专利名称：：膜片活塞式节温器阀门驱动装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种活塞气动式节温器，尤其是利用气压推动的阔门驱动装置。
背景技术：
：冷却系统是发动机的重要组成部分，节温器又在冷却系统中起着至关重要的作用。目前发动机冷却系统屮广泛采用的是蜡式节温器，按功能部件分由阀门驱动机构、阀门机构、托架组成。这种节温器由支架、主阀门、推杆、石蜡、胶管、副阀门、节温器外壳、弹簧等组成。用石蜡作为感温介质，利用石蜡熔化体积膨胀，迫使胶管收縮，从而推动推杆，使阀门逐渐打开。还有乙醚式节温器，它是在折叠圆筒中充入乙醚，利用乙醚在液化时形成真空，汽化时体积膨胀的原理，使折叠圆筒产生收縮或伸长，达到控制阀门开闭的目的。由于石蜡热膨胀的绝对膨胀量不能产生足够的位移，推动阀门实现开关动作。因此，蛣式节温器实际上是利用液压原理，靠大直径腔内的液态石蜡膨胀的挤压力推动小直径的推杆，即大活塞推小活塞的方式增大推杆行程，造成结构相对复杂。另外，还要考虑液态石蜡的密封问题，其制造难度、精度及制造成本相对较高。乙醚式节温器因折叠圆筒时时随温度的变化而膨胀或收縮，容易引起机械疲劳、导致折叠筒的损坏。
发明内容本发明的目的在于为提供一种感温介质便宜、结构简单、性能稳定、寿命长的膜片活塞式节温器阀门驱动装置，替代现有的阀门驱动机构。由阀门驱动机构、阀门机构、托架构成一个节温器。发明构思本发明通过一种沸点合适的液体，利用液体汽化产生压力作用于膨胀膜片、活塞及活塞杆，推动阔门在一定的温度范围内实现开关动作。为此，本发明的技术方案为膜片活塞式节温器阀门驱动装置，包括缸筒、活塞、活塞杆，活塞与缸筒的内腔配合，活塞杆与活塞连接，活塞杆的头部穿出缸筒上端直接伸出，其特征在于缸筒的下端设有活塞行程限位挡圈，缸筒的上端、活塞上都设有通气孔；一个感温桶内腔装有沸点在5(TC7(TC之间的液体，感温桶的开口处设有膨胀膜片，膨胀膜片周边与感温桶气密封；所述感温桶置于缸筒的下端，并与缸筒连接成一体。工作过程该膜片活塞式节温器阀门驱动装置运用于节温器中，与阀门机构一起装在托架上构成节温器，在常温下或者当发动机的温度低于85"C时，感温桶内的液体在冋位弹簧K预压力作用下，不发生汽化现象。随着发动机水套中的冷却液的温度不断升高，当冷却液温度高于一定温度时，感温桶内的液体开始汽化，使膨胀膜片下方的压力升高，推动膨胀膜片向上运动，从而推动活塞及活塞杆向上运动。活塞杆推动阀门克服回位弹簧的压紧力一起向上运动，将阀门打开。阀门完全打开后，活塞运动到缸筒的最上端，当感温桶内的液体的温度继续升高时，膨胀膜片下方的压力将增大，感温桶内的液体的沸点随之增大，从而使感忌桶内的液体的温度与其沸点形成一种平衡状态，感温桶内的液体停止汽化，节温器处于一种较稳定的平衡状态。当发动机水温低于一定温度时，感温桶内的液体将液化，膨胀膜片下方的压力降低，阀门的开度随之减小，直至关闭阀门。有益效果该阔门驱动装置采用价格低廉、沸点合适的液体，利用液体压力和沸点的关系，使液体在合适的温度汽化膨胀产生驱动力，并采用简单的活塞式结构传递驱动力，作用于阀门机构，达到阀门开启或关闭的目的。这样一种创新型的装置具有结构简单、可靠性好的优点，运用于汽车节温器，可增添一种既实用又能带来良好经济效益的新型产品。图1是膜片活塞式节温器阀门驱动装置的主视图。图2是膨胀膜片结构主视图。图3是膨胀膜片结构俯视图。图4是丙酮的饱和蒸汽压和沸点的实验曲线图。图5是用MatLab仿真软件进行直线拟合得到的直线图。图1中，l是膨胀膜片、2是液体、3是感温桶、4是活塞行程限位挡圈、5是活塞、6是活塞杆、7是缸筒。具体实施例方式如图1所示的膜片活塞式节温器阀门驱动装置，包括感温桶3、膨胀膜片1、限位挡圈4、缸筒7、活塞5、活塞杆7，活塞5与缸筒7的内腔配合，活塞杆7与活塞5连接，活塞杆的头部穿出缸筒上端直接伸出，活塞行程限位挡圈4设在缸筒的下端，缸筒7的上端、活塞E上都设有通气孔；感温桶3内腔装有沸点在5(TC7(TC之间的液体2，感温桶的开口处设有膨胀膜片l，膨胀膜片1周边与感温桶3气密封；所述感温桶3置于缸筒的下端，并与缸筒7连接成一体。感温桶内的液体2是沸点在5(TC70'C之间的液体，使得节温器阀门在发动机水温为85。C90'C之间时能打开。如图2、3所示的了膨胀膜片，膨胀膜片的表面3是凸凹不平的曲面，这是为了减小膨胀膜片在膨胀时的变形量，降低膨胀膜片工作是的拉应力，消除疲劳破坏，提高使用寿命。使用时，膜片活塞式节温器阀门驱动装置与阀门机构直接连接在托架上，活塞杆7作用于阀门上。