专利名称：一种内藏阀芯式空气泄压阀及使用它的加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阀及使用它的一种装置，所述阀尤其是一种内藏阀芯式空气泄压阀，所述的使用这种泄压阀的装置是一种加热装置。
目前，要使一个空间的温度提高，所使用的加热手段一般是通过设置一个加热源，在其中加热一种加热介质，再通过一套输送设备将加热的介质输送到指定之处，较多的应用是利用加热源将水加热成蒸汽或高温水，再通过管道将蒸汽或热水输送到各个房间的暖气片中使房间升温，在使房间升温的过程中，加热介质通过对流、传导、辐射等方式将热量传递到房间的各处。这种对房间这样一种特定的工作空间的加热方式属于二次加热过程加热源将加热介质加热，加热介质再将需要升温的房间内的空气加热。在这种二次加热过程中的每一个加热过程都要有热量的损耗，热效率不高，热空气在工作空间内对其升温的加热速度也比较慢，要将室温升高到设定值，加热源要一直全力以赴地工作相当长的时间。现有技术中也有另一种加热方法，如电热暖风机，它直接将空气加热，再通过输送装置输送到需要升温的工作空间里，即为一次加热过程。常识告诉我们，对一个封闭的空间不断加入热空气使其温度提高，其内的压力会逐渐升高，这对许多加热空间是不能允许的，要使压力不上升，就要将该空间的一定量的介质逐渐移出去，现有技术中可以起到这一作用的是安全阀，现有的安全阀只有一个泄压点，当对应的空间中温度上升使其中的压力到达安全阀设计的压力极限值时，由该压力的作用将安全阀上的阀芯顶开，排放出一定量的空气，使所述空间中的压力降低，这时，如果继续向该空间输送热空气，阀门就会保持开启的状态进行泄压，如果输入的热空气量大于输出量，或输入的空气的温度较高，该空间内的温度会继续升高，其中的压力也会升高，因为要使该空间内的温度再提高而压力不变，就要从该空间中移出更多的空气，而只有一个泄压点的安全阀无法做到。另外，由于泄压而排出空间的热空气如何将其再引进加热空间而不是将其排放到周围环境中在现有技术中也是未解决的难题。
本发明的目的是改进现有技术的不足，提供一种可以使加热空间中均匀地迅速升温，且温度不断上升而其中的压力可以维持在一个数值范围内的内藏阀芯式空气泄压阀；本发明的另一个目的在于提供一种使用上述泄压阀的其加热速度快，热效率高，泄压热空气可循环使用，保护大气环境的加热装置。
本发明提供的内藏阀芯式空气泄压阀包括阀体、阀芯容置腔和阀芯，所述阀体上设有总进气口和总出气口，在所述阀体内设有若干相互隔绝的通道，所述通道上设进气口和出气口与所述阀体上的总进气口和总出气口连通，所述通道上设所述阀芯容置腔，所述容置腔壁上设进气口和出气口与所述通道相连通；在所述阀芯容置腔内可移动地，最好是只可上下移动地设有可使该容置腔上的进出口开启或封闭的所述阀芯；各个通道的容置腔中的所述阀芯的处于封闭所述进口的位置可以在阀体的同一水平面上；各所述阀芯的重量有区别。
所述阀体上的通道可以分为三组，一组是通气通道，一组是卸压通道，再一组是极限通道，所述各通道中的各阀芯的重量有规律地分布通气通道中各阀芯的重量小于泄压通道中的各阀芯的重量，泄压通道中的各阀芯的重量又小于极限通道中各阀芯的重量。
所述容置腔的高度为设于其中的阀芯高度的2～2.5倍，所述容置腔的进气口设于容置腔的最低处，其出气口位于所述进气口上方的容置腔壁上；通气通道和泄压通道中容置腔中的出气口的中心线在所述进气口上方的容置腔的全高的1/3～1/2处。这样的设计可以在由于安装有本阀门的空间的压力上升顶开阀芯时，阀芯向上运动，在阀芯到达容置腔的最上端时，将设于容置腔壁上的出气口完全闪开，而不影响排气泄压，极限通道中容置腔中的出气口可以置于所述容置腔的顶端。
