专利名称：控温阀门的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控温阀门，尤其涉及一种保持温度恒定的控温阀门。
背景技术：
随着不可再生能源的日益枯竭和人们对生活中环境温度的不同需求，往往需要一种既恒定温度又能人为按需要调节的控温阀门。而现有的阀门只能或开或关，致使大量能源无端被消耗，也使用户增加了供暖成本。
有一种形状记忆合金十分适合用在这种控温阀门中，因为这种合金具有一个相变温度。当在相变温度之下时，合金是马氏体，施加载荷很容易变形；当超过相变温度后，合金发生相变，成为奥氏体，恢复到其“记忆”中的设定形状；而再次冷却到相变温度之下，合金又回到变形状态。这种性质使其具有了温度敏感和驱动两种功能，这应用在阀门中会相当简单方便，而且比现有的采用石蜡等作为温度敏感材料的温包技术要可靠得多。如中国实用新型专利01260069.5中所公开的一种可调节温度的采暖用恒温阀，就利用了形状记忆合金作为核心元件。另外，该专利还将阀体和驱动部分分离开来，记忆合金通过磁相互作用来驱动磁柱来开关阀门，从而在一定程度上避免了泄漏的问题。而且还可以通过调节记忆合金弹簧的压缩量来人为设定所要恒定的温度。
但是，由于记忆合金只能在一定温度范围内进行调节，例如上述专利中所说的18℃～22℃之间，这就带来一个多温度段调节的问题。例如当人们在房间里时，需要室内温度恒定在20℃；但是当人们离开房间时，可能仅仅需要其不要低于10℃或者恒定在某一较低温度左右，以节约能源。已经有技术采用两个记忆弹簧来调节温度，其中一个室温记忆弹簧的调温范围在20℃附近，而另一个低温记忆弹簧则在10℃附近调节环境温度，这样就能实现双温度段调节。但是该技术将两个记忆弹簧分开布置在阀门的不同位置，室温记忆弹簧位于阀体之上，其温度与环境温度一致，而低温记忆弹簧则位于阀门和阀体之间，其温度与阀门中流过的水温有关，低温记忆弹簧实际调节的是水温和热流量。这样，就必须通过实验来确定低温记忆弹簧的真实调温范围(可能比10℃高得多)，实际水温的变化将使得对温度的调节不会太准确。而且这个真实调温范围还取决于具体的水温，而不同地区供暖水温并不一样，所以需要对不同水温段制造不同的记忆弹簧，这增加了制造的成本和复杂度。
另外，现有的控温阀门中驱动部分所利用的磁控制作用较小，在水压较大或者不稳定的情况下可能导致阀门失效。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种直接调节环境温度的双温度段控温阀门，对不同的供暖水温都能在不同的温度范围内实现恒定温度、节约能源的目的。而且还要解决阀门磁控制作用较小的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型的基本构思是将调节室温段的第一记忆弹簧和调节低温段的第二记忆弹簧串联布置，并置于防水壳外与环境相通的部分，而外壳上分布着通气孔，于是两个记忆弹簧的温度都与环境温度一致。这样就由记忆弹簧自身的性质来对环境温度做出响应，而无需另外的机构来切换室温和低温调节。优选地，第一记忆弹簧的温度调节范围在15℃到25℃之间，第二记忆弹簧的温度调节范围在5℃到15℃之间。两个记忆弹簧的轴向相对位置对阀门的工作没有影响。
阀门的外壳位于底座中，而底座连接到阀体上，在外壳内设置密封连接到阀体上的防水壳，防水壳和阀体螺纹连接并用橡胶垫圈密封。本实用新型可以应用在不同的阀门中，例如二通阀门、三通阀门或角阀门，此时将采用各自相应的阀体。阀体的不同并不影响阀门的工作，只要阀体中有容许水流通过的导通孔，阀门就是通过限制导通孔中水流大小来起作用的。
涉及阀门工作的两个主要机构是位于防水壳外部的驱动部分和位于防水壳内部的阀芯组件。驱动部分包括位于防水壳中部凹槽中的偏振弹簧、由所述偏振弹簧支撑的磁环、驱动所述磁环的导向体、以及驱动所述导向体的记忆弹簧。其中所述记忆弹簧由第一记忆弹簧和第二记忆弹簧串联组成。阀芯组件包括活塞、连杆、通过磁相互作用可由防水壳外的所述磁环驱动的磁柱和磁柱杯，所述连杆的一端与所述磁柱杯的下部作紧配合，另一端与所述活塞作紧配合。