液体的选择及回位弹簧的设计与计算液体可选择沸点在50'C7(TC之间纯有机化学液，由此我们通过实验选取了丙酮(沸点为56.48'C),并通过对丙酮实验数据的修正，对回位弹簧进行了设计，从而得到对整个节溫器起重要作用的回位弹簧的设计参数。实验中选取活塞的直径为20mm，弹簧刚度为1.3AT/m,弹簧的预压量为15mm。丙酮的温度和压力关系的实验数据如表1:表l丙酮温度和压力的关系实验数据<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>按节温器的设计要求，从85'C9(TC阀门完全打开时，开度应为7mm。从实验数据可以看出，活塞在这个温度范围内上升了大约6mm，丙酮沸点是56.48°C，可以作为感温液的最好选择。由于实验过程有误差存在，需要对实验数据进行修正，修正过程如下依据液体的饱和蒸汽压和沸点的关系，即克劳修斯一克拉贝龙方程<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>R为摩尔气体常数，T为热力学温度，A，为在某一温度下纯液体的摩尔汽化热，温度范围较小时，A，^可以近似作为常数，积分得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>以1叩对*作图应为一条直线，由于丙酮的沸点为56.48'C，依理论在达到沸点之前，活塞应该是没有位移的，故可以从56'C开始进行研究。通过实验数据作出其曲线，如图4。用MatLab进行直线拟合后，得到的直线如图5。少根据图5所得到的直线方程为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>通过拟合后的直线方程可以对数据进行修正及误差分析，制成表格形式如表2(其中A为绝对误差，lAl/F为相对误差，J为标准差)。表2直线模型拟合函数误差分析<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从表2中可以看出，绝对误差A的最大值为1.0，相对误差lAl/F的最大值为5%，标准差<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>，满足设计精度要求。V22,=1由于节温器的阀门一般要求在85'C9(TC之间打开，故需要算出这个温度范围内每个温度点所对应的压力值，即回位弹簧工作时的工作载荷，以便进行弹簧的设计。以阀门的开度7mm计算，可以算出每个温度点对应的弹簧变形量，如表3所示，从而可得出弹簧的刚度。表3温度与弹簧变形量对应关系<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>弹簧的刚度为(48.2-39.4)/(38.25-31.27)二1.26AV附w，由表3知弹簧的预压縮量为31.27mra，由此可进行弹簧的设计。综上所述，选用丙酮，根据其沸点与表面压力的关系，对回位弹簧进行设计，可以满足设计及实用要求。权利要求1.膜片活塞式节温器阀门驱动装置，包括缸筒、活塞、活塞杆，活塞与缸筒的内腔配合，活塞杆与活塞连接，活塞杆的头部穿出缸筒上端直接伸出，其特征在于缸筒的下端设有活塞行程限位挡圈，缸筒的上端、活塞上都设有通气孔；一个感温桶内腔装有沸点在50℃～70℃之间的液体，感温桶的开口处设有膨胀膜片，膨胀膜片周边与感温桶气密封；所述感温桶置于缸筒的下端，并与缸筒连接成一体。2、根据权利要求l所述的膜片活塞式节温器阀门驱动装置，其特征在于所述膨胀膜片的表面是凸凹不平的曲面。3、根据权利要求l或2所述的膜片活塞式节温器阀门驱动装置，其特征在于所述温桶内腔装的液体为丙酮。全文摘要本发明提供了膜片活塞式节温器阀门驱动装置，包括缸筒、活塞、活塞杆，活塞与缸筒的内腔配合，活塞杆与活塞连接，活塞杆的头部穿出缸筒上端直接伸出，活塞行程限位挡圈设在缸筒的下端，缸筒的上端、活塞上都设有通气孔；一个感温桶内腔装有沸点在50℃～70℃之间的液体，感温桶的开口处设有膨胀膜片，膨胀膜片周边与感温桶气密封；所述感温桶置于缸筒的下端，并与缸筒连接成一体。本发明利用液体汽化产生压力作用于膨胀膜片、活塞及活塞杆，推动阀门在一定的温度范围内实现开关动作。其结构简单、性能稳定、寿命长，能替代现有的阀门驱动机构。文档编号F01P7/16GK101285415SQ20081004781公开日2008年10月15日申请日期2008年5月20日优先权日2008年5月20日发明者邱新桥申请人:湖北汽车工业学院