CN113474585B - 可根据温度控制排放流量的防冻阀 - Google Patents
可根据温度控制排放流量的防冻阀 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种可根据温度控制排放流量的防冻阀。更加详细地涉及一种可根据温度控制排放流量的防冻阀,作为使得沿水管、水龙头、水表之类的各种管道流动的水等工作流体在冰点以下的温度不结冰且一直流动而用于防止管道冻裂的阀门,阀门的结构中形状记忆弹性体(40)不只执行单纯的开闭动作,还可根据工作流体的温度使得由相变产生的降伏应力按比例变化,从而可调节向阀门的外部流出的工作流体的流量。
Description
技术领域
本发明涉及一种可根据温度控制排放流量的防冻阀。更加详细地涉及一种可根据温度控制排放流量的防冻阀,作为使得沿水管、水龙头、水表之类的各种管道流动的水等工作流体在冰点以下的温度不结冰且一直流动而用于防止管道冻裂的阀门,阀门的结构中形状记忆弹性体不只执行单纯开闭动作,还可根据工作流体的温度使得由相变产生的降伏应力按比例变化,从而可调节向阀门的外部流出的工作流体的流量。
背景技术
通常,冻裂事故不仅会造成水资源损失,还会造成建筑物因水的泄漏而受损,为冻裂设施的维修工程带来巨大的维修费用等损失,因此为了防止这种情况的发生,需要努力和对策。
目前,用于防冻的技术领域大致可分为阻断热的保温技术(热传导阻断、发热装置、电子检测)、水的凝固膨胀对应技术、水的循环及排放技术。
热传导阻断技术相当于保温技术,大部分采用安装隔热材料或者改变外壳的材质或变更结构的方式。
另外,借助于发热装置的防冻技术感知外部温度,当降到有冻裂危险的温度时,包括热线等的发热装置会自动工作,从而防止计量器、管道等的冻裂。
水的凝固膨胀对应技术是如下一种技术:水表的情况,计量器内的自来水结冰时体积膨胀,会发生检测用玻璃破碎的情况,因此在内部安装气囊等具有弹性的部件,以应对计量器内的水结冰时伴随的膨胀。
另外,水的循环及排放技术是一种即使外部温度很低,在计量器或管道的内部有水流动时也不会轻易结冰,利用这种原理,即使不使用自来水,也可以在计量器或管道内部使得水循环或通过向外部排放水来防冻的技术。
上述以往的防冻技术要求有专门的加热能量和装置,在水的循环及排放技术中也存在无法调节排放的水的流量而导致水泄漏的损失等问题,装置的使用寿命较短,其结构也比较复杂,存在不易安装和维护的问题。
先行技术文献:KR授权专利公报第10-0959416号(2010.05.24.公告)
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的,其目的在于提供一种可根据温度控制排放流量的防冻阀,作为使得沿水管、水龙头、水表之类的各种管道流动的水等工作流体在冰点以下的温度不结冰且一直流动而用于防止管道冻裂的阀门,阀门的结构中形状记忆弹性体不只执行单纯开闭动作,还可根据工作流体的温度使得由相变产生的降伏应力按比例变化,从而可调节向阀门的外部流出的工作流体的流量。
为了达到上述目的,根据本发明的可根据温度控制排放流量的防冻阀,包括:阀体,其上部形成有使得工作流体可流入内部的工作流体流入孔;阀盘,其位于阀体的内侧,在上面凸出形成有开闭凸起,沿上下方向做升降运动并执行工作流体流入孔的开闭动作,所述开闭凸起可引入至形成于阀体的工作流体流入孔,从而阻断工作流体向阀体内部流入,或从工作流体流入孔引出,通过工作流体流入孔使得工作流体向阀体的内部流入;盖子,其结合于阀体的下部,并形成有工作流体流出孔,用于使得流入阀体的内部的工作流体向阀体的外部流出;以及形状记忆弹性体,其位于阀盘和盖子之间,感知外部空气或工作流体的温度,使得降伏应力根据外部空气或工作流体的温度而变化,借助于作用在阀盘的工作流体的水压,阀盘的开闭凸起从阀体的工作流体流入孔引出或引入,使得阀盘执行开闭动作。
