专利名称：自主流体控制系统及其方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于流体自主控制的系统及其方法和应用，更具体而言，是涉及一种对流体流量大小调节及流通或不流通状态改变的流体自主控制系统及其方法和应用，特别是针对流体及其系统的热力学性能的自主控制，以及在热管内部流体的控制方法及应用。
背景技术：
现有的对流体进行流量控制的流体控制技术，主要是采用阀门实现，一是通过外界的手动调节阀门开合大小，来控制内部流体流量的变化；二是应用不同种类的传感器，如温度传感器、压力传感器、流量传感器等传感器件，通过一个伺服机构自动调节阀门的开合大小来实现对内部流体流量的调节。现有流体控制技术无论是通过手动调节阀门的大小或是通过传感器自动调节阀门的开合来实现对流体流量的控制，都属于外界的控制方式，而不是自主的控制方式。在压力容器、化工设备中，有利用压力来控制的安全阀，其主要的目的是为了控制容器内部的压力是否超过设计的标准，如果超过标准安全阀将自动打开以减少容器内部的压力，避免爆炸，这类安全阀虽然属于一种自主的控制系统，但并非对流体进行流量及温度的控制，也没有在热管内部使用。
热管自发明以来在国民经济中有着广泛的应用，但利用热管进行热控制的技术主要为不凝结气室热控制技术，其类型主要为可变导热管(VCHP)及毛细泵回路热管(CPL)，其共同特征为设有不凝结气室，通过调整不凝结气室的压力对热管换热面积进行控制，以实现对热管蒸发端或冷凝端设定温度的控制，目前该控制技术涉及到用温度传感、电源加热、波纹管膨胀等技术控制不凝结气室的压力来实现对热管传热能力的控制。上述热控制技术通过对不凝结气室温度、压力的控制实现对热管传热能力的控制其缺点在于1、现有技术单纯利用不凝结气室对热管传热进行控制，则无法实现精确的温度控制；需要外界控制器件配合，才能实现温度控制。
2、不凝结气室温度受环境温度变化的影响较大，因此无法适应环境温度变化区域的传热温度控制。
3、不凝结气室热控制技术工艺复杂，难以严格确定不同气体分界面，因而很难达到所要求的控制精度。
发明内容
本发明公开了一种自主流体控制系统及其方法和应用，旨在利用设计的子母阀门结构系统，通过将流体的温度、压力、重力、流速、流量等物理特征的变化直接转变成子结构和母结构的相对开度及开闭状态的变化的方法，来实现对流体的流通或不流通、流量的调节及温度大小进行自主的控制；同时实现了对被控制系统的热力学性能的控制。本发明控制系统及其方法可应用在换热器、散热器、集热器、蓄热器中对流体自主的控制；特别是针对有高精度温度要求的航天、军事、精密机械、化工设备、发动机温度控制等领域。本发明不需要外界动力、电子传感装置，故不受外界干预、稳定可靠。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明自主流体控制系统至少包含一个可对流体流量进行调节及其流通、不流通状态改变的子结构和母结构构成的子母阀门，母结构与流体空腔壳体紧密相连或为流体空腔壳体的一部分，子结构与母结构紧密接触；该控制系统通过将流体的物理特征变化转变为子结构和母结构子母阀门的相对开度及开闭状态的变化，从而实现对流体的自主控制。
所说子母阀门中母结构为下列结构之一a)母结构与流体空腔壳体接触的部分为流体空腔壳体的内截面形状，并通过焊接、粘接相互连接；b)母结构是流体空腔壳体的一部分；c)母结构的至少一部分外形与子结构上的至少一部分相互紧密接触。
所说子母阀门结构的形状可为下列结构的一种圆环-球体；环体-多棱体；圆环-圆柱体；环体-多边体；环体-锥体；子母阀门中子结构与母结构紧密接触的部分上加工有增加气密性和寿命的涂料、垫片或垫圈；
