CN2242380Y - 流体比例混合控制阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种流体比例混合控制阀，主要由阀体4、阀芯5、疏水稳流道6和操纵把1等部分构成。本装置具有两个进水通道和一个出水通道，可连续调节两种流体的流量、混合比例和混合温度，既能使两种流体的流量同时等量增加、等量减少和同时关闭开启，又能使其中任一流体的流量减少、另一流体的流量相应增加，在任一时刻减少的流量等于增加的流量，输出总流量则保持不变；还可关闭一流体仅调节另一流体的流量。用多个控制阀联成控制系统则能控制多种流体的流量、混合比例和混合温度。

Description

流体比例混合控制阀

本实用新型涉及一种流体比例混合控制阀，特别是一种具有两个进水通道和一个出水通道、能够将两种不同成分或不同温度的流体按任何比例进行混合控制的比例混合控制阀。

在日常生活、工业生产和科学实验中，往往需要将两种或两种以上不同成分的流体按一定比例混合成一种新的流体，或者是将两种或两种以上不同温度的流体混合成某一规定温度的流体。但是，流体混合比例的改变和混合后的流体温度调节都是很难控制的，特别是要保持精确而稳定的输出流量，混合比例和温度就更困难了。原因是现有的这类系统都是由多个阀门共同控制，每根管路用一个阀门控制，通过分别调节各管路上的阀门来达到控制整个系统的目的。调节过程都是断续进行的，不能做到在改变一条管路的流量的同时就能使其它管路的流量也相应变化，保持系统的输出流量基本稳定不变，实现流量连续调节和控制。结果不是这种流体的成分少了，就是那种流体的成分多了；流体混合比例调准确了，输出流量却又改变了；流体混合温度不是偏高就是偏低。为了获得稳定的输出流量、混合比例和温度，往往要重复进行多次调节，结果还是很难达到理想的输出状态，流体混合比例误差较大，温度波动大，输出流量也不够稳定。比较典型的事例，就是家庭和宾馆饭店的浴室或卫生间里用的温水水温调节和控制，现在普遍都是用两个或三个阀门组合调节和控制，一个阀门调节冷水的流量，另一个阀门调节热水的流量，通过改变冷热水的混合比例来获得一定温度的温水，再用一个阀门来控制混合后的温水的流量。人们在使用中普遍感到调节控制水温和流量都很麻烦，水温忽高忽低，流量忽大忽小，输出状态很不稳定，常常要重复调节多次才基本达到要求。

本实用新型的目的是提供一种能够同时连续调节两种流体的流量、连续改变流体混合比例、具有两个进水通道和一个出水通道的流体比例混合控制阀。这种控制阀既能使两种流体的流量同时等量增加、等量减少和同时关闭开启；又能使其中任一种流体流量减少的同时，另一种流体流量相应增加，在任一时刻，一种流体减少的流量等于另一种流体增加的流量，输出混合流体的流量则保持不变；还可互不影响地单独调节其中任一种流体的流量，另一流体则保持关闭状态。多个控制阀联成控制系统则可精确地控制多种流体的混合比例。

本实用新型的目的实施方案是：在一个由阀体、阀芯、疏水稳流道等构成的控制阀上，设置有两个进水通道和一个出水通道，在阀芯的一端设置有两个相应的限流控制进口，另一端设置有疏水稳流道，其上有疏水口和缓冲道与阀体的出水通道保持迂回连通，位于阀体外面的操纵把与阀芯固联。在规定的角度范围内转动阀体外的操纵把，带动阀芯转动，就可以控制流体流量，达到限流控制、比例混合、调节流体混合温度和开启关闭的目的。混合后的流体在疏水稳流道内缓冲迂回流动，确保输出状态稳定可靠。