所述三组通道的各通道的截面积之和大于所述阀体上的总进气口的截面积，所述阀体上的总进气口的截面积与总出气口的截面积相同。
本泄压阀装置在一个密闭的具有空气进口和出口的工作空间的出口处，在其进口处设有加热装置和空气输送装置，将加热的空气源源不断地输送到本空间内，所述通气通道是为在阀体输入工作流体而温度还未上升时就打开以在加热的工作空间里形成气流通道而设的，所述泄压通道是为在工作空间中升温后为保证其中压力维持在一定数值上而设定的，所述极限通道是为当工作空间的温度升到设定值时不使其压力上升而设的。在通入热空气之初首先顶开了通气通道中的各阀芯，热空气在进入该空间后即可迅速地在其中由进口处向出口处流动，同时因受通气通道中阀芯的阻挡的作用也向工作空间的各处流动，将热量很快地带到了该空间的各处。随着工作时间的延长，输入到该空间内的空气温度提高，工作空间内的温度也升高，其中的压力也随之上升，这时，即可逐渐地将泄压通道上的泄压点的阀芯一一顶开，以保证该空间内只有温度的提高而压力可控制在一个压力范围内而不随温度的上升而升高。所述的通气通道和泄压通道的个数根据本阀的工作情况，即其总进气口处的进气量的大小是可以变化的，进气量小，作为通气通道的通道数就少，进气量大，则作为通气通道的通道数就多，以此保证工作空间里的压力不随输气量的变化而变化，也就是在加热过程的初期，本泄压阀的进气量与出气量持平。当该空间内的温度升高到设定的最高值时，全部通气通道和泄压通道的排气不能满足保持压力在所述的范围内的时候，极限通道中的阀芯被顶开。这时，也是应该停止向该空间输送热量的时候了，因此，在所述极限通道中可以设置传感装置，在该通道被顶开时传出信号使加热装置和热空气输入装置停止。在加热装置和热空气输入装置停止后，极限通道中的最重的阀芯先回落堵住通道，继而，泄压通道和通气通道中的阀芯也都陆续回落，这时，各个阀芯又有使所述空间保温的作用，到此为止，完成了一次加热过程。在所述空间内可以设有传感器，当其中的温度降低到一设定值时，发出信号，使加热装置和热空气输送装置重新运转起来，开始再一次的加热过程。也可以采用具有可调节装置的加热器，如使用多挡位调节供热量的电加热器，其上设有调节装置，根据具体的加热工作空间的散热情况自动或人工调节其供热量，所述输送装置上也可以设有调节装置，以调节其功率，从而调节热空气的输送量，这样，可以使所述工作空间在达到设定温度后使其加热器和/或输送装置处于一种维持在设定温度下的低能耗工作的保温状态，而使工作空间的温度不受其向外散热因素的影响。
由上述可知，本发明提供的内藏阀芯式空气泄压阀可以实现使一个空间内的温度逐渐上升或并维持在某一温度下，而其中的压力维持在一定的范围内不随温度的升高而升高的目的。
所述各阀芯的重量可以为等差数列规律。在实际应用中，首先设定所要升温的工作空间需要的温度以及该空间的大小，计算或试验求出产生所需温度下在该空间产生的极限压力对应需要的阀芯的总重量，再将这一总重量按等差数列分解排列求出各个阀芯的重量，等差数列的各个阀芯中重量相邻的阀芯的重量差越小，该空间内的压力值随温度升高的波动也越小。
所述阀芯最好为球形阀芯，也可以是圆锥形，这一类型的阀芯其下部的由下至上渐大段在其被下面的上升气体的推动下可平稳地上升，启闭灵活。尤其是球形阀芯在上下移动时的阻力最小，可以及时地将通道开启和关闭。重量不同的各阀芯的直径相同，这样可以使本阀体上的通道为同一尺寸，加工简单，同时各个通道中流体的流速均匀对热空气在工作空间中的流动、均匀散热都有益处。
所述极限通道中阀芯容置腔中的出气口设于该容置腔的顶部，尤其是设在与进气口在同一中心线上，当该通道的阀芯被顶开时，阀芯离开该容置腔的进气口，加热空间的空气开始排出，但始终出气口未被完全敞开，可以减少高温的空气较多的释放而浪费掉，在该极限通道中可设一感温的传感器，当其中有热空气流过时即可发出信号，使加热装置和热空气输入装置停止运转或改变其工作状态，在加热装置和输送装置停止的情况下，加热空间内的压力还要迟后一会儿才降下来，阀芯要继续上升到容置腔的最上端，这时加热装置和热空气输入装置已经停止，上升的阀芯将容置腔上的出气口正好堵上，减少了热量的散失。
