专利名称：一种恒温混合器及其恒温调节方法
技术领域：
本发明涉及一种恒温混合器，特别是涉及一种用于消除常温介质的压力或高温介 质的温度或这两者同时的波动使混合后介质温度变动的恒温混合器及其恒温调节方法。
背景技术：
早期的两种不同温度介质的混合器是通过手动调节常温介质和高温介质的流量 来控制混合介质的温度的，当高温介质的温度或常温介质的压力突然发生变化时，这种混 合器都必须通过人工操作去重新调节温度。为了解决上述问题，一些厂商开发出了一种恒温混合器，这种混合器可通过恒温 调节阀芯，在较短的时间内消除掉高温介质温度波动引起的混合介质温度变化，以保持两 种不同温度的介质混合后温度的稳定，完全不需要进行人工调节。但是，这种混合器只能在 高温介质温度变化并流出一部分后才能做出相应的调节，有一定的滞后，而且恒温阀芯是 一种非常精密的装置，无论采用哪一种形式阀芯恒温混合器壳体的内部加工都要求非常精 密，而且这种混合器的常温介质流道较为复杂，现有的技术都是采用一体化铸造成型，这对 铸造工艺有较高的要求，从而使得混合器的生产成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的恒温混合器技术之不足，如反应滞后性等，提供一 种恒温混合器及其恒温调节方法，能够用于消除常温介质的压力或高温介质的温度或这两 者同时的波动而使混合后介质的温度也产生变动，使混合后介质的温度始终保持在预先设 定的范围内而无须进行人工调整，具有结构简单、容易生产、成本低廉和反应灵敏的优点。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种恒温混合器，包括壳体、内阀 芯、外阀芯、内阀芯平衡弹簧、第一外阀芯平衡弹簧和第二外阀芯平衡弹簧；该壳体设有封 闭的内腔，壳体上分别设有与内腔相通的一个常温介质接口、一个高温介质接口和一个混 合介质出口 ；内腔中装有一个用来分割腔体的隔墙；内阀芯活动安装在壳体的内腔中并贯 穿于所述隔墙；内阀芯的周壁上设有一个用来分割腔体的凸壁，由所述凸壁和所述隔墙将 壳体的内腔分割成分别与所述常温介质接口、混合介质出口、高温介质接口相连通的常温 介质腔、混合介质腔、高温介质腔；对应于内阀芯凸壁位置的壳体的内腔壁段设为沿着内 阀芯轴线方向的斜坡，以使内阀芯凸壁周沿与壳体内腔壁之间的间隙大小能够随着内阀芯 的轴向运动而变化；内阀芯平衡弹簧装在内阀芯的一端；在内阀芯中设有用来使高温介质 腔与混合介质腔相连通的介质通道，在高温介质腔一边的内阀芯段上设有与介质通道相连 通的高温介质入口，在混合介质腔一边的内阀芯段上设有与介质通道相连通的高温介质出 口 ；外阀芯以同轴方式活动套在内阀芯的外部并活动贯穿于所述隔墙，第一外阀芯平衡弹 簧和第二外阀芯平衡弹簧以隔墙为支撑分别装在外阀芯的两端，所述第一外阀芯平衡弹簧 和第二外阀芯平衡弹簧之中有一个为温度感应弹簧；外阀芯部分遮盖于内阀芯的高温介质 入口以在外阀芯和内阀芯之间相对轴向运动时能够改变该高温介质入口的大小。
