膨胀水箱的制作方法

本申请涉及换热领域，特别涉及一种膨胀水箱。

背景技术：

膨胀水箱对水系统的压力波动进行缓冲，起到稳定水系统压力和保护水系统零部件的作用。

膨胀水箱包括用于填充其他的储气罐以及位于储气罐中的用于容纳液体的集液囊。由于储气罐中的气体分子浓度较高，热运动使气体分子溶入集液囊的橡胶材料，并在橡胶材料中逐步扩散到集液囊的内部，最终逃逸到水中，造成储气罐中气体的微泄露。微泄漏时时刻刻在进行中，为了保证膨胀水箱对水系统的稳压和保护作用，需要单独配置充气泵，并且用户需要定期利用充气泵对储气罐进行补气，操作繁琐。

技术实现要素：

本申请提供了一种膨胀水箱，其可利用预储存气体实现自身对第一气室进行补气。

根据本申请的第一方面，提供一种膨胀水箱，所述膨胀水箱包括第一气室、第二气室、开关阀和集液囊；

所述第一气室和所述第二气室均用于填充气体；

所述集液囊用于填充液体，并且，所述集液囊设置于所述第一气室内部；

开关阀用于连通所述第一气室和所述第二气室，开关阀可在开启和关闭之间切换；当所述开关阀开启时，开关阀连接并连通第一气室和所述第二气室，气体可自所述第二气室进入所述第一气室；当所述开关阀关闭时，所述开关阀切断所述第一气室和所述第二气室的连通。

所述开关阀包括第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第一腔体连通所述第一气室，所述第二腔体连通所述第二气室，所述第三腔体中的气压恒定，所述第一腔体和所述第三腔体通过可发生弹性变形的膜片连接；

所述开关阀还包括弹性件和移动杆，所述弹性件设置于所述第三腔体，所述移动杆设置于所述第二腔体，所述弹性件的一端固定于所述第三腔体，另一端抵靠于所述膜片，并且，通过所述膜片对移动杆施加推力；所述第二腔体设有开口，所述第二腔体通过所述开口与所述第一腔体连通，所述弹性件可带动移动杆在第一位置和第二位置之间运动；当所述移动杆位于所述第一位置时，所述移动杆抵靠于所述开口，所述开关阀关闭；当所述移动杆位于所述第二位置时，所述移动杆远离所述开口，所述开关阀开启。

进一步的，所述移动杆上设有沿径向向内凹陷的凹槽；当所述移动杆位于第一位置时，所述凹槽正对所述开口，所述移动杆的外周面抵靠于所述开口；当所述移动杆位于第二位置时，所述凹槽与所述开口错位设置，所述开口的至少部分与所述移动杆的外周面存在间隙。

进一步的，所述移动杆上还设有沿径向向外延伸的凸起，所述凸起用于抵靠所述开口，并且，设置于所述凹槽的远离所述弹性件的一端；沿自所述移动杆指向弹性件的方向，所述凸起的尺寸逐渐收缩；当所述移动杆位于所述第一位置时，所述凸起抵靠于所述开口的外壁面；当所述移动杆位于所述第二位置时，所述凸起向远离所述开口的外壁面。

进一步的，所述第一腔体的底面设有凹陷的定位槽，所述移动杆的远离所述弹性件的一端滑动设置于所述定位槽；

当所述移动杆位于第二位置时，所述移动杆的远离所述弹性件的端面抵靠于所述定位槽的端面。

进一步的，所述第一气室包括用于承载气体的第一罐体和向外延伸的第一连通管，所述第一连通管与所述第一罐体连接并连通；

所述第二气室包括用于承载气体的第二罐体和向外延伸的第二连通管，所述第二连通管与所述第二罐体连接并连通；

所述第一连通管与所述第二连通管通过所述开关阀连接并连通。

进一步的，所述开关阀设于所述第一罐体和所述第二罐体的外部，并且，所述第三腔体与大气连通。

进一步的，所述第一气室和所述第二气室通过连通口连通；所述开关阀包括弹性件和密封件，所述密封件的尺寸于所述连通口的尺寸相当；所述弹性件的一端固定连接于所述第一气室，另一端固定连接于所述密封件，以带动所述密封件在远离所述连通口和位于所述连通口的位置移动；

