專利名稱：改進型差動式無源熱量表的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱量表，特別是一種差動式無源熱量表。
技術背景現有的熱量表一般都需要用電能驅動，其存在著一定的弊端。比 如使用電池的熱量表一旦電能耗盡，則供曖計量停止，需要立即更 換；使用市電的熱量表一旦遇到停電、線路故障等原因，供暖計量也會馬上停止，勢必會給用戶帶來諸多不便，供暖公司也會因此耗費大 量的人力物力投入檢查修復。同時，由于使用電能作動力，只要發生 了人為或自然故障，停止了熱能計量，必定會給供暖公司帶來一定的 損失。申請號為CN200610083212.6的中國專利公開描述了一種無 須使用電能的熱量表。該專利公開的全文均為本申請的引用參考。圖 1為該專利申請公開的差動式無源熱量表的整體示意圖。這種無源差 動式熱量表包括入水流量分配器2、熱量計數器4、回水流量分配器 9以及它們之間的連接管道。入水流量分配器2與熱量表入口 1相連， 入水分配器2的出口分別與水管3和旁路水管6相連，水管3與熱量 計數器4相連，熱量計數器4經水管5在接頭7與旁路水管6相連， 接頭7與散熱器8的入口相連，回水流量分配器9與散熱器8的出口
相連，回水分配器9的出口分別與水管10和旁路水管11相連，水管10與熱量計數器4相連，熱量計數器4經水管12在接頭13處與旁 路水管ll相連，接頭13與熱量表出口 14相連。當具有一定溫度的水從熱量表入水口 1進入入水流量分配器2 時，入水流量分配器2能夠根據水的溫度自動分配流入熱量計數器4 和旁路水管6的流量，進入熱量計數器4的水的流量被(以一定的轉 角形式)記錄，該記錄代表散熱器8的入水熱量，散熱器8的出口流 出的水流入回水流量分配器9，回水流量分配器9根據回水溫度自動 分配流入熱量計數器4和旁路水管11的流量，進入熱量計數器4的 水的流量被(以一定的轉角形式)記錄，被記錄的代表入水熱量和回 水熱量的轉角，經熱量計數器4的差動機構的計算，以一定的轉角形 式從熱量計數器4輸出。該專利申請公開中還描述了一種熱量計數器，其包括與第一入 口相連的第一波輪和與第二入口相連的第二波輪，第一波輪和第二 波輪與差動機構相連，從第一入口和第二入口進入熱量計數器中的 流體可分別使第一波輪和第二波輪旋轉，從而通過差動機構和傳動 機構將旋轉運動傳到計數器中，以顯示散熱系統消耗的熱量。熱水從水管進入第一入口，流經波輪從第一出口流出，波輪的輸 入軸上安裝有錐齒輪，錐齒輪與行星錐齒輪嚙合，從水管進入第二個 入口的水流經波輪從第二個出口流出，波輪的輸出軸上安有錐齒輪， 錐齒輪也與行星錐齒輪嚙合，行星錐齒輪分別旋轉地安裝在行星輪架 上，行星輪架又與可旋轉地安裝在輸出軸上的大錐齒輪固定連接在一 起，大錐齒輪又與小錐齒輪嚙合，小錐齒輪安裝在軸上，軸將旋轉運 動傳遞到計數器中，計數器中所顯示的就是散熱系統消耗的熱量。當水從熱量計數器中流過并帶動波輪旋轉時，波輪分別帶動錐齒 輪沿相反的方向旋轉，當流過入水流量分配器和回水流量分配器的水 的溫度不同時，入水流量分配器和回水流量分配器分別根據水溫自動 將不同的水量分配到第一入口和第二個入口，因而流經波輪的水量不 同，從而使得錐齒輪轉速的不同，由于錐齒輪的旋轉方向相反且轉速 不同，因而使得行星錐齒輪除了繞本身軸線旋轉外，還繞錐齒輪的軸 線旋轉，從而通過行星輪架帶動大錐齒輪旋轉，然后通過小錐齒輪帶 動軸旋轉，在計數器中顯示散熱系統消耗的熱量。