子母阀门结构上加工有至少一个连通其子结构和母结构不同两侧的通道，子结构上的通道与母结构上的通道不直接相互连通，并将其设计在子母阀门结构相互接触的区域；所说子母阀门所在的流体腔体内设计有用于汽(气)液分离的分离器，使分离后的汽(气)体和液体反向在不同的流动通道内流动；所说汽(气)液分离器还可与子母阀门结构为一体型结构，子母阀门所在的流体腔体内设计有至少两种流体流动的通道，汽(气)液被分离后通过不同的通道流动，子结构上的通道与母结构上的通道不直接相互连通，并将其设计在子母阀门结构相互接触的区域，在该区域汽(气)体通道的流通面积大于液体通道的流通面积；所说汽(气)液分离器所在流体腔体内设计有用于液体流动的通道和汽(气)体流动的通道，在液体通道内部还可安装由子结构和母结构构成的子母阀门；在子母阀门所在流体腔体内可设有下列类型之一的档板a)与流体管道相互连接的档板，并在挡板上加工有至少一个沟通挡板两端的挡板通道；b)流体管道的一部分壳体为档板；在挡板与子结构之间设计有至少一个连接挡板与子结构的连接件，连接件为下列器件之一弹簧，热变形金属片，带有空腔或带有附属空腔的器件；所说带有空腔或带有附属空腔器件至少选择自下列器件之一活塞、波纹管、气囊，并且在空腔或附属空腔中装有液气相变物质、液液相变物质、固固相变物质、固液相变物质中的一种相变物质；上述空腔或附属空腔中所装液气相变物质为水、氟立昂、乙醇、氨、丙酮、乙烷、氮、纳、奈、钾、铯、导热油、汞中的至少一种；并将上述空腔或附属空腔保持常压或经过抽真空保持低于大气压进行密闭；本控制系统在同一个流体流动通道上的不同流体通道内设计有不同的子母阀门；本控制系统还至少包含一种流体，以及可供流体流动的至少一个管道；上述流体及管道至少选择下列一种流体及管道流体为输送城市供水管道的水及管道；流体为输送原油的油及管道；流体为输送城市气(汽)体供水管道的水及管道；
本控制系统还至少包含一种流体，以及可供流体循环流动的至少一个可以封闭的腔体，所说流体为单质或混合物流体；所说流体及其可供流体循环流动的至少一个可以封闭的腔体为下列任意器件之中的流体及腔体热管内部的流体及热管腔体；空调内部的流体及空调腔体；制冷设备内部的流体及制冷设备腔体；动力设备散热器内部的流体及管道；供暖管道的流体及供暖管道；热泵内部的流体及流体循环流动管道；热水器的流体及流体流动腔体；液压设备的流体及流体循环流动管道；所述两种以上的流体是选择下列之一的流体流体都是在一个可以封闭的腔体内循环的流体；至少一种流体是在一个可以封闭的腔体内循环的流体，至少另一种流体是在该以封闭的腔体外的流体；可供流体流动的一个腔体或可供流体循环流动的一个封闭腔体是换热器、散热器、集热器、蓄热器中的一种。
将流体充入到可供流体循环流动的至少一个可以封闭的腔体内部，保持空腔内部的真空度低于1帕(1Pa)进行密闭，所充入的流体为单质或混合物流体。
本发明自主流体控制方法是选择至少一种流体，以及可供流体流动的至少一个管道或可供流体循环流动的至少一个可以封闭的腔体，并在其管道或腔体内部安装由子结构和母结构构成的子母阀门；并通过将流体的温度、压力、重力、流速、流量等物理特征变化直接转变为子母阀门中子结构和母结构的相对开度及开闭状态的变化，从而自主的使流体的流通、不流通的状态改变或进行流量调节控制，实现对流体物理特征的自主控制及流体系统热力学性能的自主控制；选择至少一种流体，以及可供流体流动的至少一个管道或可供流体循环流动的至少一个可以封闭的腔体，并在其管道或腔体内部安装由子结构和母结构构成的子母阀门；再在管道或腔体通道内部安装至少下列器件之一档板、连接件、汽(气)液分离器；并通过将流体的温度、压力、重力、流速、流量等物理特征变化直接转变为子母阀门中子结构和母结构的相对