当所述第一气室中的气压大于等于第一阈值时，所述开关阀关闭，所述密封件位于所述连通口，以切断所述第一气室和所述第二气室的连通；当所述第一气室中的气压小于第一阈值时，所述开关阀开启，所述弹性件带动所述密封件远离所述连通口，以使所述第一气室和第二气室连通。

进一步的，所述第二气室的压力大于等于8巴，并且，小于等于13巴；所述第一气室的压力大于等于1巴，并且，小于等于2巴。

进一步的，所述膨胀水箱还包括压力检测装置，所述压力检测装置设置于所述第一气室；所述开关阀为电磁开关阀；

当所述压力检测装置检测到的所述第一气室中的气压小于第一阈值时，所述开关阀开启；当所述压力检测装置检测到的所述第一气室中的气压大于等于第一阈值时，所述开关阀关闭。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

在上述设置中，可直接利用第二气室对第一气室进行补气，从而使得第一气室的压力恢复至标准值，以保证膨胀水箱对系统水的膨胀量的容纳，以保证膨胀水箱对水系统的压力波动进行缓冲，起到稳定水系统压力和保护水系统零部件的作用，操作便捷。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

图1是本申请一实施例的膨胀水箱的结构示意图。

图2是本申请一实施例的开关阀体的剖面结构示意图。

图3是本申请一实施例的开关阀体的另一剖面结构示意图。

图4是本申请另一实施例的膨胀水箱的结构示意图。

图5是本申请又一实施例的膨胀水箱的结构示意图。

附图标记说明

膨胀水箱10

第一气室100

第一罐体110

第一连通管120

连通口130

第二气室200

第二罐体210

上壳部211

下壳部212

第二连通管220

焊缝230

开关阀300

集液囊400

膜片301

第一腔体310

定位槽311

第二腔体320

开口321

第三腔体330

弹性件340

移动杆350

凹槽351

凸起353

第一管道360

出气口361

第二管道370

密封件380

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

下面结合附图，对本申请实施例进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

如图1所示，本申请提供一种膨胀水箱10，其可用于空调换热系统。一方面，在空调换热系统的供热系统中，由于水系统的压力常常会发生波动，并且，由于存在热胀冷缩的现象，会导致水容量发生变化。膨胀水箱10中设置有用于容纳液体的集液囊400，集液囊400由可发生弹性形变的材料制成，该可发生弹性形变的材料通常为橡胶材料。膨胀水箱10的集液囊400可用于容纳对于的液体，同时，当供热系统中的液体过少时，也可以向系统补给液体，从而减小系统因水的膨胀而造成的水压波动，提高了系统运行的安全、可靠性。另一方面，在供热系统中，伴随着水泵的开启和关闭，系统中的液体具有一定的冲击力，膨胀水箱10可吸收上述冲击力，从而使得膨胀水箱10可以起到吸收系统液体的膨胀量、维持系统压力恒定以及为系统补液的作用。

膨胀水箱10还包括第一气室100、第二气室200和开关阀300。

其中，第一气室100和第二气室200均用于填充气体。在实际使用过程中，可以预先对第一气室100和第二气室200进行气体预填充，当然，也可以在使用前对第一气室100和第二气室200进行气体填充。集液囊400设置于第一气室100的内部，第一气室100内的气体的压力作用于集液囊400，以对抗集液囊400中的液压，从而实现膨胀水箱10的功能。通常，第一气室100的标准气压为1.5巴(bar)，当然，在实际使用过程中，也可以按照供液系统的实际需求调整第一气室100的标准气压。通常，第一气室100的压力大于等于1巴，并且，小于等于2巴。第二气室200的气体的压力大于第一气室100。开关阀300用于连通第一气室100和第二气室200，开关阀300可在开启和关闭之间切换；当开关阀300开启时，开关阀300连接并连通第一气室100和第二气室200，气体可自第二气室200进入第一气室100；当开关阀300关闭时，开关阀300切断第一气室100和第二气室200的连通。