当阀门工作时，两个记忆弹簧分别在各自的有效调温范围内改变长度，并由此通过驱动部分和阀芯组件来驱动活塞改变与导通孔间的距离，而改变水流量，从而调节温度。
另外，在磁环外套上导磁金属圈，产生聚磁效果，使得磁环与磁柱间的磁作用力增强很多，从而能更稳定和可靠地进行控制操作。优选地，导磁金属圈是铁圈。此外，磁柱和磁环的横截面可以是圆形的，也可以是方形的，这对于实现阀门控制没有影响。当是方形的时候，可以用分别用4片组装而成，这样制造的成本可以降低。
另外，为能人为控制所恒定的环境温度，本实用新型在外壳和防水壳之间设有调节轮和调节筒，其中所述调节轮的外齿与外壳的内齿相啮合，所述调节轮的内螺纹与所述调节筒上部的外螺纹相齿合，所述调节筒下部的内螺纹与防水壳中部的外螺纹相齿合，并且所述调节筒具有对所述磁环轴向限位的突起。在使用过程中，可以通过旋转外壳而带动调节轮和调节筒来改变磁环的位置，从而改变活塞与导通孔的相对位置，由此设定环境温度。外壳和底座的连接机构应保证外壳可固定在底座中，同时外壳还能相对底座转动。有很多机构可用来实现此功能，优选地，使用带对称分布的爪(例如4个)的外壳锁来限制外壳的转动，用与外壳锁螺纹连接的外壳锁销以及底座上的台阶来限制外壳轴向的运动。
图1是根据本实用新型一个实施例的控温阀门的剖视图。
具体实施方式
下面参考附图，详细描述本实用新型的优选实施例。
图1是根据本实用新型一个实施例的控温阀门的剖视图。其中阀体3的内室由间隔25分为进口室1和出口室26，在间隔25上设有与进口室和出口室相通的导通孔2。底座7通过锁圈4而固定在阀体3上。具体地，锁圈4下部的内螺纹与阀体上部的外螺纹相齿合，底座7的下部均匀对称分布着多个(例如16个)底座爪701，底座爪701的下端伸出的突起正好嵌入锁圈4上部靠内的环形凹槽中。外壳8通过外壳锁6和外壳锁销5而可转动地固定在底座中。防水壳21位于外壳8内，并在阀体3和防水壳21之间设置有橡胶垫圈23。
涉及阀门工作的两个主要机构是位于防水壳21外部的驱动部分和位于防水壳21内部的阀芯组件。阀芯组件中，活塞24置于导通孔2之上，其上下位置的不同可以改变导通孔2中水流的大小。连杆22的一端与活塞24形成紧配合，另一端与磁柱杯19的下部形成紧配合。磁柱18位于磁柱杯19内，通过磁相互作用可由防水壳21外的磁环10驱动。驱动部分包括位于防水壳21中部凹槽中的偏振弹簧20；由偏振弹簧20支撑的磁环10和外套的聚磁铁圈11，聚磁铁圈11用于增强磁环10和磁柱18之间的磁相互作用；驱动磁环10的导向体15；以及驱动导向体15的记忆弹簧。磁柱18和磁环10的横截面可以是圆形的，也可以是方形的。当是方形的时候，可以用分别用4片组装而成，这样与圆形横截面的相比可以降低制造的成本。
其中所述记忆弹簧由第一记忆弹簧13和第二记忆弹簧14串联组成。第一记忆弹簧13和第二记忆弹簧14由钛镍双向记忆合金制成，而且温度调节范围不同，第一记忆弹簧13的温度调节范围在室温附近(例如15℃～25℃)，第二记忆弹簧14则较低(例如5℃～15℃)。
在本实施例中，没有直接设计成单根调节范围较大(例如5℃～25℃)的记忆弹簧。这是因为记忆弹簧的变形和温度的关系并不是线性的，仅在调温范围的中间线性度比较好。使用中一般希望在常用的温度(例如20℃和10℃)附近记忆弹簧的线性度较好，这样记忆弹簧才能有效地响应温度的变化来调节热流量。而如果设计单根5℃～25℃的记忆弹簧，则其仅在15℃附近线性度较好，但这并不是人们通常想要的温度。设计两根调节范围不同的记忆弹簧则能更好地满足人们的实际需要。
