一种基于相变材料的圆柱体温控流体阀的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于相变材料的圆柱体温控流体阀，包括腔体、相变材料、阀芯、状态杆、弹簧、端盖、第一O形圈、第二O形圈、第三O形圈、螺栓。发明利用了相变材料加热融化时产生体积膨胀的特性，结构简单，体积小，可靠性高，无需电能，可多次重复使用。当环境温度由低到高达到相变温度时，阀口A打开，阀口B关闭。当温度降低到相变温度时，阀口A关闭，阀口B打开。O形圈由聚四氟乙烯制成，耐高温。适用于电热水器等加热达到某种温度就开阀的场合，或冷却至某一温度就开阀的场合，可应用于化工、家电等领域。
【专利说明】
一种基于相变材料的圆柱体温控流体阀
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种圆柱体温控流体阀，尤其涉及一种基于相变材料的圆柱体温控流体阀。
【背景技术】
[0002 ]相变材料中融化膨胀系数较大的有聚乙二醇(PEG )和石蜡。其中PEG8000的膨胀率最高可达30%，熔点为64?66°C。
[0003]对于化工产业来说，恶劣的应用环境要求零部件具有较高的可靠性，较低的维护成本，同时降低能耗。当前温控阀大多采用温敏电阻或热电偶测量温度，然后利用处理芯片处理温度信号，同时驱动电磁阀，进而实现温控阀的功能。但是这种方法需要额外电源，且可靠性低。电子系统在化工应用环境下需要较高的防护等级，需额外密封，耐高温能力差，系统复杂，体积大，故而有很多局限性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种应用于化工流体控制的，不耗电，结构简单，高可靠性，便于维护的，基于相变材料的圆柱体温控流体阀。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种基于相变材料的圆柱体温控流体阀，它包括:腔体、相变材料、阀芯、状态杆、弹簧、端盖、7个O形圈、4个螺栓。其中，腔体由不锈钢制成，能有效耐腐蚀，且一端封闭，另一端开口，侧面有两对通孔作为流体通道，流体通道端面有管道螺纹及密封圈作为管道接口。腔体闭口一侧圆柱面和端面起传递热量的作用。腔体外圈有外螺纹作为安装面，有法兰作为密封面，法兰的密封面有密封圈，起密封作用。腔体内侧有相变材料，通过传递热量改变形态和体积，起驱动作用。阀芯在腔体内部，与相变材料直接接触，起控制开关作用。阀芯与腔体间有两个密封圈，起到密封作用。弹簧与阀芯接触，可以防止相变过程中相变材料内部有气泡产生，起到预紧作用。端盖通过4个螺栓安装在腔体的开口一侧，起支撑弹簧和保护作用。状态杆通过螺纹安装在阀芯的端面上，圆柱面带有刻度，起到状态显示的作用。所述腔体、阀芯、弹簧和端盖均由不锈钢制成，能有效耐腐蚀。
[0006]本发明的有益效果在于:本发明利用了相变材料加热融化时产生体积膨胀的特性，结构简单，体积小，无电能消耗，可多次重复使用，便于维护。密封圈采用聚四氟乙烯制成，有效耐温超过200°C。使用弹簧辅助相变材料的凝固，可很大程度上减少冷却不均匀产生的真空间隙。含有两个通道阀A和阀B分别位于常开和常闭状态，且二者同时切换状态。适用于化工或家电行业需要根据温度进行流体控制，同时又需要节约能耗的场合。
【附图说明】
[0007]图1是本发明一种基于相变材料的圆柱体温控流体阀的结构示意图(高温状态)；
[0008]图2是本发明基于相变材料的圆柱体温控流体阀的结构示意图(低温状态)。[0009 ]图中，腔体1、相变材料2、阀芯3、状态杆4、弹簧5、端盖6、第一 O形圈7、第二 O形圈8、第三O形圈9、螺栓10。
【具体实施方式】
[0010]以下结合附图进一步说明本发明。