所述的内阀芯的一端装有内阀芯弹簧座，内阀芯弹簧座与内阀芯之间为螺纹连接 相固定，内阀芯平衡弹簧压顶在壳体与内阀芯弹簧座之间。进一步的，还包括一个流量调节旋钮，该流量调节旋钮旋转连接在壳体上，并与内 阀芯弹簧座滑动配合。所述的外阀芯的一端设有凸部，另一端设有螺纹结构；一个外阀芯弹簧座螺纹连 接在外阀芯另一端的螺纹结构上；第一外阀芯平衡弹簧压顶在外阀芯的凸部与隔墙之间； 第二外阀芯平衡弹簧压顶在外阀芯弹簧座与隔墙之间。进一步的，还包括一个温度调节旋钮，该温度调节旋钮旋转连接在壳体上；温度 调节旋钮的一端设有沿着外阀芯轴线方向的第一导杆，该第一导杆滑动穿套于外阀芯的凸 部；隔墙朝向外阀芯弹簧座的一面设有沿着外阀芯轴线方向的第二导杆，该第二导杆滑动 穿套于外阀芯弹簧座。所述的内阀芯的介质通道通出内阀芯的另一端头，内阀芯的另一端头装有一个堵 头，该堵头与内阀芯螺纹连接相固定。一种恒温混合器的恒温调节方法，包括选择一个壳体，使得该壳体上含有一个常温介质接口、一个高温介质接口和一个 混合介质出口，并在内部零件的分割下能够形成分别与常温介质接口、高温介质接口、混合 介质出口相通的常温介质腔、高温介质腔、混合介质腔；选择一个内阀芯，让安装在壳体中的内阀芯的轴向位置能够决定常温介质的流 量，在内阀芯上还设置一个由高温介质腔进入混合介质腔的高温介质入口，让内阀芯的轴 向位置还能够同时影响这个高温介质入口的大小，进而能够影响高温介质的流量；选择一个内阀芯平衡弹簧，装在内阀芯的一端，该内阀芯平衡弹簧能够用来平衡 常温介质的压力；选择一个和内阀芯同轴安装的外阀芯，使得该外阀芯的轴向位置也能够影响内阀 芯上的高温介质入口的大小，进而也能够影响高温介质的流量；选择两个外阀芯平衡弹簧，分别装在外阀芯的两端用来平衡外阀芯的移动，两个 外阀芯平衡弹簧的其中之一采用温度感应弹簧；在常温介质流入常温介质腔后，其压力作用在内阀芯上，这个力和作用在内阀芯 上的内阀芯平衡弹簧的反向作用力达到平衡；当常温介质的压力发生变化时，压力的变化 使内阀芯沿轴向产生移动，直到和内阀芯平衡弹簧的的反向作用力形成新的受力平衡为 止；内阀芯通过轴向移动改变了常温介质进入混合介质腔的流量；内阀芯的移动也同时改 变了高温介质入口的大小，进而也改变了高温介质的流量，使进入混合介质腔的常温介质 流量和高温介质流量形成对应的变化，使混合介质流出的温度恒定在一个预先设定的范围 内；当流入的高温介质的温度发生变化时，温度的变化使温度感应弹簧发生应变，进而使外 阀芯沿轴向产生移动；外阀芯的移动也同时改变了高温介质入口的大小，进而也改变了高 温介质的流量，使进入的高温介质流量和高温介质温度形成对应的变化，使混合介质流出 的温度恒定在一个预先设定的范围内。进一步的，还选择一个流量调节旋钮，该流量调节旋钮的转动能够调节内阀芯平 衡弹簧的弹力，进而实现对常温介质流量范围的调节。进一步的，还选择一个温度调节旋钮，该温度调节旋钮的转动能够调节外阀芯平
5衡弹簧的弹力，进而实现对高温介质温度范围的调节。本发明的有益效果是，由于采用了壳体、内阀芯、外阀芯、内阀芯平衡弹簧和两个 外阀芯平衡弹簧来构成恒温混合器；通过内阀芯、内阀芯平衡弹簧、外阀芯和壳体之间的配 合，使得内阀芯的轴向位置在能够决定常温介质流量的同时，还能够影响高温介质流量，让 进入混合介质腔的常温介质流量和高温介质流量形成对应的变化，使混合介质出口的温度 能够恒定在一个预先设定的范围内；再通过外阀芯、两个外阀芯平衡弹簧、内阀芯和壳体 之间的配合，以及两个外阀芯平衡弹簧的其中之一采用温度感应弹簧的设计，使高温介质 的温度发生变化时能够使外阀芯沿轴向同步产生移动，进而同步改变了高温介质入口的大 小，即改变了高温介质的流量，让高温介质流量和高温介质温度形成对应的变化，使混合介 质流出的温度恒定在一个预先设定的范围内；因而，实现了在常温介质的压力或高温介质 的温度或这两者同时的波动时能够自动调节高温常温两支流的介质流量，使这两个支流的 介质混合后流出时温度保持在一个预先设定的温度范围内。