开度及开闭状态的变化，从而自主的使流体的流通、不流通的状态改变或进行流量调节控制，实现对流体物理特征的自主控制及流体系统热力学性能的自主控制；选择至少一种流体，以及可供流体流动的至少一个管道或可供流体循环流动的至少一个可以封闭的腔体，并在其管道或腔体通道内部安装由子结构和母结构构成的子母阀门；然后在管道或腔体通道内部安装至少下列器件之一档板、连接件、汽(气)液分离器；再在管道或腔体通道内或外部安装带有附属空腔并充有相变物质的连接器件；并通过将流体的温度、压力、重力、流速、流量等物理特征变化直接转变为子母阀门中子结构和母结构的相对开度及开闭状态的变化，从而自主的使流体的流通、不流通的状态改变或进行流量调节控制，实现对流体物理特征的自主控制及流体系统热力学性能的自主控制。
本控制方法至少依靠下列方法之一，使子结构和母结构的相对开度及开闭状态发生变化依靠被控制流体的压力、子结构的重力之间的力的平衡变化，使子结构与母结构之间开度及开闭状态发生变化；依靠被控制流体的压力、子结构的重力、连接器件的力之间的力的平衡变化，使子结构与母结构之间开度及开闭状态发生变化；依靠被控制流体的压力、连接器件的力之间的力的平衡变化，使子结构与母结构之间开度及开闭状态发生变化；依靠子结构的重力、连接器件的力之间的力的平衡变化，使子结构与母结构之间开度及开闭状态发生变化；所说连接器件的力至少选自下列之一弹簧的弹力、金属片的热变形力、波纹管及气囊的膨胀力，活塞的推力；本发明将流体的物理特征转变成的力的特征包括将温度、压力、重力、流速、流量转变成力的特征；本方法还包含将流体物理特征转变成力的特征，是采用下列方法之一实现将流体的物理特征通过材料的热变形而转变成的力的特征；流体的物理特征通过相变物质在不同温度的变化而转变成为封闭空腔内部的力，表现为波纹管及气囊的膨胀力，或活塞的推力的特征；本方法还采用依靠第二种流体的物理特征，控制第一种流体的物理特征的方法是通过在管道或腔体通道内部的第一种流体内部安装带有附属空腔并充有相变物质的连接件，在管道或腔体通道外部的第二种流体内部安装连接件的附属空腔。
将流体充入到可供流体循环流动的至少一个可以封闭的腔体内部，保持空腔内部的真空度低于1帕(1Pa)进行密闭，所充入的流体为单质或混合物流体。
本发明自主流体控制系统及其自主流体控制方法的应用，是将该控制系统及其方法在热管、家用电器、太阳能热水器、电力散热器、电子产品散热器、制冷、动力设备、供暖管道、热泵等产品中的换热、散热、集热、蓄热器件中的应用。
本发明自主流体控制系统及其方法其主要原理在于利用设计的子母阀门结构，通过将流体的温度、压力、流速、流量、重力等物理特征的变化直接转变成子母阀门结构之间的相对开度及开闭状态的变化，从而实现对流体自主的控制。本发明在不需要任何电子传感器件及外界动力的干预下，就能自主的实现对流体的流量、温度、压力、流速等流体性能的控制，以及实现在设定的流体参数下，如流体在某温度下开始流通或不流通的控制，进而实现对流体的物理特征，特别是热力学性能的控制，以及实现对流体系统传热性能的自主控制，并实现对流体系统在传热、散热、集热、蓄热方面的传热能力的自主控制。
本发明特别是针对热管的热控制，可使热管在设定的温度范围传热，在其他温度不传热，可精确的控制热管的运行温度。通过子母阀门结构控制部件的控制，进而实现对热管在传热、散热、集热、蓄热方面应用的传热能力的控制。同时本发明也设计了一种在热管内部使用的汽(气)液分离器，使热管内部的汽(气)体和液体进行分离，使分离后的汽(气)体和液体在不同的通道内流动，从而实现对热管内部的汽(气)体和液体在不同的通道内部分别进行控制，以达到实现对热管的温度、流量、传热量的自主控制的目的。
