自变量恒流水阀.pdf

一种自变量流水阀，属于液体流量控制阀技术领域。本发明提供一种不受供水水压波动影响，其出水量与进水温度成函数关系的自变量恒流水阀，当其应用于快速式燃气热水器时，其出水量与进水温度成正比函数关系，即进水温度加大，水流量随之加大，从而使快速式燃气热水器只需调节燃气流量，就可以方便地调节出水温度。为此，在阀体的高压腔内设有流量调节块和感温元件，该水流量调节块的锥体部对着水流量调节阀口并留有间隙，水流量调节块的杆体部与感温元件形变方向的一端作弹性延展连接，感温元件形变方向的另一端与垂直于水流量调节阀口并延伸出阀体外的调节杆作弹性延展连接。

1、  一种自变量恒流水阀，位于阀体(2)进水口(1)内侧设有恒流调节阀口(5)，恒流调节块(4)置于该阀口(5)中，在进水口(1)外侧壁与恒流调节块(4)之间装有复位弹簧(3)；阀体(2)内腔设有纵向水膜组件(13)，并将该内腔分隔成高压腔(19)和低压腔(15)，所述恒流调节块(4)的条状尾部末端与水膜组件(13)右侧中点接触，在水膜组件(13)左侧中部与阀体(2)的低压腔(15)左侧壁中部之间装有调节弹簧(14)；所述阀体(2)的出水口(11)内装有文丘里管(10)，并在对应于文丘里管(10)的喉口段的侧壁开有与低压腔(15)、取压孔(12)相连通的通孔，文丘里管(10)与高压腔(19)之间设有水流量调节阀口(9)，其特征在于：在所述高压腔(19)内还设有水流量调节块(8)、感温元件(6)，该水流量调节块(8)的锥体部(8-1)对着水流量调节阀口(9)并留有间隙，水流量调节块(8)的杆体部(8-2)与感温元件(6)形变方向的一端作弹性延展连接，感温元件(6)形变方向的另一端与垂直于水流量调节阀口(9)并延伸出阀体(2)外的调节杆(17)作弹性延展连接。

2、  根据权利要求1所述的自变量恒流水阀，其特征在于：所述调节杆(17)与阀体(2)螺纹连接，在该连接处内侧阀体(2)上设有密封圈(18)与调节杆(17)光杆段(17-1)密封连接。

3、  根据权利要求1所述的自变量恒流水阀，其特征在于：所述水流量调节块(8)的杆体部(8-2)与感温元件(6)形变方向的一端部之间装有弹性件(7)，作弹性延展连接。

4、  根据权利要求1所述的自变量恒流水阀，其特征在于：所述感温元件(6)形变方向的另一端部与调节杆(17)内端光杆(17-1)之间装有弹性件(16)，作弹性延展连接。

5、  根据权利要求3或4所述的自变量恒流水阀，其特征在于：所述弹性件为金属弹簧或橡胶垫圈。

6、  根据权利要求1所述的自变量恒流水阀，其特征在于：所述对着水流量调节阀口(9)的水流量调节块(8)的锥体部(8-1)置于高压腔(19)内或文丘里管(10)内。