另外,包括:形状记忆弹性体使得降伏应力以与感知到的外部空气或工作流体的温度成正比的形式发生变化,当变化的降伏应力小于工作流体的水压时,由于工作流体的水压而使得长度收缩,阀盘的开闭凸起从阀体的工作流体流入孔引出,执行打开动作,当变化的降伏应力大于工作流体的水压时,长度膨胀,阀盘的开闭凸起从阀体的工作流体流入孔引入,执行关闭动作;还包括:形状记忆弹性体使得降伏应力以与外部空气或工作流体的温度成正比的形式发生变化,阀盘的开闭凸起和阀体的工作流体流入孔之间的间隙距离发生变化,可调节向阀体的外部流出的工作流体的流量。
另外,还包括:形状记忆弹性体首先感知热传导至阀体的外部空气的温度,使得阀盘执行初期打开动作,借助阀盘的初期打开动作向阀体的内部流入的工作流体与形状记忆合金直接接触,从而再次感知工作流体的温度,使得降伏应力根据工作流体的温度成正比变化。
根据本发明,可根据工作流体的温度调节向阀门外部流出的工作流体的流量,从而具有减少水损失的效果。
另外,其结构简单,具有易于安装和维护的效果。
附图说明
图1是示出根据本发明的优选实施例的可根据温度控制排放流量的防冻阀的内部构成的图。
图2是示出一字型的阀体的图。
图3是示出T字型的阀体的图。
图4是示出阀盘的图。
图5是示出盖子的图。
图6是示出根据工作流体的温度变化的形状记忆弹性体的变态分率的图。
图7是示出根据形状记忆弹性体感知的工作流体的温度变化的排放流量的图。
具体实施方式
根据本发明的可根据温度控制排放流量的防冻阀,包括:阀体,其上部形成有使得工作流体可流入内部的工作流体流入孔;阀盘,其位于阀体的内侧,在上面凸出形成有开闭凸起,沿上下方向做升降运动并执行工作流体流入孔的开闭动作,所述开闭凸起可引入至形成于阀体的工作流体流入孔,阻断工作流体向阀体内部流入,或从工作流体流入孔引出,通过工作流体流入孔使得工作流体向阀体的内部流入;盖子,其结合于阀体的下部,并形成有工作流体流出孔,用于使得流入阀体的内部的工作流体向阀体的外部流出;以及形状记忆弹性体,其位于阀盘和盖子之间,感知外部空气或工作流体的温度,使得降伏应力根据外部空气或工作流体的温度而变化,借助于作用在阀盘的工作流体的水压,阀盘的开闭凸起从阀体的工作流体流入孔引出或引入,使得阀盘执行开闭动作。
以下,参照附图对本发明的优选实施例进行详细地说明。首先,在各个附图的构成要素中附加参照标号时,应注意对同一构成要素,即使在不同的图上标示,也使其尽可能具有同一标号。另外,在说明本发明时,如果认为对相关公知构成或功能的具体说明可能模糊本发明的要旨,则省略其详细说明。另外,以下将对本发明的优选实施例进行说明,但本发明的技术思想不限制或限定于此,而且可由本领域的技术人员进行多种变更。
图1是示出根据本发明的优选实施例的可根据温度控制排放流量的防冻阀的内部结构的图,图2是示出一字型的阀体的图,图3是示出T字型的阀体的图,图4是示出阀盘的图,图5是示出盖子的图,图6是示出根据工作流体的温度变化的形状记忆弹性体的变态分率的图,图7是示出根据形状记忆弹性体感知的工作流体的温度变化的排放流量的图。
根据本发明的优选实施例的可根据温度控制排放流量的防冻阀,参照图1至图5,包括阀体10、阀盘20、盖子30、形状记忆弹性体40、气密部件50。
首先,根据本发明的可根据温度控制排放流量的防冻阀,其特征在于,作为使得沿水管、水龙头、水表之类的各种管道流动的水等工作流体在冰点以下的温度不结冰且一直流动而用于防止管道冻裂的阀门,构成阀门的构成要素中的形状记忆弹性体不只执行单纯开闭动作,还可根据工作流体的温度使得由相变产生的降伏应力按比例变化,可调节向阀门的外部流出的工作流体的流量。
另外,特征在于,本发明的形状记忆弹性体40执行开闭动作,首先感知外部空气的温度,执行初期开闭动作,之后再次感知向阀体的内部流入的工作流体的温度,从而可控制向阀体外部流出的流量。
以下,对根据本发明的优选实施例的可根据温度控制排放流量的防冻阀的构成要素进行详细地说明。
参照图1至图3,阀体10结合在水管、水表之类的供水等工作流体流动的管道上,在阀体10的上部面形成有使得工作流体可向阀体10内部流入的工作流体流入孔12。
阀体10可使用安装在如图2的管道中供工作流体流动的路线上的一字型的阀体或安装在如图3所示的管道的端部的T字型阀体。
