CN110701307B - 动态平衡恒温暖气阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动态平衡恒温暖气阀，主要由阀体和控温阀头组成，所述控温阀头安装在所述阀体的上面，所述阀体内设有阀座，所述阀座水平设置，位于所述阀体的下腔和上腔之间，所述上腔内设有与所述阀座一同组成阀门密封副的阀瓣，所述阀瓣安装在阀杆的下端，所述控温阀头上设有倒杯状的调节手柄，所述控温阀头内设有温包，所述温包与所述阀杆的上端连接，所述下腔内设有阻力随压力差增大而增大的动态调节芯子，所述动态调节芯子设有芯子进口和芯子出口，所述芯子进口连通位于其外面的下腔和/或进口腔，所述芯子出口连通所述阀座的中央通孔。本发明能够依据环境温度自动调节介质流量，还能够在进出端压力差变化时保持流量稳定。

Description

动态平衡恒温暖气阀

技术领域

本发明涉及一种动态平衡恒温暖气阀。

背景技术

现有恒温暖气阀主要由阀体和控温阀头组成，所述阀体设有连通两端进出口的介质通道，所述介质通道内设有阀座，所述阀座通常可以水平设置，其中央通孔构成介质通道的必经之处，所述阀座的上方设有阀瓣，所述阀瓣连接阀杆，由阀杆带动其上下移动，以实现阀门密封副的开启、关闭并调整阀门的开度，对于暖气供暖系统或其他生活用水系统，所述阀瓣通常包括硬质（金属）阀瓣座及嵌装在阀瓣座上的橡胶密封垫构成，当橡胶密封垫与阀座的密封面接触并压紧后，即实现阀门的关闭，当橡胶密封垫远离阀座时，介质得以从阀座和橡胶密封垫之间的间隙通过，阀门开启，而阀座密封面与橡胶密封垫之间的间距体现了阀门的开度，决定着密封副处的过流面积及阻力，进而影响阀门的流量，控温阀头安装在阀体的上方，控温阀头内设有体积或轴向尺寸随温度变化的温包，阀杆的上端与温包直接或通过连接组件连接，当温包的温度下降时，温包的轴向尺寸缩小，阀杆在预压缩推力弹簧的作用下向上移动，带动阀瓣上移，使阀门的开度加大。流量加大，当温包的温度上升后，其轴向尺寸变大，将阀杆向下顶，阀瓣随阀瓣下移，使得阀门开度减小，介质流量下降，将这种阀门用于采暖系统的加热介质管道，能够在室温下降后增大采暖量，室温升高后降低采暖量，由此实现室温的自动恒温调节。但是，介质流量不仅随阀门开度的变化而变化，而且还依赖于介质压力或者说阀门进出口两端的压力差，当采暖系统的供暖压力增大后，在相同的阀门开度下，供暖量就会加大，而在当采暖系统的供暖压力降低时，在相同的阀门开度下，供暖量就会减小，由此导致在相同室温下采暖量的变化，进而影响室温的恒温调节效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种动态平衡恒温暖气阀，这种阀门不仅能够依据环境温度自动调节介质流量，而且还能够在进出端压力差变化的情况下依然基本上保持流量稳定。

本发明的技术方案是：一种动态平衡恒温暖气阀，主要由阀体和控温阀头组成，所述控温阀头安装在所述阀体的上面，所述阀体内设有阀座，所述阀座水平设置，位于所述阀体的下腔和上腔之间，设有用于连通所述下腔和上腔的中央通孔，所述上腔内设有与所述阀座一同组成阀门密封副的阀瓣，所述阀瓣安装在阀杆的下端，所述控温阀头上设有倒杯状的调节手柄，所述控温阀头内设有温包，所述温包与所述阀杆的上端连接，所述下腔内设有阻力随压力差增大而增大的动态调节芯子，所述动态调节芯子设有芯子进口和芯子出口以及连通所述芯子进口和芯子出口的芯子内介质通道，所述芯子进口连通位于其外面的下腔和/或进口腔，所述芯子出口连通所述阀座的中央通孔。

