CN101696742B - 多通道阶跃式电动燃气调节阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多通道阶跃式电动燃气调节阀，它主要由阀壳、减速电机、定位器、气流分配器及其圆盘、定位器转动角度检测机构组成，设有多个出气口的阀壳一侧平面与电机驱动轴垂直，驱动轴、定位器、气流分配器及其圆盘的中心线相互重合，圆盘上设有与出气口个数相同的多组气流分配孔槽和起始孔，各孔槽开有截面积不等的通孔，圆盘紧贴装在各出气口内端口处的硬质空心垫圈，在定位器外圆周上设有与各组同序号的孔槽相对应的定位节点，对应的阀壳内设有定位端。该调节阀是通过动作位置反馈信号及控制电路对燃气调节阀进行准确控制，能同时对多路燃气通道进行多档的阶跃式燃气流量的调节，并能各自独立地关断所述多路燃气通道。

Description

多通道阶跃式电动燃气调节阀
技术领域
本发明涉及气体流量调节阀技术领域，特别涉及一种多通道阶跃式电动燃气调节阀。
背景技术
现有技术中，燃气调节阀以电磁型线性渐变燃气流量的调节方式为主，这种电磁阀以电磁铁作驱动元件，通过改变电磁铁线圈绕组的电流量来达到改变燃气流量的目的。电磁铁线圈的电流值与燃气流量的变化量接近线性关系，这种电磁阀往往用于燃气热水器的恒温调节，其特点是调节速度快、工作电流大。但是当需要保持某一燃气流量时仍然要消耗一定的电能；一只电磁阀只能调节一个燃气通道的燃气流量；而且产品加工精度要求高，成本高。
现有的需要自动调节燃气量的燃气具中，并不是所有的燃气具都需要快速、线性连续地调节燃气流量的，但却需要同时改变多个燃气通道的燃气流量。为了节省电能，在设定的某个燃气量时不需消耗电能，而且还要求该电动燃气调节阀能同时兼有关闭燃气通道的功能。如在家用自动燃气灶上，当灶具是双环火时，每个炉头用于燃气流量控制的调节阀，就需要同时控制内、外环火两个燃气通道的不同的燃气流量，同时还要求燃气调节阀能兼有关断两个燃气通道的功能。同理，当灶具是三环火时，就要求燃气调节阀能同时控制内、中、外环火的三个燃气通道的燃气流量，同时还要求具备三个燃气通道的功能。在现有技术中，每个燃气通道就需要一个独立的燃气调节阀，如要求同时还具有独立关断燃气的功能，则对于没有兼具关断燃气功能的调节阀而言，就需要在每个燃气通道中加装一个燃气截止阀，因此，即使是控制双燃烧器且为双环火的家用燃气灶，加上总开关阀就需要五个以上的燃气电磁阀。
中国专利公报公开了一种“双封闭可调节流量气阀”，其公开号为CN1601184，该双封闭可调节流量气阀，只可以同时关闭火种与大火的燃气通道，而不能单独地任意关闭火种或大火的燃气通道；火种的燃气流量也只是一个固定值而不能单独进行调节；而大火的调节由于没有可以准确确定其调节体与调节口的相对位置，调节只能进行开环控制，当对该流量气阀进行开环控制时，就很难准确地控制其流量的大小，当进行若干次反复调节后，这种状况将更加明显。因此，现有技术中，尚未见有只用一只电动或电磁燃气调节阀就可以同时各自独立准确地调节多个燃气通道的燃气流量或关断各自的燃气通道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过动作位置反馈信号及控制电路对燃气调节阀进行准确控制，能同时对多路燃气通道进行多档的阶跃式燃气流量的调节，并能各自独立地关断所述多路燃气通道的多通道阶跃式电动燃气调节阀。
