专利名称：基于温度差的流量控制器的制作方法
基于温度差的流量控制器
所属领域
本发明涉及用于采暖户用热能表的一种流量控制器，该控制器以采暖流体 高、低温流道的温度差为自变量，实现对计量流体的流量实时等比例调控。
背景技术：
建筑供暖若实现按户计量收费可节能25%，热能表是实现供暖计量收费的主 要支撑部件。当前，国内户用热能表主要型式是源于欧洲技术的电子型热能表。 电子型热能表由流量传感器、计算器和配对的温度传感器等部件组合而成，主 要优点是数字显示并配有网络通信接口，但由于价格高、靠外部电源供电、结 构上容易人为蓄意干扰和破坏，因此，其推广应用在一定程度上受到制约。
发明内容
本发明的目的是提供一种由供暖流体自给动力、全部组件为非电量的经济、 实用新型热能表的支撑部件-基于温度差的流量控制器装置。该流量控制器外加 一块热水表即可组成完整的热能表。
为达到上述目的在阀体内设置两个相互密闭的腔体，在其中的一个腔体内设 置由导热材料制成中空密闭壳体结构的感温包，感温包的两端外侧与阀体固联， 一端的内侧与波纹管固联，二者组成一密闭腔体。感温包内填充适量的感温介 质，感温介质可以是饱和蒸汽工质、也可以是与温度成近似线性关系的热膨胀 物质，在阀体壁面对应于感温包处开有高温流道的进、出口各一；在阀体的另 一腔体内，与阀体内壁活动联接一柱状薄壁套筒，在套筒圆周相隔180。的两条 素线上各开一条状孔口，条状孔口的宽度与阀体上的低温流道对应进、出流口 相匹配，开口的长度以充分容纳与其轴向活动配合的阀芯为准则。套筒的两端轴线上同向各固联一活塞杆，活塞杆的一端抵紧波纹管的外端面，另一端与套 筒端面固联。套筒的另一端外侧通过弹簧抵紧阀体。在套筒内部设置一中部縮 径兼作感温包的柱状哑铃形阀芯，阀芯的外径与套筒内壁活动联接，阀芯的一 端通过弹簧抵紧套筒内侧、另一端与波纹管密闭固联，套筒内侧的活塞杆抵压 于波纹管的外端面。两个感温包的容积相等设置并注入同种、等量的感温介质。 套筒相对阀体、阀芯相对套筒均可轴向移动，相对移动量的大小取决于流经 并接触各自感温包外表面高、低温流道内供暖流体的温度差；在阀体壁面上开
有低温进、出水流道，进水流道开一个流口，其位置特征以套筒、阀芯相对阀
体运动过程中流口不被遮挡为宜；阀体上低温出水流道开设两个并列的出流口， 一个是计量出流口、另一个是差分出流口，其位置特征是两个出流口的间距与 阀芯縮径的轴向宽度相等，保证套筒、阀芯相对于阀体运动过程中的任意时刻， 两个低温出水流道的通流面积之和恒定、有效通流面积实时互补，出流口液阻 不变，实现等液阻流量差分。
基于温度差的流量控制器，其工作原理是高温流道的流体接触并流经感温 包，将热量传递给感温包外壁，感温包内的感温介质从感温包内壁吸热后饱和 蒸汽气压增大或体积膨胀推压波纹管移动，带动外侧的活塞杆轴向移动，从而 推动套筒相对阀体产生位移；当高温流道的流体温度降低时，在套筒与阀体间 弹簧推力的作用下，套筒相对阀体反向移动，直至感温包对活塞的推压力与弹 簧推力平衡为止。高温流道中流体的每一温度点对应于套筒相对阀体有一个确 定的位置；低温流道的工作原理与高温流道相似，低温流道中流体的每一温度 点，阀芯与套筒也有一确定的相对位置，不同的是当低温流道中流体温升时， 阀芯相对套筒移动且方向与套筒相反。由于两个感温包的容积相等设置，内部 填充的感温介质同质、等量，且两组波纹管、活塞杆的结构相同设置，在两个感温包获得同样温升的条件下产生的位移量相等，在温升值不同时会产生位移 差，这个位移差恰好等于计量出流口的开度值，也恰好是差分出流口的关度值， 二者实时互补。当高、低温流道中的流体产生温度差时，计量出流口会产生与 温度差值成等比例的开度值，又因为计量出流口的流量与自身的开度值成正比， 因此，计量流的大小与高、低温流道中流体的温度差成正比，即高、低温流道 中流体的温度差决定计量出流口中流量的大小，计量流与高、低温流道中流体 的温度差成线性关系。