参照图1,阀盘20借助于沿着下述的形状记忆弹性体40和管道流动的工作流体的水压间的相互作用,沿上下方向进行升降运动并执行开闭动作,打开形成于阀体10的工作流体流入孔12,使工作流体流入阀体10内部,或关闭工作流体流入孔12,阻断工作流体流入阀体10内部。
参照图1和图4,阀盘20位于阀体10的内侧,在阀盘20的上面,开闭凸起22向上侧凸出形成。
如图1所示,阀盘20的开闭凸起22被引入至形成于阀体10的工作流体流入孔12,从而阻断工作流体流入阀体10内部,从工作流体流入孔12引出开闭凸起22,从而可通过工作流体流入孔12使得工作流体流入阀体10内部。
参照图1和图4,在阀盘20的下部形成有弹性体上部插槽24,下述的形状记忆弹性体40的上部可插入并结合于弹性体上部插槽24。
另外,当工作流体通过阀体10的工作流体流入孔12流入阀体内部时,为使得工作流体顺利地流向阀盘的下方,如图4所示,在阀盘沿阀盘的周围可隔开形成一个以上的工作流体流动槽26。
参照图1和图5,盖子30结合于阀体10的下部,为使流入阀体10内部的工作流体向阀体10外部流出,形成一个以上的工作流体流出孔32。
此外,在盖子30的下部形成有弹性体下部插槽34,下述的形状记忆弹性体40的下部可插入并结合于弹性体下部插槽34。
如图1所示,形状记忆弹性体40位于阀盘20和盖子30之间。
具体来说,在形成于阀盘20的下部的弹性体上部插槽24插入并结合有形状记忆弹性体40的上部,在形成于盖子30上部的弹性体下部插槽插入并结合有形状记忆弹性体40的下部。
形状记忆弹性体40在一定温度区间(300~600℃)以退火热处理方式制作,并设计为通过外部空气或工作流体的热传导感知温度,随着外部空气或工作流体的温度变化,降伏应力和变形率因相变发生变化。
形状记忆弹性体40感知外部空气或工作流体的温度,随着外部空气或工作流体的温度的变化,因相变产生的降伏应力发生变化,形状记忆弹性体40的韧性也会随之发生变化。
另外,随着根据温度而变化的形状记忆合金的降伏应力大于和小于工作流体的水压,阀盘20的开闭凸起22从阀体10的工作流体流入孔12引出或引入,使得阀盘20执行开闭动作。
具体来说,如图6所示,与形状记忆弹性体40感知的外部空气或工作流体的温度变化成正比,在形状记忆弹性体40内部渐进进行相变,降伏应力也渐进变化,在0℃以上时,形状记忆弹性体40维持在一般的水管等管道内部流动的工作流体的水压(3.0气压)以上的降伏应力,在0℃以下时,因相变而成为工作流体水压(3.0气压)以下的降伏应力,外部空气或工作流体的温度越低,降伏应力就会成比例地逐渐变小,变形率也会逐渐大幅地变化,通过盖子的工作流体流出孔排放的工作流体的排放量也会增加。
在此,根据外部空气或工作流体的温度而变化的降伏应力小于工作流体的水压时,即,形状记忆弹性体40的韧性小于工作流体的水压时,如果工作流体的水压将阀盘20推到下方,则形状记忆弹性体40就会沿长度方向收缩,从而导致阀盘20的开闭凸起22从阀体10的工作流体流入孔12中引出而执行打开动作。此时,工作流体通过工作流体流入孔12流入阀体10内部。
另外,当根据外部空气或工作流体的温度而变化的形状记忆弹性体40的降伏应力大于工作流体的水压时,形状记忆弹性体40沿长度方向膨胀,同时将阀盘20推到上方,则阀盘20的开闭凸起22从阀体10的工作流体流入孔12引入并执行关闭动作。此时,工作流体不会通过工作流体流入孔12流入阀体10内部。
另一方面,形状记忆弹性体40使得降伏应力以与外部空气或工作流体的温度变化成正比的形式变化,由此使得阀盘20的开闭凸起22和阀体10的工作流体流入孔12之间的间隙距离发生变化。
如图7所示,这种间隙距离的变化,可根据形状记忆弹性体40感知的温度,调节通过工作流体流入孔12流入阀体10内部的工作流体的流量,最终调节通过形成于盖子30的工作流体流出孔32向阀体10的外部流出的工作流体的流量。
换句话说,随着外部空气或工作流体的温度在0℃以下逐渐下降,阀盘20的开闭凸起22和阀体10的工作流体流入孔12之间的间隙距离也越来越大,更多的工作流体通过工作流体流入孔12流入阀体10内部,与此同时流入的工作流体通过形成于盖子30的工作流体流出孔32向阀体10外部流出。