該專利申請公開中同時還描述了一種用于無源差動式熱量表中使用的流量分配器。如圖2所示，流量分配器包括入口 43、第一出 口41和第二出口42，其內部具有滑閥30，滑閥30的一端抵靠在記 憶合金元件33上，其另一端抵靠在彈簧34上，彈簧34將滑閥30推 向記憶合金元件33，流量分配器還包括由位置調整螺釘35和頂絲36 構成的滑閥位置調整裝置，通過轉動調整螺釘35，使頂絲36在流量 分配器的殼體內上下運動，從而通過推動記憶合金元件33來調整滑 閥30的位置。當高溫水從入口 43進入水管29后，經滑閥30進入出水管31和 32，又從第一出口 41和第二出口 42流出。第一出口41和第二出口 42的流量由滑閥30的位置控制，滑閥的位置由能夠根據水溫自動伸 縮的記憶合金元件33控制。彈簧34與記憶合金元件33共同作用，
使滑閥30保持在適當的位置。這種無源差動式熱量表的流量分配器要控制三個出入口，因此其體積較大；而且該流量分配器同時控制著計量管路和分流管路的流 量，這使得閥芯形狀設計較為困難，且加工制作成本也大；該流量分 配器還存在設計復雜、不宜調整、維修起來比較繁瑣的缺陷。發明內容本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足，提供一種結構更 為簡單、其體積更小、便于操作和維修、設計制造工藝簡練、成本更 低的一差動式無源熱量表。為了實現上述目的提供一種差動式無源熱量表。其包括一入水流 量控制閥、 一差速計量裝置、 一回水流量控制閥和它們之間的連接管 道。入水流量控制閥和出水流量控制閥均與差速計量裝置并聯。介質 (水)通過三通分為兩路流入差動式無源熱量表， 一路(分流管路) 直接通過入水流量控制閥與散熱器前三通連接；介質從另一路(計量 管路)通過入水水表后與散熱器前三通連接，兩路匯合后與散熱器入 口連接。介質從散熱器出口通過三通分為兩路， 一路(計量管路)通 過出水水表與出水口前三通連接，介質從另一路(分流管路)通過出 水流量控制閥與出水口前三通連接，兩路會合后與出水口連接。本發明還提供一種用于差動式無源熱量表中的差速計量裝置，其包括一高溫介質水表、 一低溫介質水表、 一差速器與計數器。當高 溫介質進入高溫水表的入口并從出口流出時，帶動水表的波輪轉動，
其波輪的運動傳給差速器的輸入軸之一；當低溫介質進入低溫水表的 入口并從出口流出時，帶動水表的波輪轉動，其波輪的運動傳給差速 器的另一個輸入軸。在差速器的兩個輸入軸的運動的驅動下，差速器 將合成運動傳給計數器，計數器顯示差速器的合成結果。本發明同時還提供了一種用于差動式無源熱量表中的流量控制 閥，可根據介質的溫度自動調節流量的大小。該流量控制閥包括一流 量控制閥入口、 一流量控制閥出口和彈簧式記憶合金。該流量控制閥 可以根據溫度的變化控制閥芯的位置，因而閥門開口 (閥的開口處必 須為平面且具有一定的形狀)面積的大小隨溫度的升高而減小，反之 也然。故當介質的壓力不變時，介質的流量隨介質溫度的增高而減小， 或隨介質溫度的降低而增大。利用記憶合金實現流量控制閥的功能， 這對于本領域的技術人員來說是很容易實現的。熟悉本領域的人員不難看出，在具有CN200610083212.6專利公 開的功能的前提下，本發明的差動式無源熱量表的流量控制閥體積更 小，結構更簡單，其只有兩個出入口的流量控制閥(圖4)而 CN200610083212.6中的流量控制閥為有三個出入口的分配閥，(見圖 2)，這能夠使得本方案熱量表的結構更簡單、更緊湊。而且不難看出，CN200610083212.6專利公開中的流量控制閥同 時控制著計量管路和分流管路的流量，這使得閥芯形狀的設計較為困 難，閥的調整和維修也繁瑣。而本發明中的流量控制閥只控制一條分 流管路的流量，這使得閥的結構設計變得較為容易，閥的調整和維修 變得簡單。
