膜片活塞式節溫器閥門驅動裝置的製作方法

2023-08-04 12:18:21 1

專利名稱：：膜片活塞式節溫器閥門驅動裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種活塞氣動式節溫器，尤其是利用氣壓推動的闊門驅動裝置。
背景技術：
：冷卻系統是發動機的重要組成部分，節溫器又在冷卻系統中起著至關重要的作用。目前發動機冷卻系統屮廣泛採用的是蠟式節溫器，按功能部件分由閥門驅動機構、閥門機構、託架組成。這種節溫器由支架、主閥門、推桿、石蠟、膠管、副閥門、節溫器外殼、彈簧等組成。用石蠟作為感溫介質，利用石蠟熔化體積膨脹，迫使膠管收縮，從而推動推桿，使閥門逐漸打開。還有乙醚式節溫器，它是在摺疊圓筒中充入乙醚，利用乙醚在液化時形成真空，汽化時體積膨脹的原理，使摺疊圓筒產生收縮或伸長，達到控制閥門開閉的目的。由於石蠟熱膨脹的絕對膨脹量不能產生足夠的位移，推動閥門實現開關動作。因此，蛣式節溫器實際上是利用液壓原理，靠大直徑腔內的液態石蠟膨脹的擠壓力推動小直徑的推桿，即大活塞推小活塞的方式增大推桿行程，造成結構相對複雜。另外，還要考慮液態石蠟的密封問題，其製造難度、精度及製造成本相對較高。乙醚式節溫器因摺疊圓筒時時隨溫度的變化而膨脹或收縮，容易引起機械疲勞、導致摺疊筒的損壞。
發明內容本發明的目的在於為提供一種感溫介質便宜、結構簡單、性能穩定、壽命長的膜片活塞式節溫器閥門驅動裝置，替代現有的閥門驅動機構。由閥門驅動機構、閥門機構、託架構成一個節溫器。發明構思本發明通過一種沸點合適的液體，利用液體汽化產生壓力作用於膨脹膜片、活塞及活塞杆，推動闊門在一定的溫度範圍內實現開關動作。為此，本發明的技術方案為膜片活塞式節溫器閥門驅動裝置，包括缸筒、活塞、活塞杆，活塞與缸筒的內腔配合，活塞杆與活塞連接，活塞杆的頭部穿出缸筒上端直接伸出，其特徵在於缸筒的下端設有活塞行程限位擋圈，缸筒的上端、活塞上都設有通氣孔；一個感溫桶內腔裝有沸點在5(TC7(TC之間的液體，感溫桶的開口處設有膨脹膜片，膨脹膜片周邊與感溫桶氣密封；所述感溫桶置於缸筒的下端，並與缸筒連接成一體。工作過程該膜片活塞式節溫器閥門驅動裝置運用於節溫器中，與閥門機構一起裝在託架上構成節溫器，在常溫下或者當發動機的溫度低於85"C時，感溫桶內的液體在冋位彈簧K預壓力作用下，不發生汽化現象。隨著發動機水套中的冷卻液的溫度不斷升高，當冷卻液溫度高於一定溫度時，感溫桶內的液體開始汽化，使膨脹膜片下方的壓力升高，推動膨脹膜片向上運動，從而推動活塞及活塞杆向上運動。活塞杆推動閥門克服回位彈簧的壓緊力一起向上運動，將閥門打開。閥門完全打開後，活塞運動到缸筒的最上端，當感溫桶內的液體的溫度繼續升高時，膨脹膜片下方的壓力將增大，感溫桶內的液體的沸點隨之增大，從而使感忌桶內的液體的溫度與其沸點形成一種平衡狀態，感溫桶內的液體停止汽化，節溫器處於一種較穩定的平衡狀態。當發動機水溫低於一定溫度時，感溫桶內的液體將液化，膨脹膜片下方的壓力降低，閥門的開度隨之減小，直至關閉閥門。有益效果該闊門驅動裝置採用價格低廉、沸點合適的液體，利用液體壓力和沸點的關係，使液體在合適的溫度汽化膨脹產生驅動力，並採用簡單的活塞式結構傳遞驅動力，作用於閥門機構，達到閥門開啟或關閉的目的。這樣一種創新型的裝置具有結構簡單、可靠性好的優點，運用於汽車節溫器，可增添一種既實用又能帶來良好經濟效益的新型產品。圖1是膜片活塞式節溫器閥門驅動裝置的主視圖。圖2是膨脹膜片結構主視圖。圖3是膨脹膜片結構俯視圖。圖4是丙酮的飽和蒸汽壓和沸點的實驗曲線圖。圖5是用MatLab仿真軟體進行直線擬合得到的直線圖。圖1中，l是膨脹膜片、2是液體、3是感溫桶、4是活塞行程限位擋圈、5是活塞、6是活塞杆、7是缸筒。具體實施例方式如圖1所示的膜片活塞式節溫器閥門驅動裝置，包括感溫桶3、膨脹膜片1、限位擋圈4、缸筒7、活塞5、活塞杆7，活塞5與缸筒7的內腔配合，活塞杆7與活塞5連接，活塞杆的頭部穿出缸筒上端直接伸出，活塞行程限位擋圈4設在缸筒的下端，缸筒7的上端、活塞E上都設有通氣孔；感溫桶3內腔裝有沸點在5(TC7(TC之間的液體2，感溫桶的開口處設有膨脹膜片l，膨脹膜片1周邊與感溫桶3氣密封；所述感溫桶3置於缸筒的下端，並與缸筒7連接成一體。感溫桶內的液體2是沸點在5(TC70'C之間的液體，使得節溫器閥門在發動機水溫為85。C90'C之間時能打開。