所述动态调节芯子可以包括芯子壳体，所述芯子进口设置优选所述芯子壳体的侧面，数量为一个或多个，所述芯子出口优选设置在所述芯子壳体的顶部，所述芯子壳体内设有能够上下移动的浮动筒体，所述浮动筒体的底部可以设有活塞式底座，所述活塞式底座的外缘与所述芯子壳体的内壁滑动间隙配合，所述芯子进口位于所述活塞式底座的活动区域的上方，所述芯子壳体上还设有第二进口，所述第二进口位于所述活塞式底座的活动区域的下方。

所述活塞式底座的上方可以设有也可以不设有推力弹簧，所述活塞式底座的下方可以设有也可以不设有拉力弹簧。

所述推力弹簧和拉力弹簧均可以采用螺旋弹簧，螺旋式的所述推力弹簧设有或者不设有预压缩，所述螺旋弹簧为柱形螺旋弹簧或变径螺旋弹簧。

所述芯子壳体可以由芯子底座和芯子上盖组成，所述芯子上盖优选呈倒杯状，外形为柱形，其下端与所述芯子底座连接在一起。

所述芯子底座的顶面中部优选设有轴向向下延伸的顶面盲孔，所述顶面盲孔的侧壁呈短管状，其内径优选小于所述活塞式底座的外径，挡在所述活塞式底座的下面，构成活塞式底座限位结构。

所述顶面盲孔的侧壁上可以设有进口短管，所述进口短管的管孔构成所述第二进口，与所述顶面盲孔连通。

所述活塞式底座的外侧面可以设有一层环形凸缘，优选设有至少上下两层环形凸缘，各层所述环形凸缘的外缘与所述芯子壳体的内壁滑动间隙配合。

所述芯子上盖的顶板的底面上优选设有若干向下延伸的竖向挡条，各所述竖向挡条分布在同一个柱面上，相邻竖向挡条之间留有间距。

各竖向挡条所在的所述柱面、所述芯子出口、所述阀座的中央通孔以及所述浮动筒体和所述活塞式底座的轴线优选位于同一垂直线上。

各所述竖向挡条所在的柱面的外径可以小于所述浮动筒体的内径，或者，各所述竖向挡条所在的柱面的内径大于所述浮动筒体的外径。

所述活塞式底座的上方设有推力弹簧时，所述活塞式底座的上表面优选设有下弹簧定位座，所述下弹簧定位座采用中部向上凸起的结构，所述推力弹簧的下端套设在所述下弹簧定位座上，所述推力弹簧的上端优选套设在上弹簧定位座上，所述上弹簧定位座呈中部向下凸起的碗状，其边缘部位呈环形平面状，所述推力弹簧优选为预压缩弹簧，所述上弹簧定位座的环形平面状边缘部位的上表面抵靠在各所述挡条的下端。

所述下弹簧定位座与上弹簧定位座的凸起高度可以采用下列方式确定：当所述下弹簧定位座与上弹簧定位座相互接触后，所述浮动筒体的上端与所述芯子上盖的顶板之间依然有一个间隙。

所述阀体的底部可以设有阀体底部通孔，所述芯子壳体优选安装在所述阀体底部通孔上且与所述阀体之间设有密封材料，所述芯子壳体的底端外露表面优选与所述阀体底部通孔周围的阀体外表明平齐。

本发明的有益效果是：由于在下腔内设置了动态调节芯子，当所述阀门的两端压力差变大时，所述动态调节芯子的阻力增大，在阀门两端压力差变小后，动态调节芯子的阻力减小，由此基本上抵消了阀门两端压力差变化对介质流量的影响，基本上避免了因阀门的两端压力差变化导致的介质流量或供暖量变化，有利于维持流量的稳定，使供暖量仅随室温变化而变化。