下面，结合说明书附图对本实用新型作进一步详细描述。

图1为本实用新型的正视结构示意图。

图2为图1的A-A剖视结构示意图。

图3为图1的B-B剖视结构示意图。

图4至图8为本实用新型的阀芯转到各个位置的控制示意图。

图中所示的各标号依次表示：操纵把1、密封垫圈2、密封盖3、阀体4、阀芯5、疏水稳流道6、出水通道7、进水通道8、9、限流控制进口10、11、疏水口12和缓冲道13。

阀体4与阀芯5的结合面为锥面配合。在A-A剖面内，阀体4上设置有两个直径为d的进水通道8和9，其中心线与阀芯5中心线的偏心距为e，阀芯5上设置有两个直径为d的限流控制进口10和11，阀芯5在该截面的外径为D，两限流控制进口的中心线位置在D圆面上相隔ψ₂(或ψ₁+ψ₂)；在B-B剖面内，阀体4上设置有一个出水通道7，阀芯5上设置有疏水稳流道6，出水通道7与疏水稳流道6上的疏水口12及缓冲道13保持迂回连通。当阀芯5上的任一限流控制进口与阀体4上的任一进水通道对齐时，另一限流控制进口的中心线与另一进水通道的中心线位置正好相隔ψ₁，若阀芯5沿相反方向转过ψ₂，则两限流控制进口同时分别与两进水通道对齐，此时出水通道被关闭，流体可沿一进水通道流进、另一进水通道流出。考虑到阀体4的两进水通道8和9与D圆面上的相贯线为椭圆，而阀芯5的两限流控制进口10和11则为圆，当限流控制进口与进水通道对齐时，从理论上讲会产生微量的偏移误差，因此在结构设计中应对偏心距e进行修正，修正系数K的取值范围0.75＜K＜1。

在上述结构中，d、e、D、K以及ψ₁、ψ₂必须满足下列关系：

ψ₁＝2arcsin(d/D)                         (1)

ψ₂＝180°-arcsin(d/D)或2ψ₂+ψ₁＝360°  (2)

e＝K(D/2)sin(ψ₁/4)                       (3)

边界条件：ψ₂-ψ₁＞ψ₁或ψ₂＞2ψ₁   (4)

将(1)、(2)代入(4)得：

180°-arcsin(d/D)＞2×2arcsin(d/D)

化简得arcsin(d/D)＜36°，亦即(d/D)＜sin36°(5)

可见0＜ψ₁＜72°、144°＜ψ₂＜180°、d＜0.54D

阀芯5在图4所示的位置时，阀门呈关闭状态，在图5所示的位置时，进水通道8关闭，9开启；在图6所示的位置时，进水通道8逐渐开大、9逐渐关小，阀芯5在ψ₁范围内转到任何位置时，通过限流控制进口10的流量的增加值始终等于限流控制进口11流量的减少值，两种流体的混合比例呈线性连续变化，可以按任意比例进行混合，混合流体的总流量则始终保持不变；在图7所示的位置时，进水通道8开启、9关闭；在图8所示的位置时，进水通道8和9同步开启和关闭，阀芯5在ψ₁范围内转到任何位置时，通过两限流控制进口10和11的流量都相等。

