CN103615545B - 一种可定点调节温度的自力式温度调节器 - Google Patents
一种可定点调节温度的自力式温度调节器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种可定点调节温度的自力式温度调节器,包括温度传感器部件、温度调节部件、动力输出部件和阀体部件。温度传感器包括螺旋感温棒,且螺旋感温棒内充满感温剂。温度传感器部件通过内部充满感温剂的毛细管与温度调节部件相连。温度调节部件由温度调节帽、调节螺杆、调节活塞、推力轴承、指针组成,通过对感温剂总体积的计算,再通过温度调节帽带动调节螺杆,使得调节活塞在温控仪上体内上下运动改变体积,实现定点调节温度的效果。动力输出部件由推轴、复位弹簧组成,感温剂由于被控介质的温度变化在推轴的上表面产生一定的作用力,在该作用力下实现阀门的开启和关闭以达到控制温度的目的。
Description
技术领域
本发明涉及温度控制装置技术领域,特别涉及一种可定点调节温度的自力式温度调节器。
背景技术
现有的自力式温度调节阀,其温度传感器工作原理为感温棒将被控介质的温度传递给感温剂护套,在温度的作用下感温剂膨胀或者收缩,感温剂体积的变化再通过毛细管部件传递给温度调节部件,控制阀门开启或者关闭。因为在这一感温的过程中介质的温度不是直接传递给感温剂,而是先通过感温棒之后再间接传递给感温剂,所以造成了阀门相应速度较慢,同时由于多次传递也造成了温度控制的误差。另外,现有的自力式温度调节阀,设定温度为粗略调节,无法做到线性定值调节,所以大大限制了使用范围;且传统的温控器由于没有设计复位弹簧,而仅仅依靠温控剂自己本身的体积收缩来开启阀门,这导致阀门开启速度较慢,影响了工艺要求,
发明内容
本发明为一种可定点调节温度的自力式温度调节器,包括依次相连的温度传感部件、温度调节部件、动力输出部件和阀体部分;其中,
所述温度传感部件内充满感温剂;
所述温度调节部件包括温度调节螺帽、调节螺杆、调节活塞、指针和温控仪上体,所述温控仪上体内设置有第一液体腔,所述第一液体腔内充满感温剂并与所述温度传感部件相连通;所述调节螺帽与所述螺杆相连,所述螺杆下端设置有调节活塞,通过旋转所述温度调节螺帽使得所述调节活塞在所述第一液体腔内上下移动;所述指针设置于所述调节活塞上,所述温控仪上体的外侧上设置有温度标志,所述指针随所述调节活塞沿所述温度标志上下移动,进行温度的调节;
所述动力输出部件的上端与所述温度调节部件相连,并与所述第一液体腔以及所述温度调节部件相连通,所述动力输出部件与所述阀体部分相连;
所述温度传感部件将其内部感温剂体积的变化通过所述动力输出部件传递给所述阀体部分,并通过所述动力输出部件带动所述阀体部分内的阀门的开启和关闭。
一些实施例中,所述温度传感部件包括螺旋感温棒,所述螺旋感温棒内充满感温剂。
一些实施例中所述温度传感部件通过毛细管部件与所述温度调节部件相连通,所述毛细管部件包括毛细管和接头,所述毛细管内充满感温剂,所述毛细管的一端与所述温度传感部件相连通,所述毛细管的另一端通过所述接头连接到所述温控仪上体上,且与所述第一液体腔相连通。
一些实施例中所述毛细管通过氩弧焊的方式与所述温度传感部件相连接。
一些实施例中所述调节螺帽通过推力轴承设置于所述温控仪上体的上端上。
一些实施例中所述温控仪上体上还设置有一用于注入感温剂的开口,所述开口与所述第一液体腔相连,所述开口上设置有堵头。
一些实施例中所述动力输出部件包括温控仪下体、推轴和复位弹簧,所述温控仪下体的上端与所述温控仪上体的下端相连,所述温控仪下体的上端设置有第二液体腔,所述第二液体腔内充满感温剂且与所述温度传感部件相连通;所述推轴通过所述复位弹簧设置于述温控仪下体内。