由于第一气室100中的气体分子浓度较高，热运动使气体分子溶入集液囊400的橡胶材料中，并在橡胶材料中逐步扩散到集液囊400的内部，最终逃逸到水中，造成储气罐中气体的微泄露，从而造成第一气室100中的气压减小。一旦第一气室100的气压过小，便无法有效地维持系统压力恒定，无法有效地起到为系统补液的作用。本申请的膨胀水箱10可通过控制开关阀300，使其位于开启的状态，从而连通第一气室100和第二气室200，以使第二气室200中的气体进入第一气室100，以补充第二气室200的气压，使第一气室100中的气压重新恢复至标准值。在上述设置中，可直接利用第二气室200对第一气室100进行补气，从而使得第一气室100的压力恢复至标准值，以保证膨胀水箱10对系统水的膨胀量的容纳，保证膨胀水箱对水系统的压力波动进行缓冲，起到稳定水系统压力和保护水系统零部件的作用。

在实际使用过程中，由于膨胀水箱10的壳体的强度通常为10巴(bar)，因此第二气室200的气压在预填充时，通常将第二气室200填充至10巴(bar)，在保证壳体能够支撑足够的强度的同时，使第二气室200的压力保持最大化，以便后续能为第一气室100提供更多的气体，延长膨胀水箱10的单次使用寿命，无需平凡的利用其它的气泵为膨胀水箱10进行补气操作。当然，在其它实施例中，可根据壳体的实际强度调整第二气室200的预填充时的气压。通常，第二气室200的压力大于等于8巴，并且，小于等于13巴。

按照预填充时，第一气室100的气压为1.5巴(bar)、第二气室200的气压为10巴(bar)、以6个月为一个补气周期计算。根据克拉伯龙方程：p*v＝n*r*t，假设在一个补气周期中，第一气室100的泄漏量为一个单位泄漏量δn1，一个单位泄漏量与第一气室100的气体物质的量的比值a＝δn1/n1。第一气室100中的理想气体状态方程为：p1*v1＝n1*r*t，单位泄漏量δn1＝a*n1＝a*p1*v1/r*t。其中，p1表示第一气室100中的气体的压强，v1表示第一气室100的体积，n1表示第一气室100的气体物质的量。第二气室200中的理想气体状态方程为：p2*v2＝n2*r*t。其中，p2表示第二气室200中的气体的压强，v2表示第二气室200的体积，n2表示第二气室200的气体物质的量。在p2降至p1的期间，第二气室200可多次给第一气室100补气，总补气量δn2＝(p2-p1)*v2/rt，补气后的周期月份数n＝6*δn2/δn1＝6*(p2-p1)/p1*v2/v1*1/a。已知p1＝1.5bar，p2＝10bar，则n＝34/a*v2/v1。假设第二气室200的体积与第一气室100的体积的比值为1/2，即v2＝50％v1，假设a＝10％，则n＝170月＝14年。通过上述计算可知，根据上述条件设置的膨胀水箱10可在14年的时间中利用第二气室200对第一气室100进行补气。保证了膨胀水箱10的自补气使用寿命。当然，在实际使用过程中，预填充后的第一气室100以及第二气室200中的气压、第一气室100于第二气室200的体积比、补气周期等一系列参数可根据实际需求进行改变，膨胀水箱的自补气的使用寿命也会随之改变。

如图2和图3所示，必要时结合图1所示，在一实施例中，开关阀300包括第一腔体310、第二腔体320、第三腔体330、弹性件340以及移动杆350。第一腔体310连通第一气室100，第二腔体320连通第二气室200，第三腔体330中的气压恒定，第三腔体330和第一腔体310通过可发生弹性变形的膜片301连接。弹性件340设置于第三腔体330，移动杆350设置于第一腔体310，弹性件340的一端固定于第三腔体330，另一端抵靠于膜片301，并且，弹性件340通过膜片301对移动杆350施加推力。第二腔体320设有开口321，第二腔体320通过开口321与第一腔体310连通。弹性件340可带动移动杆350在第一位置和第二位置之间运动。参考图2所示，当移动杆350位于第一位置时，移动杆350抵靠于开口321，开关阀300关闭。参考图3所示，当移动杆350位于第二位置时，移动杆350远离开口321，开关阀300开启。

