技术领域
[0001] 本
发明涉及到燃气热水器，尤其涉及一种可用于燃气热水器进水管路上的
控制阀及使用该控制阀的燃气热水器。
背景技术
[0002] 在高层住房中，经常出现用户用水压
力不稳定的情况。水压不稳定，带来的结果就是水流量的忽大忽小。这样使用热水器时，由于热水器的恒温性能有限，导致经常出现水温忽冷忽热的现象，严重影响洗浴的舒适性。
[0003] 并且，
现有技术中燃气热水器的启动条件都是通过监测流经热水器的水流量来进行的。当流量达到热水器启动设计值时，燃气热水器就开始启动
风机进行前清扫工作状态。但家庭中管路复杂，用水过程或用水结束时，管路中有压力
波动现象，这些压力波动经常会使在没有热水用水需求时，有水流流出和流进热水器，当这种非正常的水流量达到热水器的启动流量时，风机也会启动前清扫状态，导致热水器的非正常启动。这就是常说的热水器自启动现象。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种能自动启闭从而打开或关闭进水管路的燃气热水器用控制阀，以避免燃气热水器的自启动现象。
[0005] 本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种能避免自启动且能有效抑制出水流量波动的燃气热水器，以获得更稳定的出水效果。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种燃气热水器用控制阀，包括
阀体和阀芯，所述阀体内设有贯通所述阀体的水流通道，所述阀芯将所述水流通道分隔为位于上游的进水通道和位于下游的出水通道；其特征在于所述阀体内还设有与所述水流通道交叉连通的阀腔；
[0007] 所述阀腔包括左腔、右腔和连接在左腔和右腔之间的中间腔；
[0008] 所述阀芯限位在所述中间腔内并能在所述中间腔内往复移动从而打开或关闭所述水流通道；所述左腔对向所述阀芯的截面积小于所述右腔对向所述阀芯的截面积；
[0009] 所述阀体内还设有连通所述左腔和所述进水通道的第一旁路以及连通所述右腔和所述出水通道的第二旁路。
[0010] 为使阀芯的动作更稳定、可控，可以在所述左腔内能滑动地设有能封堵住左腔的左阀塞，所述右腔内能滑动地设有能封堵住右腔的右阀塞；所述阀芯通过阀杆连接所述左阀塞和右阀塞；
[0011] 所述第一旁路连通所述左阀塞左侧的左腔部分；所述第二旁路连通所述右阀塞右侧的右腔部分。
[0012] 较好的，所述第二旁路为阻尼通道。将第二旁路设计为阻尼通道能有效防止阀芯快速右移，从而避免进水压力突然增高时阀芯快速打开所导致的热水器自启动现象；通过减缓阀芯移动速度对热水器启动流量提供一定的补偿作用。
[0013] 为使水流流动顺畅，所述出水通道可以包括大管和喉管；所述大管的管径进水通道的管径相适配，所述喉管的管径小于所述大管的管径。大管与喉管之间可以
倒角过渡、圆滑过渡，也可以直角过渡；优选倒角和圆滑过渡。
[0014] 作为上述各方案的进一步改进，较好的燃气热水器用控制阀满足下述条件：
[0015]
[0016] 其中，P1max为最大进水压力；
[0017] Qmin为所安装热水器的最小启动流量；
[0018] A1为左腔的截面积；
[0019] A2为右腔的截面积；
[0021] 对于家用燃气热水器，通常情况下，所述P1max为0.5～0.8MPa；Qmin为1.5～2.5L/min。
[0022] 上述各方案中，较好的，所述阀腔为阶梯状埋孔，所述阀腔的轴线垂直于所述水流通道的轴线。
[0023] 使用上述各方案中的燃气热水器用控制阀的燃气热水器，其特征在于控制阀上的所述进水通道和所述出水通道连接在热水器的进水管上；
[0024] 所述进水管还通过第三旁路连接
膨胀水箱；所述膨胀水箱位于控制阀的下游。
[0025] 所述进水管上还设有用于监测所述进水管内水流量的流量