下面的表1将根据本发明的可根据温度控制排放流量的防冻阀的实验结果用数据表现出来,图7是将表1的数据图示化的图表。从表1和图7可知,形状记忆弹性体40感知到的温度越低,排放的流量就越成比例地增加。
【表1】
另一方面,形状记忆弹性体40首先感知热传导至阀体10的外部空气的温度,使得阀盘20进行初期打开动作。
另外,形状记忆弹性体40借助阀盘20的初期打开动作,使得通过工作流体流入孔12流入阀体10内部的工作流体与形状记忆合金直接接触,然后再次感知工作流体的温度,从而可根据工作流体的温度使得降伏应力成比例地变化。
参照图1,气密部件50可以将橡胶、硅胶等弹性部件以O型环形态使用,外插在形成于阀盘20的开闭凸起22的外周面。
气密部件50是在形成于阀盘20的开闭凸起22被引入至形成于阀体10的工作流体流入孔12的状态,即,阻断工作流体通过工作流体流入孔12流入阀体10内部的状态下,为了防止工作流体流入阀体10内部,在阀盘20和工作流体流入孔12之间用于维持气密状态。
以上的说明不过是举例说明本发明的技术思想,如果是在本发明所属的技术领域具有一般知识的人,可以在不脱离本发明本质特性的范围内进行多种修改、变形和置换。因此,本发明中公开的实施例及附图并不是为了限定本发明的技术思想,而是为了说明本发明的技术思想,本发明的技术思想范围不会因这样的实施例继附图而被限定。本发明的保护范围应由权利要求书来解释,且应解释为与其同等范围内的所有技术思想包括在本发明的权利范围内。
Claims (2)
1.一种可根据温度控制排放流量的防冻阀,其特征在于,包括:
阀体(10),其上部形成有使得工作流体可流入内部的工作流体流入孔(12);
阀盘(20),其位于阀体的内侧,在上面凸出形成有开闭凸起(22),沿上下方向做升降运动并执行工作流体流入孔的开闭动作,所述开闭凸起(22)可以引入至形成于阀体的工作流体流入孔,从而阻断工作流体向阀体内部流入,或从工作流体流入孔引出,通过工作流体流入孔使得工作流体向阀体的内部流入;
盖子(30),其结合于阀体的下部,并形成有工作流体流出孔(32),用于使得流入阀体的内部的工作流体向阀体的外部流出;以及
形状记忆弹性体(40),其位于阀盘和盖子之间,感知外部空气或工作流体的温度,使得降伏应力根据外部空气或工作流体的温度而变化,借助于作用在阀盘的工作流体的水压,阀盘的开闭凸起从阀体的工作流体流入孔引出或引入,使得阀盘执行开闭动作;
气密部件(50),气密部件(50)为弹性部件以O型环形态制成,外插在形成于阀盘(20)的开闭凸起(22)的外周面;
气密部件(50)是在形成于阀盘(20)的开闭凸起(22)被引入至形成于阀体(10)的工作流体流入孔(12)的状态,阻断工作流体通过工作流体流入孔(12)流入阀体(10)内部的状态下,为了防止工作流体流入阀体(10)内部,在阀盘(20)和工作流体流入孔(12)之间用于维持气密状态;
还包括:
形状记忆弹性体首先感知热传导至阀体的外部空气的温度,使得阀盘执行初期打开动作,借助阀盘的初期打开动作向阀体的内部流入的工作流体与形状记忆合金直接接触,从而再次感知工作流体的温度,使得降伏应力根据工作流体的温度成正比变化。
2.根据权利要求1所述的可根据温度控制排放流量的防冻阀,其特征在于,包括:
形状记忆弹性体使得降伏应力以与感知到的外部空气或工作流体的温度变化成正比的形式发生变化,当变化的降伏应力小于工作流体的水压时,由于工作流体的水压而使长度收缩,阀盘的开闭凸起从阀体的工作流体流入孔引出,执行打开动作,当变化的降伏应力大于工作流体的水压时,长度膨胀,阀盘的开闭凸起从阀体的工作流体流入孔引入,执行关闭动作;
形状记忆弹性体使得降伏应力以与外部空气或工作流体的温度变化成正比的形式发生变化,从而阀盘的开闭凸起和阀体的工作流体流入孔之间的间隙距离发生变化,可调节向阀体的外部流出的工作流体的流量。
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