由于外壳8上分布了多个(例如16个)通气孔12，使得第一记忆弹簧13和第二记忆弹簧14的温度和环境温度保持一致。这里通气孔13的数目和形状都可以改变，只要保证足够的通气面积就可以。如果环境温度在设定温度以下，两个记忆弹簧处于收缩状态，阀芯组件不被驱动，阀门打开，水流携带热能从导通孔2流出去与换热器进行热交换，使环境温度上升；当环境温度超过设定温度时，两个记忆弹簧中的一个(如果环境温度在室温附近，则是第一记忆弹簧13；如果环境温度在可调节低温附近，则是第二记忆弹簧14)发生相变并膨胀，通过导向体15使磁环10和聚磁铁圈11向下位移，在磁环10对防水壳21内磁柱18的磁相互作用力作用下，阀芯组件向下运动，阀门向关闭状态调节，阻止水流携带热能从导通孔2流出去进行热交换，使环境温度下降，从而起到双温度段调节环境温度的作用。
另外，为能人为控制所恒定的环境温度，在外壳8和防水壳21之间设有调节轮17和调节筒16，其中调节轮17的外齿与外壳8的内齿相啮合，调节轮17的内螺纹与调节筒16上部的外螺纹相齿合，调节筒16下部的内螺纹与防水壳21中部的外螺纹相齿合。并且调节筒16具有对磁环10轴向限位的突起。在使用过程中，旋转外壳8而带动调节轮17和调节筒16来改变磁环10的位置，通过其与密封在防水壳21内的磁柱18间的磁作用力，即可驱动活塞24改变与导通孔2的相对位置，从而完成对环境温度控制的设置。在本优选实施例中，使用外壳锁6来限制外壳的转动，外壳锁6具有4个对称均匀分布的外壳锁爪601，它们卡入外壳8上的相应通气孔12中。外壳锁6下部与外壳锁销5螺纹连接，而外壳锁销5受底座7上台阶的限制而不会发生轴向的运动。这样，就保证了外壳8既能在底座7中转动，又不会脱落。
另外，为防止水压变化时阀门可能失效，在活塞24上设有均压孔(未示出)，使得即使水压变化，仍能保证活塞24两边压力平衡，从而记忆弹簧的收缩和膨胀能够改变导通孔2水流的大小。
权利要求1.一种控温阀门，包括阀体，其内部设置的导通孔连通进口室和出口室；外壳，位于底座中，所述底座连接到所述阀体上；防水壳，密封连接到所述阀体上并位于所述外壳内；驱动部分，位于防水壳外部，包括偏振弹簧、由所述偏振弹簧支撑的磁环、驱动所述磁环的导向体和驱动所述导向体的记忆弹簧；阀芯组件，位于防水壳内部，包括活塞、连杆、通过磁相互作用可由防水壳外的所述磁环驱动的磁柱和磁柱杯，所述连杆的一端与所述磁柱杯的下部作紧配合，另一端与所述活塞作紧配合，其特征在于所述记忆弹簧包括串联的两部分，即第一记忆弹簧和第二记忆弹簧，这两部分相变温度不同。
2.如权利要求1所述的控温阀门，其特征在于所述磁环外还套有导磁金属圈，用于增强磁相互作用。
3.如权利要求1所述的控温阀门，其特征在于所述第一记忆弹簧的温度调节范围在15℃到25℃之间，所述第二记忆弹簧的温度调节范围在5℃到15℃之间。
4.如权利要求1或2所述的控温阀门，其特征在于所述外壳和所述防水壳之间有调节轮和调节筒，其中所述调节轮的外齿与所述外壳的内齿相啮合，所述调节轮的内螺纹与所述调节筒上部的外螺纹相齿合，所述调节筒下部的内螺纹与所述防水壳中部的外螺纹相齿合，并且所述调节筒具有对所述磁环轴向限位的突起。
5.如权利要求1或2所述的控温阀门，其特征在于所述阀体与所述防水壳螺纹连接并用橡胶垫圈密封。
6.如权利要求1或2所述的控温阀门，其特征在于所述外壳上分布着通气孔以保证所述记忆弹簧的温度和环境温度一致。
专利摘要本实用新型提供了一种直接调节环境温度的双温度段控温阀门。防水壳螺纹连接在阀体上并用橡胶垫圈密封。位于防水壳外部的驱动部分包括偏振弹簧以及由其支撑的磁环、导向体和记忆弹簧，记忆弹簧通过导向体来驱动磁环。位于防水壳内部的阀芯组件包括活塞、连杆、通过磁相互作用可由所述磁环驱动的磁柱和磁柱杯。记忆弹簧包括串联的两部分，即第一记忆弹簧和第二记忆弹簧，这两部分温度调节范围不同。所述磁环外还套有导磁金属圈，用于增强磁相互作用。在外壳和防水壳之间设有调节机构来设定环境温度。
文档编号F16K1/00GK2692431SQ20042000312
公开日2005年4月13日 申请日期2004年2月11日 优先权日2004年2月11日
发明者孙华民 申请人:孙华民