本发明具有如下优点1、本发明设计的子母阀门结构，将流体的物理特征的变化直接转变成子母阀门结构之间的相对开度及开闭状态的变化，就能实现对流体流通或不流通及流量调节和温度的精确的自主控制；2、本发明特别是针对热管的热控制，可使热管在设定的温度范围传热，在其他温度不传热，可精确的控制热管的运行温度，当被传热器件达到设定温度时开始传热，当低于该设定温度时关闭，以达到精确的自主控制的目的；3、本发明不需要任何电子传感器件及外界的动力、能源装置，不受外界干预，则能实现对流体的流量、温度、压力、流速等流体性能自主的控制；4、本发明结构、工艺简单；由于不受外界干预，工作性能稳定，精确度高。
四
图1本发明带通道的子母阀门结构剖示示意图。
图2本发明带气液分离器的双通道子母阀门结构剖示示意图。
图3本发明水平放置带气液分离器的双通道子母阀门结构剖示示意图。
图4本发明水平放置锥形单通道子母阀门结构剖示示意图。
图5本发明多面体子母阀门结构剖示示意图。
图6本发明垂直放置带有相变物质的子母阀门结构剖示示意图。
图7本发明水平放置的带有相变物质及附加空腔的子母阀门结构剖示示意图。
图8本发明用于热保险器上结构示意图。
图9本发明用于冰箱上的结构示意图。
图10本发明用于动力设备上的结构示意图。
图中序号含义1、母结构，2、子结构，3、流体空腔壳体，4、连接子母阀门结构两侧的通道，5、子结构上的通道，6、母结构上的通道，7、档板，8、档板通道，9、流体管道的一部分壳体为档板，10、汽(气)液分离器，11、液体通道，12、汽(气)体通道，13、活塞，14、弹簧，15、波纹管，16、热变形金属片，17、散热器，18、气囊，19、主通道，20、相变物质，21、附属空腔，22、被控制温度流体，23、热管内被控制流体，24、子母阀门结构，25、蒸发器，26、压缩机，27、翅片，28、发动机，29、冷凝器。
五具体实施例方式
下面结合附图并用实施例及工作过程对本发明作进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
参照图1，在热管的管道内部设计有对流体实现流量大小调节、流通或不流通状态改变的子结构2与母结构1构成的子母阀门结构，母结构1与流体空腔壳体3紧密相连，子结构2与母结构1紧密接触，在子母阀门结构上加工有至少一个连通其子结构和母结构不同两侧的通道4，其子结构上的流动通道5与母结构上的流动通道6不直接相互连通，它们在子母阀门结构相互接触的区域，液体沿液体通道11的壁流动，汽体(气)体沿着汽(气)体通道12的中心流动，在子母阀门其上端设计有挡板7，挡板7上有挡板通道8，流体主通道为19，通过该结构，依靠流体内部的压力或流体的温度使子结构与母结构之间的相对开度及开闭状态发生变化，从而自主控制流体的流量变化及流通或不流通的状态的改变，实现对热管温度自主的精确控制。
图1中，流体自主控制的工作过程是汽(气)体自底部流入，其压力为P1，在子结构2的管道内部的压力为P2，子结构的重量G，当P1大于P2加G时，子结构被推动向上移动，在管道中央流动的汽(气)体通过汽(气)体通道12向上流动，液体在管道壁附近沿液体通道11向下流动，实现了汽(气)液在不同的通道内部流动；当P1小于P2加G时，子结构与母结构紧密结合，阻止汽(气)液流动，从而实现热管在设计的温度区间传热，在其他温度不传热的控制目的，也同时对流体的流量、传热量进行了控制。
参照图2，由一个球形与圆环组成的子结构2与母结构1的子母阀门，在其上方有挡板7，挡板顶部设有汽(气)液分离器10，液体通过液体通道11沿管道壁流动，在液体流动的通道11内，也设计有一个子母阀门结构，在该子母阀门的上下方都有一挡板7，挡板上有挡板通道8，在挡板与子结构之间用一弹簧14连接，子母阀门控制汽(气)体不会从液体通道11流过，而仅可使液体从此液体通道流动。