[0011]如图1所示，本发明的一种基于相变材料的圆柱体温控流体阀，包括:腔体1、相变材料2、阀芯3、状态杆4、弹簧5、端盖6、第一O形圈7、第二O形圈8、第三O形圈9、螺栓1。其中，腔体I一端封闭，另一端开口，侧面有两对通孔作为流体通道，两队通孔分别对应阀A和阀B，流体通道端面有管道螺纹及密封圈作为管道接口。腔体I闭口一侧圆柱面和端面起传递热量的作用。腔体I外圈有外螺纹作为安装面，有法兰作为密封面，法兰的密封面有密封圈，起密封作用。腔体I内侧有相变材料2，通过传递热量改变形态和体积，起驱动作用。阀芯3在腔体I内部，与相变材料2直接接触，在其圆柱面有两个凹槽，起控制打开或关闭作用。阀芯3与腔体I间有两个密封圈，起到密封作用。弹簧5与阀芯3接触，可以防止相变过程中相变材料2内部有气泡产生，起到预紧作用。端盖6通过4个螺栓10安装在腔体I的开口一侧，起支撑弹簧5和保护作用。状态杆4通过螺纹安装在阀芯3的端面上，圆柱面带有刻度，起到状态显示的作用。
[0012]腔体1、阀芯3、弹簧5、状态杆4、端盖6由不锈钢材料制成，有较高的耐腐蚀能力。所有O形圈由聚四氟乙烯制成，可耐200 °C高温。
[0013]根据不同的控制温度选择以下对应的相变材料2:
[0014]材料固态密度(25°C)熔点液态密度膨胀率
[0015]聚乙二醇8000 1270kg/m'3 64-66 °C 980kg/m'3 30%
[0016]石錯900kg/m'347~64°C 700kg/m'3 30%
[0017]本发明的工作过程如下:
[0018]1、当腔体温度低于相变温度时，温控阀的状态如图1所示。相变材料2处于凝固状态。此时阀芯3的环形凹槽偏离阀A的通孔，阀A处于关闭状态；阀芯3的另一个环形凹槽对应阀B的通孔，阀B处于打开状态。弹簧5处于相对松弛状态。状态杆4处于收缩状态，表示阀A关闭，阀B开启。
[0019]2、当腔体温度高于相变温度时，温控阀的状态如图2所示。相变材料2处于液体状态。此时阀芯3的环形凹槽对应阀A的通孔，阀A处于开启状态；阀芯3的另一个环形凹槽偏离阀B的通孔，阀B处于关闭状态。弹簧5处于相对压缩状态。状态杆4处于伸展状态，表示阀A开启，阀B关闭。
[0020]3、当环境温度由低于相变温度变为高于相变温度时，相变材料2由固态变成固液混合态，再变为液态，体积先变大再维持不变。此过程相变材料2推动阀芯移动，进而开启阀A，关闭阀B。状态杆4由完全收缩状态，逐步移动，最终变为完全伸出状态。
[0021]4、当环境温度由高于相变温度下降为低于相变温度时，相变材料2由液态变成固液混合态，再变为固态，体积先变小再维持不变。此过程相变材料2推动阀芯移动，进而开启阀A，关闭阀B。状态杆4由完全收缩状态，逐步移动，最终变为完全伸出状态。在相变材料2凝固的过程中，弹簧5的推力可以防止气泡的产生。
【主权项】
1.一种基于相变材料的圆柱体温控流体阀，其特征在于，它包括:腔体(I)、相变材料(2)、阀芯(3)、状态杆(4)、弹簧(5)、端盖(6)、第一 O形圈(7)、第二 O形圈(8)、第三O形圈(9)、4个螺栓(10);腔体(I)一端封闭，另一端开口，侧面有两对通孔作为流体通道，流体通道端面有管道螺纹及第三O形圈(9)作为管道接口；腔体(I)外圈有外螺纹，有法兰，法兰的密封面有第一O形圈(7 );腔体(I)内侧有相变材料(2 );阀芯(3 )在腔体(I)内部，与相变材料(2 )直接接触；阀芯(3 )与腔体(I)间有两个第二O形圈(8);弹簧(5 )与阀芯(3 )接触;端盖通过4个螺栓(10)安装在腔体(I)的开口一侧;状态杆(4)通过螺纹安装在阀芯(3)的端面上。2.根据权利要求1所述基于相变材料的圆柱体温控流体阀，其特征在于，所述腔体(1)、阀芯(3 )、弹簧(5 )和端盖(6 )均由不锈钢制成。3.根据权利要求1所述基于相变材料的圆柱体温控流体阀，其特征在于，所述相变材料(2)可为常温下处于固态的聚乙二醇8000或石蜡。4.根据权利要求1所述基于相变材料的圆柱体温控流体阀，其特征在于，所述第一O形圈(7)、第二 O形圈(8)和第三O形圈(9)均由聚四氟乙烯制成。
【文档编号】F16K31/64GK205534373SQ201620193885
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月14日
【发明人】李忠文, 王振广, 张秀清, 李童, 李慧鹏, 靳东丽
【申请人】靳东丽, 濮阳外国语学校, 鹤壁市高中