[发明专利]基于相变材料的圆柱体温控流体阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种圆柱体温控流体阀技术，尤其涉及一种基于相变材料的圆柱体温 控流体阀技术。

背景技术

相变材料中融化膨胀系数较大的有聚乙二醇（PEG）和石蜡。其中PEG8000的膨胀率 最高可达30%，熔点为60℃。

对于化工产业来说，恶劣的应用环境要求零部件具有较高的可靠性，较低的维护 成本，同时降低能耗。当前温控阀大多采用温敏电阻或热电偶测量温度，然后利用处理芯片 处理温度信号，同时驱动电磁阀，进而实现温控阀的功能。但是这种方法需要额外电源，且 可靠性低。电子系统在化工应用环境下需要较高的防护等级，需额外密封，耐高温能力差， 系统复杂，体积大，故而有很多局限性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种应用于化工流体控制的，不耗电， 结构简单，高可靠性，便于维护的，基于相变材料的圆柱体温控流体阀技术。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于相变材料的圆柱体温控流体阀 技术，它包括：腔体、相变材料、阀芯、状态杆、弹簧、端盖、7个O形圈、4个螺栓。其中，腔体一 端封闭，另一端开口，侧面有两对通孔作为流体通道，流体通道端面有管道螺纹及密封圈作 为管道接口。腔体闭口一侧圆柱面和端面起传递热量的作用。腔体外圈有外螺纹作为安装 面，有法兰作为密封面，法兰的密封面有密封圈，起密封作用。腔体内侧有相变材料，通过传 递热量改变形态和体积，起驱动作用。阀芯在腔体内部，与相变材料直接接触，起控制开关 作用。阀芯与腔体间有两个密封圈，起到密封作用。弹簧与阀芯接触，可以防止相变过程中 相变材料内部有气泡产生，起到预紧作用。端盖通过4个螺栓安装在腔体的开口一侧，起支 撑弹簧和保护作用。状态杆通过螺纹安装在阀芯的端面上，圆柱面带有刻度，起到状态显示 的作用。

本发明的有益效果在于：本发明利用了相变材料加热融化时产生体积膨胀的特 性，结构简单，体积小，无电能消耗，可多次重复使用，便于维护。密封圈采用聚四氟乙烯制 成，有效耐温超过200℃。使用弹簧辅助相变材料的凝固，可很大程度上减少冷却不均匀产 生的真空间隙。含有两个通道阀A和阀B分别位于常开和常闭状态，且二者同时切换状态。适 用于化工或家电行业需要根据温度进行流体控制，同时又需要节约能耗的场合。

附图说明

图1是本发明一种基于相变材料的圆柱体温控流体阀的结构示意图（高温状态）；

图2是本发明基于相变材料的圆柱体温控流体阀的结构示意图（低温状态）。

图3是一种典型的应用方法示例。

图中，腔体1、相变材料2、阀芯3、状态杆4、弹簧5、端盖6、第一O形圈7、第二O形圈8、 第三O形圈9、螺栓10。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。

如图1所示，本发明的基于相变材料的圆柱体温控流体阀技术，包括：腔体1、相变 材料2、阀芯3、状态杆4、弹簧5、端盖6、第一O形圈7、第二O形圈8、第三O形圈9、螺栓10。其中， 腔体1一端封闭，另一端开口，侧面有两对通孔作为流体通道，两队通孔分别对应阀A和阀B， 流体通道端面有管道螺纹及密封圈作为管道接口。腔体1闭口一侧圆柱面和端面起传递热 量的作用。腔体1外圈有外螺纹作为安装面，有法兰作为密封面，法兰的密封面有密封圈，起 密封作用。腔体1内侧有相变材料2，通过传递热量改变形态和体积，起驱动作用。阀芯3在腔 体1内部，与相变材料2直接接触，在其圆柱面有两个凹槽，起控制打开或关闭作用。阀芯3与 腔体1间有两个密封圈，起到密封作用。弹簧5与阀芯3接触，可以防止相变过程中相变材料2 内部有气泡产生，起到预紧作用。端盖6通过4个螺栓10安装在腔体1的开口一侧，起支撑弹 簧5和保护作用。状态杆4通过螺纹安装在阀芯3的端面上，圆柱面带有刻度，起到状态显示 的作用。

腔体1、阀芯3、弹簧5、状态杆4由不锈钢材料制成，有较高的耐腐蚀能力。所有O形 圈由聚四氟乙烯制成，可耐200℃高温。

根据不同的控制温度选择以下对应的相变材料2：

材料固态密度(25℃)熔点液态密度膨胀率

聚乙二醇1270kg/m^364~66℃980kg/m^330%

石蜡900kg/m^347~64℃700kg/m^330%

本发明的工作过程如下：