在图2中，流体控制过程是热管工作时流体自底部流入，随着温度的增加，压力也随着增加，其压力为P1，在主通道19内子结构通道5内的汽(气)体压力为P2，小球的重量为G，当P1大于P2与G的合力时，小球被推动，使子母阀门之间的开度及开闭状态发生变化，此时汽体通过汽体通道12流动，当汽体被冷凝后变为液体后，再通过汽(气)液分离器10使液体从旁道的液体通道11流动，在液体通道11内部，弹簧14的拉力和小球的重量平衡，当液体自上向下部流动时，由于液体的重量使弹簧拉长，小球在重力推动下与母结构的位置发生变化，液体从此子母阀门通过，实现液体的回流。通过上述结构实现了汽液分离，并通过两组子母阀门结构实现了对热管内部的流体流量及温度的自主控制。
参照图3，其子母阀门中母结构1为流体的管道，即为流体空腔壳体3，子结构2为一个圆柱体结构，在子结构的一端设计有热变形金属片16，在另一端设计有气囊18，将汽(气)液分离器10在其水平放置的顶部安装，液体自汽(气)液分离器旁的液体通道11流动，再通过液体通道内安置的一个锥形子母阀门结构来控制液体的流动。锥形子母阀门中挡板为7，连接件弹簧14。
参照图4，子母阀门结构为一个锥形结构，其右侧挡板7用弹簧14与子结构2连接，左侧的挡板为流体管道壳体9，当流动的汽体压力达到预定的压力时，此汽体将推动锥形子结构2，通过子母阀门相互运动，打开通道使流体通过，当汽体压力减少时，通过一个弹簧14的伸缩使其闭合来控制温度，在本实施例中，流体自锥型的子结构流入，当流体的压力大于弹簧的拉力时，子母阀门结构产生相对位移，使流体通过通道，当流体的压力小于弹簧的拉力时，流体的流动被阻止，从而实现了对流体流量及温度的自主控制。
参照图5，多面体结构的子结构2由非金属材料制成，可以和母结构1有比较好的相互接触，保证子母阀门结构的气密性。
参照图6，在子母阀门结构的上下都设有档板7，上方档板与子结构通过弹簧14连接，下方档板与子结构通过活塞13相互连接，在活塞的一端放置有液汽相变物质20，该相变物质为乙醇。
在图6中，被控制流体热量使活塞的相变物质从液态转变为汽态，此时使活塞内部的压力发生变化，活塞及与子结构相互接触的流体压力推动子结构与母结构发生开度及开闭的转变，从而实现对流体的自主控制。
参照图7，在子母阀门结构的上下都设有档板7，上方档板与子结构通过弹簧14连接，下方档板与子结构通过波纹管15相互连接，在波纹管空腔的一端设置有附属空腔21，在附属空腔内部放置有液汽相变物质，该相变物质为纯净水。
在图7中，当流体的温度达到设计的温度时，放置在附属空腔内部的纯净水，将附属空腔经过抽真空保持低于0.01PA进行密闭，当被控制流体达到设计温度时，附属空腔内部的纯净水被汽化，汽体推动波纹管15，波纹管及与子结构相互接触的流体压力推动子结构与母结构发生开度及开闭的转变，从而实现对流体的自主控制。
图8是本发明应用于热保险器的实施例。
本实施例中，在被控制温度流体22内部安装有热保险器，在热保险器的散热器中间安装有带附属空腔21的子母阀门24，附属空腔也被安装在被控制温度流体22管道内部。被控制温度流体22为在热保险器底部管道内部流动的流体，当温度高于设计温度时，附属空腔中的相变物质20纯净水发生变化，由液体转变成为汽体，汽体打开子母阀门24的阀门，使在热管内部的流体23产生流动，热量通过子母阀门结构或通过散热器上面的翅片27将热量传输到空气中，当外部被控制的流体22温度低于设计值时，此时子母阀门24闭合，热管内部的流体23不再发生流动，从而实现了系统的自主控制作用。
图9是本发明在冰箱上的应用的实施例。