附图说明

图1是本发明的构造示意图；

图2是本发明一种动态调节芯子的构造示意图；

图3是图2所述动态调节芯子的装配示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1-3所示，本发明提供了一种动态平衡恒温暖气阀，其主要由阀体30和控温阀头10组成，所述控温阀头安装在所述阀体的上面，所述阀体内设有阀座23，所述阀体内的腔体依次为位于进口侧的进口腔、位于所述阀座下方的下腔、位于所述阀座上方的上腔以及位于出口侧的出口腔，所述下腔与所述进口腔连为一体，所述上腔与所述出口腔连为一体，形成由进口腔、下腔、上腔和出口腔组成的介质通道31，所述阀座水平设置，位于所述下腔和上腔之间，所述阀座设有用于连通所述下腔和上腔的中央通孔，所述上腔内设有与所述阀座一同组成阀门密封副的阀瓣22，所述阀瓣安装在阀杆21的下端，所述控温阀头内设有温包11，所述温包与所述阀杆的上端连接，所述下腔内设有阻力（对介质流的阻力）随压力差增大而增大的动态调节芯子40，所述动态调节芯子设有芯子进口45和芯子出口48以及连通所述芯子进口和芯子出口的芯子内介质通道，所述芯子进口连通位于其外面的下腔和/或进口腔。所述芯子出口连通所述阀座的中央通孔。由此，所述芯子内介质通道构成了连通进口腔和阀座的中央通孔的必经介质通道或主要介质通道，阀门的阻力主要由阀门密封副阻力和动态调节芯子的阻力组成，当阀门进出两端的介质压力差一定时，增大动态调节芯子的阻力将减小阀门密封副的进出两侧的压力差，当阀门进出两端的介质压力差变化时，动态调节芯子的阻力同步反向变化且变化幅度适宜，就可以保持阀门密封副进出两侧的压差不变，保持流速不变。

所述温包与所述阀杆之间的连接方式以及所述温包在所述控温阀头内的连接方式等均可以采用适宜的现有技术。通常，所述控温阀头上可以设有用于调节或设定阀门开度的倒杯状的手柄12，旋转手柄就可以人工调节温包的位置，由此实现对相应条件下（主要是环境温度条件）的阀门开度，阀门开度设置好后，如何阀门的环境温度变化了，也就是温包的温度变化了，阀门的阀杆将随温包的轴向尺寸变化而上下移动，实现阀门开度依环境温度的自动调节。

所诉动态调节芯子通常可以位于并充满所述下腔的全部或主要空间，所述芯子内介质通道构成穿过下腔内相应区域的介质通道。

所述动态调节芯子可以采用任意适宜的现有技术或其他适宜技术。例如，设有若干细孔或者采用多孔材料，当阀门进出两端的压力差增大后，流经相关细孔或多孔材料的介质流速将增大，而流速的增大将带来阻力的增大，由此在一定程度上限制了流速的增大。又如，可以采用各种形式的特别是简易的恒流阀结构，以实现在进出两侧压差变化时的恒流控制。

参见图2和图3，所述动态调节芯子可以包括芯子壳体，所述芯子进口设置所述芯子壳体的侧面，数量为一个或多个，所述芯子出口设置在所述芯子壳体的顶部，所述芯子壳体内设有能够上下移动的浮动筒体52，所述浮动筒体的外侧面与所述芯子壳体的内壁之间留有间隙，以允许所述浮动筒体上下移动，所述浮动筒体的底部设有活塞式底座，所述活塞式底座的外缘与所述芯子壳体的内壁滑动间隙配合，其配合方式类似与其他设备所用的常规活塞，能够实现移动同时密封，但鉴于本发明的目的和要求，不必须是严格的密封，允许一定介质流过活塞式底座与浮动筒体内壁之间的缝隙，只要不影响活塞式底座上下两侧的压力差就行，其密封性能所述芯子进口位于所述活塞式底座的活动区域的上方，由此，经芯子进口进入所述芯子壳体的介质能够从所述浮动筒体的顶部与所述芯子壳体的顶板之间的间隙穿过，流过所述芯子壳体的顶部出口，进而流过所述阀座的中央通孔进入上腔，所述芯子壳体上还设有第二进口，所述第二进口位于所述活塞式底座的活动区域的下方，从第二进口进入所述芯子壳体内的介质进入所述活塞式底座下方的空间，被所述活塞式底座阻挡不能或基本上不能向上流出，位于活塞式底座下方的介质向所述活塞式底座施以向上的压力，位于活塞式底座上方的介质向所述活塞式底座施以向下的压力，所述活塞式底座上下两侧的介质之间具有一定的压力差，当下方介质压力大于上方介质压力时，将浮动筒体向上推，压力差越大，推力（方向向上的合力）越大。