一些实施例中所述推轴与所述阀体部分的阀杆相连。
一些实施例中所述温控仪下体通过连接螺母与所述阀体部分的上端相连。本发明由于采用以上技术方案,使之与现有技术相比,具有以下的优点和积极效果:
(1)本发明提供的自力式温度调节器,对整个装置内的感温剂体积的设定计算,通过调节螺帽,从而实现线性定值调节;
(2)本发明中采用螺旋感温棒,减少温度传递环节,调节精度大大的增加;同时螺旋形结构的感温棒增大了温度传感的面积,使得整机的相应速度更加迅速;
(3)本发明中动力输出部件上设置有复位弹簧,使得阀门的开启速度大大加快。
附图说明
结合附图,通过下文的述详细说明,可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点,其中:
图1为本发明可定点调节温度的自力式温度调节器的结构示意图;
图2为本发明温度传感部件的结构示意图;
图3为本发明毛细管部件的结构示意图;
图4为本发明温控调节部件的结构示意图;
图5为本发明温控调节部件外侧示意图;
图6为本发明动力输出部件的结构示意图;
图7为本发明连接部件的结构示意图。
符号说明:
1-温度传感部件
11-螺旋感温棒
12-感温剂
2-毛细管部件
21-毛细管
22-接头
3-温度调节部件
31-调节螺帽
32-调节螺杆
33-推力轴承
34-指针
35-调节活塞
36-温控仪上体
37-堵头
4-动力输出部件
41-推轴
42-复位弹簧
43-温控仪下体
5-连接部件
51-温控仪
52-连接螺母
53-阀体部分
具体实施方式
参见示出本发明实施例的附图,下文将更详细地描述本发明。然而,本发明可以以许多不同形式实现,并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反,提出这些实施例是为了达成充分及完整公开,并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中,为清楚起见,可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。
现参考图1-7,本发明提供了一种可定点调节温度的自力式温度调节器,适用于非腐蚀性的液体、气体和蒸汽等各种被控介质,在各种加热系统中起温度控制的作用。该可定点调节温度的自力式温度调节器包括依次相连的温度传感部件1、毛细管部件2、温度调节部件3、动力输出部件4、连接部件5和缸体部件6。
具体的,如图2所示,温度传感部件1包括螺旋感温棒11,螺旋感温棒11内充满膨胀系数较大的感温剂12,工作时将温度传感器部件1插入被控介质内,螺旋感温棒11将被控介质的温度传递给感温剂12,在温度的作用下感温剂12膨胀或者收缩,感温剂12体积的变化通过毛细管部件2传递给温度调节部件3。本实施例中螺旋形感温棒11内部直接装入感温剂,减少温度传递环节,使得温度的误差减小,调节精度大大的增加;同时螺旋形结构的感温棒增大了温度传感的面积,使得整机的相应速度更加迅速。
在本实施例中,如图3所示,毛细管部件2包括毛细管21,毛细管21的一端通过氩弧焊的方式与温度传感部件1相连通,毛细管21内充满感温剂并与感温剂护套12内的感温剂相流通。毛细管21的另一端通过接头22与温度调节部件3相连通。
在本实施例中,如图4所示,温度调节部件3由温控仪上体36、温度调节螺帽31、调节螺杆32、调节活塞35、推力轴承33、指针34组成。其中,温控仪边上体36内设置有第一液体腔38,温度调节螺帽31设置于温控仪上体36的上端上;温度调节螺帽31通过推力轴承33与调节螺杆32连接,调节螺杆32的下端连接有调节活塞35,调节活塞35自第一液体腔38的上端位于第一液体腔38内;其中,推力轴承33起到减轻操作力的作用。温控仪上体36上还设置有指针34,温控仪上体36外侧上设置有温度标识牌,如图5所示,指针34与调节活塞35固定连接,调节活塞35在上下移动的过程中带动指针34沿温度标识牌上下移动,并指示在不同的温度刻度上,使得指针34起导向与指向设定温度的作用。