在上述设置中，膜片301的抵靠弹性件340一侧受到的压力为第三腔体330的气压以及弹性件340的弹力的总和，膜片301的抵靠移动杆350的一侧受到的压力为第一腔体310的气压。由于第一腔体310和第一气室100连通，因此，第一腔体310的气压与第一气室100的气压相同。假设当第一气压为第一阈值时，仍能够保证膨胀水箱10的正常功能，第一阈值小于标准气压，可根据实际需求调整第一阈值的大小，第一阈值与标准气压的比值通常大于等于0.95，并且，小于等于0.75。在本实施例中，第一气压的标准气压为1.5bar。第三腔体330对膜片301施加的压力与弹性件340的弹力总和等于第一阈值。当第一腔体310中的气压大于等于第一阈值时，膜片301两侧受到的作用力相同，此时，移动杆350位于第一位置，开关阀300关闭，第一腔体310和第二腔体320断开连接，第一气室100和第二气室200断开连接。当第一气室100中的气体泄露导致第一气室100以及第一腔体310中的气压小于第一阈值时，膜片301的抵靠于弹性件340一侧的作用力大于膜片301的抵靠于移动杆350一侧的作用力，弹性件340通过膜片301推动移动杆350移动，并使移动杆350移动至第二位置。此时，开关阀300开启，第一腔体310和第二腔体320连接并连通，第一气室100和第二气室200连接并连通。第二气室200通过第二腔体320和第一腔体310的连通关系向第一气室100补气，以使第一气室100中的气压逐渐升高。在此过程中，第一腔体310的气压逐渐升高，从而使得膜片301的抵靠于移动杆350一侧的压力也逐渐升高，以抵消弹性件340和第三腔体330中的气体对膜片301施加的作用力，并带动移动杆350自第二位置向第一位置移动，直至开关阀300关闭。

进一步的，移动杆350上设有沿径向向内凹陷的凹槽351。参考图2所示，当移动杆350位于第一位置时，凹槽351正对开口321，移动杆350的外周面352抵靠于开口321的外壁面322。参考图3所示，当移动杆350位于第二位置时，凹槽351与开口321错位设置，即凹槽351朝向开口321的外壁面322，开口321的至少部分与移动杆350的外周面352存在间隙，从而使得第二气室200中的气体通过第二腔体320进入第一腔体310中，再通过第一腔体进入第一气室，以补充第一气室100中的气压。

进一步的，移动杆350上还设有沿径向向外延伸的凸起353，凸起353用于抵靠开口321，并且，凸起353设置于凹槽351的远离弹性件340的一端。沿自移动杆350指向弹性件340的方向，凸起353的尺寸逐渐收缩。当移动杆350位于第一位置时，凸起353抵靠于开口321的外壁面322，以切断第一腔体310和第二腔体320之间的连通关系(参考图2所示)。此时，开关阀300关闭，切断第一气室100和第二气室200的连通。当移动杆350位于第二位置时，凸起353向远离开口321的外壁面322。此时，开关阀300开启，第二气室200中的气体通过第二腔体320进入第一腔体310，再进入第一气室100，以对第一气室100进行补气(参考图3所示)。通过设置凸起353的形状，使得当移动杆350自第二位置切换至第一位置以阻断第一腔体310和第二腔体320的连通时，可保证凸起能够稳固的抵靠于开口321的外壁面322，从而避免第二气室200中的气体通过开口321进入第一气室100。

进一步的，第一腔体310的底面设有凹陷的定位槽311，移动杆350的远离弹性件340的一端滑动设置于定位槽311，以对移动杆350的移动起到导向的作用。当移动杆350位于第一位置时，移动杆350的远离弹性件340的一端与定位槽311的端面间隔设置。当移动杆350位于第二位置时，移动杆350的远离弹性件340的端面抵靠于定位槽311的端面。此时，凹槽351朝向开口321的外壁面322，开口321的至少部分与移动杆350的外周面352存在间隙。通过上述设置，对移动杆350的极限位置进行限位，避免移动杆350移动的距离过大，从而导致开口321被移动杆350的位于凹陷的上方的外周面352完全堵死，保证了当移动杆350位于第二位置时，第一腔体310和第二腔体320有效连通，以使第二气室200对第一气室100进行有效补气。