可以在所述活塞式底座的上方设置推力弹簧53，也可以不设置推力弹簧。所述推力弹簧通常可以采用螺旋弹簧，根据控制需要和使用场合，所述螺旋式的推力弹簧可以设有或者不设有预压缩，当浮动筒体升高而压缩推力弹簧时，推力弹簧向活塞式底座施加向下的推力。

与推力弹簧相同的目的，也可以在所述活塞式底座的下方设置拉力弹簧，具体设置方式可以依据现有技术，例如，所述拉力弹簧采用螺旋弹簧，上端连接所述活塞式底座，下端连接所述芯子壳体的底板，当浮动筒体升高而拉伸拉力弹簧时，拉力弹簧向活塞式底座施加向下的拉力。

推力弹簧和拉力弹簧可以同时设置，也可以只设置其中一种，或者两种都不设置。

如设有推力弹簧，当所述活塞式底座上下两侧的压力差大于所述浮动筒体的重力和推力弹簧阻力（以及介质中的运动阻力等，如果实践中需要计入的话）时，推动浮动筒体向上移动，当所述活塞式底座上下两侧的压力差小于浮动筒体的重力和推力弹簧向下的推力时，则浮动筒体向下移动。由于活塞式底座上下两侧的压力差与阀门进出口两端的压力差正相关，因此，当阀门进出口两端的压力差增大时，浮动筒体上升，所述浮动筒体的顶端与芯子壳体的顶板之间的间隙缩小，对介质流动的阻力加大，当阀门进出口两端的压力差减小时，浮动筒体下降，所述浮动筒体的顶端与芯子壳体的顶板之间的间隙增大，对介质流动的阻力减小，由此实现了对阀门总体阻力随压力差的反向调节，进而减小或避免因阀门进出口两端的压力差变化导致的介质流量变化，选择各件及相对位置的适宜尺寸和推力弹簧的弹性系数，可以调节芯子阻力大小随阀门两端压力差变化的幅度，进而使得芯子阻力的变化恰好或基本上抵消阀门两端压力差变化对流量的影响，保持流量在稳定。

所述螺旋弹簧可以为柱形螺旋弹簧或变径螺旋弹簧，以在相应的压缩程度下获得所需的弹力，进而获得所需的芯子阻力和所需的流量，也可以采用其他任意现有技术在相应的压缩程度下获得所需的弹力。

所述芯子壳体内可以设置用于限制所述活塞式底座最低位置的活塞式底座限位结构，这种限位结构可以采用任意适宜的形式，例如，在芯子壳体的内壁上设置径向向内凸起的凸块，通过限制所述活塞式底座的最低位置，使所述活塞式底座在任何状态下都不能与所述芯子壳体的底板相接触，两者之间至少保持有一个最小间距，由此保证了从第二进口进入芯子壳体的介质能够进入所述活塞式底座和浮动筒体的底板之间的空间，恢复静压并向所述活塞式底座施以向上的压力。

所述芯子壳体可以由芯子底座42和芯子上盖46组成，所述芯子上盖呈倒杯状，外形为柱形，其下端与所述芯子底座连接在一起。

所述芯子上盖与所述芯子底座的连接方式可以为：所述芯子底座的顶部为上盖连接部，所述上盖连接部的外形呈向上延伸的柱形，插接所述芯子上盖的下端口内，所述芯子上盖的下端口的内侧面优选设有用于插接所述上盖连接部的环形企口。