由于本发明提供的可定点调节温度的自力式温度调节器是依靠感温剂体积的膨胀或者收缩变化,来进行温度调节的,所以整个可定点调节温度的自力式温度调节器内设置的感温剂体积容量是温度调节的主要依据,本发明根据这个原理严格设计计算了温控器内装入的感温剂体积容量,设计符合该体积容量下变化对应的温度刻度尺,因此只要调节温度调节部件3上面的温度调节帽31,带动活塞上下运动到相应的刻度,工作时在该设定温度下阀门就能自动开启或者关闭,做到精确调节。
在本实施例中,第一液体腔下端开口并与毛细管部件2相连通,具体的毛细管21通过接头与温控仪上体36相连,调节活塞35以下的第一液体腔内充满感温剂,且第一液体腔内的感温剂与毛细管21内的感温剂相通。温控仪上体36还设置有一开口,该开口与第一液体腔的下端相连同,且该开口上设置有堵头37,可通过该开口向第一液体腔、毛细管部件2以及温度传感部件1内注入感温剂。
在本实施例中,如图6所示,动力传输部分4包括温控仪下体43、推轴41和复位弹簧43。温控仪下体43与温控仪上体36一体设置,且温控仪下体43的上端设置有第二液体腔44,第二液体腔44内充满感温剂并与第一液体腔38、毛细管部件2相同。第二液体腔44与第一液体腔38相对且同轴,毛细管21与温控仪上体36的连接处与设置有堵头37的开口相对同轴,第二液体腔44、第一液体腔38与毛细管21、设置有堵头37的开口呈“十”字形交叉分布。推轴41通过复位弹簧43设置与温控仪下体43的内侧,第二液体腔44的下端开口,且其开口与推轴41的上端相抵。第二液体腔44中的感温剂在温度变化的情况下会产生热胀冷缩现象,当温度升高,感温剂膨胀并推动推轴克服弹簧力向下运动,当温度降低,感温剂收缩,施加在推轴41上端面上的压力减小,在复位弹簧42的作用下推轴41复位。
动力传输部分4上复位弹簧43的设计,使得当被控介质温度降低需要迅速的提高温度时,复位弹簧43迅速反弹,能够快速开启阀门,增加加热介质的进入量(比如蒸汽,导热油),从而使得加温速度快。
在本实施例中,如图7所述,动力传输部分4通过连接部件5与阀体部分相连。具体的,温控仪下体下端51通过连接螺母52与阀体部分53的上端相连,本实施例中采用连接螺母52连接是为了便于拆装,当然也同通过其他方式或设备进行连接,此处不作限制;且温控仪下体内的推轴41伸进阀体部分53内与阀体部分内的阀杆61相连,推轴41在上下运动的过程中带动阀杆61的上下运动,从而起到打开、关闭阀体部分的阀门的作用。
根据一般工业需求本发明的温度调节范围设定有6个区间:分别是-20~50℃、20~90℃、40~110℃、60-120℃、110-180℃、180~250℃,相应的温度区间适用于不同的工况控制温度范围要求,同时各个温度区间分别有相对应的温度标识牌,可根据需要进行更换不同温度区间的温度标识牌到温控仪上体36外侧上。下面以最常用的20~90℃温度区间为例说明实现线性定点调节的原理:
控制温度范围为20~90℃,注入感温剂时,先将调节螺帽31逆时针旋转,带动调节活塞35往下移动,当调节螺帽31旋转8圈之后,指针34到达温度标志牌上刻度盘的中间位置,指向温度为55℃。旋转圈数为8圈,因为调节螺杆32以及调节活塞上35的螺距设置为1.25mm,旋转8圈之后调节活塞总共位移1.25*8=10mm,温度到达55℃,因此活塞每旋转一圈的温度变化为:35/10=3.5℃。之所以将指针34移至中间位置的原因是,在中间位置温度可调高、也可调低。其他温度控制区间调试时方法也是一样,旋转调节螺帽将指针移动到温度指示牌的中间处。