本实施例中，本控制系统中设计有三个子母阀门24分别与三个蒸发器25相互连接，被控制流体为氟立昂，冰箱的三个冷凝器29被放置在三个不同的温室中，实现在冰箱内部不同的温室有不同的温度，本实例中，三个子母阀门结构分别的控制温度为0℃、5℃、-5℃，这样使冰箱内部只有一个压缩机26的情况，就能实现三个温度的控制，因此实现了多温室冰箱的温度的自主控制。
图10是本发明在动力设备上应用的实施例。
本实施例中，动力设备为发动机28，发动机周围为被控制温度22的液体，在液体与散热器17之间安装有子母阀门24，其温度控制区间为80-90℃，当温度低于80℃时，子母阀门结构不会发生开度及开闭的变化，因而，热量不会被传递到散热器，当温度高于80℃时，子母阀门结构发生开度及开闭的变化，被控制液体通过子母阀门结构进入散热器中，实现散热，当温度低于80℃时，被控制液体被再次关闭，从而实现对发动机的温度的自主控制。
权利要求
1.一种自主流体控制系统，其特征是该自主流体控制系统至少包含一个可对流体流量进行调节及其流通、不流通状态改变的子结构(2)和母结构(1)构成的子母阀门，母结构(1)与流体空腔壳体(3)紧密相连或为流体空腔壳体的一部分，子结构(2)与母结构(1)紧密接触；该控制系统通过将流体的物理特征变化转变为子结构(2)和母结构(1)子母阀门的相对开度及开闭状态的变化，从而实现对流体的自主控制。
2.根据权利要求1所述的自主流体控制系统，其特征是所说子母阀门中的母结构(1)为下列结构之一a)母结构(1)与流体空腔壳体(3)接触的部分为流体空腔壳体的内截面形状，并通过焊接、粘接相互连接；b)母结构(1)是流体空腔壳体(3)的一部分；c)母结构(1)的至少一部分与子结构(2)上的至少一部分相互紧密接触。
3.根据权利要求1所述的自主流体控制系统，其特征是所说子母阀门结构的形状可为下列结构的一种圆环—球体；环体—多棱体；圆环—圆柱体；环体—多边体；环体—锥体；所说子母阀门子结构与母结构紧密接触的部分上加工有增加气密性或寿命的涂料、垫片或垫圈。
4.根据权利要求1所述的自主流体控制系统，其特征是所说子母阀门结构上加工有至少一个连通其子结构和母结构不同两侧的通道(4)，其子结构上的通道(5)与母结构上的通道(6)不直接相互连通，并将其设计在子母阀门结构相互紧密接触的区域。
5.根据权利要求1所述的自主流体控制系统，其特征是在所说子母阀门所在的流体腔体内还可有用于汽(气)液分离的分离器(10)，使分离后的汽(气)体和液体反向在不同的流动通道内流动。
6.根据权利要求5所述的自主流体控制系统，其特征是所说汽(气)液分离器(10)还可与子母阀门为一体型结构，子母阀门所在的流体腔体内设计有至少两种流体流动的通道，汽(气)液被分离后通过不同的通道流动，子结构上的通道(5)与母结构上的通道(6)不直接相互连通，并将其设计在子母阀门结构相互接触的区域，在该区域汽(气)体通道的流通面积大于液体通道的流通面积。
7.根据权利要求5所述的自主流体控制系统，其特征是所说汽(气)液分离器所在流体腔体内设计有用于液体流动的通道(11)和汽(气)体流动的通道(12)，在液体通道(11)内部还可安装子结构(2)和母结构(1)构成的子母阀门。
8.根据权利要求1所述的自主流体控制系统，其特征是在所说子母阀门所在的流体腔体内可设有下列类型之一的挡板a)与流体管道相互连接的挡板(7)，并在挡板上加工有至少一个沟通挡板两端的挡板通道(8)；b)流体管道的一部分壳体为挡板(9)。
9.根据权利要求8所述的自主流体控制系统，其特征是在挡板与子结构之间设计有至少一个连接挡板与子结构的连接件，连接件为下列器件之一弹簧(14)；热变形金属片(16)；带有空腔或带有附属空腔(21)的器件。