进一步的，如图1所示，第一气室100包括用于承载气体的第一罐体110和向外延伸的第一连通管120，第一连通管120与第一罐体110连接并连通。第二气室200包括用于承载气体的第二罐体210和向外延伸的第二连通管220，第二连通管220与第二罐体210连接并连通。第一连通管120与第二连通管220通过开关阀300连接并连通。通过上述设置，便于开关阀300连接第一气室100和第二气室200。结合图2和图3所示，在本实施例中，第一连通管120与开关阀300的第一腔体310连接并连通，第二连通管220与开关阀300的第二腔体320连接并连通。开关阀300设置有两个向外延伸的贯通的管道，分别为第一管道360和第二管道370，第一管道360与第一连通管120连接并连通，第二管道370与第二连通管220连接并连通。第二管道370中空形成第二腔体310，第二管道370的远离第二连通管220的一端形成开口321。第一管道360的外周面开设有贯通的出气口361，出气口361始终与第一腔体310连接并连通，以使第一气室100和第一腔体310始终保证连通，两者的气压时刻保持相同。当开关阀300开启，即移动杆350移动至第二位置时，第二气室200中的气体向第一气室100进行补给，此时，第二气室200中的气体的流动方向如图3中虚线上的箭头所示。

进一步的，开关阀300设于第一罐体110和第二罐体210的外部，并且，第三腔体330与大气连通。通过上述设置，可保证第三腔体330中的气压的恒定，从而保证膜片301的抵靠弹性件340的一侧的压力恒定，可精准的根据第一气室100中的气压控制移动杆350的移动，操作便捷。介于上述设置，第一连通管120和第二连通管220也可设置于第一罐体110和第二罐体210的外部，可以在第一连通管120和第二连通管220设置气嘴，用户可在通过气嘴向第一罐体110和第二罐体210中填充气体。

如图1所示，在本实施例中，第二罐体210包括上壳部211和下壳部212，上壳部211和下壳部212通过焊接的方式连接，在上壳部211和下壳部212之间通过焊缝230固定。第一罐体110和第二罐体210通过焊接的方式固定连接，两者通过焊缝230固定连接并形成膨胀水箱10的壳体。当然，在其他实施例中，第一罐体110和第二罐体210也可以为分离的两个部件，并通过开关阀连接(参考图4所示)。或者，第一罐体110和第二罐体210也可以为一体成型件。

在另一实施例中，如图5所示，开关阀300设置于第一气室100的内部。第一气室100和第二气室200通过连通口130连通，开关阀300包括弹性件340和密封件380，密封件380的尺寸与连通口130的尺寸相当。弹性件340的一端固定连接于第一气室100，另一端固定连接于密封件380，以带动密封件380在远离连通口130和卡设于连通口130的位置之间移动。当第一气室100中的气压大于等于第一阈值时，开关阀300关闭，密封件380位于连通口130，以切断第一气室100和第二气室200的连通。当第一气室100中的气压小于第一阈值时，开关阀300开启，弹性件340带动密封件380远离连通口130，以使第一气室100和第二气室200连通。

在该实施例中，当第一气室100中的气压大于等于第一阈值时，密封件380的靠近弹性件340的一侧受到的压力为弹性件340的弹力以及第一气室100的气压，密封件380的靠近第二气室200的一侧受到的压力为第二气室200的压力。当第一气室100中的气压过小时，第二气室200推动密封件380向下运动，第二气室200和第一气室100连通，第二气室200向第一气室100其补气。

需要说明的是，在上述各实施例中，弹性件340为弹簧，当然，在其他是实施例中，弹性件340还可以为其他的可进行伸缩变形的装置。

在又一实施例中，膨胀水箱包括压力检测装置，压力检测装置设置于第一气室。开关阀为电磁开关阀。当压力检测装置检测到的第一气室中的气压小于第一阈值时，开关阀开启。当压力检测装置检测到的第一气室中的气压大于等于第一阈值时，开关阀关闭。膨胀水箱还可以包括控制器，压力检测装置和开关阀均与控制器电连接，压力检测装置检测第一气室中的气压，并将该气压信号发送至控制器，控制器接受气压信号，并判断气压信号与第一阈值的大小关系。当气压信号小于第一阈值时，控制器向开关阀发送开启指令，开关阀接收开启指令，并切换至开启状态，第二气室和第一气室连通，第二气室向第一气室补气。当气压信号大于第一阈值时，控制器向开关阀发送关闭指令，开关阀接收关闭指令，并切换至关闭状态，第二气室和第一气室断开连接，第二气室停止向第一气室补气，从而保证第一气室中的气压恒定，以保证膨胀水箱对系统水的膨胀量的容纳，保证膨胀水箱对水系统的压力波动进行缓冲，起到稳定水系统压力和保护水系统零部件的作用。

以上所述仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请做任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请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，均仍属于本申请技术方案的范围内。