传感器；所述流量传感器位于所述膨胀水箱的下游。
[0026] 与现有技术相比，本发明所提供的控制阀通过进出口压力作用于两个阀塞之间的角力来控制阀芯的动作，使得用水时阀完全打开，不用水时阀完全关闭，以有效避免热水器自启动现象的出现；使用该控制阀的燃气热水器，控制阀与膨胀水箱配合，不仅能有效避免燃气热水器的自启动现象，而且能缓和水压波动、对热水器出水具有稳流效果，热水器燃烧更稳定，从而获得更好的用
水体验。
附图说明
[0027] 图1为本发明
实施例中控制阀的纵向剖视图(水流通道关闭状态)；
[0028] 图2为本发明实施例中控制阀的纵向剖视图(水流通道打开状态)；
[0029] 图3为本发明实施例热水器的示意图。
具体实施方式
[0030] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0031] 本实施例中的方向描述均为相对关系，实际产品不受此限制。
[0032] 如图1至图3所示，本实施例中所使用的控制阀包括：
[0033] 阀体1，其内设有：
[0034] 水流通道11，纵向贯通阀体1，用于连接燃气热水器的进水管6，水流通道11被阀芯2分隔为位于上游的进水通道11a和位于下游的出水通道11b；出水通道11b包括位于上游的大管11ba和位于大管下游的喉管11bb；大管的管径进水通道的管径相适配，本实施例为相等；所述喉管的管径小于所述大管的管径。大管通流截面积为A3，喉管通流截面积为A4。
[0035] 阀腔12，与水流通道11交叉设置，本实施例中的阀腔12为阶梯状埋孔，并且阀腔的轴线垂直于水流通道11的轴线。阀腔12包括左腔12a、右腔12b和连接在左腔12a和右腔12b之间的中间腔12c。本实施例左腔12a的截面积A1＜右腔12b的截面积A2＜中间腔12c的截面积。
[0036] 第一旁路13，用于连通左腔12a和进水通道11a。
[0037] 第二旁路14，用于连通右腔12b和所述出水通道11b。为使阀芯能平滑地右移开启水流通道，本实施例中的第二旁路14为阻尼通道；第二旁路的具体结构可以根据需要选用现有技术中的任一种阻尼通道，本实施例为采用管径较小的管道，并在管道上间隔设置了两个管径收缩的喉部。
[0038] 本实施例中，第一旁路13连通所述左阀塞左侧的左腔部分；所述第二旁路14连通所述右阀塞右侧的右腔部分。
[0039] 阀芯2，用于打开或关闭水流通道，限位容置在中间腔12c内并能在中间腔12c内往复移动从而打开或关闭水流通道11。
[0040] 左阀塞4，能滑动地容置在左腔12a内，并能封堵住左腔，将左腔分隔为左部和右部；左阀塞4的截面积与左腔的截面积相等，为A1。
[0041] 右阀塞5，能滑动地容置在右腔12b内，并能封堵住右腔，将右腔分隔为左部和右部；右阀塞的截面积与右腔的截面积相等，为A2。
[0042] 阀芯2、左阀塞4和右阀塞5通过阀杆3相连接。
[0043] 设定进水通道内水压P1，出水通道内水压P2，右腔右部水压P22。
[0044] 在静压状态下，由管道内各处压力相等可知P1＝P22，因此P1A1＜P22A2。即热水器不工作时，阀芯在两个阀塞角力作用下必处于最左端，阀
门处于关闭状态。
[0045] 在水流正常流通时，阀门完全打开，阀芯处于最右端。水流经过喉管结构时由于流速会增加，导致喉管处的压力减小；并且流量越大时P1和P22之间的压差值越大。因此在正常通水时要保证阀芯处于最右端，水流通道完全打开，则需要在热水器的最小启动流量Qmin情况下，由流量连续方程可知有：A3V3＝A4V4＝Q(1)
[0046] 所以
[0047]
[0048] 忽略高度差值和节流压力损失，由伯努利方程：
[0049]
[0050] 将式(2)、(3)带入式(4)得：
[0051]
[0052] 在稳定状态下P22＝P2 (6)
[0053] 要求推动阀芯到右端，则P1A1>P22A2即P1A1>P2A2 (7)
