专利名称：燃气热水器水温控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃气热水器水温控制装置。
目前市售的燃气热水器，其出口热水温度的调节主要通过改变进口冷水量大小和调节燃气量实现。通过使用和调查发现，以上调节有许多不便一是进口冷水量调节处到热水喷头有相当的距离，时间滞后很大，须反复调节多次方可，费时费力；二是难以准确控制出水温度，虽然有的热水器在冷水开关处标示水温，但各处水气压力不同，很难通过调节进口冷水保证水温在所需温度范围内；第三，水压过低(如高层建筑)时，更不容易通过调节进口水量有效控制出口水温；第四，一般热水器需分室安装，故燃气量调节需借助他人，相当麻烦；第五，无法预设给定温度；第六，以上调节均无法应付经常性的水气压力波动，变化后需重新调整，如变化过大，容易发生烫伤。
本实用新型的目的是，实现热水器出水温度的自动控制，抑制水气压力波动，自动稳定水温在给定温度范围内。
本实用新型是这样实现其目的，冷水进口通道由主通道和旁通道组成，主通道冷水经热水器换热部份加热，旁通道冷水不经加热，直接与加热后的主通道水混合，混合热水由主腔体容纳经主腔体出口流出供使用，混合热水温由旁通道冷水流量调节，主腔体内设置有波纹管弹性元件，旁通道和燃气通道均设置有阀门，阀门由波纹管驱动，主腔体内还设置有感温介质，感温介质充灌于一封闭腔体内，与水隔离，波纹管及其所控元件行程上还设置有止推元件，止推元件的作用在于控制波纹管驱动冷水旁通道阀门先于驱动燃气阀门。主腔体内热水温度由感温介质感知，并产生相应膨胀力推动波纹管移动，波纹管则驱动旁通阀动作，改变旁通冷水流量，在平衡弹簧或自身弹力平衡下，波纹管使旁通阀保持与设定温度相对应之开启度，控制旁通冷水流量，使出水温度保持在设定范围，水气压力波动，主腔体内热水温度变化时，波纹管在变化的膨胀压力作用下驱动旁通道阀门调大或调小冷水流量，出水温度稳定于设定范围，如水温过高，超过旁通阀调节能力，止推元件被触，波纹管驱动燃气阀动作，调小气量，抑制水温。
感温介质可以充灌于密封的波纹管内，并设置平衡弹簧，平衡弹簧可设于旁通阀体末端或波纹管行程其它部位，平衡弹簧和波纹管均保持一定预压缩量，其预压缩量可以通过螺纹螺杆或平推式机构调节，以改变设定温度高低。
感温介质也可充灌于波纹管外壁与一薄壳园柱形件形成的密封腔体内，可设置一弹簧增加波纹管刚度，也可利用感温介质膨胀压力与波纹管自身弹力平衡，波纹管与旁通阀阀体之间设置有调节元件，调节元件用于改变设定温度。
旁通道阀体带有一套筒结构，与波纹管驱动杆组成调节环节，改变套筒伸缩量，即可调节阀体与波纹管起始状态的相对位置，达到改变设定温度之目的。
也可将波纹管推杆前端制成伸缩结构，旁通阀体由一复位弹簧和止点保持起始位置，调整推杆长度即可调整推杆接触阀体前的距离，达到改变设定温度之目的。
旁通阀阀体上设置有安全孔，如感温介质泄漏，波纹管所受膨胀压力剧烈下降，波纹管在平衡弹簧或自身恢复弹力作用下退回，带动旁通阀，移至安全孔正对旁通道孔口位置，使旁通道全开，防止水温过高，发生事故。
波纹管安装端可设置一弹性元件，弹性元件的刚度大于平衡弹簧的刚度，安装端可沿轴线往复移动，如水温过高超出旁通道阀门调节能力，固定式止推元件被触，波纹管自由端停止移动，感温介质膨胀力克服弹性元件弹力，使安装端反向移动，驱动燃气阀门，调小燃气量。
止推元件也可设计成可移动式，且设置一复位弹簧，止推元件一端作用于燃气阀门，当止推元件被触发，安装端固定的波纹管自由端将驱动止推元件，调小燃气阀流量。
感温介质可使用液体、气体、尤其适宜使用低沸点液体，利用其饱合蒸汽压力推动波纹管。
为防止初始水温过高，主腔本出水口设置有节流塞或节流孔，保证主腔体内热水有足够混合时间。
