专利名称：改进型差动式无源热量表的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热量表，特别是一种差动式无源热量表。
技术背景现有的热量表一般都需要用电能驱动，其存在着一定的弊端。比 如使用电池的热量表一旦电能耗尽，则供暧计量停止，需要立即更 换；使用市电的热量表一旦遇到停电、线路故障等原因，供暖计量也会马上停止，势必会给用户带来诸多不便，供暖公司也会因此耗费大 量的人力物力投入检查修复。同时，由于使用电能作动力，只要发生 了人为或自然故障，停止了热能计量，必定会给供暖公司带来一定的 损失。申请号为CN200610083212.6的中国专利公开描述了一种无 须使用电能的热量表。该专利公开的全文均为本申请的引用参考。图 1为该专利申请公开的差动式无源热量表的整体示意图。这种无源差 动式热量表包括入水流量分配器2、热量计数器4、回水流量分配器 9以及它们之间的连接管道。入水流量分配器2与热量表入口 1相连， 入水分配器2的出口分别与水管3和旁路水管6相连，水管3与热量 计数器4相连，热量计数器4经水管5在接头7与旁路水管6相连， 接头7与散热器8的入口相连，回水流量分配器9与散热器8的出口
相连，回水分配器9的出口分别与水管10和旁路水管11相连，水管10与热量计数器4相连，热量计数器4经水管12在接头13处与旁 路水管ll相连，接头13与热量表出口 14相连。当具有一定温度的水从热量表入水口 1进入入水流量分配器2 时，入水流量分配器2能够根据水的温度自动分配流入热量计数器4 和旁路水管6的流量，进入热量计数器4的水的流量被(以一定的转 角形式)记录，该记录代表散热器8的入水热量，散热器8的出口流 出的水流入回水流量分配器9，回水流量分配器9根据回水温度自动 分配流入热量计数器4和旁路水管11的流量，进入热量计数器4的 水的流量被(以一定的转角形式)记录，被记录的代表入水热量和回 水热量的转角，经热量计数器4的差动机构的计算，以一定的转角形 式从热量计数器4输出。该专利申请公开中还描述了一种热量计数器，其包括与第一入 口相连的第一波轮和与第二入口相连的第二波轮，第一波轮和第二 波轮与差动机构相连，从第一入口和第二入口进入热量计数器中的 流体可分别使第一波轮和第二波轮旋转，从而通过差动机构和传动 机构将旋转运动传到计数器中，以显示散热系统消耗的热量。热水从水管进入第一入口，流经波轮从第一出口流出，波轮的输 入轴上安装有锥齿轮，锥齿轮与行星锥齿轮啮合，从水管进入第二个 入口的水流经波轮从第二个出口流出，波轮的输出轴上安有锥齿轮， 锥齿轮也与行星锥齿轮啮合，行星锥齿轮分别旋转地安装在行星轮架 上，行星轮架又与可旋转地安装在输出轴上的大锥齿轮固定连接在一 起，大锥齿轮又与小锥齿轮啮合，小锥齿轮安装在轴上，轴将旋转运 动传递到计数器中，计数器中所显示的就是散热系统消耗的热量。当水从热量计数器中流过并带动波轮旋转时，波轮分别带动锥齿 轮沿相反的方向旋转，当流过入水流量分配器和回水流量分配器的水 的温度不同时，入水流量分配器和回水流量分配器分别根据水温自动 将不同的水量分配到第一入口和第二个入口，因而流经波轮的水量不 同，从而使得锥齿轮转速的不同，由于锥齿轮的旋转方向相反且转速 不同，因而使得行星锥齿轮除了绕本身轴线旋转外，还绕锥齿轮的轴 线旋转，从而通过行星轮架带动大锥齿轮旋转，然后通过小锥齿轮带 动轴旋转，在计数器中显示散热系统消耗的热量。该专利申请公开中同时还描述了一种用于无源差动式热量表中使用的流量分配器。如图2所示，流量分配器包括入口 43、第一出 口41和第二出口42，其内部具有滑阀30，滑阀30的一端抵靠在记 忆合金元件33上，其另一端抵靠在弹簧34上，弹簧34将滑阀30推 向记忆合金元件33，流量分配器还包括由位置调整螺钉35和顶丝36 构成的滑阀位置调整装置，通过转动调整螺钉35，使顶丝36在流量 分配器的壳体内上下运动，从而通过推动记忆合金元件33来调整滑 阀30的位置。当高温水从入口 43进入水管29后，经滑阀30进入出水管31和 32，又从第一出口 41和第二出口 42流出。第一出口41和第二出口 42的流量由滑阀30的位置控制，滑阀的位置由能够根据水温自动伸 縮的记忆合金元件33控制。弹簧34与记忆合金元件33共同作用，