本发明所提出的技术解决方案是这样的：一种多通道阶跃式电动燃气调节阀，包括减速电机1和阀壳2，阀壳2设有进气口和出气口，减速电机1安装在阀壳2一壳壁外侧，减速电机1的驱动轴6伸入阀壳2内并与壳壁密封连接，在与所述驱动轴6垂直的阀壳2另一壳壁设有N个出气口2-1，N为1-5整数；所述驱动轴6装有圆柱形定位器3，在定位器3外圆周上设有一组定位节点3-2，还设有一个圆形气流分配器4，该气流分配器4通过花键与所述定位器3作滑动连接，所述气流分配器4的中心线、定位器3的中心线和驱动轴6的中心线相重合；所述出气口2-1的内端口处从外到内依次设有出气口O形密封圈7和硬质空心垫圈8，该硬质空心垫圈8的内端面稍高于出气口2-1的内端面；在垂直于气流分配器4中心线且圆心重合的气流分配器圆盘4-1上设有N组气流分配孔槽4-3和相应N个气流分配起始孔4-2，所述各个长方形气流分配孔槽4-3内开有截面积从零至20mm2不同大小的通孔，各气流分配孔槽4-3的中心线均通过气流分配器圆盘4-1的圆心O，同一组的相邻两条气流分配孔槽4-3的中心线夹角相等，每一组的气流分配起始孔4-2与对应的出气口2-1重合，每一组的气流分配起始孔4-2的圆心和所述气流分配器圆盘4-1圆心O的连线与该组气流分配起始孔4-2相邻的气流分配孔槽4-3的中心线夹角相等；所述出气口2-1内端口处与对应的气流分配起始孔4-2之间设有活动密封装置，在定位器3与气流分配器4之间设有压力弹簧9，气流分配器圆盘4-1贴紧在硬质空心垫圈8上，在所述阀壳2内壁上设有与该组定位节点3-2对应的定位端，组成定位器转动角度检测机构，该组各个定位节点3-2与各组相同排序的气流分配孔槽4-3一一对应，在所述阀壳2内壁上设有与所述定位器3在起始状态和终止状态的止动块2-2。
所述活动密封装置由出气口2-1的内端口、装在该内端口的出气口O形密封圈7和硬质空心垫圈8、气流分配起始孔4-2及该孔向后延伸的半封闭圆筒4-4、装在半封闭圆筒4-4内的密封弹簧10和刚性圆球11组成，所述刚性圆球11的直径稍大于出气口O形密封圈7的内径又稍小于所述硬质空心垫圈8的内径，所述刚性圆球11与所述半封闭圆筒4-4内壁作滑动配合。
所述定位器转动角度检测机构为机械式结构，该机构由定位器3外圆周上的一组定位节点3-2和装在阀壳2内壁上的定位端组成，所述定位节点3-2由竖置的突齿构成，所述定位端由定位弹簧13-1、行程限制片13-2、滑齿13-3组成，所述滑齿13-3与所述定位器3外圆周上一组竖置的突齿3-2弹性接触。
所述定位器转动角度检测机构为磁电式结构，该机构由装在所述定位器3外圆周上同一水位位置排列的一组永久磁铁块和与该组永久磁铁块相对的固装在阀壳2内壁上的霍尔元件组成。
所述定位器转动角度检测机构为光电式结构，该机构由设在所述定位器3外圆周上同一水平位置排列的一组通孔和分别位于该组通孔两侧且固定于阀壳2上的发光二极管和光电接收管组成。
所述同一组内相邻两条气流分配孔槽4-3的相邻边之间的弧线距离小于所述硬质空心垫圈8的内径。
所述气流分配起始孔4-2和末位气流分配孔槽4-3分别位于相应的出气口2-1时分别有两块位置不同的止动块12对所述定位器3止动。
所述每组气流分配孔槽4-3的数量为1-10个。