所述阀体上各个通道的排列可以是多种多样的。例如可为其中间设一个极限通道，其中设最重的阀芯，在它的周围均匀地分布通气通道和泄压通道。
为了实现本发明的第二个目的所提供的使用上述泄压阀的加热装置的结构是这样设计的本加热装置包括有一个密闭的工作空间，所述的密闭工作空间上设有进气口和出气口，在所述空间的进气口和出气口之间设有连接管道，该管道将所述空间的进口和出口连接在一起，在所述空间的进口处密闭连接有加热器和热空气输入装置，在所述空间的出口处的管道中连接设有上述的泄压阀。所述泄压阀的出气口到所述热空气输入装置的进口之间形成了本加热装置的热空气循环管道。
本装置在使用时是这样工作的假如所述工作空间里以及循环管道中的介质为空气，启动本装置上的加热器和输送装置，使所述工作空间及其循环管道中的空气在管道和密闭工作空间之间流动起来，管道中的空气经过所述加热器被加热，然后被输送进入所述密闭工作空间，很快该空间中的压力就将设于该空间出口处的泄压阀上的最轻的通气通道的阀芯开启，向循环管道中排放空气，所排放的空气经所述循环管道又回到该空间的进口处，重新被所述加热器加热进入该空间，再由已经开启的所述泄压阀上的所述的已经开启的通道中排出，过一段时间，该空间内的温度将要上升。最终，该空间的温度达到设定的最高值，使所述泄压阀的极限通道中最重的阀芯被顶开，这时，就可以将本装置中的加热器和输送装置关闭或是使之工作状态改变。使用所述泄压阀的本加热装置由于泄压阀的作用，可以迅速地使工作空间升温，在很短的时间里使之达到设定的温度，加热器进入停止状态或与工作时不同的低能耗的状态，由此可以节约能源。
在本加热装置中由于设有所述的泄压阀，其在空气的流动中起到阻止空气急速穿过各阀芯的作用，从而形成一阻力，阀芯的重量决定其卸压的快慢，而所设的输送装置在外界动力的作用下不断地由所述循环管道中抽吸空气输入所述工作空间，这就必然导致工作空间内的压力大于循环管道中的压力，为了防止在其中的输送装置停转或改变工作状态时发生空气倒流的问题，在所述循环管道上可设有止逆阀。
为了确保本装置的安全，在所述循环管道上可设有一安全阀，当本装置的工作空间的温度达到设定值时，如果由于意外加热器未能及时关闭或改变工作状态，工作空间中的温度要继续升高，而压力也要上升，甚至会发生爆炸的危险，所述安全阀就可以在此时开启，以泄掉空气使设备安全。
在本加热装置的热空气输入装置的进口的管路上可以设有一进气支路，在其上设有换向阀，通过调节所述的换向阀可向本加热装置中添加新介质，其作用之一是可以调节所述空间中的温度。
在本工作空间的壁上或泄压阀的出气口的管道上可以设有一排气支路。将若干个具有所述进气支路和排气支路的本加热装置其中一个的排气支路与另一个的进气支路连接起来，也就相当于将几个本加热装置串联起来，通过这一串联装置可以获得超高温的空气，它可以作为热动力源使用。
本加热装置中的所述工作空间可以是若干个，其所述各工作空间的进气口相互连通共同连接所述的加热器和输送装置，各个工作空间上的所述泄压阀的总出气口也相互连通共同连接所述的循环管道。这相当于将若干个本发明提供的加热装置并联在一起。这种并联的本装置可以实现使多个密闭工作空间在压力不变的情况下同时升温的目的。在上述装置上的共同的循环管道上加热器的出口处设一换向阀，其可使并联的若干工作空间中的一个或几个开通，而其它的关闭，由此可单独使用其中一个或几个工作空间而使其它工作空间停用，在使用中的工作空间出现故障时，通过换向阀连通其它工作空间，在整个设备工作不停止的情况下对出故障的工作空间进行维修。