主腔体出水口还可从旁通道或主通道引入一支流冷水，支流通道设置有阀门，该阀门由波纹管驱动，波纹管动作前，该阀门全开，支流冷水与主腔体出口热水混合，防止温控系统工作前出水温度过高，波纹管动作时即带动支流阀关闭，出口热水温度由温控系统调节。
止推元件带有螺纹或套筒式结构，用以调节止推元件与波纹管起始状态的相对位置，以改变燃气阀被驱动的时机，达到调整最高出水温度之目的。
主腔体热水出口设置于腔体上部，进水口设置于腔体下部，以保证混合热水被感温介质充分感知。
燃气阀控制机构可由回转式锥阀、回转臂、推杆及复位弹簧组成。
旁通阀可制成锥阀或往复移动式阀，往复式阀体为园柱形，并带有防转位结构，旁通阀体上开孔可为园形、长园、椭园形或与低沸点液体饱合蒸汽压非线性特性相符合的异形孔。
旁通冷水可在主通道热水进入主腔体之前与之混合，以减小温度滞后的程度。
波纹管及其所控元件上可设置触点开关，波纹管工作时，触点开关触动与设定温度对应电路开关，驱动指示灯泡显示水温正在调节，水温调节完毕，水温过高等状态，显示装置工作电路由干电池供电。
本实用型所提供的水温自控装置由于将热水器单一的冷水进口通道改为主通道和旁通道冷水进口，主通道热水经加热后与旁通道冷水混合，水温由旁通道冷水流量调节，此调节迅速可靠，温度滞后小，且能避免调节单一冷水通道可能造成的干烧现象，由感温介质感知主腔体内热水温度产生相应膨胀力推动波纹管动作，调节旁通冷水流量，技术成熟，调节可靠，能有效抑制水气压力波动，稳定出水温度于设定范围之内，如水温过高超出旁通阀调节能力，即可由止推元件控制调小燃气阀门，抑制水温，整个温控过程自动实现水气双路调节，且可自行设置不同设定温度，还设计有多重安全装置，有效防止意外烫伤。
图一，温控装置结构图；图二，温控装置系统图；图三，调节环节示意
图1；图四，调节环节示意图2；图五，安全装置示意图。
本实用新型实施方案为，改变原热水器单一冷水进口为主通道2和旁通道3进入冷水，主通道冷水相当于原热水器进口冷水，经换热器加热，旁通道冷水不经加热，直接与主通道热水12混合，混合热水由主腔体5容纳，经由主腔体出水口4流出使用，调节旁通冷水流量即可达到控制出水温度之目的。主、旁通道的大小分配原则是，当在额定水气压下旁通道全开时，出水流量达到热水器标称流量，出水温度达到标称温度(一般为原水温加25℃)，当旁通道全闭时，主通道水压应大于热水器使用最低水压(指原水压正常)，且保证出水温度低于日常使用最高温度(一般为65℃)。旁通道3设置有阀门14燃气通道9设有阀阀门10，阀门14和阀门10一般应单独设置与热水器其它控制阀门区别。主腔体5内设置有波纹管6，波纹管6的主要作用是驱动阀门14，10，腔体5内还设置有感温介质7，感温介质可直接充灌于密封的波纹管6内，这样波纹管又充当温包隔离元件；感温介质也可充灌于由波纹管外壁和薄壳另件24组成的密封腔体25内，感温介质充灌于波纹管6内时，需设置平衡弹簧20，弹簧20可设置于主腔体内，波纹管的自由端，拉簧、压簧均可，也可以设置于波纹管推杆某一凸台处，但最好设置于阀体14末端，便于通过螺纹盘18调节其予压缩量，工作前波纹管和弹簧均被压缩且与感温介质初始压力三者处于平衡态，波纹管工作态为克服弹簧力向前伸长；感温介质充灌于腔体25内时，可以设置一弹簧增加波纹管刚度，也可不设，波纹管保持一定预压缩量与介质7初始压力平衡，工作态即受介质7压力呈压缩状态。感温介质可以使用以水银和二甲苯为代表的液体或以氮气为代表的气体，但最好使用以氯乙烷为代表的低沸点液体。当遇特殊情况，如高层建筑水压低且易波动，气压足够大时，进口12水温过高，旁通道阀门全开也无法抑制水温，或使用小流量较低温度水时，均需及时调小燃气阀门10，显然，这种调节应该是在旁通阀调节之后进行，故设置止推元件19来控制波纹管驱动阀门14和阀门10的先后顺序，止推元件一般设置于波纹管驱动阀门14调节行程的末端，如阀体14的末端位置。为了控制小流量使用时水温过高，止推元件19安装端带有螺纹用以调节其与波纹管及阀体14的初始位置，止推元件也可带有套筒结构，通过一平移机构调整到位后夹紧。
