专利名称：感温自动控制阀的制作方法
技术领域：
应用于民用和工业，对气体和液体的温度进行自动控制的领域。
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背景技术：
目前应用于民用和工业各行业对工艺介质温度的控制方法，主要是通过热交换器来进行，原理是改变控温介质的流量来改变热交换器的换热量达到控制工艺介质温度的目的，因此对控温介质流量的控制是一个重要环节，现有的方法有人工操作和程控操作，人工操作是通过安装在工艺介质管道或设备上的温度计和一个调节控温介质流量的普通阀门，必须利用人工监控和操作才能改变控温介质的流量，其缺点是对阀门的操作必须是人工不能实现自动化；程控操作是运用程控技术使安装在工艺介质管道或设备上的远传温度计与安装在控温介质管道上的电动阀或气动阀实现电气联锁，从而自动控制控温介质的流量，其缺点是投资成本高、构造复杂、消耗能源。
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发明内容
这项发明是通过工艺介质的温度变化直接操作阀门控温介质的流量，使工艺介质的温度可以稳定在设定范围。其结构(见图一)由感温膨胀器、阀芯、调节器、阀体组成。感温膨胀器安装在工艺介质管道或设备的测温点上，当被测点的温度发生变化时，感温膨胀器随之变化，其内部的膨胀液因热胀冷缩而产生一定的压强，由于液体具有不可压缩和均匀传递压强的物理特性推动阀芯作往复运动，从而实现了阀开阀关，调节器是控制阀芯能在设定的温度值时准确地开关阀门，并在阀芯开关到极限时起到保护作用。
这项发明适用范围广，因此型号多，在具体每一个型号设计时要根据具体使用点工艺系统的温度、公称压力、公称管径、工艺介质所要求使用的材质，在此作工作方法介绍感温膨胀器必须是能承压的容器，其外型和体积要根据开关阀门的速度和公称管径、公称压力来定，可以是球形或椭球形、盘管形，当开关阀门的速度较快时其体积相应要增大，同时根据开关阀门的阻力相应减小阀芯柱塞的横截面积以尽量减小感温膨胀器的体积；内部膨胀液根据温度和压力大小来确定温度和压力较小的可使用醇类和水，温度和压力较大的使用导热油和液压油，膨胀液尽量选用体胀系数较大的液体。阀芯是与阀体相配合的，根据工艺的要求有各种形式的，可以根据工艺要求参照JB-T7746-1995对阀门进行选型，另一端是一个液压柱塞杆，它与柱塞缸、感温膨胀器、调节器(见图一)组成一个完整的液压系统，阀芯开关的行程有全关闭式和半关闭式全关闭式是感温自动调节阀在下限温度时，阀芯在全关闭的位子，用于公称管径较大的管线，同时在这个阀的位置要增加一条等于该管线20％流量的旁通管线。半关闭式是感温自动调节阀在下限温度时仍有20％的开度。这个预留的20％流量是在整个系统开始工作时打通流程的。在阀芯的尾部是一个集上限限位器、横截面为方形的开度标尺和回位弹簧座为一体的部件。阀芯与阀体之间有密封圈以保证不泄露。调节器通过导压管与感温膨胀器相连，其结构由调节活塞缸、调节活塞、调节活塞密封圈、调节弹簧、调节弹簧调节螺杆、保护弹簧、保护弹簧调节螺杆、排气阀组成。阀体是整个阀的主要部件之一，由柱塞缸段、阀芯缸段、进口法兰、出口法兰、回位弹簧、端盖、扩大管、阀体法兰组成。整个工艺系统开始工作时，控温介质通过不能关闭的20％开度或全关闭式的旁通管线开始工作打通流程，当工艺介质开始升温时感温膨胀器也随之升温其内部的膨胀液开始膨胀行成一定的压力，由于液体是不可压缩的，这个力量通过感温膨胀器的出口和导压管进入到阀体柱塞缸和调节器内，同时作用到阀芯柱塞和调节活塞上，在温度未达到设定的控温范围时，由于阀芯回位弹簧的力量大于调节弹簧，调节活塞首先被推动同时压缩调节弹簧，当工艺介质温度达到下限控温点时，调节弹簧的力量正好等于阀芯回位弹簧的力量，同时保护弹簧也刚好受力，这时调节弹簧加上保护弹簧的力量大于了阀芯回位弹簧，阀芯被推动增大开度值。