所述芯子底座的顶面中部设有轴向向下延伸的顶面盲孔44，所述顶面盲孔的侧壁呈短管状，其内径小于所述活塞式底座的外径，挡在所述活塞式底座的下面，构成所述活塞式底座限位结构。

所述顶面盲孔的侧壁上可以设有进口短管，所述进口短管的管孔41构成所述第二进口，与所述顶面盲孔连通，所述进口短管的外端面优选与所述芯子上盖的外侧面平齐，相应地，所述芯子上盖的底部设有用于容纳所述短管的缺口，由此，所述顶面盲孔构成所述活塞式底座下方的最小壳内空间。

所述活塞式底座的外侧面优选设有至少上下两层环形凸缘，各层所述环形凸缘的外缘与所述芯子壳体的内壁滑动间隙配合，以利于所述浮动筒体的稳定。

所述芯子上盖的顶板的底面上设有若干向下延伸的竖向挡条47，各所述竖向挡条优选分布在同一个柱面上，相邻竖向挡条之间留有间距49，这些间距用于构成穿过相应柱面的介质通道。

各竖向挡条所在的所述柱面、所述芯子出口、所述阀座的中央通孔以及所述浮动筒体和所述活塞式底座的轴线优选位于同一垂直线上，各所述竖向挡条所在的所述柱面的外径可以小于所述浮动筒体的内径，或者，各所述竖向挡条所在的所述柱面的内径大于所述浮动筒体的外径，由此所述浮动筒体可以套在各竖向挡条的外面或者插在各竖向挡条围成的柱形里面，从浮动筒体顶部上方流过的介质需穿过竖向挡条之间的间隙，由此可以降低流量随浮动筒体高度的变化强度，降低流量对浮动筒体高度的灵敏度，进而方便流量调节，降低对各相关件加工尺寸精度和相对位置精度的要求，提高控制精度。

所述浮动筒体的侧壁上可以设有浮体通孔55，用于保持筒体内外的压力相等，且不会因其他部位的阻力而影响筒体内介质压力。

所述活塞式底座的上方设有推力弹簧时，所述活塞式底座的上表面可以设有下弹簧定位座54，所述下弹簧定位座采用中部向上凸起的结构，所述推力弹簧的下端套设在所述下弹簧定位座上，所述推力弹簧的上端套设在上弹簧定位座51上，所述上弹簧定位座呈中部向下凸起的碗状，其边缘部位呈环形平面状，所述推力弹簧为预压缩弹簧，在弹簧力的作用下，所述上弹簧定位座的环形平面状边缘部位的上表面抵靠在各所述挡条的下端。由于对推力弹簧设置了预压缩，只有在阀门两端的压力差达到一定程度之后，才能够使浮动筒体向上移动，而移动幅度越大，推力弹簧向下的推力越大，可以通过设置推力弹簧的预紧力、弹性系数以及弹簧长度和螺距等，控制浮动筒体开始向上移动的压力差阈值，并控制在一定压力差下浮动筒体的上移位置。

所述下弹簧定位座与上弹簧定位座的凸起高度（凸起的轴向尺寸）采用下列方式确定：当所述下弹簧定位座与上弹簧定位座相互接触后，所述浮动筒体的上端与所述芯子上盖的顶板之间依然有一个间隙（最小间隙），以避免因压力差过大使阀门关闭。

所述阀体的底部设有可以阀体底部通孔，所述芯子壳体安装在所述阀体底部通孔上且与所述阀体之间设有密封材料43，所述芯子壳体的底端外露表面与所述阀体底部通孔周围的阀体外表明平齐。