[0054] 将式(5)带入式(7)得：
[0055]
[0056] ρ为水的密度；
[0057] 由于A1小于A2，则(A1-A2)<0，并且大管通流面积A3大于喉管通流面积A4，所以因此如果当进水水压P1为最大，水流Q为最小时，式(8)能得到满足，则可以保证在正常开启的情况下，阀芯将向右移动。
[0058] 令最大进水压力为P1max最小启动流量为Qmin。那么控制阀需要满足：
[0059]
[0060] 对于常规的家用燃气热水器，水路中的最高水压P1max一般在0.5-0.8MPa，热水器的最小感应流量值Qmin一般在1.5-2.5L/min。将这些确切的数值代入公式，即可确定出适配不同规格的热水器的A1、A2、A3和A4。
[0061] 按上述规则设计出的控制阀，水路静压状态下，阀门关闭；当阀门上游管路内水压波动时，将不会影响到阀门下游的管路。只有在下游管路中的水流失，水压下降时，阀门才自动打开，有效避免了管路中水压波动所导致的燃气热水器自启动现象。
[0062] 如图3所示为使用上述控制阀的燃气热水器，将控制阀上的进水通道11a和出水通道11b连接在热水器的进水管6上；进水管6还通过第三旁路61连接膨胀水箱7；膨胀水箱7位于控制阀的下游。
[0063] 膨胀水箱可以根据需要选用现有技术中的任一种。
[0064] 进水管6上还设有用于监测所述进水管内水流量的流量传感器8；流量传感器8位于膨胀水箱7的下游。
[0065] 系统运行过程：
[0066] 燃气热水器初始时，控制阀的阀芯处于最左端，如图1所示，此时热水器的进水与进水管路处于隔绝状态。
[0067] 当用户有用水需求时，首先膨胀水箱内的水在膨胀水箱内部的气压作用下流出，流量传感器检测到有足够的水流量通过后，热水器也相应的开始启动。随着膨胀水箱的水流出，热水器内部的水压P21下降，导致作用在右阀塞右端面上的水压P22也降低，当出现P22A2＜P1A1时，阀芯在进水压力的作用下向右移动，打开水流通道，控制阀的进水和出水开始导通。热水器得以正常出水。膨胀水箱压力下降越多则P22越小，那么控制阀的开阀速度则越快，这样对用户端出水的流量起到了补偿作用，就保证了用户在开始用水的时候不会出现过大的流量波动。
[0068] 当阀芯移动到最右端时，如图2所示，此时控制阀完全打开。用户用水需求持续时，则此状态也将维持。
[0069] 控制阀完全打开后，热水器进入正常运行状态。此时膨胀水箱开始起到稳定水流量的作用。膨胀水箱之所以有缓冲水压波动功能的原因是：当管路水压过大时，膨胀水箱处于吸收水流量的状态，这样就对进入热水器的水量进行分流，使水压变大时，热水器的出水量在一定时间内保持基本不变。当管路水压过小时，膨胀水箱处于排水状态，这样就和进入热水器的水量形成了合流，因此即使水压变小，热水器的出水量也能在一定时间内基本不变。
[0070] 以容积为5L的膨胀水箱为例，在
频率为10s、压力波动值为0.043Mpa-0.174Mpa状态下，本实施例在压力波动的情况下，热水器的出水流量变化量只有1L/min。而不使用膨胀水箱的流量变化量达到5L/min。
[0071] 当用户关闭热水器出水端
水龙头，则整个热水器水路中各处的水压都将慢慢地与进水水压保持一致，即P22＝P1。因为A2>A1，所以此时P22A2>P1A1。阀芯在压力的作用下向左移动。最终将控制阀关闭。
[0072] 在关闭后，如果热水器前端管路出现水压的突然增大，则不会使热水器内部的水压同时变大，导致自启动的问题出现。因为第二旁路管路细长，并且管路中还设有多个阻尼缓冲口，因此即使在关闭状态下，进水端的压力突然升高很多，控制阀也不会
马上打开，阀芯只会缓慢的右移，所以不会使热水器出现自启动。
[0073] 并且由于膨胀水箱总是保存有一定水量，所以在开始使用热水器的前期，总是先使用膨胀水箱中存储的水。