使滑阀30保持在适当的位置。这种无源差动式热量表的流量分配器要控制三个出入口，因此其体积较大；而且该流量分配器同时控制着计量管路和分流管路的流 量，这使得阀芯形状设计较为困难，且加工制作成本也大；该流量分 配器还存在设计复杂、不宜调整、维修起来比较繁琐的缺陷。发明内容本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种结构更 为简单、其体积更小、便于操作和维修、设计制造工艺简练、成本更 低的一差动式无源热量表。为了实现上述目的提供一种差动式无源热量表。其包括一入水流 量控制阀、 一差速计量装置、 一回水流量控制阀和它们之间的连接管 道。入水流量控制阀和出水流量控制阀均与差速计量装置并联。介质 (水)通过三通分为两路流入差动式无源热量表， 一路(分流管路) 直接通过入水流量控制阀与散热器前三通连接；介质从另一路(计量 管路)通过入水水表后与散热器前三通连接，两路汇合后与散热器入 口连接。介质从散热器出口通过三通分为两路， 一路(计量管路)通 过出水水表与出水口前三通连接，介质从另一路(分流管路)通过出 水流量控制阀与出水口前三通连接，两路会合后与出水口连接。本发明还提供一种用于差动式无源热量表中的差速计量装置，其包括一高温介质水表、 一低温介质水表、 一差速器与计数器。当高 温介质进入高温水表的入口并从出口流出时，带动水表的波轮转动，
其波轮的运动传给差速器的输入轴之一；当低温介质进入低温水表的 入口并从出口流出时，带动水表的波轮转动，其波轮的运动传给差速 器的另一个输入轴。在差速器的两个输入轴的运动的驱动下，差速器 将合成运动传给计数器，计数器显示差速器的合成结果。本发明同时还提供了一种用于差动式无源热量表中的流量控制 阀，可根据介质的温度自动调节流量的大小。该流量控制阀包括一流 量控制阀入口、 一流量控制阀出口和弹簧式记忆合金。该流量控制阀 可以根据温度的变化控制阀芯的位置，因而阀门开口 (阀的开口处必 须为平面且具有一定的形状)面积的大小随温度的升高而减小，反之 也然。故当介质的压力不变时，介质的流量随介质温度的增高而减小， 或随介质温度的降低而增大。利用记忆合金实现流量控制阀的功能， 这对于本领域的技术人员来说是很容易实现的。熟悉本领域的人员不难看出，在具有CN200610083212.6专利公 开的功能的前提下，本发明的差动式无源热量表的流量控制阀体积更 小，结构更简单，其只有两个出入口的流量控制阀(图4)而 CN200610083212.6中的流量控制阀为有三个出入口的分配阀，(见图 2)，这能够使得本方案热量表的结构更简单、更紧凑。而且不难看出，CN200610083212.6专利公开中的流量控制阀同 时控制着计量管路和分流管路的流量，这使得阀芯形状的设计较为困 难，阀的调整和维修也繁琐。而本发明中的流量控制阀只控制一条分 流管路的流量，这使得阀的结构设计变得较为容易，阀的调整和维修 变得简单。
本发明的差动式无源热量表的流量控制阀的阀门不仅结构简单、便于设计，而且便于制造、成本低，且调节旋钮(图4中35")可以 裸露在外面，便于调节操作。
图1为现有技术的差动式无源热量表的整体示意图。图2为现有技术中差动式无源热量表中的流量分配器的示意图。图3为本发明的差动式无源热量表的一最佳实施例的结构示意图。图4为图3所示差动式无源热量表中的流量控制阀的结构示意图。图5为图3所示差动式无源热量表中的流量控制阀开口形状示 意图。图6为图3所示差动式无源热量表中的差速计量装置的结构示 意图。
具体实施方式
本发明中所提到的介质可以是任何一种流体或半流体，为了便于 说明，下面仅以水为例。图3示出了本发明的差动式无源热量表的一最佳实施例的结构， 其中4"为差速计量装置。如图3中所示，本发明的差动式无源热量表(简称热量表)包括:
一入水流量控制阀2"、 一差速计量装置4"、 一回水流量控制阔9"和 它们之间的连接管道。差速计量装置4"包括一入流水表15和一出流 水表16。介质入口 1"连接三通17后分为两路流入热量表， 一路(分 流管路)与流量控制阀2"入口连接，流量控制阀2"出口与三通7"连 接；另一路(计量管路)与水表15的入口 18连接，水表15的出口 19与三通7"连接，三通7"与散热器8"的入口连接；介质从散热器8" 的出口与三通22连接后分为两路， 一路(分水流路)连接流量控制 阀9"的入口，流量控制阀9"的出口与三通13"连接；另一路(计量管 路)连接水表16的入口 21，水表16的出口 20与三通13"连接，三 通13"与介质出口 14"连接。
