专利名称：用于流体热交换器的热功率分配阀的制作方法
技术领域：
本发明设计一种用于流体热交换器的阀，尤其涉及一种用于流体热交换器的热功率分配阀。
背景技术：
暖气是一种常用的供暖装置。对于节约成本而言，集中供暖是非常行之有效的方法。然而，集中供暖带来一个问题，就是多个用户所享受的供暖如何分别计费。最为普遍的一种做法是按照各个用户的面积均摊。这种方法简单，但是却有失公平。比如，同是10平米的房间，一个房间采用3片暖气片，而另一个房间采用5片暖气片，很显然，两个房间得到的供热不同，但是如果按面积来计量供热，则它们需要分摊的费用是相同的。对于这样一种显示公平的方法，人们想出各种方法替代，但均不理想。
发明内容
本发明旨在提出一种用于流体热交换器的热功率分配阀，其通过测量流体热交换器入口出口之间的温差以及流经流体热交换器的流量，实时地计算出流体热交换器的热输出功率，通过反馈控制来实时地控制阀体的开合，使得流体热交换器的输出功率稳定在预先的设定值。本发明的用于流体热交换器的热功率分配阀包括第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、阀体以及控制单元；其中所述第一温度传感器设置于流体热交换器的入口处，用于测量所述流体热交换器入口处的温度，并将测量的入口温度值反馈至所述控制单元；所述第二温度传感器设置于流体热交换器的出口处，用于测量所述流体热交换器出口处的温度，并将测量的出口温度值反馈至所述控制单元；所述流量计设置于流体所流经的管路上，用于测量流经所述流体热交换器的流体的流量，并将测量的所述流量值反馈至所述控制单元；所述控制单元包括电机与控制电机的控制电路，控制电路通过控制电机的旋转输出来控制与电机的输出轴相连接的阀体的开合程度；所述控制单元依照P = cp i(t1-t2)计算所述流体热交换器的实时功率，并与预先设定的输出功率设定值作对比， 当所述实时功率大于所述输出功率设定值时，控制单元的控制电路驱动电机转动使得控制阀体的打开程度减小；当所述实时功率小于所述输出功率设定值时，控制单元的控制电路驱动电机转动使得控制阀体的打开程度增加；从而，所述流体热交换器的热输出功率维持在所述输出功率设定值；其中tl是所测的入口温度值，t2是所测的出口温度值，i是所测的流量值，p是所述流体的比重，c为所述流体的比热。由于采用了热功率负反馈，使得流体热交换器的热输出功率维持在设定值，极大地方便了供热总量的计算。
从对说明本发明的主旨及其使用的优选实施例和附图的以下描述来看，本发明的以上和其它目的、特点和优点将是显而易见的，在附图中图1是依照本发明的用于流体热交换器的热功率分配阀的原理框图；图2是依照本发明的用于流体热交换器的热功率分配阀的控制单元的控制电路中所包含的单片机；图3是与图2的单片机配合使用的入口温度传感器；图4是与图2的单片机配合使用的出口温度传感器；图5是与图2的单片机配合使用的电机驱动电路；图6是与图2的单片机配合使用的流量计；图7是与图2的单片机配合使用的无线接口。
具体实施例方式下面，将结合附图对本发明进行描述。在对照附图进行描述之前，首先要说明一个公式P = CP I(T1-T2) (1)，本发明核心正是基于公式(1)而设计的负反馈控制电路。其中，Tl是所测的入口温度值，T2是所测的出口温度值，I是所测的流量值，P是所述流体的比重，C为所述流体的比热。如图1所示，本发明的用于流体热交换器的热功率分配阀包括第一温度传感器 41，第二温度传感器42，阀体1，控制单元2，流量计5，流体热交换器3，其中控制单元包括电机和控制电路，电机用于通过其输出轴来转动阀体的阀芯，从而控制阀体的开合度；控制电路用于驱动电机。第一温度传感器41设置在流体热交换器的入口处，用于测量流体在进入流体热交换器时的温度，第二温度传感器42设置在流体热交换器的出口处，用于测量流体在进流出流体热交换器时的温度，阀体1和流量计5设置在流体流经的管路上，阀体1用于控制流经流体热交换器的流体的流量，流量计5用于测量该流量。这里需要指出的是，第一温度传感器41、第二温度传感器42、阀体1、控制单元2、流量计5与流体热交换器的机械连接顺序不限于图1中所示的顺序，只要满足第一温度传感器41是测量的流体热交换器入口处的温度、第一温度传感器42是测量的流体热交换器出口处的温度、阀体1控制流经流体热交换器的流体的流量以及流量计5测量流经流体热交换器的流量即可，比如，阀体1也可以安装在流量计5的下游或后面。由第一温度传感器41、第二温度传感器42和流量计5将各自所测量的入口温度、 出口温度以及流量反馈至控制单元2，更确切地，反馈至控制单元2的控制电路，主要由单片机以及周边电路构成的控制电路基于公式(1)而计算得到当前流体热交换器的热输出功率，当计算所得的功率小于预期的功率时，控制电路发出驱动信号驱动电机转动，使得阀体1的阀芯打开的程度增加，从而流量增加，进而流体热交换器的热输出功率增加；当计算所得的功率大于预期的功率时，控制电路发出驱动信号驱动电机转动，使得阀体1的阀芯打开的程度减小，从而流量减小，进而流体热交换器的热输出功率减小。这样，使得流体热交换器的热输出功率总是稳定在期望值或设定值。流量计5可以是涡轮流量计、涡街流量计或者超声流量计。图2是本发明的一个具体实施例，选用的是AT89C51ED2单片机。图3、图4分别是第一温度传感器41、第二温度传感器42的实例，这里选用的是LM75。图6是流量计模块。
