轴向位移的工作稳定性。如图所示，可在限位圈12与阀杆4设置铜套15，该铜套15与第三密封圈14沿轴向依次设置，以对阀杆4起到支撑导向的作用，使得其轴向位移过程更加平稳、可靠。另外，该限位圈12与垫板8的相对侧具有轴向伸出的导向柱121，该导向柱121自垫板 8的中部贯通孔伸出，前述压缩弹簧套装在该导向柱121上，可有效避免弹簧受压过程中产生侧偏。此外，为确保内套2对阀体1的进口 101和出口 102进行有效的分隔，可在内套2 的外周表面设置有密封环槽204，该密封环槽204与第一开口 201和第二开口 202交错设置，第四密封圈16设置在密封环槽204内，用于与阀体1的内壁密封配合，可进一步提高阀内密封。[0043]需要说明的是，基于现有温度传感技术可以选用温度传感器等元件采集阀处空间的环境温度，并根据该温度与预设值的比较发出控制阀杆4轴向位移的控制指令。但相对来说，该温度技术的实现结构较为复杂且产品造价较高，为此本方案的感温部件采用内置有受热膨胀材料的弹性密封温包18具体实现。如图1所示，该感温部件5与阀杆4同轴设置，具体包括与阀体1连接的外壳19、 温包18和推块21，推块21设置在温包18与阀杆4之间；温包内充感温介质-液体乙酸酯， 使用过程中，由于温包18能够根据环境温度改变自身体积，当环境温度低于温包18设定温度时，温包18内物质收缩，体积减小，阀体1上第一弹性部件7推动阀杆4、活塞3向上移动，阀门开度减小，经阀门水流量减少，当温包18内物质体积收缩至最小，活塞3运行至最高位置，此时阀门关闭，环境温度升高；当环境温度高于温包18设定温度时，温包18内物质膨胀，体积增大，推动阀杆4、活塞3向下移动，阀门开度增大，经阀门水流量增加，环境温度降低。当然，温包内的感温介质也可以采用其他受热膨胀材料，比如，石蜡等，应当理解，只要满足使用需要均在本申请请求保护的范围内。因此，可实时根据室内温度调节活塞3的轴向位移，实现阀门开度的精确调整，具有较好的室温调节功能。实际上，根据具体结构设计温包18可直接与推块21连接，也可通过推杆20与推块21连接，实现直线位移驱动力的传递。如图1所示，推杆20连接在温包18与推块21之间，并且，推块21具有径向向外伸出的径向凸起211，近阀体1侧的外壳19上设置有与径向凸起211相适配的径向向内伸出的限位凸起191。如此设计，以限制温包18受热变形产生的最大位移，避免非正常高温影响下游构件的使用寿命。进一步地，推杆20与推块21之间设置有第二弹性部件22，一方面第二弹性部件 22受压变形可建立两者之间柔性连接，可避免刚性连接产生作动冲击；另一方面，环境温度降低后该第二弹性部件22可释放弹性变形能，推动推杆20快速复位。图中所示，第二弹性部件22也采用螺旋压缩弹簧的结构形式，同样可以理解的是，第二弹性部件22也可以采用形式的结构实现上述功能。此外，本方案中感温部件5的外壳19可与阀体1之间螺纹连接，以调整感温部件 5与阀杆4之间轴向相对位置。也就是说，可以调整感温部件5中的温包18与阀杆4之间的初始工作位置，具有手动分档调节功能。比如，可以旋转外壳19使朝向接近阀体1的方向轴向位移，这样，外壳19内的温包18推动阀杆4同向位移，并带动活塞3同向位移，使得第一密封圈6与内套2的止口 203之间形成一定的轴向距离，此时的两通热能分配器以小开度为初始工作状态。如此设计，可以最大限度地平衡楼上楼下之间的热能分配状况。基于上述两通热能分配器，本实施方式还提供一种应用该两通热能分配器的供热采暖系统，请参见图6，该图为本实施方式所述供热采暖系统的原理图。如图6所示，与现有技术相同的是，该供热采暖系统包括主进液管路61和主回液管路62，设置在每个采暖空间(在各楼层的各个房间)的散热器63;同样，至少两个散热器 63为一组(由顶层至底层的竖管串联)，依次串联在所述主进液管路61和主回液管路62 之间。并且，在每个散热器63的进液口与出液口之间并联设置有旁通管路64，该旁通管路 64上设置有如前所述的两通热能分配器65。与现有技术相比，本系统设置有一个与散热器63水阻力相匹配的与温度对应的旁通流量，将供热采暖垂直单管系统的热能进行二次热能分配，实现各个楼层各个房间供热趋于平衡的目的。本系统具有结构简单易于操作的特点，实际作业时，只需在供暖前一次入户安装到位即可。实际设计时，可将两通热能分配器的最大流量限制为散热器63主管流量的 40%-50%，在保证上层采暖需要的基础上，确保热能分配的最优化。