7、  根据权利要求1所述的自变量恒流水阀，其特征在于：所述感温元件(6)采用液体膨胀式感温元件或双金属片式感温元件。

8、  根据权利要求7所述的自变量恒流水阀，其特征在于：所述双金属片式感温元件的双金属片截面形状呈“Z”形。

自变量恒流水阀
技术领域
本发明涉及液体流量控制阀技术领域，特别是一种用于快速式燃气热水器作为进水流量控制的自变量恒流水阀。
背景技术
在快速式燃气热水器中，要使出水温度调节到某一指定的温度值，除了要改变燃气的流量从而改变其热负荷外，还需要有不受供水水压波动影响的可随意调节水量的恒流水阀。在现有技术中，一般采用：(1)手动调节恒流阀；(2)步进电机或其他电磁驱动调节恒流阀。
采用手动调节方式，除了不能实现自动控制外，在调节过程中，由于热水器的热交换器存在热惯性，往往水温调节不可能一次到位，上述第2种方案主要用于恒温型热水器，其控制方式是通过反馈出水温度值来调节其出水量，因而反应速度慢，其结构也较复杂，制造成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种不受供水水压波动影响，其出水量与进水温度成函数关系的自变量恒流水阀，当其应用于快速式燃气热水器时，其出水量与进水温度成正比函数关系，即进水温度加大，水流量随之加大，从而使快速式燃气热水器只需调节燃气流量，就可以方便地调节出水温度。
本发明所提出的技术解决方案是这样的：一种自变量恒流水阀，位于阀体2进水口1内侧设有恒流调节阀口5，恒流调节块4置于该阀口5中，在进水口1外侧壁与恒流调节块4之间装有复位弹簧3；阀体2内腔设有纵向水膜组件13，并将该内腔分隔成高压腔19和低压腔15，所述恒流调节块4的条状尾部末端与水膜组件13右侧中点接触，在水膜组件13左侧中部与阀体2的低压腔15左侧壁中部之间装有调节弹簧14；所述阀体2的出水口11内装有文丘里管10，并在对应于文丘里管10的喉口段的侧壁开有与低压腔15、取压孔12相连通的通孔，文丘里管10与高压腔19之间设有水流量调节阀口9，在所述高压腔19内还设有水流量调节块8、感温元件6，该水流量调节块8的锥体部8-1对着水流量调节阀口9并留有间隙，水流量调节块8的杆体部8-2与感温元件6形变方向的一端作弹性延展连接，感温元件6形变方向的另一端与垂直于水流量调节阀口9并延伸出阀体2外的调节杆17作弹性延展连接。所述调节杆17与阀体2螺纹连接，在该连接处内侧阀体2上设有密封圈18与调节杆17光杆段17-1密封连接。所述水流量调节块8的杆体部8-2与感温元件6形变方向的一端部之间装有弹性件7，作弹性延展连接。所述感温元件6形变方向的另一端部与调节杆17内端光杆17-1之间装有弹性件16，作弹性延展连接。所述弹性件为金属弹簧或橡胶垫圈。所述对着水流量调节阀口9的水流量调节块8的锥体部8-1置于高压腔19内或文丘里管10内。所述感温元件6采用液体膨胀式感温元件或双金属片式感温元件。所述双金属片式感温元件的双金属片截面形状呈“Z”形。
当水流从阀体2的进水口1流入时，经恒流调节阀口5流入高压腔19，再经水流量调节阀口9和文丘里管10流出，由于文丘里管10喉口截面积最小，流速最快，侧壁压力显著下降，加之沿程压力损失，使得通过取压孔12与文丘里管10喉口侧壁通孔相连的低压腔15的压力低于高压腔19，在水膜组件13的作用下，水膜调节弹簧14被压缩，复位弹簧3使恒流调节块4随水膜组件13移动，恒流调节块4的调节锥面与恒流调节阀口5的间隙减少，使水流量不会明显加大，当进水压力越大，高、低压腔19、15之间的压差越大，水膜调节弹簧14受力越大，恒流调节块4的调节锥面与恒流调节阀口5的间隙越小，达到了恒流的目的。在上述基础上，如果减少水流量调节块8调节锥面8-1与水流量调节阀口9之间的间隙，除了增加出水阻力外，高、低压腔19、15之间的压差也可增大，从而出水量可以恒量减少，达到改变出水量的目的。