当工艺介质的温度达到设定的使用温度时阀芯的开度在80％，正好是设计的标准流量，系统将稳定在这个设定点工作。如果工艺介质的温度超过了标准温度，阀芯的开度继续增大直到100％，阀芯尾部的限位正好顶到阀体的端盖上，阀芯不能继续向前动作，这时调节活塞再次工作，调节弹簧、保护弹簧被压缩吸收多余的膨胀液，起着保护作用；当温度降低时膨胀液收缩在弹簧的作用力下，阀芯减小开度值；调节活塞上方有保护弹簧的弹簧座，当工艺系统不工作外界气温降低时调节活塞下行程留有膨胀液降温到0℃的收缩余量。阀体上的端盖中央是截面方形的开度标尺通过的方孔其作用是显示阀芯的开度，又是防止阀芯作圆周方向运动的导向，它和上限限位器、回位弹簧座是一体用螺栓固定在阀芯上。端盖是阀芯的安装通道与阀体用螺栓连接，内面有回位弹簧座。阀体法兰的作用是生产时方便精加工和调整控温介质管道的方向。扩大管的作用是保证工艺介质通过感温膨胀器时有足够的截面积，两端与工艺介质管道连接，连接方式有法兰、焊接、螺纹；当感温自动调节阀是安装在设备上时就不需要扩大管了，只需把连接法兰与设备上的法兰连接起来。当工艺介质的测温点到控温介质管道有一定距离时，感温自动控制阀可以是分体式(见图二)，将感温膨胀器独立安装在测温点，阀体安装在控温介质管道上，用导压管相连接，增加一个排气阀目的是更好地排尽空气，导压管可以选用普通的标准铜管，其标准管件也相当齐全。感温自动控制阀在程控技术上的应用是通过开度传感器来实现安装在开度标尺旁的开度传感器通过电缆与生产工艺程控系统连接起来，配合系统中安装的远传温度计，这样工作人员在监控室就能知道工艺系统在这个点的工作情况。感温自动控制阀的设计首先要根据工艺要求参照JB13-T7746-1995对阀门进行选型，确定阀芯开关行程的长度和阻力，一般阀芯的液压柱塞杆的横截面积根据所选型阀门开关的阻力和需要开关的速度参照密封圈GB3452.1-92来确定，这样就计算出阀芯工作需要的膨胀液的体积A＝液压柱塞杆的横截面积×行程长度，再计算出感温膨胀器的容积B＝[(上限控温点-下限控温点)×A]/液体体胀系数；阀芯液压柱塞杆的横截面积与调节活塞的横截面积是相等的；根据阀芯开关的阻力参照弹簧GB1973.3-89对三个弹簧进行选型，其关系是阀芯开关的阻力＝回位弹簧，回位弹簧×75％＝调节弹簧，回位弹簧×2＝保护弹簧，选型可以是近似值，最终是靠调节螺杆得到精确值；感温膨胀器壳体是调节弹簧、回位弹簧、保护弹簧的最大力量之和与感温膨胀器的容积B参照《内压容器的计算手册》设计，材质应根据工艺介质要求允许的情况下，尽量选用线胀系数较小的金属材质。这项发明具有经济实用节约能源的特点，其结构简单，加工工艺不复杂，生产一台的成本在二千到四千之间，由于它的工作动力是利用液体热胀冷缩的自然规律，因此工作时不在消耗能源，对使用厂家来说更具经济效益；目前有的电动阀或气动阀的价格高达上万元，同时还要敷设相当长的电缆和电缆桥架、电气开关柜、压缩空气管线等，而且在以后的生产中还要消耗能源提高生产成本，是以高昂的代价换取的自动化。
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由于感温自动控制阀适用范围广、型号众多，在此选择一个简单的阀型表示出感温自动控制阀的工作方法。附图中图一是感温自动控制阀的结构图，图二是感温自动控制阀分体安装的结构图，图三是排气阀详图。附图所示1.感温膨胀器2.膨胀液3.扩大管4.扩大管与阀体连接法兰5.扩大管与阀体连接法兰螺栓6.阀芯柱塞7.阀芯柱塞密封圈8.阀体柱塞缸9.阀体柱塞缸与阀芯缸连接法兰螺栓10.阀体柱塞缸与阀芯缸连接法兰11.定位止口12.开度传感器与程控系统的连接电缆13.控温介质进出口法兰14.阀芯15.阀芯缸16.端盖17.端盖螺栓18.方形的开度标尺19.回位弹簧20.上限限位器21.回位弹簧座22.连接螺栓23.阀芯密封圈24.阀芯过流孔25.调节器与阀体连接件26.保护弹簧调节螺杆27.调节弹簧调节螺杆28.保护弹簧29.调节弹簧30.调节活塞31.调节活塞密封圈32.排气阀33.调节活塞缸34.导压管35.感温膨胀器与阀体焊接点36.扩大管工艺介质进出口阀兰37.排气口38.钢球39.顶紧螺杆。