该恒温混合器具有壳体制造容 易，内部零部件结构简单，制造成本低廉，性能优越的优点。以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种恒温混合器 及其恒温调节方法不局限于实施例。
图1是本发明的构造示意图。
具体实施例方式实施例，参见附图所示，本发明的一种恒温混合器，包括壳体1、内阀芯2、外阀芯 3、内阀芯平衡弹簧4、第一外阀芯平衡弹簧5和第二外阀芯平衡弹簧6 ；该壳体1设有封闭 的内腔，壳体1上分别设有与内腔相通的一个常温介质接口 11、一个高温介质接口 12和一 个混合介质出口 13 ；内腔中装有一个用来分割腔体的隔墙7，隔墙7为固定支座，可以用来 安装内阀芯2和外阀芯3，隔墙7固定在壳体1内腔中；内阀芯2活动安装在壳体1的内腔 中并贯穿于所述隔墙7 ；内阀芯2的周壁上设有一个用来分割腔体的凸壁21，由所述凸壁 21和所述隔墙7将壳体的内腔分割成分别与所述常温介质接口 11、混合介质出口 13、高温 介质接口 14相连通的常温介质腔14、混合介质腔16、高温介质腔15 ；对应于内阀芯凸壁位 置的壳体的内腔壁段17设为沿着内阀芯轴线方向的斜坡，以使内阀芯凸壁21周沿与壳体 内腔壁之间的间隙大小能够随着内阀芯的轴向运动而变化；内阀芯平衡弹簧4装在内阀芯 2的一端；在内阀芯2中设有用来使高温介质腔15与混合介质腔16相连通的介质通道22， 在高温介质腔一边的内阀芯段上设有与介质通道相连通的高温介质入口 221，在混合介质 腔一边的内阀芯段上设有与介质通道相连通的高温介质出口 222 ；外阀芯3以同轴方式活 动套在内阀芯2的外部并活动贯穿于所述隔墙7，第一外阀芯平衡弹簧5和第二外阀芯平衡 弹簧6以隔墙为支撑分别装在外阀芯3的两端，所述第一外阀芯平衡弹簧5和第二外阀芯 平衡弹簧6之中有一个为温度感应弹簧；外阀芯部分遮盖于内阀芯的高温介质入口 221以 在外阀芯3和内阀芯2之间相对轴向运动时能够改变该高温介质入口 221的大小。其中内阀芯2的一端装有内阀芯弹簧座23，内阀芯弹簧座23与内阀芯2之间为螺纹连接相固定，内阀芯平衡弹簧4压顶在壳体1与内阀芯弹簧座23之间；进一步的，还包括一个流量调节旋钮8，该流量调节旋钮8旋转连接在壳体1上，并 与内阀芯弹簧座4滑动配合；当流量调节旋钮8旋转时，可以带动内阀芯弹簧座4旋转并沿 轴向移动，使内阀芯弹簧座4压紧或放松对内阀芯平衡弹簧4的压力，从而实现调节内阀芯 平衡弹簧4弹力的作用；外阀芯3的一端设有凸部31，另一端设有螺纹结构；一个外阀芯弹簧座32螺纹连 接在外阀芯3另一端的螺纹结构上；第一外阀芯平衡弹簧5压顶在外阀芯的凸部31与隔墙 7之间；第二外阀芯平衡弹簧6压顶在外阀芯弹簧座32与隔墙7之间；进一步的，还包括一个温度调节旋钮9，该温度调节旋钮9旋转连接在壳体1上； 温度调节旋钮9的一端设有沿着外阀芯轴线方向的第一导杆91，该第一导杆91滑动穿套 于外阀芯的凸部31 ；隔墙7朝向外阀芯弹簧座的一面设有沿着外阀芯轴线方向的第二导杆 71，该第二导杆71滑动穿套于外阀芯弹簧座32 ；当温度调节旋钮9旋转时，可以通过其第 一导杆91与外阀芯凸部31的配合而带动外阀芯旋转，由于外阀芯弹簧座32受第二导杆71 的限位不能转动，因此，外阀芯凸部31和外阀芯弹簧座32共同对第一外阀芯平衡弹簧5和 第二外阀芯平衡弹簧6进行压紧或放松，并且利用两个外阀芯平衡弹簧的作用，使外阀芯3 和外阀芯弹簧座32 —同沿着轴向移动，外阀芯3沿第一导杆91滑动，外阀芯弹簧座32沿 第二导杆71滑动；从而实现调节两个外阀芯平衡弹簧弹力的作用；由于外阀芯平衡弹簧受 温度的影响而变化，因而，也是实现了温度调节；内阀芯2的介质通道22通出内阀芯的另一端头，因此，在内阀芯的另一端头装有 一个堵头M，该堵头M与内阀芯2螺纹连接相固定。一种恒温混合器的恒温调节方法，包括选择一个壳体1，使得该壳体1上含有一个常温介质接口 11、一个高温介质接口 12 和一个混合介质出口 13，并在内部零件的分割下能够形成分别与常温介质接口 11、高温介 质接口 12、混合介质出口 13相通的常温介质腔14、高温介质腔15、混合介质腔16 ；选择一个内阀芯2，让安装在壳体1中的内阀芯的轴向位置能够决定常温介质的 流量，在内阀芯2上还设置一个由高温介质腔进入混合介质腔的高温介质入口 221，让内阀 芯2的轴向位置还能够同时影响这个高温介质入口 221的大小，进而能够影响高温介质的 流量；选择一个内阀芯平衡弹簧4，装在内阀芯2的一端，该内阀芯平衡弹簧4能够用来 平衡常温介质的压力；选择一个和内阀芯同轴安装的外阀芯3，使得该外阀芯3的轴向位置也能够影响 内阀芯上的高温介质入口 221的大小，进而也能够影响高温介质的流量；选择两个外阀芯平衡弹簧即第一外阀芯平衡弹簧5和第二外阀芯平衡弹簧6，分 别装在外阀芯3的两端用来平衡外阀芯3的移动，两个外阀芯平衡弹簧的其中之一采用温 度感应弹簧；在常温介质由常温介质接口 11流入常温介质腔14后，其压力作用在内阀芯上即 作用在内阀芯的凸壁21上，这个力和作用在内阀芯上的内阀芯平衡弹簧4的反向作用力达 到平衡，使内阀芯2处在一个位置上，内阀芯的凸壁21与壳体的内腔壁段17之间的间隙决 定了由常温介质腔14流入混合介质腔16的常温介质的流量；当常温介质的压力发生变化时，压力的变化使内阀芯2沿轴向产生移动，直到该压力和内阀芯平衡弹簧4的的反向作用 力形成新的受力平衡为止；此时，内阀芯的凸壁21与壳体的内腔壁段17之间的间隙大小发 生了改变，即内阀芯2通过轴向移动改变了常温介质进入混合介质腔16的流量；内阀芯2 的移动也同时改变了高温介质入口 221的大小，即内阀芯2相对于外阀芯3移动使外阀芯 3对高温介质入口 221的遮盖位置发生变化，进而也改变了高温介质的流量，使进入混合介 质腔16的常温介质流量和高温介质流量形成对应的变化，即，当常温介质的流量增加时， 高温介质的流量也增加，常温介质的流量减少时，高温介质的流量也减少，使混合介质出口 13的温度恒定在一个预先设定的范围内；当由高温介质接口 12流入的高温介质的温度发 生变化时，温度的变化使温度感应弹簧(第一外阀芯平衡弹簧5或第二外阀芯平衡弹簧6) 发生应变(伸长或缩短)，进而使外阀芯3沿轴向产生移动；外阀芯3的移动也同时改变了 高温介质入口 221的大小，进而也改变了高温介质的流量，使进入的高温介质流量和高温 介质温度形成对应的变化，使混合介质出口 13的温度恒定在一个预先设定的范围内。