装置工作情况如下，初始状态时，波纹管处平衡状态，阀体14呈很小开启度或关闭状态，腔体5进口12热水温度一般较高(但低于最高使用温度)，热水进入腔体5，感温介质迅速感知此温度，产生相应的膨胀力，推动波纹管移动，同时带动阀体14移动，随开启度增加，旁通冷水流量增加，腔5内混合水温度下降，介质7膨胀力下降，在平衡弹簧20或波纹管自身弹力平衡下，当混合水温降至设定温度范围，阀体14同时保持一相应开启度；如水温骤升，介质7膨胀力加大，波纹管带动阀体增大开启度，则水温被抑制，在原有温度附近保持新的稳定，反之亦然。如设定温度接近最高使用温度，则阀体14在波纹管行程末段仍保持关闭或少量开启状态。虽然初始热水温度一般低于最高使用温度，但为防止意外烫伤仍需采取必要安全措施，可以在主腔体出水口4处设置节流孔4或节流塞23，使热水在流出主腔体前有足够的混合时间，此节流孔和节流塞的设计必须保证主腔体内水压不能大于热水器水气联动阀内水压；也可以在主腔5出水口4处从旁通道或主通道引入一安全冷水支流31，支流由阀32控制，波纹管工作启动前，阀32全开，使较高温度的起始热水在出水口受支流冷水抑制，波纹管启动后由推顶元件33将阀32关闭，出水口热水温度由温控系统调节。为增加热水与温包接触时间，主腔体进水口12可设于下部，出水口4设于上部。另一安全措施是在阀体14上设置安全孔16，孔16设置于正常开孔后端，当感温介质泄漏，波纹管受膨胀压力消失，在弹簧20或自身弹力下作用下将退回带动阀体14正常开孔关闭，安全孔移至旁通道，将其导通。燃气阀10控制机构可由回转锥阀10，回转臂11，推杆8及复位弹簧组成。波纹管安装端可固定于腔体5内，止推元件21设计成往复移动式，弹簧22用于复位，止推元件一端作用于气阀回转臂11，当波纹管带动阀体14走完全部设定行程仍在动作则元件21被触，波纹管将推动其移动，调小燃气量；止推元件19也可设计成固定式，波纹管安装端设置一弹性元件13，元件13的刚度应大于平衡弹簧20的刚度，安装端8可沿轴线移动，当止推元件被触，波纹管自由端停止移动，介质膨胀力克服元件13弹力使安装端反向移动，由推杆8调小燃气量。设定温度的改变可以通过调节弹簧20与波纹管6的预缩量完成，也纹管可通过调节套筒26与推杆27的伸缩量，改变旁通道阀体25与波纹管起始状态的相对位置来完成，还可利用弹簧30和止点29保持阀体14位置不变，改变波纹管推杆前端套筒28的伸缩量来进行。
旁通阀14可制成锥阀25或往复移动式园柱阀14，园柱阀14带有防转位结构，阀体上开孔可为园形、长园、椭园形或与低沸点液体饱合蒸汽压非线性特性相符合的异形孔，以保证实现温度的线性调整，旁通冷水最好在主通道热水进入主腔体之前与之混合以减小温度滞后程度。为制造方便，壳体1可将全部通道的元件容纳纳为一体。为方便使用还可设置一显示电路，由波纹管及其所控元件触发电路开关，驱动指示灯显示水温正在调节，水温调节完毕，水温过高等状态，显示装置供电最好使用干电池。为提高自动化程度，还可利用步进电机控制设定温度的改变，利用传感技术，视环境温度自动设定最佳温度范围。为防止漏水设置有多处密封圈17。