本发明提供的泄压阀通过其阀体中多个通道和每个通道中的阀芯重量的不同实现了在使加热空间中的温度不断上升但其中的压力可以维持在一个数值范围内的目的；而本发明提供的使用了上述泄压阀的加热装置由于其中的加热介质在加热过程中不断被循环和加热，同时，它在该空间中的流动使该空间的各处的温升趋于均匀，同时，本加热装置可以直接加热空气，不需要使用专门的加热介质，比起水暖气和汽暖气可省掉加热介质的输送所耗的能量，因此，其传热速率高，热效率也很高，同时在本发明提供的泄压阀的作用下，本加热装置可以在很短的时间内使工作空间内的温度达到设定值，可以节约能源；另外，与以水作加热介质的供暖设备相比，本装置直接加热空气，即使在冬季，如果所述的工作空间无供热的需求，完全可以停止加热，而不像水暖气，在冬季需要为保证供暖装置的不被冻坏而要不间断地加热，因而更加节能。本加热装置可以基本不向大气中排放废热气，也保护了环境。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明所提供的泄压阀的剖视结构示意2为图1的A-A剖视示意3为泄压阀的外观结构示意4为本发明提供的加热装置的结构示意5为本加热装置并联的结构示意6为本加热装置串联的结构示意图实施例
如图1、2、3所示，本发明涉及的泄压阀0包括一阀体1，在阀体1上设有空气总进出口11和12，在阀体1内设有九个通道14与阀体的总进出口连通，在通道14中设有阀芯容置腔13，在阀芯容置腔13壁上设有与阀体上进出口连通的进口131和出口132，在沟通阀体1进出口的各通道的容置腔中设有其可以在其内上下移动，将通道开启和封闭的重量各不相同的球形阀芯2。
九个阀芯2的重量为等差数列关系，其各自的直径相同。阀体上的通道分为三组通气通道、卸压通道和极限通道，九个通道中，居中的一个是极限通道，其中的阀芯重量最大，在它的周围均匀地分布其它八个通道。
容置腔13的高度为设于其中的阀芯2直径的2倍，容置腔13壁上的进口131设于容置腔13的最低处，各通道上的容置腔进口131在同一水平面上，通气通道和泄压通道容置腔上的出口132的中心线设于距离进口131向上1/3处，极限通道的出气口132’设于容置腔的顶部，其与该容置腔上的进气口在同一中心线上，各所述容置腔的横截面积相同。
三组通道的各通道的截面积之和大于所述阀体上的总进气口11的截面积，总进气口截面积等于总出气口12的截面积。
如图4所示，本加热装置包括有一个密闭的工作空间3，密闭工作空间3上设有进口31和出口32，在空间3的进口31和出口32之间在该空间的外面设有循环管道4，该循环管道将所述工作空间的进口和出口连接在一起，在循环管道4上密闭连接有加热器5和作为输送装置的风机6，在工作空间3的出口32处设有上述的泄压阀0。在循环管道上设有止逆阀4-0。在所述循环管道上设有一安全阀4-4。
如图4所示，在泄压阀0的出气口的管道上设有一排气支路101。其上也设有换向阀4-2，使排出的空气通到循环管道4中或是通到排气支路101中。在风机6的进口的管路上设有一进气支路10，在其上设有换向阀4-3。
如图6所示，两个本加热装置串联在一起，其中一个的与泄压阀连接的排气支路101与另一个加热装置的与输送装置的进口连接的进气支路10相连通构成一个封闭的回路，在所述回路上设有安全阀4-。
如图5所示，两个工作空间的进气口相互连通共同连接所述的加热器5和输送装置6，两个工作空间上的所述泄压阀的总出气口也相互连通共同连接所述的循环管道4。在上述装置上的共同的循环管道4上所述各工作空间的进气口相互连通处也就是加热器5的出口处管道上设一换向阀4-1，其可使并联的若干工作空间中的一个开通，而关闭另一个，也可以使两个工作空间同时开启。