特别是，对于采用前述手动分档调节功能的两通热能分配器，只需要转动外壳19 即可使得第一密封圈6与内套2的止口 203之间形成一定的轴向距离，此时的两通热能分配器以小开度为初始工作状态，可以实现采暖户内分室进行控温，为促进采用户的节能意识提供了可靠的保证。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.两通热能分配器，包括具有进、出口的阀体，其特征在于，还包括置于所述阀体内的内套，其两端分别与所述阀体内壁封固连接以分隔进、出口 ；所述内套的侧壁上开有分别与进、出口连通的第一开口和第二开口，所述第一开口与第二开口轴向错开，且两者之间的所述内套具有向内径向伸出的止口；置于所述内套内的活塞，其上设置有与所述止口相抵配合的第一密封圈；所述活塞相对于所述内套的轴向位移可带动第一密封圈与所述止口分离； 与所述活塞连接的阀杆；和感温部件，根据温度信号输出直线位移驱动力，其动力输出端与所述阀杆连接。
2.根据权利要求1所述的两通热能分配器，其特征在于，还包括第一弹性部件，预压缩设置在所述阀杆与阀体之间，以推动所述阀杆带动所述活塞上的第一密封圈与所述止口相抵。
3.根据权利要求2所述的两通热能分配器，其特征在于，还包括具有中部贯通孔的垫板，套装在所述阀杆上且相对于所述阀体轴向固定；和具有中部贯通孔的弹簧卡盖，套装在所述阀杆上且相对于所述阀杆轴向固定；且所述第一弹性部件具体为压缩弹簧，套装在所述阀杆上且两端分别与所述垫板和弹簧卡盖轴向相抵。
4.根据权利要求3所述的两通热能分配器，其特征在于，还包括限位圈，套装在所述垫板与内套之间的阀杆上，且中心部的所述限位圈轴向伸出置于所述内套中；所述限位圈的外周表面与所述阀体之间间隙配合并设置第二密封圈，所述限位圈的内周表面与所述阀杆之间间隙配合并设置有第三密封圈。
5.根据权利要求4所述的两通热能分配器，其特征在于，所述内套的外周表面设置有密封环槽，所述密封环槽与所述第一开口和第二开口交错设置，且所述密封环槽内设置有与所述阀体的内壁密封配合的第四密封圈。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的两通热能分配器，其特征在于，所述感温部件与所述阀杆同轴设置，具体包括与所述阀体连接的外壳；内置有受热膨胀材料的弹性密封温包；和推块，其一端与所述温包连接，另一端与所述阀杆连接。
7.根据权利要求6所述的两通热能分配器，其特征在于，所述外壳与所述阀体之间螺纹连接，以调整所述感温部件与所述阀杆之间轴向相对位置。
8.根据权利要求7所述的两通热能分配器，其特征在于，所述感温部件还包括 推杆，连接在所述温包与推块之间；所述推块具有径向向外伸出的径向凸起，近阀体侧的所述外壳上设置有与所述径向凸起相适配的径向向内伸出的限位凸起。
9.根据权利要求8所述的两通热能分配器，其特征在于，所述感温部件还包括设置在所述推杆与推块之间的第二弹性部件。
10.供热采暖系统，包括 主进液管路和主回液管路；设置在每个采暖空间的散热器；至少两个散热器为一组，依次串联在所述主进液管路和主回液管路之间；其特征在于， 每个散热器的进液口与出液口之间并联设置有旁通管路，所述旁通管路上设置有如权利要求1至9中任一项所述的两通热能分配器。
专利摘要本实用新型公开一种两通热能分配器，包括阀体、置于阀体内的内套、置于内套内的活塞、与活塞连接的阀杆和感温部件；其中，内套的两端分别与阀体内壁封固连接以分隔阀体的进、出口，内套的侧壁上开有分别与进、出口连通的第一开口和第二开口，第一开口与第二开口轴向错开，且两者之间的内套具有向内径向伸出的止口；活塞上设置有与止口相抵配合的第一密封圈，活塞相对于内套的轴向位移可带动第一密封圈与止口分离；感温部件根据温度信号输出直线位移驱动力，其动力输出端与阀杆连接。本方案所述两通热能分配器可用于现有供热采暖系统，解决其所存在的热能分配不均衡的问题。在此基础上，本实用新型还提供一种应用该两通热能分配器的供热采暖系统。
文档编号F24D19/00GK202141126SQ20112019571
公开日2012年2月8日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者李海清, 赵普荣 申请人:北京海林节能设备股份有限公司