图3、图4中的第一、第二温度传感器模块也可以采用热敏电阻与A/D转换电路来实现。由于热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，因此其上的电压降和电流都会反应出该温度的变化，通过将反应温度变化的电压降值或电流值由A/D数字化后送至单片机，也可以同样实现图3、图4中温度传感器所实现的功能。同理，这里所指的控制电路也不限于是用单片机实现，还可以是CPLD电路、DSP、 计算机或其他搭建的电路，比如由差分器、乘法器、比较器以及电机驱动电路搭建而成，两个温度反馈信号经过差分器作差后与流量反馈值、流体比重值、流体热比值在乘法器中相乘得到实时热输出功率，然后再将得到的实时热输出功率与设定功率值进行比较，根据比较结果由电机驱动电路来驱动电机转动。只要能接收反馈信号并根据反馈信号来对电机发出驱动信号即可。同时，还可在控制电路中包括无线接口，如图7所示，这样，输出功率设定值等就可以方便地通过该无线接口输入。通过本发明的用于流体热交换器的热功率分配阀，流体热交换器的功率维持在一个设定的值，从而，只需要用这个设定值乘以供热时间，就可以方便的计算出总的供热量， 为采暖计费等提供了准确的收费依据。需要指出的是，本发明的流体热交换器中的流体可以是气体、水、油或其他液体， 热交换器本发明也不限于是供暖，也可以是供冷。尽管已示出和描述了本发明的优选实施例，可以设想，本领域的技术人员可在本发明的精神和范围内设计对本发明的各种修改。
权利要求
1.一种用于流体热交换器的热功率分配阀，其包括第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、阀体以及控制单元；其中所述第一温度传感器设置于流体热交换器的入口处，用于测量所述流体热交换器入口处的温度，并将测量的入口温度值反馈至所述控制单元；所述第二温度传感器设置于流体热交换器的出口处，用于测量所述流体热交换器出口处的温度，并将测量的出口温度值反馈至所述控制单元；所述流量计设置于流体所流经的管路上，用于测量流经所述流体热交换器的流体的流量，并将测量的所述流量值反馈至所述控制单元；所述控制单元包括电机与控制电机的控制电路，控制电路通过控制电机的旋转输出来控制与电机的输出轴相连接的阀体的开合程度；所述控制单元的控制电路依照P = Cp I(T1-T2)计算所述流体热交换器的实时功率， 并与预先设定的输出功率设定值作对比，当所述实时功率大于所述输出功率设定值时，控制单元的控制电路驱动电机转动使得控制阀体的打开程度减小；当所述实时功率小于所述输出功率设定值时，控制单元的控制电路驱动电机转动使得控制阀体的打开程度增加；从而，所述流体热交换器的热输出功率维持在所述输出功率设定值；其中Tl是所测的入口温度值，T2是所测的出口温度值，I是所测的流量值，P是所述流体的比重，C为所述流体的比热。
2.如权利要求1所述的用于流体热交换器的热功率分配阀，其特征在于所述流量计可以是涡轮流量计、涡街流量计或者超声流量计。
3.如权利要求1所述的用于流体热交换器的热功率分配阀，其特征在于所述控制单元包括无线接收单元，用于接收所述输出功率设定值。
4.如权利要求1所述的用于流体热交换器的热功率分配阀，其特征在于所述控制电路包括单片机。
全文摘要
本发明的用于流体热交换器的热功率分配阀包括第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、阀体以及控制单元；所述第一温度传感器设置于流体热交换器的入口处，用于测量所述流体热交换器入口处的温度，并将测量的入口温度值反馈至所述控制单元；所述第二温度传感器设置于流体热交换器的出口处，用于测量所述流体热交换器出口处的温度，并将测量的出口温度值反馈至所述控制单元；所述流量计设置于流体所流经的管路上，用于测量流经所述流体热交换器的流体的流量，并将测量的所述流量值反馈至所述控制单元；所述控制单元包括电机与控制电机的控制电路，控制电路通过控制电机的旋转输出来控制与电机的输出轴相连接的阀体的开合程度；所述控制单元依照P＝CρI(T1-T2)计算所述流体热交换器的实时功率，并与预先设定的输出功率设定值作对比，当所述实时功率大于所述输出功率设定值时，控制单元的控制电路驱动电机转动使得控制阀体的打开程度减小；当所述实时功率小于所述输出功率设定值时，控制单元的控制电路驱动电机转动使得控制阀体的打开程度增加；从而，所述流体热交换器的热输出功率维持在所述输出功率设定值。
文档编号G05B19/042GK102236324SQ20101017950
公开日2011年11月9日 申请日期2010年5月7日 优先权日2010年5月7日
发明者刘洪运, 李开元, 王卫东 申请人:王卫东