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產品導航
技術文章

自動溫控閥工作原理、性能特點與分類
 一、前言 
    自動溫控閥是一種控制流體溫度的新型閥門，又稱 自力式溫控閥或自動恒溫閥，簡稱恒溫閥。它依靠感溫 傳感器內感溫材料的膨脹力來驅動閥門啟閉，從而調節 進入閥門的冷、熱流體流量達到控制流體出口溫度的目 的。它是一種不需外接能源，而由熱敏元件吸收流體的 熱量并轉換為機械能，使執行機構按一定的調節規律工 作的自動溫度控制器。 

    二、自動溫控閥工作原理、性能特點與分類

     1. 工作原理
     自動溫控閥其基本結構由感溫傳感器自力式執行機 構和閥體組成。感溫元件結構如圖1所示，流體通過閥門時，位于閥體內部感溫元件受熱（或遇冷）→熱量 通過剛性純銅密封容器外壁使杯內感溫蠟受熱熔化（或冷凝）體積膨脹（或收縮）→推動橫隔膜、錐形橡膠體→推動活塞→帶動調節啟閉件，從而調節閥門的開度。 實際結構中，一般還設計有：

                

    （1）放大機構 將活塞傳遞來的微小的軸向位移放 大到環向，使得對閥門的開度調節能力大大增加。
    （2）復位彈簧機構 使得感溫蠟體積遇冷收縮時活 塞回位。 
    （3）溫度控制設定機構 使得該閥門在使用中可根 據實際情況對控制溫度進行設定和調整［1］、［2］。
     圖2為單執行機構三通閥結構圖、圖3為兩通自動恒溫閥結構圖，圖4為適合于大流量時使用的多執行機構三通閥結構圖。

                
　　

    2.自動恒溫閥特點［1］、［2］ 
    相對于電動、氣動、電磁溫度控制閥，自動恒溫閥 有如下的優點：①無需電源或壓縮空氣等外部動力，結 構簡單，**性高。⒅溫度控制精度高，工作穩定。③過溫保護裝置靈敏可靠，保護范圍大，能確保特殊情 況下設備**運行。④比例式控制，不會引起水錘危 害。⑤適用范圍廣，可用于多種介質的溫控場合。⑥體 積小，不怕凍，重量輕，安裝方便。 

    三、自動溫控閥的應用 

    廣泛應用于采暖、熱水供應、航天航空、電力、能 源動力、冶金、船舶等工業各種熱交換設備的溫度自動 控制，如壓縮機、汽輪機、內燃機、齒輪箱、大型真空 泵等需要恒溫潤滑的機械冷卻系統中及印染、紡織、食 品、皮革等行業需恒溫排放流體的場合。自動溫度控制 閥的工業應用有以下幾個方面。
    1. 在動力機械潤滑冷卻系統中的應用 
    壓縮機、汽輪機、內燃機等高速回轉的動力機械其 軸承部位需要良好的潤滑和冷卻。且對于潤滑油的溫度 要求十分嚴格，油溫過高或過低都會影響機器的正常運 行。實際工程中常用冷卻器換熱的方法來降溫，但難于 控制冷卻后的溫度。在潤滑油循環管路中安裝自動溫度 控制閥，將冷卻后的潤滑油與未經冷卻的潤滑油分別通 入自動溫度控制閥，其出口油溫將自動保證確定的*佳 油溫。比如在螺桿式壓縮機潤滑油冷卻回路的恒溫系統 中，當潤滑油溫度保持在 42℃±5℃時才能保證良好的活性和潤滑性能。自動溫渡控制閥與換熱器在冷卻回路 中的安裝如圖5 所示。這種配置很好地保持了油溫的穩 定，既保證油溫不會過高而造成潤滑油黏度下降、潤滑性能降低，也避免了油溫過低引起潤滑油黏度過大，甚 至水份在系統內析出。根據介紹，高精度自動溫控閥可 將油溫控制到 42℃±5℃。