本电动燃气调节阀工作时，减速电机1伸入阀壳2内的驱动轴6通过定位器3及花键3-1、花键4-3带动气流分配器4转动，气流分配器圆盘4-1在压力弹簧9的作用下压在硬质空心垫圈8上，由于出气口2-1内端口与硬质空心垫圈8之间装有O形密封圈7，当硬质空心垫圈8平面与相接触的气流分配器圆盘4-1有足够的光洁度并涂有既起润滑作用又起密封作用的不易干涸变质的优质硅油时，这些相接触的平面之间的漏气量即可以小于对燃气调节阀所要求的燃气泄漏量。在起始状态时，由于不同组的气流分配起始孔4-2的中心均与对应的出气口2-1中心重合，同一组的相邻两条气流分配孔槽4-3的中心线夹角相等，每一组的气流分配起始孔4-2的圆心和驱动轴6的轴心连线与该气流分配起始孔4-2相邻的气流分配孔槽4-3的中心线夹角相等，因而驱动轴6带动定位器3及气流分配器4转动时，各组相同序号的气流分配孔槽4-3都会同时与对应各组的出气口2-1重合，当某一序号的气流分配孔槽4-3与对应的出气孔2-1重合时，定位器3外圆周上的对应定位节点3-2与固定在阀壳2上的定位端13相互作用产生变化的位置信号，控制电路根据该信号就能确知气流分配器4的准确转动位置并且准确地使相应的气流分配孔槽4-3与对应的出气口2-1重合。当气流分配器4转至各组气流分配孔槽4-1的起始孔4-2时，刚性圆球11在密封弹簧10的作用下穿过硬质空心垫圈8压向O形密封圈7，对该出气口2-1密封。当每组气流分配孔槽4-1数量较多时，为了使气流分配器4以最小的转动角度去完成各个气流分配孔槽4-1依次转过相应的出气口2-1，即以最短的调节时间去完成各出气口2-1的气流转变过程。气流分配孔槽4-1正对硬质空心垫圈8的一面为长方槽，其另一面则按照出气量钻有预设截面积的通孔，而当设计其中一个出气口2-1需要气流分配器4转到某一个位置要关断燃气时，则对应的气流分配孔槽4-1的通孔截面积为零，就可以达到关断燃气的目的。同一组内相邻的气流分配孔槽4-1的相邻边之间的弧线距离小于硬质空心垫圈8的内径，从而保证了气流分配器4转动时，从前一个气流分配孔槽4-1转向后一个气流分配孔槽4-1的过程中，出气流量不会被完全中断。
当定位器转动角度检测机构采用机械式时，在驱动轴6带动定位器3及气流分配器4转动过程中，如果定位器3在位于相邻两个气流分配孔槽4-1之间转动时，由于行程控制片13-2的限制，滑齿13-3不与定位器3的外圆周接触，此时减速电机1只需克服气流分配器圆盘4-1与硬质空心垫圈8之间的摩擦力。当定位器3旋转至突齿3-2与滑齿13-3相碰接时，减速电机1除需克服上述的摩擦力外，还需要克服定位弹簧13-1施予滑齿13-3的作用力，此时，减速电机1的驱动力就需要加大。当定位器3回转至气流分配器起始孔4-2的位置并与其中一块止动块12相接触，减速电机1处于制动状态而受力最大。由于微型直流电机的驱动电流是随其受力越大而越大的。在上述工作过程中，定位器3在相邻两个气流分配孔槽4-1之间转动时，减速电机1驱动电流最小，在突齿3-2与滑齿13-3相碰接时，减速电机1的驱动电流加大，该电流的大小可通过调节定位弹簧13-1的弹力而改变，当减速电机1处于制动状态时，其驱动电流最大，但只要对减速电机1采取限流措施，微型电机及减速齿轮就不会损坏。控制电路通过检测上述三种状态时减速电机1的驱动电流的变化，就可以知道定位器3和气流分配器圆盘4-1转动到达的具体位置，即位置信号，从而实现系统闭环控制。
当定位器转动角度检测机构采用磁电式时，通过安装在定位器3外圆周上的一组永久磁铁对安装在阀壳2上的霍尔元件产生的一组变化的位置信号，并输入控制电路实现系统闭环控制。