由于调节杆17、感温元件6与水流量调节块8三者之间采用弹性延展连接，使水流量调节块8的调节锥面8-1与水流量调节阀口9之间距离在0-2mm范围，水流量调节块8位于文丘里管10一侧延伸有细杆8-3，如该调节锥面8-1位于高压腔19一侧，由于感温元件6膨胀，上述间隙减少，水流量变小；当该调节锥面8-1位于文丘里管10一侧时，因感温元件6膨胀，上述间隙加大，水流量加大。此时，调节锥面8-1正对水流量调节阀口9，在文丘里管10一侧成锥形仍保留细杆8-3与杆体部8-2相对位置不变。之所以采用弹性延展连接，是由于水的冲力总是把水流量调节块8向出水口11方向推，借助于加装有弹性件7、16的活动连接，既可以把调节杆17、感温元件6和水流量调节块8连成一个可以适度摆动的整体，又可以保持在伸长状态，从而保证了调节预置水流量的精度。感温元件6可以利用液体的热胀冷缩特性而把液体灌装在弹性金属外壳的形式，也可以采用双金属片，当采用双金属片时，其厚度在0.2mm-1.5mm之间选取，其宽度在5mm-20mm范围内选取。转动调节杆17，可以改变水流量调节阀口9与调节锥面8-1之间的预留间隙，从而改变出水预留量。
本发明如用于快速式燃气热水器并选择好温度流量曲线后，由于出水流量可以迅速地根据进水温度的变化而变化，而无需根据出水温度值再反过来调节进水量，因而只需调节燃气流量的，就可以简单、快速、准确地调节到所需的出水温度。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：如用在快速式燃气热水器特别是恒温型热水器上，可以：
(1)简化了控制系统、降低成本从而也提高了可靠性；
(2)使出水温度调节简单、准确快速。
如用在热水计费供应系统或通过热水循环集中供暖的计费系统，采用进水温度高时自动流量变小，反之加大的方案，即可计算用水时间，便可计算其费用。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是图1所示感温元件采用双金属片感温器时其A-A剖视图。
具体实施方式
通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述。
本实施例是本发明应用于额定产热水量为10L快速式恒温型燃气热水器，在进水温度5℃时出水量约5.5L/min，30℃时出水量约为10L/min。感温元件6采用两片厚度为0.3mm，宽度为12mm的V形双金属片，铆接成如图2所示的Z形状，采用水流量调节块8的调节锥面8-1位于高压腔19一侧，所以，当进水温度下降时进水量减少，因而双金属片铆成Z形的感温元件6的两个平行面之间的距离为热短冷长，即双金属片的膨胀面位于外表面。双金属片铆成Z形既可以保证在有足够刚性的情况下加大温度变形系数，又可以令Z形双金属片的两平行面在形变后仍保持平行。水流量调节块8、感温元件6与调节杆17之间的弹性延展结构既使得三者构成的组合体有一定刚性又可以自由摆动并且其原始长度与有水流过时的尺寸保持基本一致，弹性件7或16采用硅橡胶垫圈，通过旋转调节杆17可以准确地预置水流量，调节杆17与阀体2之间装有橡胶密封圈18并有可供调节用的螺纹。水流量调节阀口9的圆周上还开有2对对称的缺口，当水流量调节块8的调节锥面8-1贴紧流量调节阀口9时仍有最小流量，这里选择为4L/min。
当水从阀体2地进水口1流入，经恒流调节阀口5进入高压腔19，再经水流量调节阀口9、文丘里管10流向出水口11，由于文丘里管10喉口侧壁的通孔与取压孔12连通，进水压力越大，高压腔19与低压腔15的压差越大，水膜组件13施予水膜调节弹簧14的压力越大，复位弹簧4使得恒流调节块4左移，从而起到恒流作用。在感温元件6作用下，当水温下降时，感温元件6的Z形双金属片的平行面距离加大，水流量调节块8的调节锥面8-1与水流量调节阀口9之间的间隙变小，出水量变小；反之水温升高，出水量变大。水流量调节块8的向上延伸的细杆8-3起着定向舵的作用，使得水流量调节块8在水流中与出水口11方向平行并保持在水流量调节阀口9的中心。