热计量关心的是高、低温流道中流体的温度差，而非温度值，本发明基于温 度差的流量控制器装置，由于省略了测温作差、温差与流量积算两个环节，大 幅度减化了流量控制器和热能表的结构，在保证采暖计量精度要求的前提下， 可大幅度降低热能表的制造成本。用本发明提供的流量控制器与热水表组合而 成的热能表，经济、实用。
图1是本发明提出的基于温度差的流量控制器的剖面图。 实施方案
结合图1详细说明本发明提出的基于温度差的流量控制器的细节及工作情况。
阀体[1]内设置两个相互密闭、独立的腔体[2]和[14]，在腔体[2] 内与阀体固联一柱状感温包[3],感温包[3]由导热材料制成中空结构，感温 包[3] —端外侧与阀体固联，内侧与波纹管[5]密闭联接，感温包[3]与波 纹管[5]组成一中空密闭的腔体[26]，腔体[26]内填充适量的饱和蒸汽工 质或热膨胀物质，腔体[2]的上、下阀体中部各开设一高温流道进、出流口 [25]和[4]。在腔体[14]中与阀体内壁活动联接一柱状套筒[8]，套筒[8] —端的轴心线上固联一活塞杆[7],活塞杆[7]的一端抵紧波纹管[5]外侧底部。套筒[8]的另一端内侧与活塞杆[13]固联，外侧与伐体[1]间抵紧一弹簧[15]，活塞杆[13]与活塞杆[7]形体相同设置。套筒[8]的上、下两侧各开一条形通流口 [9]和[23]。在腔体[14]的阀体中部开设一低温流道进流口 [11]和两个并列的出流口 [19]、 [21]，在工作状态中，套筒[8]的上、下通流口 [9]、 [23]与阀体进流口 [11]和出流口 [19]、 [21]对中，以输通低温流道的流体。
与套筒[8]的内侧活动联接一兼作感温包的阀芯[16],阀芯[16]轴向中部縮径呈柱状哑铃形结构，阀芯[16]的大径与套筒[8]的内壁滑动联接，阀芯[16]的一端内侧与波纹管[17]密闭联接，阀芯[16]用导热材料如铜材制成中空结构，阀芯[16]内部腔体[20]填充适量的饱和蒸汽工质或热膨胀物质，阀芯[16]兼作低温流道的感温包。波纹管[17]的外端面抵紧活塞杆[13]的一端。阀芯[16]的另一端外侧与套筒[8]之间抵紧一弹簧[24]。波纹管[5]、 [17]结构相同并共线设置。感温包[3]与[16]容积相等并填充等量、同质的饱和蒸汽工质或热膨胀物质；差分出流口 [21]与计量出流口[19]的通流结构相同设置，在工作状态的任一时刻，二者的通流面积之和恒定、有效通流面积互补，低温流道进流口不被阻挡，出流口 [19]和[21]等液阻流量差分。密封条[10]、 [12]、 [18]、 [22]是套筒[8]和阀芯[16]装配到阀体[l]中后，补贴在阀芯[16]外表面上且滑动联接于通流口 [9]、 [23]中，起径向密封作用。套筒[8]相对阔体[l]、阀芯[16]相对套筒[8]均可轴向移动。