本發明的差動式無源熱量表的流量控制閥的閥門不僅結構簡單、便于設計，而且便于制造、成本低，且調節旋鈕(圖4中35")可以 裸露在外面，便于調節操作。
圖1為現有技術的差動式無源熱量表的整體示意圖。圖2為現有技術中差動式無源熱量表中的流量分配器的示意圖。圖3為本發明的差動式無源熱量表的一最佳實施例的結構示意圖。圖4為圖3所示差動式無源熱量表中的流量控制閥的結構示意圖。圖5為圖3所示差動式無源熱量表中的流量控制閥開口形狀示 意圖。圖6為圖3所示差動式無源熱量表中的差速計量裝置的結構示 意圖。
具體實施方式
本發明中所提到的介質可以是任何一種流體或半流體，為了便于 說明，下面僅以水為例。圖3示出了本發明的差動式無源熱量表的一最佳實施例的結構， 其中4"為差速計量裝置。如圖3中所示，本發明的差動式無源熱量表(簡稱熱量表)包括:
一入水流量控制閥2"、 一差速計量裝置4"、 一回水流量控制闊9"和 它們之間的連接管道。差速計量裝置4"包括一入流水表15和一出流 水表16。介質入口 1"連接三通17后分為兩路流入熱量表， 一路(分 流管路)與流量控制閥2"入口連接，流量控制閥2"出口與三通7"連 接；另一路(計量管路)與水表15的入口 18連接，水表15的出口 19與三通7"連接，三通7"與散熱器8"的入口連接；介質從散熱器8" 的出口與三通22連接后分為兩路， 一路(分水流路)連接流量控制 閥9"的入口，流量控制閥9"的出口與三通13"連接；另一路(計量管 路)連接水表16的入口 21，水表16的出口 20與三通13"連接，三 通13"與介質出口 14"連接。
含有一定熱量的高溫介質經熱量表的介質入口 l"流入，通過三 通17分為兩路進入熱量表， 一路(分流管路)通過流量控制閥2"進 入三通7"，介質的另一路(計量管路)進入水表15的入口 18，再從 水表15的出口 19流出并進入三通7"，兩路介質在三通7"匯合后， 流入散熱器8"的入口；經散熱器散熱以后，介質的溫度變低，低溫 介質從散熱器8"的出口流出，經三通22分為兩路， 一路(分流管路) 通過流量控制閥9"進入三通13"，低溫介質的另一路(計量管路)進 入水表16的入口21，經水表16的出口 20流出并進入三通13"，兩 路介質在三通13"匯合后，流出熱量表的出口14"。
本領域人員閱讀了本說明書后容易理解本發明的差動式無源熱 量表的工作原理。
如圖3所示，當一定溫度、 一定流量、 一定壓力的介質(水)從
熱量表的入水口 r流入，并從出水口 14"流出，流量控制閥2"根據水
溫的大小，控制了閥門開口的大小。水溫增高時，閥門的開口減小，
因而流過其的流量也減小。由于通過三通17的總的流量是不變的， 故當通過流量控制閥2"的流量減小時，流過水表15的流量增大，水 表波輪的轉速也加快，差速計量裝置4"的輸入軸的速度也加快。反 之，當流過流量控制閥2"的水溫降低時，差速計量裝置4"輸入軸的 轉速減慢。
經過散熱器8"的散熱后，水的溫度降低，較低水溫的水從散熱 器的出口流入三通22，又分別流入流量控制閥9"和水表16。同理， 當流過流量控制閥9"的水溫增高時，該閥門的開口減小，流過其的 流量也減小，從而使流過水表16的流量加大，其波輪的轉速增大， 差速計量裝置4"的另一個輸入軸的速度也加快，反之則減慢。差速 計量裝置4"的兩個輸入軸的轉度，代表流入散熱器熱量的速率和流 出散熱器熱量的速率。差速計量裝置4"的計數器28"的數值代表散熱 器8"消耗的熱量。