权利要求1.一种燃气热水器水温控制装置，其特征在于冷水进口通道由主通道2和旁通道3组成，主通道冷水经换热器加热后与旁通道冷水直接混合，混合热水由主腔体5容纳经主腔体出水口4流出供使用，混合热水温度由旁通道4冷水流量调节，主腔体5内设置有波纹管6，旁通道设置有阀门14，燃气通道9设置有阀门10，两阀门均由波纹管驱动，主腔体内还设置有感温介质7，介质7充灌于一密封腔体内，与水隔离，波纹管及其所控元件行程上还设置有止推元件19，元件19的作用在于控制波纹管驱动旁通阀门14先于驱动燃气阀门10，由感温介质7感知腔体5内热水温度产生相应膨胀力，推动波纹管带动旁通阀14动作，在平衡弹簧20或波纹管自身弹力平衡下，使旁通阀14保持与设定温度相对应之开启度，保持出水温度在设定范围，主腔体内水温波动，波纹管在变化的膨胀压力下带动旁通阀反向调节冷水流量，水温稳定于设定范围，水温过高，超过旁通阀14之调节能力，止推元件19被触，波纹管6驱动燃气阀10动作，调小气量，抑制水温。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于感温介质7充灌于密封的波纹管6内，设置有平衡弹簧20，平衡弹簧和波纹管均保持一定预压缩量，其压缩量可以通过螺纹盘18或一套筒式平推机构调节，用以改变设定温度。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，感温介质充灌于波纹管外壁和一薄壳元件24形成的密封腔体25内，可设置一弹簧增加波纹管刚度，也可利用介质膨胀压力与波纹管自身弹力平衡，波纹管与旁通阀之间设置有调节环节(26、27，28、29、30)。
4.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，波纹管6安装端8设置有弹性元件13，弹性元件13的刚度大于平衡弹簧20的刚度，安装端8可沿轴线往复移动，固定式止推元件19被触，波纹管自由端停止动作，介质7膨胀力克服弹性元件13弹力，使安装端反向移动，推杆8调小燃气阀门10。
5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于波纹管安装端固定，止推元件21为往复移动式，设置复位弹簧22，止推元件21一端作用于燃气阀10，止推元件被触后由波纹管自由端驱动止推元件调小气量。
6.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于止推元件(19、21)可调节与波纹管起始状态的相对位置以调整最高出水温度。
7.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于旁通阀阀体上设置有安全孔16，如感温介质7泄漏，可迅速导通旁通道3。
8.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于主腔体5出水口4设置有节流孔4或节流塞23。
9.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，主腔体5之出水口4引入一支流冷水31，波纹管动作前，支流阀门32全开，波纹管启动后，推顶元件33将支流阀32关闭。
10.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，旁通道3冷水与主通道热水12，在进入主腔体5之前混合。
专利摘要本实用新型涉及一种燃气热水器水温控制装置，其冷水进口通道由主通道和旁通道组成，主通道冷水经热水器换热器加热后与旁通道冷水混合，混合热水由主腔体容纳经其出水口流出供使用，混合热水的温度由旁通道冷水流量调节，旁通道和燃气通道均设置有阀门，两阀门由设置于主腔体内的波纹管驱动，主腔体内还设置有充灌于密封腔体的感温介质，波纹管及其所控元件行程上还设置有止推元件，止推元件的作用在于控制波纹管驱动旁通阀先于驱动燃气阀、感温介质产生膨胀力驱动波纹管，调节旁通阀冷水流量，水温过高，超出旁通阀调节能力，止推元件被触，波纹管推动燃气阀动作，调小气量，抑制水温。
文档编号F24H9/20GK2238402SQ95242048
公开日1996年10月23日 申请日期1995年8月23日 优先权日1995年8月23日
发明者袁昌平 申请人:袁昌平