高温流道的流体将温度点对应的热能传递给感温包[3]，腔体[26]中的感温介质吸收热量后气压或压强增大，推动波纹管[5]及活塞杆[7]连体套筒[8]相对阀体[1]右移，直至与弹簧[15]的反弹力平衡为止。套筒[8]与阀体[1]每一确定的相对位置都对应于高温流道中流体一个确定的温度点，温度点变化、相对位置也有确定的相应变化；低温流道中的流体将温度点对应的热能传递给感温包[16]，感温包[16]中的感温介质受热后气压或压强增大，推压波纹管[17]及活塞杆[13]，阀芯[16]受反作用力的推动而左移，直至与弹簧[24]的反弹力平衡为止，在此过程中，阀芯[16]相对套筒[8]获得一个确定的位置，这个确定的相对位置对应于低温流道中流体的一个确定的温度点，温度点变化、阀芯[16]相对套筒[8]的相对位置也随之相应变化。套筒[8]、阀体[1]相对位移的绝对值与阀芯[16]、套筒[8]相对位移的绝对值之差，恰好等于计量出流口 [19]的开度值，此开度值与高、低温流道中流体的温度差成正比，温度差增大、开度值等比例增大，计量出流口中的流量也等比例增大；情况相反，当温度差减小时，开度值等比例减小，计量流也等比例减小。阀芯[16]中部缩径的轴向宽度值与低温流道两个出流口 [19]、 [21]的轴向间距值相等设置，当高、低温流道流体的温度差为0° C时，阀芯[16]中部縮径的轴向尺寸边界恰好与低温流道的两个出流口 [19]、 [21]的同侧尺寸边界对齐，出流口 [19]、 [21]的全开度通流结构相同设置。在任一工作状态时，出流口 [19]、 [21]的通流面积之和恒定，二者有效通流面积互补，实现低温流道出流口等液阻流量差分。
权利要求
一种基于温度差的流量控制器，在阀体[1]中设置两个相互密闭、独立的腔体[2]和[14]，在腔体[2]的上、下阀体壁面各开通一个高温流道进、出流口[25]、[4]与外界相通；在腔体[14]的上侧阀体壁面开通一个低温流道进流口[11]与外界相通，下侧阀体壁面开通两个低温流道出流口，即差分出流口[21]和计量出流口[19]；腔体[2]和[14]中各设置一感温包[3]和[16]，其特征是上、下侧开有通流孔槽[9]和[23]的中空柱状套筒[8]与阀体[1]的内壁活动联接，兼作感温包的阀芯[16]与套筒[8]的内壁面活动联接；感温包[3]和[16]容积相等设置，各填充同质、等量的感温工质，波纹管[5]、[17]活塞杆[7]、[13]结构相同设置；低温流道差分出流口[21]、计量出流口[19]轴向间距与阀芯[16]中部缩径的轴向宽度相等设置，且在高、低温流道中流体的温度差为0℃时，阀芯[16]缩径部分轴向宽度的尺寸边界与两个出流口同侧尺寸边界对齐；差分出流口[21]与计量出流口[19]二者通流断面结构相同设置，在正常工作状态下，套筒[8]相对阀体[1]位移量的绝对值与阀芯[16]相对套筒[8]位移量的绝对值之差等于计量出流口[19]的开度值，差分出流口[21]与计量出流口[19]通流面积之和恒定，二者的有效通流面积实时互补，低温流道两个出流口[21]、[19]实现等液阻流量差分；计量出流口的流量大小与高、低温流道中流体的温度差值成线性关系。
全文摘要
本发明公开了一种用于建筑采暖热能表的支撑部件--基于温度差的流量控制器，由流量控制器与热水表组成的热能表经济、实用，不用电，由供暖流体自给动力。在阀壳内设置两个相互密闭的腔体，每个腔体内各设置一填充感温介质的感温包，高、低温供热流体流经并接触感温包，感温介质受热膨胀推动与感温包密闭固联的波纹管及与波纹管抵紧的活塞杆轴向移动，两个活塞杆分别固联于活动联接并可轴向相对移动的套筒和阀芯上，开有通流孔槽的套筒和兼作感温包的阀芯产生的相对位移差恰好等于计量出流口的开度值。开度增大、计量流等比例增大，计量流与高、低温流道中流体的温度差成线性关系。
文档编号F24D19/00GK101498941SQ20091001042
公开日2009年8月5日 申请日期2009年2月19日 优先权日2009年2月19日
发明者侯长来 申请人:辽宁科技学院