一种温控防冻装置及具有该装置的液路系统的制作方法

本发明涉及机械设备技术领域，更具体地说，涉及一种温控防冻装置，还涉及一种包括上述温控防冻装置的液路系统。

背景技术：

目前，空调热泵机组水侧换热器使用管壳式等换热器，水路和冷媒流路以逆向对流进行换热。这类换热器在环境温度较低(环境温度≤0℃)时，在机组因故障、维修和突遇断电情况下，系统水流路无法正常加热运行，若不能及时将系统水路里的水排干，随着温度降低，水路结冰将导致系统水路冻裂，进而影响机组运行，甚至导致机组报废。

为防止水路结冰，现有技术中有采用设定温度点进行防冻，或者在换热器外设置加热装置，但这些防冻方法在突遇停电时将会失去防冻功能。也有通过在换热器最低处设置常开电磁阀，断电时阀门打开排水进行防冻，但这种防冻方法有可能因水垢导致阀门失效而失去防冻功能。也有通过在换热器最低处设置排水阀，低温环境下机组因故障、维修和突遇断电停止运行时靠人工排水，但这种方法不能及时有效防冻，且人工成本高。

综上所述，如何有效地解决换热器等在突遇断电情况下，系统水流路易结冰将导致水路冻裂等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种温控防冻装置，该温控防冻装置的结构设计可以有效地解决换热器等在突遇断电情况下，系统水流路易结冰将导致水路冻裂的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述温控防冻装置的液路系统。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种温控防冻装置，包括感温包和用于与液路系统的排液侧连通的压力控制阀，所述感温包的外壁为导热材料，所述外壁围成的腔体内填充有换热介质，所述压力控制阀与所述腔体连通，以在所述换热介质的温度高于预设温度时所述换热介质压力推动所述压力控制阀的阀芯处于关闭位置；在所述换热介质的温度下降至低于所述预设温度时压力减小所述阀芯处于打开位置。

优选地，上述温控防冻装置中，所述阀芯的两侧分别设置有抵接于所述阀芯与阀体之间的第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧一侧的阀体上开设有通孔，并通过连接管与所述腔体连通。

优选地，上述温控防冻装置中，所述阀体的两侧分别设置有用于限制所述第一弹簧和所述第二弹簧最大变形的限位件。

优选地，上述温控防冻装置中，所述限位件为设置于所述阀体侧壁上用于与所述阀芯相抵的凸台，所述凸台端面至同侧所述阀体端部内壁的空腔长度为预设长度。

优选地，上述温控防冻装置中，所述换热介质为气体换热介质、液体换热介质或者气液混合换热介质。

优选地，上述温控防冻装置中，所述感温包的外壁为金属导热材料。

优选地，上述温控防冻装置中，所述感温包与所述液路系统的被保护体贴合的壁面设置有用于减小接触热阻的导热硅脂层。

本发明提供的温控防冻装置包括感温包和压力控制阀。其中，感温包的外壁为导热材料，外壁围成的腔体内填充有换热介质，压力控制阀与该腔体连通，以在换热介质的温度高于预设温度时，换热介质压力推动压力控制阀的阀芯处于关闭位置，而当换热介质的温度下降至低于预设温度时压力减小阀芯处于打开位置。

应用本发明提供的温控防冻装置时，通过感温包里的换热介质与外界热交换来控制压力控制阀的通断状态，当外界温度逐渐降低时，感温包跟着放热降温降压，低于预设温度时，感温包内的压力低于一定压力，压力控制阀的阀芯打开排液；当外界温度逐渐升高时，感温包吸热升温升压，高于预设温度时，感温包内的压力高于一定压力，压力控制阀的阀芯关闭。因而，该温控防冻装置摆脱了对人工和电能的依赖，实现机械式智能防冻。对系统具有多向防冻，可防因断电、低温、故障、维修或闲置下系统被冻裂。同时，由于感温包随外界温度的变化，感温包内的压力随着变化，从而影响压力控制阀阀芯两端的压力，阀芯随感温包温度的升高或降低作返往运动，可防止阀芯生垢而失效。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种液路系统，该液路系统包括上述任一种温控防冻装置。由于上述的温控防冻装置具有上述技术效果，具有该温控防冻装置的液路系统也应具有相应的技术效果。