含有一定热量的高温介质经热量表的介质入口 l"流入，通过三 通17分为两路进入热量表， 一路(分流管路)通过流量控制阀2"进 入三通7"，介质的另一路(计量管路)进入水表15的入口 18，再从 水表15的出口 19流出并进入三通7"，两路介质在三通7"汇合后， 流入散热器8"的入口；经散热器散热以后，介质的温度变低，低温 介质从散热器8"的出口流出，经三通22分为两路， 一路(分流管路) 通过流量控制阀9"进入三通13"，低温介质的另一路(计量管路)进 入水表16的入口21，经水表16的出口 20流出并进入三通13"，两 路介质在三通13"汇合后，流出热量表的出口14"。
本领域人员阅读了本说明书后容易理解本发明的差动式无源热 量表的工作原理。
如图3所示，当一定温度、 一定流量、 一定压力的介质(水)从
热量表的入水口 r流入，并从出水口 14"流出，流量控制阀2"根据水
温的大小，控制了阀门开口的大小。水温增高时，阀门的开口减小，
因而流过其的流量也减小。由于通过三通17的总的流量是不变的， 故当通过流量控制阀2"的流量减小时，流过水表15的流量增大，水 表波轮的转速也加快，差速计量装置4"的输入轴的速度也加快。反 之，当流过流量控制阀2"的水温降低时，差速计量装置4"输入轴的 转速减慢。
经过散热器8"的散热后，水的温度降低，较低水温的水从散热 器的出口流入三通22，又分别流入流量控制阀9"和水表16。同理， 当流过流量控制阀9"的水温增高时，该阀门的开口减小，流过其的 流量也减小，从而使流过水表16的流量加大，其波轮的转速增大， 差速计量装置4"的另一个输入轴的速度也加快，反之则减慢。差速 计量装置4"的两个输入轴的转度，代表流入散热器热量的速率和流 出散热器热量的速率。差速计量装置4"的计数器28"的数值代表散热 器8"消耗的热量。
图4示出了本发明的流量控制阀,其包括 一流量控制阀的入口 、 一流量控制阀的出口、 一弹簧式记忆合金、 一阀芯、 一阀门开口及位 置调节旋钮。热量表中的流量控制阀2"和9"，可根据介质的温度自 动调节流量的大小，其结构如图4所示。43"为流量控制阀的入水口， 41"为流量控制阔的出水口， 33"为弹簧式记忆合金(或其它材料的温 度传感器)，其可以根据温度的变化控制着阀芯4的上下位置，因而 阔门开口5 (阔的开口处必须为平面且具有一定的形状)开口面积的
大小随温度的升高而减小，反之也然。故当介质的压力不变时，介质 的流量随介质温度的增高而减小，或随介质温度的降低而增大。
图中35"为位置调节旋钮，起调节弹簧力大小的作用。
图5示出了本发明的流量控制阀阀门开口状态，若记忆合金的长 度与水的温度成正比，则流量控制阀开口的形状如图5所示，图中的 双向箭头44为阀芯2的移动方向，45为开口两边的曲线。
开口两边的曲线方程为<formula>formula see original document page 13</formula>
式中^——系数(1厂C);
S——比例系数(°C/mm)
C~~常数(mm2)(旁路分流管的截面面积)；
Ar——热量表所设定的温度测量范围Ar = rmax-rrain (°C);
4n——热量表所设定的最小测量温度(°C); 7_——热量表所设定的最大测量温度(°C);
/——阀芯的位移(记忆合金的(伸縮)变形mm)
图6示出了本发明的差速计量装置，其包括 一高温介质水表 15、 一低温介质水表16、 一差速器4"和计数器28"。
如图6中所示，本发明的差速计量装置，当高温介质进入高温水 表15的入口 18并从出口 19流出时，带动水表15的波轮转动，其波
轮的运动传给差速器4"的输入轴之一；当低温介质进入低温水表16
的入口 21并从出口 20流出时，带动水表16的波轮转动，其波轮的 运动传给差速器4"的另一个输入轴。在差速器4"的两个输入轴的运 动的驱动下，差速器4"将合成运动传给计数器28"，计数器28"显示
差速器的合成结果。
上面通过优选实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于 该优选实施例，而是可以有其他的变化。本领域普通技术人员很容易 理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种 改变。本发明由所附的权利要求限定。