圖4示出了本發明的流量控制閥,其包括 一流量控制閥的入口 、 一流量控制閥的出口、 一彈簧式記憶合金、 一閥芯、 一閥門開口及位 置調節旋鈕。熱量表中的流量控制閥2"和9"，可根據介質的溫度自 動調節流量的大小，其結構如圖4所示。43"為流量控制閥的入水口， 41"為流量控制闊的出水口， 33"為彈簧式記憶合金(或其它材料的溫 度傳感器)，其可以根據溫度的變化控制著閥芯4的上下位置，因而 闊門開口5 (闊的開口處必須為平面且具有一定的形狀)開口面積的
大小隨溫度的升高而減小，反之也然。故當介質的壓力不變時，介質 的流量隨介質溫度的增高而減小，或隨介質溫度的降低而增大。
圖中35"為位置調節旋鈕，起調節彈簧力大小的作用。
圖5示出了本發明的流量控制閥閥門開口狀態，若記憶合金的長 度與水的溫度成正比，則流量控制閥開口的形狀如圖5所示，圖中的 雙向箭頭44為閥芯2的移動方向，45為開口兩邊的曲線。
開口兩邊的曲線方程為<formula>formula see original document page 13</formula>
式中^——系數(1廠C);
S——比例系數(°C/mm)
C~~常數(mm2)(旁路分流管的截面面積)；
Ar——熱量表所設定的溫度測量范圍Ar = rmax-rrain (°C);
4n——熱量表所設定的最小測量溫度(°C); 7_——熱量表所設定的最大測量溫度(°C);
/——閥芯的位移(記憶合金的(伸縮)變形mm)
圖6示出了本發明的差速計量裝置，其包括 一高溫介質水表 15、 一低溫介質水表16、 一差速器4"和計數器28"。
如圖6中所示，本發明的差速計量裝置，當高溫介質進入高溫水 表15的入口 18并從出口 19流出時，帶動水表15的波輪轉動，其波
輪的運動傳給差速器4"的輸入軸之一；當低溫介質進入低溫水表16
的入口 21并從出口 20流出時，帶動水表16的波輪轉動，其波輪的 運動傳給差速器4"的另一個輸入軸。在差速器4"的兩個輸入軸的運 動的驅動下，差速器4"將合成運動傳給計數器28"，計數器28"顯示
差速器的合成結果。
上面通過優選實施例對本發明進行了說明，但本發明并不局限于 該優選實施例，而是可以有其他的變化。本領域普通技術人員很容易 理解，在不偏離本發明精神和范圍的情況下，可以對本發明做出各種 改變。本發明由所附的權利要求限定。
權利要求
1. 一種差動式無源熱量表，其包括入水流量控制閥(2”)、差速計量裝置(4”)、回水流量控制閥(9”)和它們之間的連接管道，差速計量裝置(4”)包括入流水表(15)和出流水表(16)，入水流量控制閥和出水流量控制閥均為溫度控制調節閥，即，根據介質溫度的高低來調節流過閥的流量的大小，入水表的入口與高溫介質端連通，出水表的入口與低溫介質端連通，其特征在于介質入口(1”)連接一三通(17)，介質分為兩路流入熱量表，一路(分流管路)流入入水流量控制閥(2”)入口，入水流量控制閥(2”)的出口與另一三通(7”)連接；介質的另一路(計量管路)流入水表(15)的入口(18)，水表(15)的出口(19)與三通(7”)連接，三通(7”)與散熱器(8”)的入口連接；散熱器(8”)的出口與第三個三通(22)連接后分為兩路，一路(分水流路)連接回水流量控制閥(9”)的入口，回水流量控制閥(9”)的出口與第四個三通(13”)連接，另一路(計量管路)連接水表(16)的入口(21)，水表(16)的出口(20)與三通(13”)連接，三通(13”)與介質出口(14”)連接。