如圖2、3所示的了膨脹膜片，膨脹膜片的表面3是凸凹不平的曲面，這是為了減小膨脹膜片在膨脹時的變形量，降低膨脹膜片工作是的拉應力，消除疲勞破壞，提高使用壽命。使用時，膜片活塞式節溫器閥門驅動裝置與閥門機構直接連接在託架上，活塞杆7作用於閥門上。液體的選擇及回位彈簧的設計與計算液體可選擇沸點在50'C7(TC之間純有機化學液，由此我們通過實驗選取了丙酮(沸點為56.48'C),並通過對丙酮實驗數據的修正，對回位彈簧進行了設計，從而得到對整個節溫器起重要作用的回位彈簧的設計參數。實驗中選取活塞的直徑為20mm，彈簧剛度為1.3AT/m,彈簧的預壓量為15mm。丙酮的溫度和壓力關係的實驗數據如表1:表l丙酮溫度和壓力的關係實驗數據tableseeoriginaldocumentpage4tableseeoriginaldocumentpage5按節溫器的設計要求，從85'C9(TC閥門完全打開時，開度應為7mm。從實驗數據可以看出，活塞在這個溫度範圍內上升了大約6mm，丙酮沸點是56.48°C，可以作為感溫液的最好選擇。由於實驗過程有誤差存在，需要對實驗數據進行修正，修正過程如下依據液體的飽和蒸汽壓和沸點的關係，即克勞修斯一克拉貝龍方程formulaseeoriginaldocumentpage5R為摩爾氣體常數，T為熱力學溫度，A，為在某一溫度下純液體的摩爾汽化熱，溫度範圍較小時，A，^可以近似作為常數，積分得formulaseeoriginaldocumentpage5以1叩對*作圖應為一條直線，由於丙酮的沸點為56.48'C，依理論在達到沸點之前，活塞應該是沒有位移的，故可以從56'C開始進行研究。通過實驗數據作出其曲線，如圖4。用MatLab進行直線擬合後，得到的直線如圖5。少根據圖5所得到的直線方程為formulaseeoriginaldocumentpage6通過擬合後的直線方程可以對數據進行修正及誤差分析，製成表格形式如表2(其中A為絕對誤差，lAl/F為相對誤差，J為標準差)。表2直線模型擬合函數誤差分析tableseeoriginaldocumentpage6從表2中可以看出，絕對誤差A的最大值為1.0，相對誤差lAl/F的最大值為5%，標準差formulaseeoriginaldocumentpage6，滿足設計精度要求。V22,=1由於節溫器的閥門一般要求在85'C9(TC之間打開，故需要算出這個溫度範圍內每個溫度點所對應的壓力值，即回位彈簧工作時的工作載荷，以便進行彈簧的設計。以閥門的開度7mm計算，可以算出每個溫度點對應的彈簧變形量，如表3所示，從而可得出彈簧的剛度。表3溫度與彈簧變形量對應關係tableseeoriginaldocumentpage6tableseeoriginaldocumentpage7彈簧的剛度為(48.2-39.4)/(38.25-31.27)二1.26AV附w，由表3知彈簧的預壓縮量為31.27mra，由此可進行彈簧的設計。綜上所述，選用丙酮，根據其沸點與表面壓力的關係，對回位彈簧進行設計，可以滿足設計及實用要求。權利要求1.膜片活塞式節溫器閥門驅動裝置，包括缸筒、活塞、活塞杆，活塞與缸筒的內腔配合，活塞杆與活塞連接，活塞杆的頭部穿出缸筒上端直接伸出，其特徵在於缸筒的下端設有活塞行程限位擋圈，缸筒的上端、活塞上都設有通氣孔；一個感溫桶內腔裝有沸點在50℃～70℃之間的液體，感溫桶的開口處設有膨脹膜片，膨脹膜片周邊與感溫桶氣密封；所述感溫桶置於缸筒的下端，並與缸筒連接成一體。2、根據權利要求l所述的膜片活塞式節溫器閥門驅動裝置，其特徵在於所述膨脹膜片的表面是凸凹不平的曲面。3、根據權利要求l或2所述的膜片活塞式節溫器閥門驅動裝置，其特徵在於所述溫桶內腔裝的液體為丙酮。全文摘要本發明提供了膜片活塞式節溫器閥門驅動裝置，包括缸筒、活塞、活塞杆，活塞與缸筒的內腔配合，活塞杆與活塞連接，活塞杆的頭部穿出缸筒上端直接伸出，活塞行程限位擋圈設在缸筒的下端，缸筒的上端、活塞上都設有通氣孔；一個感溫桶內腔裝有沸點在50℃～70℃之間的液體，感溫桶的開口處設有膨脹膜片，膨脹膜片周邊與感溫桶氣密封；所述感溫桶置於缸筒的下端，並與缸筒連接成一體。本發明利用液體汽化產生壓力作用於膨脹膜片、活塞及活塞杆，推動閥門在一定的溫度範圍內實現開關動作。其結構簡單、性能穩定、壽命長，能替代現有的閥門驅動機構。文檔編號F01P7/16GK101285415SQ20081004781公開日2008年10月15日申請日期2008年5月20日優先權日2008年5月20日發明者邱新橋申請人:湖北汽車工業學院