权利要求
1.一种内藏阀芯式空气泄压阀，其包括阀体、阀芯容置腔和阀芯，所述阀体上设有总进气口和总出气口，其特征在于在所述阀体内设有若干相互隔绝的通道，所述通道上设进气口和出气口与所述阀体上的总进气口和总出气口连通，所述通道上设所述阀芯容置腔，所述容置腔壁上设进气口和出气口与所述通道相连通；在所述阀芯容置腔内设有可移动地能使该容置腔上的进出口开启或封闭的所述阀芯；所述阀芯的重量有区别。
2.根据权利要求1所述的内藏阀芯式空气泄压阀，其特征在于所述容置腔的高度为设于其中的阀芯高度的2～2.5倍，所述容置腔的进气口设于容置腔的最低处，其出气口位于所述进气口上方的容置腔壁上；各个所述阀芯的最大横截面相同。
3.根据权利要求1或2所述的内藏阀芯式空气泄压阀，其特征在于所述各个阀芯在封闭的状态下处于同一水平面上；所述阀体上的通道分为三组，一组是通气通道，一组是卸压通道，再一组是极限通道，所述三组通道的各通道的截面积之和大于所述阀体上的总进气口的截面积，所述阀体上的总进气口的截面积与总出气口的截面积相同；所述各通道中的各阀芯的重量有规律地分布通气通道中各阀芯的重量小于泄压通道中的各阀芯的重量，泄压通道中的各阀芯的重量又小于极限通道中各阀芯的重量，所述通气通道和泄压通道在容置腔壁上的出气口的中心线在所述进气口基准面向上的容置腔的全高的1/3～1/2处；在所述阀芯容置腔内设有只可上下移动地可使该容置腔上的进出口开启或封闭的所述阀芯。
4.根据权利要求3所述的内藏阀芯式空气泄压阀，其特征在于所述各阀芯的重量为等差数列规律。
5.根据权利要求3所述的内藏阀芯式空气泄压阀，其特征在于所述极限通道中阀芯容置腔中的出气口设于该容置腔的顶部。
6.根据权利要求3所述的内藏阀芯式空气泄压阀，其特征在于所述阀芯为球形阀芯或圆锥形阀芯；所述阀芯的直径相同。
7.一种使用上述泄压阀的加热装置，包括有一个密闭的工作空间，所述的密闭工作空间上设有进气口和出气口，在所述空间的进气口和出气口之间设有作为热空气循环管道的连接管道，该管道将所述空间的进口和出口连接在一起，在所述空间的进口处密闭连接有加热器和热空气输入装置，其特征在于在所述空间的出气口处的所述循环管道上连接设有所述的泄压阀；所述泄压阀的出气口到所述热空气输入装置的进口之间形成了本加热装置的热空气定向循环通道。
8.根据权利要求7所述的使用上述泄压阀的加热装置，其特征在于在所述热空气输入装置的进口的管路上设有一进气支路，在所述工作空间的壁上或泄压阀的出气口的管道上设有一排气支路；在所述循环管道上设有安全阀。
9.根据权利要求8的使用上述泄压阀的加热装置，其特征在于若干个具有进气支路和排气支路的本加热装置其中一个的排气支路与另一个的进气支路连接起来形成闭合的环形通路。
10.根据权利要求7或8的使用上述泄压阀的加热装置，其特征在于所述工作空间是若干个，所述各工作空间的进气口相互连通共同连接所述的加热器和输送装置，各个工作空间上的所述泄压阀的总出气口也相互连通共同连接所述的循环管道；在上述装置上的共同的循环管道上所述各工作空间的进气口相互连通处设一换向阀。
全文摘要
本发明公开了一种可以使加热空间中的温度不断上升但其中的压力可以维持在一个数值上的泄压阀,在其阀体上设有至少两个通道,其间可上下移动地设有阀芯,所述的阀芯的重量各不相同;本发明还提供一种使用上述泄压阀的加热装置,其包括有加热空间、介质进出口和连接管道,管道上设有加热器和输送装置。本泄压阀可以使加热空间中的温度不断上升但其中的压力可以维持在一个数值上的;使用上述泄压阀的加热装置,其加热速度快,且热效率高。
文档编号F16K17/12GK1311407SQ00109398
公开日2001年9月5日 申请日期2000年6月1日 优先权日2000年6月1日
发明者张振刚 申请人:张振刚