本装置的阀芯5与位于阀体4外的操纵把1固联，在阀体4的面上刻有指示标记，按指示标记指示的转动方向和角度转动操纵把1，就可完成图4至图8所示的各种调节和控制功能。两种不同成分或不同温度的流体分别沿两根管路经进水通道8和9进入阀体4，由阀芯5上的限流控制进口10和11控制混合后，经疏水口12和缓冲道13，从出水通道7流出。由于疏水稳流道6的作用，通过阀芯5的流体混合后不是直接流出阀体4，而是在疏水稳流道6内进一步充分混合和缓冲稳压后迂回流出。因此，本装置在各种输出情况下都能保持稳定的输出状态，能够准确地控制流体流量、调节流体混合比例和混合温度。本装置进水通道8、9和出水通道7的接口制成锥管外螺纹与相应规格的管道联接，阀芯5用不锈钢制造，以提高耐磨性、抗腐蚀性和疲劳强度等机械性能。阀体4用铜铝合金或不锈钢制造。阀芯5与阀体4的配合面采用配研，以提高精密度。密封盖3与阀体4的联接，既可用螺纹联接，也可用法兰联接，一般小型阀门采用螺纹联接，大、中型阀门则宜采用法兰联接。按照本装置的结构原理，结合联接管道规格、工作介质温度及压力负荷大小等使用中的具体技术要求，可设计成手动操作式和电动操作式两大系列、多种规格的系列化产品，电动操作式的控制阀还可设计成可调式恒温控制的自动控温阀。电动操作式控制阀的操纵控制机构主要由电动机、蜗杆蜗轮减速装置和控制系统构成，蜗杆蜗轮减速装置与阀芯5联接，控制系统根据使用功能设计，由操纵机构驱动阀芯5，就可实现各种控制功能。若在操纵机构的控制系统中增设温度传感器和温度调节控制器，就可增加温度自动控制功能，制成自动控温阀这种自动控温阀可广泛用于实验室流体混合温度自动控制以及家庭宾馆饭店浴室水温自动控制，特别是与热水器配套使用，可进一步提高热水器的自动化程度和节省大量能源。本装置在使用过程中既可单独用一个控制阀控制两种不同成分或不同温度的流体的混合比例和混合温度，也可用多个控制阀串并联接构成控制系统，对多种不同成分或不同温度的流体的混合比例和混合温度进行有效控制。一般在家庭、宾馆、饭店等场合的浴室水温调节控制时，采用单个控制阀控制即可；在工业上用于流体混合比例调节控制时、常采用单个控制阀或多个控制阀并用。

流体比例混合控制阀既可广泛用于家庭、宾馆、饭店等场合的浴室水温调节控制，也可用于科研、教学、医药、化工等领域的科学实验、药液配制等的流体流量、混合比例调节与控制。本装置具有构思独特、设计精巧、结构简单、功能齐全和性能稳定可靠等特点。

Claims (3)

1、一种流体比例混合控制阀，由阀体(4)、阀芯(5)、疏水稳流道(6)和操纵把(1)四个主要部分构成，疏水稳流道(6)由疏水口(12)和缓冲道(13)组成，其特征是：(1)、阀体(4)与阀芯(5)的结合面为锥面配合；(2)、在阀(4)上设置有直径为d的两个进水通(8、9)和一个出水通道(7)，两进水通道在一条直线上，与阀芯(5)的偏心距为e；(3)、在阀芯(5)上设置有直径为d的两限流控制进口(10、11)和疏水稳流道(6)，两限流控制进口(10和11)在横截面为D的圆面上相隔ψ₁(或ψ₁+ψ₂)，两限流控制进口通过直径为d的内圆孔与疏水稳流道(6)保持迂回连通。

2、按权利要求1所述的装置，其特征是d、e、D、K以及ψ₁、ψ₂必须满足ψ₁＝2arcsin(d/D)、ψ₂＝180°-arcsin(d/D)或2ψ₂+ψ₁＝360°e＝K(D/2)sin(ψ₁/4)等关系式，以及边界条件ψ₂-ψ₁＞ψ₁或ψ₂＞2ψ₁，根据边界条件推出(d/D)＜sin36°，亦即0＜ψ₁＜72°、144°＜ψ₂＜180°、d＜0.54D(K为修正系数，0.75＜K＜1)。

3、按权利要求1所述的装置，其特征是阀芯(5)与位于阀体(4)外的操纵把(1)固联，在阀体(4)面上刻有指示标记，只要按指示标记指示的转动方位和角度转动操纵把(1)，就可以使阀体(4)上的两进水通道(8、9)和阀芯(5)上的两限流控制进口(10、11)分别对齐或同时对齐，出水通道(7)与疏水稳流道(6)在进水通道(8、9)和限流控制进口(10、11)同时对齐时不通，在分别对齐时则连通。

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