当定位器转动角度检测机构采用光电式时，安装在阀壳2上的发光二极管与光电接收管之间的光线穿过设在定位器3外圆周上的一组通孔而产生一组通断变化的位置信号，输入控制电路实现系统闭环控制。
采用预设不同通孔截面积的气流分配孔槽4-3去限制燃气流量的方案，可以达到准确地调整燃气流量的目的。当定位器3的某一个定位节点3-2转动到与定位端相对时，与之对应的各组相同序号的气流分配孔槽4-3均与对应的出气口2-1重合，此时各出气口2-1的出气量均由各自的气流分配孔槽4-3的通孔截面积决定，因此可以同时令各出气口2-1流出实际所需的燃气流量，与此同时，定位器3能发出其位置信号，通过控制电路可实现系统的闭环控制。由于各组气流分配起始孔4-2在出气口密封弹簧10、刚性圆球11、出气口O形密封圈7的共同作用下被完全封闭，在调节阀每次工作完毕后，只需通过控制电路把气流分配起始孔4-2回旋至对应的出气口2-1位置，便可以达到调节阀的各燃气通道同时密闭并可确定调节阀再次启动时的起始位置的目的。调节阀在到达指定气流量时就不再动作，也就不会消耗电能。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：
(1)可以同时对多个燃气通道的气流量进行多档的准确的系统闭环调节。
(2)本调节阀工作完后可以完全关断各燃气通道的燃气。
(3)本调节阀工作于燃气流量设定值时或停止工作后，减速电机不工作，整个调节阀基本不消耗电能。
本发明通用于无需快速调节燃气流量，但需同时进行多路多档次准确调节燃气流量且耗用电能小的燃气产品。
附图说明
图1是本发明实施例1的多通道阶跃式电动燃气调节阀结构示意图，该调节阀的定位器转动角度检测机构为机械式。
图2是图1的A-A剖视示意图。
图3是本发明实施例2的多通道阶跃式电动燃气调节阀所采用的磁电式定位器转动角度检测机构结构示意图。
图4是本发明实施例3的多通道阶跃式电动燃气调节阀所采用的光电式定位器转动角度检测机构结构示意图。
具体实施方式
通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述。
实施例1
参见图1、图2所示，一种机械式的多通道阶跃式电动燃气调节阀由减速电机1、阀壳2、定位器3、气流分配器4、定位器转动角度检测机构组成。阀壳2一壳壁外侧安装有减速电机1，该减速电机1的驱动轴6伸入阀体2内并通过O形密封圈5与壳壁密封连接，与驱动轴6垂直的该阀壳2另一壳壁设有两个出气口2-1，所述阀壳2上还设有进气口2-3。在驱动轴6上装有圆柱形定位器3，在定位器3的外圆周上设有一组竖置且相互平行的突齿3-2作为定位器3的定位节点。圆形气流分配器4通过自身的花键4-3和定位器的花键3-1与定位器3作滑动连接，气流分配器4的中心线、定位器3的中心线和驱动轴6的中心线相重合。在两个出气口2-1的内端口处从外到内依次装有出气口O形密封圈7和硬质空心垫圈8，所述硬质空心垫圈8的内端面稍高于出气口2-1的内端面。垂直于气流分配器4中心线且圆心重合的气流分配器圆盘4-1上设有两组气流分配孔槽4-3和对应的两个气流分配起始孔4-2。气流分配孔槽4-3的结构是在长方形半封闭槽内钻有至少一个不同直径的通孔，每槽孔的截面积从0至20mm2，所有气流分配孔槽4-3的中心线均通过气流分配器圆盘4-1的圆心O，即驱动轴6的轴心，同一组的相邻两条气流分配孔槽4-3的中心线夹角相等，每一组的气流分配起始孔4-2与对应的出气口2-1重合，每一组的气流分配起始孔4-2的圆心和所述圆盘4-1圆心O的连线与该组气流分配起始孔4-2相邻的气流分配孔槽4-3的中心线夹角相等。