2， 一種隨介質溫度自動調節流量的流量控制閥，包括入口 (43")，出口(41")，彈簧式記憶合金(33")，閥芯(4)，閥門開口 (5)和位置調節旋鈕(35")，其特征在于閥芯(4)上端設置可隨溫 度調節高度的彈簧式記憶合金(33")，從而可調節流出閥門的流體
3. 如權利要求2所述的流量控制閥，其特征在于還包括閥門口 (5)，閥的開口處必須為平面且具有一定的形狀，開口面積的大小隨溫度的升高而減小或降低而增大，開口兩邊的曲線方程為-—+ WC J —一2(l — Ara +廁)2式中X——系數(1廠C);B——比例系數(°C/mm)C^常數(mm2)(旁路分流管的截面面積)；Ar——熱量表所設定的溫度測量范圍Ar = 7_ -rmm CC);4m——熱量表所設定的最小測量溫度(°C); Lax——熱量表所設定的最大測量溫度(°C);/——閥芯的位移(記憶合金的(伸縮)變形mm)
4. 一種用于計量供暖管路熱量消耗的流量差速計量裝置，包括水表，波輪和計數器，其特征在于包括由一入流波輪和輸入及輸出軸構成的入流水表(15)以及由一出流波輪和輸入及輸出軸構成的出 流水表(16)，還包括一差速器(4")和一計數器，該差速器的輸入 軸將入流水表與出流水表的輸出軸的合成運動傳遞到計數器(28")， 以顯示散熱系統(8")消耗的熱量。
5. 如權利要求1所述的差動式無源熱量表，其特征在于所述 流量控制閥為如權利要求2的流量控制閥。
6. 如權利要求5的差動式無源熱量表，其特征在于所述流量 控制閥為如權利要求3的流量控制閥。
7. 如權利要求1的差動式無源熱量表，其特征在于所述差速 計量裝置為如權利要求4的差速計量裝置，其中入流水表的入口與高 溫介質流入端聯接，入流水表的出口端通向散熱器；出流水表的入口端與散熱器的出口連通。
8. 如權利要求5的差動式無源熱量表，其特征在于所述差速計量裝置為如權利要求4的差速計量裝置，其中入流水表的入口與高 溫介質流入端聯接，入流水表的出口端通向散熱器；出流水表的入口 端與散熱器的出口連通。
9. 如權利要求6的差動式無源熱量表，其特征在于所述差速 計量裝置為如權利要求4的差速計量裝置，其中入流水表的入口與高 溫介質流入端聯接，入流水表的出口端通向散熱器；出流水表的入口 端與散熱器的出口連通。
全文摘要
改進型差動式無源熱量表，包括入水流量控制閥(2”)、差速計量裝置(4”)、回水流量控制閥(9”)和它們之間的連接管道，差速計量裝置(4”)包括入流水表(15)和出流水表(16)，入水流量控制閥和出水流量控制閥均為溫度控制調節閥，介質入口(1”)連接一三通(17)，介質一路流入入水流量控制閥(2”)入口，入水流量控制閥(2”)的出口與另一三通(7”)連接；其另一路流入水表(15)的入口(18)，水表(15)的出口(19)與三通(7”)連接，三通(7”)與散熱器(8”)的入口連接。這種差動式無源熱量表克服了現有技術中的不足，提供一種結構簡單、其體積小、便于操作和維修、設計制造工藝簡練、成本低的差動式無源熱量表。
文檔編號G05D7/00GK101393057SQ200710195619
公開日2009年3月25日 申請日期2007年12月4日 優先權日2007年9月20日
發明者孫建東 申請人:北京聯合大學