10.根据权利要求9所述的自主流体控制系统，其特征是带有空腔或带有附属空腔(21)的器件至少选择自下列器件之一活塞(13)，波纹管(15)、气囊(18)、并且在空腔或附属空腔中装有液汽相变物质、液液相变物质、固固相变物质、固液相变物质中的一种相变物质；空腔或附属空腔中所装液汽相变物质为水、氟立昂、乙醇、氨、丙酮、乙烷、氮、纳、奈、钾、铯、导热油、汞中的至少一种；并将上述空腔或附属空腔保持常压或经过抽真空保持低于大气压进行密闭。
11.根据权利要求1所述的自主流体控制系统，其特征是在同一个流体流动通道上的不同流体通道内设计有不同的子母阀门。
12.根据权利要求1至10中任一权利要求所述的自主流体控制系统，其特征是还至少包含一种流体、以及可供流体流动的至少一个管道。
13.根据权利要求12所述的自主流体控制系统，其特征是至少选择下列一种流体及管道流体为输送城市供气管道的气及管道；流体为输送原油的油及管道；流体为输送城市汽(气)体供水管道的水及管道。
14.根据权利要求1至10中任一权利要求所述的自主流体控制系统，其特征是还至少包含一种流体、以及可供流体循环流动的至少一个可以封闭的腔体，所说流体为单质或混合物流体。
15.根据权利要求14所述的自主流体控制系统，其特征是流体及可供流体循环流动的至少一个可以封闭的腔体为下列任意器件之中的流体及腔体热管内部的流体及热管腔体；空调内部的流体及空调腔体；制冷设备内部的流体及制冷设备腔体；动力设备散热器内部的流体及管道；供暖管道的流体及供暖管道；热泵内部的流体及流体循环流动管道；热水器的流体及流体流动腔体；液压设备的流体及流体循环流动管道。
16.根据权利要求1或6所述的自主流体控制系统，其特征是两种以上的流体是选择下列之一的流体两种流体都是在一个可以封闭的腔体内循环的流体；至少一种流体是在一个可以封闭的腔体内循环的流体，至少另一种流体是在该可以封闭的腔体外的流体。
17.根据权利要求12至16中任一权利要求所述的自主流体控制系统，其特征是可供流体流动的一个腔体或可供流体循环流动的一个封闭腔体是换热器、散热器、集热器、蓄热器中的一种。
18.根据权利要求14所述的自主流体控制系统，其特征是将流体充入到可供流体循环流动的至少一个可以封闭的腔体内部，保持空腔内部的真空度低于1帕(1Pa)进行密闭，所充入的流体为单质或混合物流体。
19.一种自主流体控制方法，其特征是选择至少一种流体，以及可供流体流动的至少一个管道或可供流体循环流动的至少一个可以封闭的腔体，并在其管道或腔体内部安装由子结构(2)和母结构(1)构成的子母阀门；并通过将流体的温度、压力、重力、流速、流量等物理特征变化直接转变为子母阀门中子结构(2)和母结构(1)的相对开度及开闭状态的变化，从而自主的使流体的流通、不流通的状态改变或进行流量调节控制，实现对流体物理特征的自主控制及流体系统热力学性能的自主控制。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征是选择至少一种流体，以及可供流体流动的至少一个管道或可供流体循环流动的至少一个可以封闭的腔体，并在其管道或腔体内部安装由子结构(2)和母结构(1)构成的子母阀门；再在管道或腔体通道内部安装至少下列器件之一档板、连接件、汽(气)液分离器；并通过将流体的温度、压力、重力、流速、流量等物理特征变化直接转变为子母阀门中子结构(2)和母结构(1)的相对开度及开闭状态的变化，从而自主的使流体的流通、不流通的状态改变或进行流量调节控制，实现对流体物理特征的自主控制及流体系统热力学性能的自主控制。