在出气口2-1内端口处与对应的气流分配起始孔4-2之间设有活动密封装置，在定位器3与气流分配器4之间设有压力弹簧9，使气流分配器圆盘4-1贴紧在硬质空心垫圈上。所述活动密封装置由进气口2-1的内端口、装在该内端口的出气口O形密封圈7和硬质空心垫圈8、气流分配起始孔4-2及该孔向后延伸的半封闭圆筒4-4、装在半封闭圆筒4-4内的密封弹簧10和刚性圆球11组成。所述刚性圆球11的直径稍大于出气口O形密封圈7的内径又稍小于硬质空心垫圈8的内径，可以对出气口2-1进行可靠的密封，刚性圆球11与半封闭圆筒4-4内壁作滑动配合。在阀壳2内壁上设有与该组定位节点3-2对应的定位端，组成定位器转动角度检测机构，该组各个定位节点3-2与圆盘4-1上各组相同排序的气流分配孔槽4-3一一对应。对于机械式多通道阶跃式电动燃气调节阀而言，定位器3外圆周上的竖向排列的一组突齿就是所述的一组定位节点3-2，所述定位端由定位弹簧13-1、行程限制片13-2、滑齿13-3组成，滑齿13-3与定位器3外圆周上一组突齿3-2弹性接触，使减速电机1的电流发生变化，向控制电路发出定位器3的位置信号。本实施例中，为了定位器平衡受力，采用两组定位节点3-2及定位端分别对称安装在定位器及阀壳2两侧。在阀壳2上还设有针对定位器3的止动块2-2，其中一块止动块2-2设在定位器3的起始状态，另一块止动块2-2设在定位器3的终止状态，即燃气出气量达到最大值的状态。
实施例2
参见图3所示，本例是磁电式多通道阶跃式电动燃气调节阀，即定位器转动角度检测机构采用磁电式结构，其他结构与实施例1相同。磁电式定位器转动角度检测机构由装在定位器3外圆周同一水平位置上的一排永久磁铁块15和与该排永久磁铁块15相对的固装在阀壳2内壁上的霍尔元件16组成。定位器3转动时，霍尔元件受各永久磁铁块15的作用会发出定位器3的位置信号给控制电路对燃气出气量进行控制。
实施例3
参见图4所示，本例是光电式多通道阶跃式电动燃气调节阀，即定位器转动角度检测机构采用光电式结构，其他结构与实施例1相同。光电式定位器转动角度检测机构由设在定位器3外圆周同一水平位置上的一排通孔17和分别位于该排通孔17两侧且固定于阀壳2上的发光二极管18和光电接收管19组成。定位器3转动时，发光二极管18发出的光线穿过通孔17被光电接收管19接收并向控制电路输出此时定位器3的位置信号，实现对燃气出气量的控制。

Claims (8)

1.一种多通道阶跃式电动燃气调节阀，包括减速电机(1)和阀壳(2)，阀壳(2)设有进气口和出气口，减速电机(1)安装在阀壳(2)一壳壁外侧，减速电机(1)的驱动轴(6)伸入阀壳(2)内并与壳壁密封连接，其特征在于：在与所述驱动轴(6)垂直的阀壳(2)另一壳壁设有N个出气口(2-1)，N为1-5整数；所述驱动轴(6)装有圆柱形定位器(3)，在定位器(3)外圆周上设有一组定位节点(3-2)，还设有一个圆形气流分配器(4)，该气流分配器(4)通过花键与所述定位器(3)作滑动连接，所述气流分配器(4)的中心线、定位器(3)的中心线和驱动轴(6)的中心线相重合；所述出气口(2-1)的内端口处从外到内依次设有出气口O形密封圈(7)和硬质空心垫圈(8)，该硬质空心垫圈(8)的内端面稍高于出气口(2-1)的内端面；在垂直