优选地，上述液路系统中，包括用于存储液体的液箱，所述液箱的底部开设有液体进口，与所述液体进口连接有液体进管，所述感温包设置于所述液箱内，所述压力控制阀与所述液体进管连通。

优选地，上述液路系统中，所述液箱顶部设置有吸气阀与排气阀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个具体实施例的温控防冻装置的阀芯关闭状态示意图；

图2为压力控制阀的阀芯打开状态的结构示意图。

附图中标记如下：

吸气阀1，液体出口2，感温包3，换热介质4，液体5，液箱6，压力控制阀7，液体进管8，T型三通9，液体进口10，连接管11，排气阀12。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种温控防冻装置，以避免换热器等在突遇断电情况下，系统水流路结冰将导致水路冻裂。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图2，图1为本发明一个具体实施例的温控防冻装置的阀芯关闭状态示意图；图2为压力控制阀的阀芯打开状态的结构示意图。

在一个实施例中，本发明提供的温控防冻装置包括感温包3和压力控制阀7。

其中，感温包3的外壁为导热材料，外壁围成的腔体内填充有换热介质4。感温包3用于与外界进行热量交换，具体可以通过将感温包3与外界介质紧密接触，随着感温包3与外界介质的热交换，感温包3内的温度和压力也跟着升高或降低，进而控制压力控制阀7的通断。被保护体具体可以为管壳式换热器，也可以为保温水箱或者自来水管等。需要说明的是，上述外界温度指相对感温包3内换热介质4而言的外界温度，也就是感温包3需要感应的温度。当被保护体为管壳式换热器时，则外界温度指管壳式换热器的温度；当被保护体为保温水箱时，则外界温度为水箱的温度；当被保护体为自来水管时，则外界温度可以为自来水管环境空气温度。

压力控制阀7与该腔体连通，以在换热介质4的温度高于预设温度时，换热介质4压力推动压力控制阀7的阀芯处于关闭位置，而当换热介质4的温度下降至低于预设温度时压力减小阀芯处于打开位置。也就是该温控防冻装置通过感温包3内压力变化来控制压力控制阀7的通断。

当外界环境温度升高，感温包3内换热介质4温度低于外界环境温度时，则感温包3吸热升温，随着感温包3内换热介质4温度升高，感温包3内压力增大，压力控制阀7与感温包3连通侧的压力逐渐增大，使压力控制阀7处于关闭状态，具体的可以为如图1所示，阀芯向右运动，使压力控制阀7处于关闭状态。

当外界环境温度降低，感温包3内换热介质4温度高于外界环境温度时，感温包3放热降温，随着感温包3内换热介质4温度降低，感温包3内压力减小，压力控制阀7与感温包3连通侧的压力逐渐减小，使压力控制阀7处于打开状态，具体可以为如图2所示，阀芯向左运动，使压力控制阀7处于打开状态。由于压力控制阀7与液路系统的排液侧连通，进而将液路系统内的液体排出。

应用本发明提供的温控防冻装置时，通过感温包3里的换热介质4与外界热交换来控制压力控制阀7的通断状态，当外界温度逐渐降低时，感温包3跟着放热降温降压，低于预设温度时，感温包3内的压力低于一定压力，压力控制阀7的阀芯打开排液；当外界温度逐渐升高时，感温包3吸热升温升压，高于预设温度时，感温包3内的压力高于一定压力，压力控制阀7的阀芯关闭。因而，该温控防冻装置摆脱了对人工和电能的依赖，实现机械式智能防冻。对系统具有多向防冻，可防因断电、低温、故障、维修或闲置下系统被冻裂。同时，由于感温包3随外界温度的变化，感温包3内的压力随着变化，从而影响压力控制阀7阀芯两端的压力，阀芯随感温包3温度的升高或降低作往返运动，可防止阀芯生垢而失效。