例如，所述阀体底部通孔为螺孔，所述芯子底座的外侧面设有外螺纹，旋接在所述阀体底部通孔上，所述芯子底座和所述阀体之间设有密封圈。

所述阀体的底部可以设有阀体底部通孔，用于安装所述动态调节芯子。例如，所述阀体底部通孔可以为螺孔，所述芯子底座的外侧面设有外螺纹，旋接在所述阀体底部通孔上，所述芯子底座和所述阀体之间可以设有密封圈，所述密封圈优选位于所述阀体底部通孔的外端口部位，可以在相应部位的芯子底座上加工出用于嵌装所述密封圈的环形槽。

本发明公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

Claims (1)

1.一种动态平衡恒温暖气阀，主要由阀体和控温阀头组成，所述控温阀头安装在所述阀体的上面，其特征在于所述阀体内设有阀座，所述阀座水平设置，位于所述阀体的下腔和上腔之间，设有用于连通所述下腔和上腔的中央通孔，所述上腔内设有与所述阀座一同组成阀门密封副的阀瓣，所述阀瓣安装在阀杆的下端，所述控温阀头上设有倒杯状的调节手柄，所述控温阀头内设有温包，所述温包与所述阀杆的上端连接，所述下腔内设有阻力随压力差增大而增大的动态调节芯子，所述动态调节芯子设有芯子进口和芯子出口以及连通所述芯子进口和芯子出口的芯子内介质通道，所述芯子进口连通位于其外面的下腔和/或进口腔，所述芯子出口连通所述阀座的中央通孔,所述动态调节芯子包括芯子壳体，所述芯子进口设置所述芯子壳体的侧面，数量为一个或多个，所述芯子出口设置在所述芯子壳体的顶部，所述芯子壳体内设有能够上下移动的浮动筒体，所述浮动筒体的外侧面与所述芯子壳体的内壁之间留有间隙，所述浮动筒体的底部设有活塞式底座，所述活塞式底座的外缘与所述芯子壳体的内壁滑动间隙配合，所述芯子进口位于所述活塞式底座的活动区域的上方，所述芯子壳体上还设有第二进口，所述第二进口位于所述活塞式底座的活动区域的下方,所述芯子壳体由芯子底座和芯子上盖组成，所述芯子底座的顶面中部设有轴向向下延伸的顶面盲孔，所述顶面盲孔的侧壁呈短管状，其内径小于所述活塞式底座的外径，挡在所述活塞式底座的下面，构成活塞式底座限位结构，所述顶面盲孔的侧壁上设有进口短管，所述进口短管的管孔构成所述第二进口，与所述顶面盲孔连通,所述芯子上盖呈倒杯状，外形为柱形，其下端与所述芯子底座连接在一起,所述芯子底座的顶面中部设有轴向向下延伸的顶面盲孔，所述顶面盲孔的侧壁上设有进口短管，所述进口短管的管孔构成所述第二进口，所述活塞式底座的上方设有或者不设有推力弹簧，所述活塞式底座的下方设有或者不设有拉力弹簧，所述顶面盲孔的侧壁呈短管状，其内径小于所述活塞式底座的外径，挡在所述活塞式底座的下面，构成活塞式底座限位结构，所述进口短管的管孔与所述顶面盲孔连通，所述芯子上盖的顶板的底面上设有若干向下延伸的竖向挡条，各所述竖向挡条分布在同一个柱面上，相邻竖向挡条之间留有间距，各竖向挡条所在的所述柱面、所述芯子出口、所述阀座的中央通孔以及所述浮动筒体和所述活塞式底座的轴线位于同一垂直线上，各所述竖向挡条所在的柱面的外径小于所述浮动筒体的内径或者各所述竖向挡条所在的柱面的内径大于所述浮动筒体的外径，所述浮动筒体套在各竖向挡条的外面或者插在各竖向挡条围成的柱形里面，所述浮动筒体的侧壁上设有浮体通孔，所述阀体的底部设有阀体底部通孔，所述芯子壳体安装在所述阀体底部通孔上且与所述阀体之间设有密封材料，所述芯子壳体的底端外露表面与所述阀体底部通孔周围的阀体外表面 平齐。

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