    在汽輪機、內燃機、變速器齒輪箱中的應用也是如此。目前，我國300MW以上發電機組主要采用引進設 備或技術，其中汽輪機潤滑油冷卻系統中皆采用自動溫控閥來控制潤滑油油溫。機車內燃機、船用柴油發動機、V8 汽車發動機也都采用冷卻器前加三通自動溫控 閥的配置來控制潤滑油的溫度［3］。
     航空器發動機增速器齒輪箱在高速運轉時的情況也 與動力機械的工況相近，故也采用三通自動溫控閥的形 式來保持潤滑油冷卻回路的恒溫。 
    2. 在液壓系統冷卻回路恒溫系統中的應用 
    液壓系統要求對其油液溫度進行控制，特別是對運行中溫度控制準確度要求較高的液壓系統，如伺服系統、比例系統、液壓元件試驗臺及連續運行的大型液壓設備等，目前較多采用電測電控和機械組合匹配的冷卻 控制即電磁水閥的方式，這種控制方式*大的缺點是控制形式屬開關量控制，不能實現隨系統發熱量的變化而調節冷卻水量，并且常因水中銹垢和混雜顆粒，造成電磁水閥閥心動作失靈、電磁鐵燒壞等故障和造成水源浪 費。另一種是使用比例式冷卻水控制方式即電動調節閥 的方式，與前一種方法相比，它具有能隨系統發熱量的 變化調節冷卻水量和控制精度高的優點，但因其組成環 節多，故障率高，且目前與電動執行器組成*小的輸水 閥通徑都在 50mm 以上，而液壓系統常用的都在 50mm 以下，因此在使用中受到限制。
    在液壓系統冷卻回路應用自動溫控閥則具有結構簡單， 動作可靠，性能穩定，無須外部動力，精度高等特點，它與冷卻器組成一個閉環冷卻水調節系統，是一種較為理想的液壓系統冷卻水調節方法。國外已經有大量新型液壓系 統選用自動溫控閥作為冷卻水調節元件，運行情況十分理想［4］、［5］。
    3. 在生產過程中流體溫度控制中的應用
    自動溫控閥大量地應用在各種生產工藝流程的流體溫度控制中，如印染、紡織、食品、皮革等行業需恒溫排放流體的場合。 
    例如在連續鑄錠生產線結晶器冷卻水溫度控制中的應 用：包頭鋼鐵公司立彎式連續鑄錠生產線結晶器冷卻水屬 于閉路軟水循環系統，熾熱鋼液（溫度大于1600℃）的初 凝是在結晶器內完成的，形成 3-8mm 坯殼（中心仍是熾熱鋼液），在引錠桿作用下進入扇形段，進一步噴淋固化直至拉矯機，形成*終鑄坯。如果在結晶器內冷卻不均勻或 成形不好，就出現拉漏、沾鋼的嚴重后果。該系統由德國西馬克公司進行基礎設計，采用的就是DN500 三通自動溫控閥，通過旁路回水與板式換熱器的回水混合，經熱平衡 達到澆鑄工藝要求的溫度40-45℃［6］。
     德國 L&E公司為了提高效率，降低能耗和減少污染， 在新型造紙機尤其是能源消耗*大的是造紙機的干燥部分， 其真空站冷凝器冷卻水出口溫度控制，采用了三通自動溫 控閥，用來自動地改變冷卻水的排出量而控制其排出溫度， 防止熱污染，并使冷卻水得以充分利用。既減少了冷卻水的消耗量，又能把一定溫度的水送入其他工序利用，如漿 的制備等，由此又利用了熱能［7］。

    四. 結束語 

    隨著科技的發展，工業規模的擴大，工業生產呈現 大容量，高參數，高效低耗，低污染和高自動化的趨勢，對溫度控制的精度和**可靠性要求愈來愈高。自 動溫控閥以其優越的性能而有著廣闊的發展空間。目前，國內已經有一些企業和高校正在從事這方面的研究 和開發，這無疑有利于中國重大技術裝備國產化。
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