具体的，阀芯的两侧分别设置有抵接于阀芯与阀体之间的第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧一侧的阀体上开设有通孔，并通过连接管11与腔体连通。在阀芯的一侧设置第一弹簧，阀芯的另一侧设置第二弹簧，第一弹簧抵接于阀芯与阀体之间，且第二弹簧也抵接于阀芯与阀体之间。第一弹簧一侧的阀体上开设通孔与腔体连通，因而感温包3腔体内压力作用于阀芯，结合第一弹簧和第二弹簧的弹力作用，以推动阀芯移动至打开或关闭位置。也就是压力控制阀7阀芯的两端都装有弹簧，通过弹簧的伸缩和感温包3的压力来保持阀芯两端的压力平衡。第一弹簧和第二弹簧的弹性系数等参数可根据需要进行选择，此处不作具体限定。当然，根据需要也可以设置其他弹性件或弹性结构以与感温包3的压力配合保持阀芯两端的压力平衡。

进一步地，阀体的两侧分别设置有用于限制第一弹簧和第二弹簧最大变形的限位件。为了防止阀芯两侧弹簧过度变形，在阀体两端设置了限位结构，确保阀芯在一定范围内往返运行，避免弹簧因太大压力和拉力而失去弹力。具体限位结构的形状及设置位置等可以不作限定，根据第一弹簧和第二弹簧行程相应设置。

优选的，限位件为设置于阀体侧壁上用于与阀芯相抵的凸台，凸台端面至同侧阀体端部内壁的空腔长度为预设长度。也就是在阀芯的两侧阀体侧壁上分别设置凸台，阀芯移动至与凸台相抵时由于凸台的限制不能继续向凸台方向移动。如图1所示，在阀体的左侧侧壁和右侧侧壁上分别设置凸台，左侧凸台的凸台面至阀体左侧端部内壁之间的距离为预设长度，从而阀芯移动至与凸台相抵时，第一弹簧被压缩在阀芯与阀体的空腔内。具体预设长度的大小可根据需要进行设置，优选的设置为大于对应的弹簧的压缩极限，从而有效放置弹簧的过度变形。

在上述各实施例的基础上，换热介质4为气体换热介质、液体换热介质或者气液混合换热介质。换热介质4与外界环境进行热量交换，温度随外界环境温度而变化，从而压力改变以推动阀芯运动。具体感温包3内换热介质4可为气体、液体、固体或混合体，能受热形变即可。

进一步地，感温包3的外壁为金属导热材料。由于金属导热材料，具有较好的导热特性，因而使得感温包3对温度的感应更为灵敏，从而提高压力控制阀7的反馈速度。当然，根据需要感温包3材料可为金属材料或非金属材料等，能导热即可。

更进一步地，感温包3与液路系统的被保护体贴合的壁面可以设置导热硅脂层，以减小接触热阻，提高感温包3与外界环境的温性性。

以下以温控防冻装置分别应用于管壳式换热器、保温水箱和自来水管的防冻为例说明。

对管壳式换热器防冻功能的实施：

在管壳式换热器最低处装上压力控制阀7，将感温包3内置于管壳式换热器绕成的空腔内，感温包3与压力控制阀7通过连接管11连接，感温包3外壳与管壳式换热器外壳紧密接触，用保温带将感温包3和管壳式换热器包扎保温，确保感温包3与管壳式换热器等温。

随着管壳式换热器温度升高，感温包3内换热介质4跟着吸热升温，感温包3内压力逐渐增大，压力控制阀7阀芯向右运动，使阀体处于关闭状态。

随着管壳式换热器温度降低，感温包3内换热介质4放热降温，感温包3内压力逐渐降低，当管壳式换热器温度低于预设温度，感温包3内压力跟着降低到预设温度时，压力控制阀7阀芯向左运动，压力控制阀7打开排水，实现机械式智能防冻功能。

当外界环温低于预设温度，也就是防冻温度时初次注水运行，压力控制阀7的初始态为打开防冻状态，此时需将压力控制阀7排水咀堵住，待管壳式换热器达到关阀状态后再将压力控制阀7排水咀打开，确保管壳式换热器能智能防冻。

对保温水箱防冻功能的实施：

在水箱进水咀装上压力控制阀7，将感温包3装在水箱内胆上，压力控制阀7和感温包3通过连接管11连接，感温包3外通过保温层进行密封，感温包3与水箱内胆紧密接触，确保感温包3与水箱等温。