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征是选择至少一种流体，以及可供流体流动的至少一个管道或可供流体循环流动的至少一个可以封闭的腔体，并在其管道或腔体通道内部安装由子结构(2)和母结构(1)构成的子母阀门；然后在管道或腔体通道内部安装至少下列器件之一档板、连接件、汽(气)液分离器；再在管道或腔体通道内或外部安装带有附属空腔并充有相变物质的连接器件；并通过将流体的温度、压力、重力、流速、流量等物理特征变化直接转变为子母阀门中子结构(2)和母结构(1)的相对开度及开闭状态的变化，从而自主的使流体的流通、不流通的状态改变或进行流量调节控制，实现对流体物理特征的自主控制及流体系统热力学性能的自主控制。
22.根据权利要求19所述的方法，其特征是至少选择下列方法之一，将流体的物理特征变化转变为子结构(2)和母结构(1)的相对开度及开闭状态的变化依靠被控制流体的物理特征转变成的力的特征、子结构的重力之间的力的平衡变化，使子结构与母结构之间开度及开闭状态发生变化；依靠被控制流体的物理特征转变成的力的特征、子结构的重力、连接器件的力之间的力的平衡变化，使子结构与母结构之间开度及开闭状态发生变化；依靠被控制流体的物理特征转变成的力的特征、连接器件的力之间的力的平衡变化，使子结构与母结构之间开度及开闭状态发生变化；依靠子结构的重力、连接器件的力之间的力的平衡变化，使子结构与母结构之间开度及开闭状态发生变化。连接器件的力至少选自下列之一弹簧的弹力、金属片的热变形力、波纹管及气囊的膨胀力、活塞的推力。
23.根据权利要求19所述的方法，其特征是将流体的物理特征直接转变成的力的特征包括将温度、压力、重力、流速、流量转变成力的特征。
24.根据权利要求19所述的方法，其特征是还包含将流体物理特征直接转变成力的特征，是采用下列方法之一实现将流体的物理特征通过材料的热变形而转变成力的特征；将流体的物理特征通过相变物质在不同温度的变化而转变成为闭空腔内部的力的特征，表现为波纹管及气囊的膨胀力，或活塞的推力特征。
25.根据权利要求19所述的方法，其特征是依靠第二种流体的物理特征，控制第一种流体的物理特征的方法是通过在管道或腔体通道内部的第一种流体内部安装带有附属空腔并充有相变物质的连接件，在管道或腔体通道外部的第二种流体内部安装连接件的附属空腔。
26.根据权利要求19或20或21或25所述的方法，其特征是将流体充入到可供流体循环流动的至少一个可以封闭的腔体内部，保持空腔内部的真空度低于1帕(1Pa)进行密闭，所充入的流体为单质或混合物流体。
27.一种自主流体控制系统及其方法的应用，其特征是将自主流体控制系统及其方法应用于热管、家用电器、太阳能热水器、电力散热器、电子产品散热器、制冷、动力设备、供暖管道、热泵等产品中的换热、散热、集热、蓄热中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种自主流体控制系统及其方法和应用。该控制系统有可对流体调节及其流通与否进行控制的子母阀门结构，母结构与流体空腔壳体紧密相连或为壳体的一部分，子结构与母结构紧密接触，在子母阀门对应腔体内可有挡板和汽(气)液分离器；本发明方法是将流体温度、压力、重力、流速、流量等物理特征变化直接转变为子母阀门的开度及开闭状态变化，以实现对流体流动及温度自主控制，同时实现对被控制系统的热力学性能的控制；本发明特别是针对热管的热控制，可使热管只在设定温度范围传热；本发明可应用于换热器、散热器、集热器、蓄热器中对流体自主控制。本发明不需要其他外界动力、能源装置，即可实现对流体的自主控制，因而不受外界干预、稳定可靠。
文档编号G05D7/01GK1570798SQ200410022450
公开日2005年1月26日 申请日期2004年5月1日 优先权日2004年5月1日
发明者李建民 申请人:李建民