当常温介质的压力和高温介质的温度同时发生变化时，通过内阀芯2轴向移动和 外阀芯3轴向移动的结合，进而实现对高温介质流量的调节，使混合介质出口 13的温度恒 定在一个预先设定的范围内。进一步的，还选择一个流量调节旋钮8，该流量调节旋钮8的转动能够调节内阀芯 平衡弹簧4的弹力，进而实现对常温介质流量范围的调节。进一步的，还选择一个温度调节旋钮9，该温度调节旋钮9的转动能够调节外阀芯 平衡弹簧的弹力，进而实现对高温介质温度范围的调节。上述的介质可以是水或其它液体。上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种恒温混合器及其恒温调节方法，但本 发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、 等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种恒温混合器，其特征在于包括壳体、内阀芯、外阀芯、内阀芯平衡弹簧、第一外 阀芯平衡弹簧和第二外阀芯平衡弹簧；该壳体设有封闭的内腔，壳体上分别设有与内腔相 通的一个常温介质接口、一个高温介质接口和一个混合介质出口 ；内腔中装有一个用来分 割腔体的隔墙；内阀芯活动安装在壳体的内腔中并贯穿于所述隔墙；内阀芯的周壁上设有 一个用来分割腔体的凸壁，由所述凸壁和所述隔墙将壳体的内腔分割成分别与所述常温介 质接口、混合介质出口、高温介质接口相连通的常温介质腔、混合介质腔、高温介质腔；对应 于内阀芯凸壁位置的壳体的内腔壁段设为沿着内阀芯轴线方向的斜坡，以使内阀芯凸壁周 沿与壳体内腔壁之间的间隙大小能够随着内阀芯的轴向运动而变化；内阀芯平衡弹簧装在 内阀芯的一端；在内阀芯中设有用来使高温介质腔与混合介质腔相连通的介质通道，在高 温介质腔一边的内阀芯段上设有与介质通道相连通的高温介质入口，在混合介质腔一边的 内阀芯段上设有与介质通道相连通的高温介质出口 ；外阀芯以同轴方式活动套在内阀芯的 外部并活动贯穿于所述隔墙，第一外阀芯平衡弹簧和第二外阀芯平衡弹簧以隔墙为支撑分 别装在外阀芯的两端，所述第一外阀芯平衡弹簧和第二外阀芯平衡弹簧之中有一个为温度 感应弹簧；外阀芯部分遮盖于内阀芯的高温介质入口以在外阀芯和内阀芯之间相对轴向运 动时能够改变该高温介质入口的大小。
2.根据权利要求1所述的恒温混合器，其特征在于所述的内阀芯的一端装有内阀芯 弹簧座，内阀芯弹簧座与内阀芯之间为螺纹连接相固定，内阀芯平衡弹簧压顶在壳体与内 阀芯弹簧座之间。
3.根据权利要求2所述的恒温混合器，其特征在于进一步的，还包括一个流量调节旋 钮，该流量调节旋钮旋转连接在壳体上，并与内阀芯弹簧座滑动配合。
4.根据权利要求1所述的恒温混合器，其特征在于所述的外阀芯的一端设有凸部，另 一端设有螺纹结构；一个外阀芯弹簧座螺纹连接在外阀芯另一端的螺纹结构上；第一外阀 芯平衡弹簧压顶在外阀芯的凸部与隔墙之间；第二外阀芯平衡弹簧压顶在外阀芯弹簧座与 隔墙之间。
5.根据权利要求4所述的恒温混合器，其特征在于进一步的，还包括一个温度调节旋 钮，该温度调节旋钮旋转连接在壳体上；温度调节旋钮的一端设有沿着外阀芯轴线方向的 第一导杆，该第一导杆滑动穿套于外阀芯的凸部；隔墙朝向外阀芯弹簧座的一面设有沿着 外阀芯轴线方向的第二导杆，该第二导杆滑动穿套于外阀芯弹簧座。