螺旋感温棒11工作时,插入控制介质中,用来传递温度的变化,感温剂热胀冷缩产生体积的变化。因此螺旋感温棒11内的感温剂体积是实现线性调节的关键,在本实施例中螺旋感温棒11设计体积为120000mm3,感温剂的膨胀系数为9.45*10-3。下面将以从调试初期的55℃为例,要求将55℃调高到62℃时,需先顺时针旋转调节螺帽31旋转2圈,此时提高的温度刚好为3.5*2=7℃。调节活塞35所处的第一液体腔38直径为25mm,因此其横截面积为S1=1/4*π*25*25=490mm2,调节活塞35旋转2圈,调节活塞35的位移变化为L=1.25*2=2.5mm,可求出第一液体腔38体积变化为:ΔQ=S1*L=490*2.5=1200mm3。
当被控介质温度刚好提高7℃时,螺旋感温棒11内的感温剂的体积膨胀值为:Q=120000*9.45*10-3*7=8000mm3。工作时温控器需要一个输出力,来保证阀门的关闭,这个输出力为温控器内体积膨胀带来的内部压强增大作用在推轴头部,所产生的作用力。推轴头部的直径为16mm,因此推轴头部的面积S2=1/4*π*16*16=200mm2,温度升高7℃的条件下,体积膨胀8000mm3,减去调节螺帽旋转带来的变化的体积ΔQ=1200m3,剩下来的体积为5800mm3,根据Q=S2*h=5800mm3,所产生的液体膨胀高度为h=5800/200=29mm,该膨胀高度所产生的压力正好用于克服复位弹簧43的反作用力,来关闭阀门。因此综合螺旋感温棒内的体积容量、调温活塞的直径、推轴头部的直径以及感温剂的膨胀系数结合起来能实现温度的线性调节,液体膨胀的体积除补充第一液体腔内的液体变化外,剩余的用来克服弹簧复位弹簧的反作用力力,同时关闭阀门。
本发明提供的一种可定点调节温度的自力式温度调节器,以下以运用于具体工作过程中为例,详细说明其工作过程如下:
将温度传感部分1设置在被控介质内,阀体部分6设置于给被控介质输送热水或蒸气的进出口处。首先,根据被控介质所需温度,对温控仪内部的感温剂液体体积进行设计计算,通过旋转调节螺帽31移动指针34设置到所需的温度刻度上,实现定点调节;顺时针旋转调节螺帽31,通过调节螺杆32,带动调节活塞35向上运动,从而拉大了调节活塞35与温控仪上体36下端之间的距离,感温剂的整体体积变大,实现了被控介质的设定温度升高的调节;反之逆时针旋转调节螺帽31,通过调节螺杆32,带动调节活塞35向下运动,从而减小调节活塞35与温控仪上体36下端之间的距离,感温剂的整体体积变小,实现了降低被控介质的设定温度的调节;从而使得本发明可根据需要设定不同的温度值,实现定点调节的功能。
温度传感部分1伸入被控介质内,当被控介质处于设定温度时,感温剂处于正常状态;当被控介质高于设定温度时,温度传感部分1内的感温剂受热膨胀,通过毛细管21将感温剂变化的体积传递到推轴41的上端面上,并推动推轴41克服弹簧力向下运动,从而使得阀杆向下运动关闭阀门,减少热水或蒸气的进入量,起到降温作用。当被控介质低于设定温度时,温度传感部分1内的感温剂体积收缩,通过毛细管21将感温剂变化的体积传递到推轴41,推轴41上端面的压力减小,在复位弹簧42的作用下推轴41复位,带动阀杆向上运动开启阀门,增加热水或者蒸汽的进入量,对管道进行加热,起到升温的作用。