权利要求
1. 一种差动式无源热量表，其包括入水流量控制阀(2”)、差速计量装置(4”)、回水流量控制阀(9”)和它们之间的连接管道，差速计量装置(4”)包括入流水表(15)和出流水表(16)，入水流量控制阀和出水流量控制阀均为温度控制调节阀，即，根据介质温度的高低来调节流过阀的流量的大小，入水表的入口与高温介质端连通，出水表的入口与低温介质端连通，其特征在于介质入口(1”)连接一三通(17)，介质分为两路流入热量表，一路(分流管路)流入入水流量控制阀(2”)入口，入水流量控制阀(2”)的出口与另一三通(7”)连接；介质的另一路(计量管路)流入水表(15)的入口(18)，水表(15)的出口(19)与三通(7”)连接，三通(7”)与散热器(8”)的入口连接；散热器(8”)的出口与第三个三通(22)连接后分为两路，一路(分水流路)连接回水流量控制阀(9”)的入口，回水流量控制阀(9”)的出口与第四个三通(13”)连接，另一路(计量管路)连接水表(16)的入口(21)，水表(16)的出口(20)与三通(13”)连接，三通(13”)与介质出口(14”)连接。
2， 一种随介质温度自动调节流量的流量控制阀，包括入口 (43")，出口(41")，弹簧式记忆合金(33")，阀芯(4)，阀门开口 (5)和位置调节旋钮(35")，其特征在于阀芯(4)上端设置可随温 度调节高度的弹簧式记忆合金(33")，从而可调节流出阀门的流体
3. 如权利要求2所述的流量控制阀，其特征在于还包括阀门口 (5)，阀的开口处必须为平面且具有一定的形状，开口面积的大小随温度的升高而减小或降低而增大，开口两边的曲线方程为-—+ WC J —一2(l — Ara +厕)2式中X——系数(1厂C);B——比例系数(°C/mm)C^常数(mm2)(旁路分流管的截面面积)；Ar——热量表所设定的温度测量范围Ar = 7_ -rmm CC);4m——热量表所设定的最小测量温度(°C); Lax——热量表所设定的最大测量温度(°C);/——阀芯的位移(记忆合金的(伸縮)变形mm)
4. 一种用于计量供暖管路热量消耗的流量差速计量装置，包括水表，波轮和计数器，其特征在于包括由一入流波轮和输入及输出轴构成的入流水表(15)以及由一出流波轮和输入及输出轴构成的出 流水表(16)，还包括一差速器(4")和一计数器，该差速器的输入 轴将入流水表与出流水表的输出轴的合成运动传递到计数器(28")， 以显示散热系统(8")消耗的热量。
5. 如权利要求1所述的差动式无源热量表，其特征在于所述 流量控制阀为如权利要求2的流量控制阀。
6. 如权利要求5的差动式无源热量表，其特征在于所述流量 控制阀为如权利要求3的流量控制阀。
7. 如权利要求1的差动式无源热量表，其特征在于所述差速 计量装置为如权利要求4的差速计量装置，其中入流水表的入口与高 温介质流入端联接，入流水表的出口端通向散热器；出流水表的入口端与散热器的出口连通。
8. 如权利要求5的差动式无源热量表，其特征在于所述差速计量装置为如权利要求4的差速计量装置，其中入流水表的入口与高 温介质流入端联接，入流水表的出口端通向散热器；出流水表的入口 端与散热器的出口连通。
9. 如权利要求6的差动式无源热量表，其特征在于所述差速 计量装置为如权利要求4的差速计量装置，其中入流水表的入口与高 温介质流入端联接，入流水表的出口端通向散热器；出流水表的入口 端与散热器的出口连通。
全文摘要
改进型差动式无源热量表，包括入水流量控制阀(2”)、差速计量装置(4”)、回水流量控制阀(9”)和它们之间的连接管道，差速计量装置(4”)包括入流水表(15)和出流水表(16)，入水流量控制阀和出水流量控制阀均为温度控制调节阀，介质入口(1”)连接一三通(17)，介质一路流入入水流量控制阀(2”)入口，入水流量控制阀(2”)的出口与另一三通(7”)连接；其另一路流入水表(15)的入口(18)，水表(15)的出口(19)与三通(7”)连接，三通(7”)与散热器(8”)的入口连接。这种差动式无源热量表克服了现有技术中的不足，提供一种结构简单、其体积小、便于操作和维修、设计制造工艺简练、成本低的差动式无源热量表。
文档编号G05D7/00GK101393057SQ200710195619
公开日2009年3月25日 申请日期2007年12月4日 优先权日2007年9月20日
发明者孙建东 申请人:北京联合大学