自力式温控阀是一种不借助外部电源或动力，根据初始设定自动基于工作温度的变化，持续做出温控反馈的新型高科技产品，广泛应用于各类热力设备的不同性质的工质温度、流量的控制，如冶金、化工及各种民用装置等。感温元件作为温控阀的关键元件决定着温控阀的性能优劣。

     目前的自力式温控阀有两种机械感温元件： 一种是传统的石蜡温包(Wax Element)，另一种新型温控元件采用形状记忆合金(Shape Memory Alloys 简称SMA)弹簧。

    传统石蜡温包的工作原理是将不同配方的石蜡与铜粉混合物灌进一个细小的铜管容器中，由于温度的变化，容器中的石蜡体积也随之增缩，再通过容器口的胶囊带动弹簧推动活塞来调节。

     形状记忆合金感温元件，由镍钛合金(Nitinol)制成的形状记忆合金弹簧通过感应温度改变本身的长度和力值，从而推动阀芯来调节控制温度和流量。

     镍钛合金记忆弹簧作为新一代热敏元件对比传统石蜡温包，具有几项明显的颠覆性优势： 

1、石蜡温包的感温动作具有明显的滞后性，据石蜡温包行业龙头的公众号文章介绍：“在液体中温包对温度的反应速度为15~20s，而相比之下温度记忆合金弹簧的响应速度在气体中是以秒计，而在液体中一般可在不足一秒内引发响应；

2、石蜡温包由于其中橡胶膜片的寿命限制和石蜡与铜粉的分层问题，其自然老化和使用寿命要短得多，通常只有3000-5000次；而记忆合金弹簧的使用寿命可以轻松达到100万次，甚至上千万次。

3、石蜡温包的感温区间内的动作和力值是非线性的，容易造成温度跳跃式变化，温度控制不够稳定。记忆合金弹簧的温度变化可控性更强，感温反应更线性，温度精度是传统石蜡温包的10-20倍以上，可以对0.1℃的温度变化，做灵敏的力值响应。

4、按照现有常规的材料和加工工艺，记忆弹簧的适用温区可以覆盖-50℃ - 150℃。如果单纯从镍钛诺记忆合金的工作范围来说，更可以拓展到-100℃ - 300℃，只是那样会对记忆弹簧的测试和适配条件提出更多的挑战。 而石蜡温包的适用范围仅为5℃ - 90℃。

5、相对于石蜡温包只能热胀冷缩的特性；记忆合金弹簧通过特殊的材料及热处理工艺，不但可以实现传统的热胀冷缩，而且可以实现“热缩冷涨”，甚至实现自动往复运动的“双程记忆态”，为客户的创新设计提供了更为灵活的选择。

6、石蜡温包使用的是铜材料，但是在中国西北部，水的盐碱度高，容易腐蚀和产生大量的水垢；记忆合金弹簧的成分主要是镍和钛金属，具有很高的耐腐蚀性，不但可以在硬水环境使用，甚至在海水、污水和酸碱腐蚀性环境下均能正常工作。

7、石蜡温包只适合做小行程的直线运动，而镍钛温度记忆弹簧除了做成压缩弹簧和拉伸弹簧，对温度变化做出更大行程的直线运动响应；还可以做成扭转弹簧、涡卷弹簧，弹性膜片，异形弹片等形态，产生扭转、翻转和凹凸等更多样化的工作响应。

8、大多数的感温执行器都需要在诸如10-15℃这样相对窄的温度带内实现精确的控制响应，这时石蜡温包对于这样较小的温度变化的执行行程，通常只有0.25-0.5毫米。而同样长度的记忆弹簧在满足相同执行力值的条件下，执行行程可以达到4-6mm。由于这种行程的巨大差异，采用石蜡温包执行器的阀门调节开度都比较小，为取得足够的流量就不得不大幅提高管道压力或加大阀门本身的管径；而如果换用了执行行程大10倍的记忆弹簧，在实现相同流量的条件下，管道压力可以大幅下降或者将阀门本身设计得更为小型化。

      由于镍钛合金记忆弹簧的突出温控性能，越来越多的温控阀芯厂家不再满足使用传统的石蜡温控元件，开始启动记忆合金弹簧作为新一代温控元件来寻求新的技术突破和产品升级。

       但是目前市场上一些先吃螃蟹的温控阀芯厂家只是简单套用国外石蜡温包阀芯的现有结构设计，单纯使用记忆合金弹簧代换石蜡温包元件，忽略了两种感温元件在行程、灵敏度和感温曲线等方面的显著差异。由于缺乏有针对性的结构改良，导致记忆合金弹簧的行程和高灵敏度的特性难以发挥出来，这成为制约新一代记忆合金弹簧全面替代石蜡温包的主要瓶颈。

       除了优化阀芯设计结构以外，温控阀芯要发挥最佳温控性能还需要，做好记忆合金弹簧和复位弹簧的耦合设计。尽管记忆合金弹簧和复位弹簧都叫弹簧，但其实两者从原材料、生产设备、加工工序到测试方法，都是完全不同的。目前中国少有同时精通这两种弹性元件的设计和制造的厂家，而温控阀芯厂家只能对两类弹簧分别进行采购，然后自行进行耦合匹配。而无论是温控阀芯厂家还是弹簧供应商，如果对两类弹簧的耦合数据及管控要点，缺乏统一的认识和标定，必然导致装配后成品控温性能大打折扣，实际使用效果可能还不如传统的蜡包阀芯的温控产品。所以在开发新一代温控阀芯时，选择专业的感温元件供应商可以起到事半功倍的助力。

      花侠温控科技（苏州）有限公司是一家致力于以镍钛合金为核心控温元件的温控方案提供商，可以提供从镍钛合金弹簧到各类温控阀的定制研发、批量生产及技术转让的高新技术企业。花侠温控的技术团队有13年的精密弹簧研发经验；在过去几年中通过与武汉大学、安徽工业大学等国内高校开展产学研合作，以及与美国柯洛戈实验室的项目开发，逐步学习、吸收并掌握了镍钛诺记忆合金弹簧的独立设计开发与制造能力。客户群体也从最初的中国中车、中国航空工业集团，逐步延伸到汽车、卫浴、暖通和家电等工业和民用市场。

       花侠温控的优势就在可以解决目前存在的以上问题，重新设计和优化产品结构，提供高端温度控制阀以及更具成本效益的流体控制解决方案；帮助温控阀芯厂家完成温度记忆弹性体与复位弹簧的耦合设计和精密制造，解决由于弹簧力值不稳定，批次性差异等问题造成的质量问题。

      花侠温控对镍钛诺记忆合金相变性能的精确掌握和调节，以及精通复位弹簧的精密制造，已承接了飞机油路温控阀、高铁刹车系统温控调节阀和汽车多路节温阀所需的记忆合计弹簧的开发适配任务，在这些高科技核心领域实现了从材料、生产工艺到检验验证的全面国产化替代。不但促进了相关产品的大幅成本下降、交期缩减，而且保障了关键零部件的自给能力。

      花侠温控在航天军工和高铁等项目上积累的温控方案研发和验证的宝贵经验，为其延伸和拓展镍钛诺记忆合金弹簧和弹性元件的工业及民用温控领域提供了极大便利。目前主推的有自力温控调节阀、卫浴恒温阀芯、燃气热水器水气双调阀、暖通恒温执行器、消防温控执行器、自动/电动通风排烟阀、空调感温执行器等更多工业、化工和民用领域。

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