综上所述,本发明提供了一种可定点调节温度的自力式温度调节器,包括温度传感器部件、温度调节部件、动力输出部件和阀体部件。温度传感器包括螺旋感温棒,且螺旋感温棒内充满感温剂。温度传感器部件通过内部充满感温剂的毛细管与温度调节部件相连。温度调节部件由温度调节帽、调节螺杆、调节活塞、推力轴承、指针组成,通过对感温剂总体积的计算,再通过温度调节帽带动调节螺杆,使得调节活塞在温控仪上体内上下运动改变体积,实现定点调节温度的效果。动力输出部件由推轴、复位弹簧组成,感温剂由于被控介质的温度变化在推轴的上表面产生一定的作用力,在该作用力下实现阀门的开启和关闭以达到控制温度的目的。
本技术领域的技术人员应理解,本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离本发明的精神或范围。尽管已描述了本发明的实施例,应理解本发明不应限制为这些实施例,本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内作出变化和修改。
Claims (9)
1.一种可定点调节温度的自力式温度调节器,其特征在于,包括依次相连的温度传感部件、温度调节部件、动力输出部件和阀体部分;其中,
所述温度传感部件内充满感温剂;
所述温度调节部件包括温度调节螺帽、调节螺杆、调节活塞、指针和温控仪上体,所述温控仪上体内设置有第一液体腔,所述第一液体腔内充满感温剂并与所述温度传感部件相连通;所述温度调节螺帽与所述调节螺杆相连,所述调节螺杆下端设置有调节活塞,通过旋转所述温度调节螺帽使得所述调节活塞在所述第一液体腔内上下移动;所述指针设置于所述调节活塞上,所述温控仪上体的外侧上设置有温度标志,所述指针随所述调节活塞沿所述温度标志上下移动,进行温度的调节;
所述动力输出部件的上端与所述温度调节部件相连,并与所述第一液体腔以及所述温度调节部件相连通,所述动力输出部件与所述阀体部分相连;
所述温度传感部件将其内部感温剂体积的变化通过所述动力输出部件传递给所述阀体部分,并通过所述动力输出部件带动所述阀体部分内的阀门的开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的可定点调节温度的自力式温度调节器,其特征在于,所述温度传感部件包括螺旋感温棒,所述螺旋感温棒内充满感温剂。
3.根据权利要求1所述的可定点调节温度的自力式温度调节器,其特征在于,所述温度传感部件通过毛细管部件与所述温度调节部件相连通,所述毛细管部件包括毛细管和接头,所述毛细管内充满感温剂,所述毛细管的一端与所述温度传感部件相连通,所述毛细管的另一端通过所述接头连接到所述温控仪上体上,且与所述第一液体腔相连通。
4.根据权利要求3所述的可定点调节温度的自力式温度调节器,其特征在于,所述毛细管通过氩弧焊的方式与所述温度传感部件相连接。
5.根据权利要求1所述的可定点调节温度的自力式温度调节器,其特征在于,所述温度调节螺帽通过推力轴承设置于所述温控仪上体的上端上。
6.根据权利要求1所述的可定点调节温度的自力式温度调节器,其特征在于,所述温控仪上体上还设置有一用于注入感温剂的开口,所述开口与所述第一液体腔相连,所述开口上设置有堵头。
7.根据权利要求1所述的可定点调节温度的自力式温度调节器,其特征在于,所述动力输出部件包括温控仪下体、推轴和复位弹簧,所述温控仪下体的上端与所述温控仪上体的下端相连,所述温控仪下体的上端设置有第二液体腔,所述第二液体腔内充满感温剂且与所述温度传感部件相连通;所述推轴通过所述复位弹簧设置于所述温控仪下体内。
8.根据权利要求7所述的可定点调节温度的自力式温度调节器,其特征在于,所述推轴与所述阀体部分的阀杆相连。
9.根据权利要求7所述的可定点调节温度的自力式温度调节器,其特征在于,所述温控仪下体通过连接螺母与所述阀体部分的上端相连。
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