随着水箱水温升高，感温包3内换热介质4跟着吸热升温，感温包3内压力逐渐增大，压力控制阀7阀芯向右运动，使阀体处于关闭状态。

随着水箱水温降低，感温包3内换热介质4放热降温，感温包3内压力逐渐降低，当水箱内胆温度低于预设温度，感温包3内压力跟着降低到一定值时，压力控制阀7阀芯向左运动，压力控制阀7打开排水，实现机械式智能防冻功能。

当外界环温低于防冻温度时初次注水运行，压力控制阀7的初始态为打开防冻状态，此时需将压力控制阀7排水咀堵住，待水箱水温达到关阀状态后再将压力控制阀7排水咀打开，确保管壳式换热器能智能防冻。

对自来水管防冻功能的实施：

在自来水管最低处装上压力控制阀7，将感温包3装在水管附近，压力控制阀7和感温包3通过连接管11连接，感温包3与水管所在环境空气紧密接触，确保感温包3与空气等温。

随着气温升高，感温包3内换热介质4跟着吸热升温，感温包3内压力逐渐增大，压力控制阀7阀芯向右运动，使阀体处于关闭状态，确保水管连通运行。

随着气温降低，感温包3内换热介质4放热降温，感温包3内压力逐渐降低，当空气温度低于预设温度，感温包3内压力跟着降低到一定值时，压力控制阀7阀芯向左运动，压力控制阀7打开排水，实现机械式智能防冻功能，以防水管被冻裂。

综上，本发明提供的温控防冻装置，通过感温包3和压力控制阀7进行机械式智能防冻，摆脱对人工和电能的依赖。该智能防冻系统设有感温包3，感温包3可置于被保护体体内，也可置于被保护体体外。感温包3不受材料和形状限制，外形以实际应用为基准，感温包3材料可为金属材料或非金属材料，能导热即可。感温包3内换热介质4不受材料限制，感温包3内材料可为气体、液体5、固体或混合体，能受热形变即可。该温控防冻装置所用连接管11不受材料、承压能力和形状影响，实际材料根据实际应用场合为依据。压力控制阀7不受外形、内部结构及组成、零部件材料组成的限制，产品结构及组成以实际应用为基准。温控防冻装置所保护对象种类和流向不受限制，可用来防护水、油等液体系统的防冻。

基于上述实施例中提供的温控防冻装置，本发明还提供了一种液路系统，该液路系统包括上述实施例中任意一种温控防冻装置。由于该液路系统采用了上述实施例中的温控防冻装置，所以该液路系统的有益效果请参考上述实施例。

进一步地，液路系统可以包括用于存储液体5的液箱6，液箱6的底部开设有液体进口10，液体进口10连接有液体进管8，感温包3设置于液箱6内，压力控制阀7与液体进管8连通。因而，随着水箱水温降低，感温包3内换热介质4放热降温，感温包3内压力逐渐降低，当水箱液体5温度低于预设温度，感温包3内压力跟着降低到一定值时，推动压力控制阀7阀芯运动，压力控制阀7打开排液，实现机械式智能防冻功能。

更进一步地，液箱6顶部设置有吸气阀1与排气阀12。由于液箱6内压力与大气压失衡时，注液和排液都比较困难，注液不满，排液不净。因而通过排气阀12和吸气阀1来控制液箱6压力，当向液箱6注液时，液箱6通过排气阀12向外排气，确保液箱6顺利注液；当系统满足防冻条件时，液箱6通过吸气阀1吸气保压，确保液箱6顺利排液。

在一个优选的实施例中，液箱6底部设有液体进口10，顶部设有液体出口2、吸气阀1和排气阀12，液箱6内注满液体5；感温包3上设有增压口和减压口，感温包3内充满换热介质4；液体进口10一端与液箱6连接，另一端与T型三通9连接，T型三通9与进液管连接，T型三通9还与压力控制阀7连接；压力控制阀7通过连接管11与感温包3连接。只要外界温度低于预设温度时压力控制阀7阀门即可排液防冻，系统防冻摆脱对人工和电能的依赖；对系统多向防冻，可防因断电、低温、故障、维修或闲置下系统被冻裂；阀体长期有效运行，阀芯随被保护体温度变化而往返运动，避免因长期闲置生垢或生锈而失效。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。