于气流分配器(4)中心线且圆心重合的气流分配器圆盘(4-1)上设有N组气流分配孔槽(4-3)和相应N个气流分配起始孔(4-2)，各个长方形气流分配孔槽(4-3)内开有截面积从零至20mm2不同大小的通孔，各气流分配孔槽(4-3)的中心线均通过气流分配器圆盘(4-1)的圆心O，同一组的相邻两条气流分配孔槽(4-3)的中心线夹角相等，每一组的气流分配起始孔(4-2)与对应的出气口(2-1)重合，每一组的气流分配起始孔(4-2)的圆心和所述气流分配器圆盘(4-1)圆心O的连线与该组气流分配起始孔(4-2)相邻的气流分配孔槽(4-3)的中心线夹角相等；所述出气口(2-1)内端口处与对应的气流分配起始孔(4-2)之间设有活动密封装置，在定位器(3)与气流分配器(4)之间设有压力弹簧(9)，气流分配器圆盘(4-1)贴紧在硬质空心垫圈(8)上，在所述阀壳(2)内壁上设有与该组定位节点(3-2)对应的定位端，组成定位器转动角度检测机构，该组各个定位节点(3-2)与各组相同排序的气流分配孔槽(4-3)一一对应，在所述阀壳(2)内壁上设有所述定位器(3)在起始状态和终止状态的止动块(2-2)。
2.根据权利要求1所述的多通道阶跃式电动燃气调节阀，其特征在于：所述活动密封装置由出气口(2-1)的内端口、装在该内端口的出气口O形密封圈(7)和硬质空心垫圈(8)、气流分配起始孔(4-2)及该孔向后延伸的半封闭圆筒(4-4)、装在半封闭圆筒(4-4)内的密封弹簧(10)和刚性圆球(11)组成，所述刚性圆球(11)的直径稍大于出气口O形密封圈(7)的内径又稍小于所述硬质空心垫圈(8)的内径，所述刚性圆球(11)与所述半封闭圆筒(4-4)内壁作滑动配合。
3.根据权利要求1所述的多通道阶跃式电动燃气调节阀，其特征在于：所述定位器转动角度检测机构为机械式结构，该机构由定位器(3)外圆周上的一组定位节点(3-2)和装在阀壳(2)内壁上的定位端组成，所述定位节点(3-2)由竖置的突齿构成，所述定位端由定位弹簧(13-1)、行程限制片(13-2)、滑齿(13-3)组成，所述滑齿(13-3)与所述定位器(3)外圆周上一组竖置的突齿(3-2)弹性接触。
4.根据权利要求1所述的多通道阶跃式电动燃气调节阀，其特征在于：所述定位器转动角度检测机构为磁电式结构，该机构由装在所述定位器(3)外圆周上同一水平位置排列的一组永久磁铁块和与该组永久磁铁块相对的固装在阀壳(2)内壁上的霍尔元件组成。
5.根据权利要求1所述的多通道阶跃式电动燃气调节阀，其特征在于：所述定位器转动角度检测机构为光电式结构，该机构由设在所述定位器(3)外圆周上同一水平位置排列的一组通孔和分别位于该组通孔两侧且固定于阀壳(2)上的发光二极管和光电接收管组成。
6.根据权利要求1所述的多通道阶跃式电动燃气调节阀，其特征在于：所述同一组内相邻两条气流分配孔槽(4-3)的相邻边之间的弧线距离小于所述硬质空心垫圈(8)的内径。
7.根据权利要求1所述的多通道阶跃式电动燃气调节阀，其特征在于：所述气流分配起始孔(4-2)和末位气流分配孔槽(4-3)分别位于相应的出气口(2-1)时，分别有两块位置不同的止动块(12)对所述定位器(3)止动。
8.根据权利要求1所述的多通道阶跃式电动燃气调节阀，其特征在于：每组气流分配孔槽(4-3)的数量为1-10个。
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