6.根据权利要求1所述的恒温混合器，其特征在于所述的内阀芯的介质通道通出内 阀芯的另一端头，内阀芯的另一端头装有一个堵头，该堵头与内阀芯螺纹连接相固定。
7.一种恒温混合器的恒温调节方法，其特征在于包括选择一个壳体，使得该壳体上含有一个常温介质接口、一个高温介质接口和一个混合 介质出口，并在内部零件的分割下能够形成分别与常温介质接口、高温介质接口、混合介质 出口相通的常温介质腔、高温介质腔、混合介质腔；选择一个内阀芯，让安装在壳体中的内阀芯的轴向位置能够决定常温介质的流量，在 内阀芯上还设置一个由高温介质腔进入混合介质腔的高温介质入口，让内阀芯的轴向位置 还能够同时影响这个高温介质入口的大小，进而能够影响高温介质的流量；选择一个内阀芯平衡弹簧，装在内阀芯的一端，该内阀芯平衡弹簧能够用来平衡常温 介质的压力；选择一个和内阀芯同轴安装的外阀芯，使得该外阀芯的轴向位置也能够影响内阀芯上 的高温介质入口的大小，进而也能够影响高温介质的流量；选择两个外阀芯平衡弹簧，分别装在外阀芯的两端用来平衡外阀芯的移动，两个外阀 芯平衡弹簧的其中之一采用温度感应弹簧；在常温介质流入常温介质腔后，其压力作用在内阀芯上，这个力和作用在内阀芯上的 内阀芯平衡弹簧的反向作用力达到平衡；当常温介质的压力发生变化时，压力的变化使内 阀芯沿轴向产生移动，直到和内阀芯平衡弹簧的的反向作用力形成新的受力平衡为止；内 阀芯通过轴向移动改变了常温介质进入混合介质腔的流量；内阀芯的移动也同时改变了高 温介质入口的大小，进而也改变了高温介质的流量，使进入混合介质腔的常温介质流量和 高温介质流量形成对应的变化，使混合介质流出的温度恒定在一个预先设定的范围内；当 流入的高温介质的温度发生变化时，温度的变化使温度感应弹簧发生应变，进而使外阀芯 沿轴向产生移动；外阀芯的移动也同时改变了高温介质入口的大小，进而也改变了高温介 质的流量，使进入的高温介质流量和高温介质温度形成对应的变化，使混合介质流出的温 度恒定在一个预先设定的范围内。
8.根据权利要求1所述的恒温混合器的恒温调节方法，其特征在于进一步的，还选择 一个流量调节旋钮，该流量调节旋钮的转动能够调节内阀芯平衡弹簧的弹力，进而实现对 常温介质流量范围的调节。
9.根据权利要求1所述的恒温混合器的恒温调节方法，其特征在于进一步的，还选择 一个温度调节旋钮，该温度调节旋钮的转动能够调节外阀芯平衡弹簧的弹力，进而实现对 高温介质温度范围的调节。
全文摘要
本发明公开了一种恒温混合器及其恒温调节方法，其恒温混合器包括壳体、内阀芯、外阀芯、内阀芯平衡弹簧和两个外阀芯平衡弹簧；其内阀芯的轴向位置受常温介质压力影响，它能够决定常温介质流量的同时，还能够影响高温介质流量，从而让进入混合介质腔的常温介质流量和高温介质流量形成对应的变化；其外阀芯的轴向位置既受高温介质温度的影响，同时又能够决定高温介质流量，从而使高温介质流量和高温介质温度形成对应的变化；这样无论常温介质的压力或高温介质的温度或这两者同时的变化，恒温混合器都能自动调节两支流的流量，从而保持混合介质流出的温度恒定。该恒温混合器具有壳体制造容易，内部零部件结构简单，制造成本低廉，性能优越的优点。
文档编号B01F5/06GK102101022SQ200910311738
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者朱嘉斌 申请人:朱嘉斌