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具体实施例方式感温自动控制阀在选型和生产制造的过程中，应尽量依靠现有成熟的生产技术、工业标准以及标准零部件，其结构形式应综合性地考虑到制造过程中的精加工和组装程序能尽量简单化；在附图中10.阀体柱塞缸段与阀芯缸段连接法兰的作用主要就是为保证15.阀芯缸与8.阀体柱塞缸的加工精度和减小加工难度而设计的，同时又能调整阀体的方向，加工的11.定位止口是保证15.阀芯缸与8.阀体柱塞缸的同心度；阀体上的16.端盖是整个阀芯的安装通道，在15.阀芯缸与8.阀体柱塞缸的安装方向端应加工利于密封圈进入的斜口；1.感温膨胀器与阀体是焊接的，在阀体的35位置上应加工出对焊焊接的坡口或承插焊的凹座，感温膨胀器制造完必须进行使用压力1.5倍的压力实验。在组装时将15.阀芯缸、8.阀体柱塞缸、扩大管连成一体，将1.感温膨胀器端向下，注入2.膨胀液，液位超过导压管，装入安装好23.阀芯密封圈和18.开度标尺的14.阀芯，让多余的2.膨胀液和空气排向33.调节活塞缸，在向33.调节活塞缸注入2.膨胀液，液位超过37.排气阀孔，阀体稍斜让37.排气阀孔更利于排尽空气装入30.调节活塞，确认空气已排尽，安装32.排气阀，最后安装弹簧、端盖、调节螺杆。感温自动控制阀安装到工艺系统后随系统进行调试先预紧27调节弹簧调节螺杆，系统开始升温时同时观察温度计和18.开度标尺，如18.开度标尺有了动作，而温度未达到下限温度时回松27.调节弹簧调节螺杆，直到在下限温度时18.开度标尺刚好有动作，同时保持在27.调节弹簧调节螺杆不动的情况下快速稍用力拎紧26.保护弹簧调节螺杆，使28.保护弹簧刚好受力。感温自动控制阀调试好后就能自动工作了，以后系统重新启动都不用在调试了。
权利要求
1.一种感温自动控制阀，由感温膨胀器、阀芯部件、调节器、阀体组成，其特征是感温膨胀器直接与工艺介质接触，工艺介质的温度变化准确地传递给感温膨胀器，感温膨胀器内密封的膨胀液的体积也随之发生热胀冷缩的变化，由于液体具有不可压缩和均匀传递压强的物理特性，因此膨胀液热胀冷缩变化所产生的压强就成了推动阀芯作往复运动的动力，同时通过调节器得到准确开、关阀门的控温点和在极限情况下对感温自动控制阀的保护，当测温点与控温点有一定距离时，感温膨胀器与阀体可以是分体的。
2.根据权利要求1所述的感温自动控制阀，其特征是感温膨胀器是一个内压容器，与阀体柱塞缸、调节活塞缸相通，膨胀液变化产生的压强直接作用到阀芯柱塞、调节活塞上。
3.根据权利要求1所述的感温自动控制阀，其特征是阀芯与阀芯柱塞是一体，阀芯与阀体相配合完成对介质流量的控制，阀芯柱塞是转化膨胀液体积变化产生的压强为推动阀芯作往复运动的。
4.根据权利要求1所述的感温自动控制阀，其特征是调节器通过导压管与感温膨胀器、阀体柱塞缸相通，形成连通器，经调整保护弹簧、调节弹簧与回位弹簧之间的力量关系得到准确开、关阀门的控温点；在温度超过上限情况时调节器吸收多余的膨胀液，调节活塞压缩保护弹簧、调节弹簧；在温度超过下限情况时调节器留有膨胀液收缩到0℃的体积余量。
全文摘要
一种感温自动控制阀，利用安装在工艺介质管道或设备测温点上的感温膨胀器，其内部的膨胀液随工艺介质温度变化产生热胀冷缩，经过阀芯柱塞将膨胀液体积变化产生的压强转化成开、关阀门的动力，并通过调节器得到准确的控温点和在极限情况的保护，通过感温自动控制阀的工作可以实现对工艺介质温度的自动控制。
文档编号F16K3/26GK1696550SQ200510071599
公开日2005年11月16日 申请日期2005年5月24日 优先权日2005年5月24日
发明者陈小兵 申请人:陈小兵