CN102840356B - 电磁式流量测量和控制一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁式流量测量和控制一体化装置。它包括阀体、阀芯和阀杆;阀体包括进水管、阀腔体、出水管、阀腔盖、线圈,阀腔体位于进水管和出水管之间,阀腔体和阀腔盖组成一个顶部开口的阀腔,阀芯安装在阀腔内;阀芯设有连接进水管和出水管的通孔,阀芯包括第二磁芯、第一电极、第二电极、引线;第二磁芯位于阀芯通孔的上方,第一电极、第二电极对称分布于通孔的两侧内壁,引线为倒叉形,引线的叉头两端分别与第一电极、第二电极相连,引线的叉杆从阀杆伸出;阀杆从阀腔体和阀腔盖组成一个顶部开口的阀腔伸出,阀杆与阀腔盖之间设有密封圈连接。本发明将流量传感器和控制阀共为一体,结构简单紧凑,具有体积小、成本低、便于安装等特点。
Description
技术领域
本发明所述的电磁式流量测量和控制一体化装置,涉及电磁式流量计和控制阀领域,特别涉及热计量、水计量、污水计量、供热节能、室温控制等领域。本发明适用于户用热量表、冷量表、水表、污水表等流量测量与控制领域,特别适用于户用平衡表、平衡热量表等产品,其原理和结构也适用于其他需要流量控制的通用领域。
背景技术
电磁流量计是一种基于法拉第电磁感应原理的流量测量仪表,其基本原理是:当带有导电介质的流体通过磁场时,流体切割磁力线,在磁场的垂直方向上产生感应电势,感应电势的幅度和流体的流速成正比,从而获得流体的流速,进而获得流体的流量。为了产生磁场,在测量管的周围,安装有励磁线圈,所产生的磁场穿过流体,从而在流体中产生感应电势,在感应电势的正负极位置安装电极,即可测量感应电势的大小。电磁流量计在流量测量中有广泛的应用,具有测量精度高、线性度好、测量管内无构造件、抗污染物等优势。
控制阀是一类流量控制装置,主要由阀体、阀芯和阀杆等部件组成,阀杆推动阀芯运动,改变流道的流通面积大小,从而控制流量。控制阀按结构分类,有:球阀、蝶阀、闸阀等。球阀是一种以旋转运动控制流量的控制阀,阀芯为球形,有一个通孔,当阀芯旋转时,通孔位置随之变化,从而改变流道的流通面积,实现流量控制,包括流道的导通和关闭。
现有技术,流量测量和控制的实现,通常情况下,由独立的流量计和控制阀组成。比如,将流量计和控制阀串联在同一管路上,控制阀根据流量计测得的流量信号,调整阀门的开度,从而控制流量。这种独立的配置方法,流量计和控制阀要分别安装,存在安装复杂、占用空间大的问题,在机箱和井道等空间局促的场合,该方法实施难度大、成本高,尤其在需要计量收费的应用场合,还容易被人为破坏,从而不具有防盗能力。该方案通常使用在工业等一般场合,在特定场合,如城市集中供暖的户用平衡表、平衡热量表等,该方法存在安装复杂、占用空间大、成本高、不防盗等问题,所以并不适用。
为了解决供热领域流量控制的问题,也有将流量计和控制阀安装于同一壳体的方法。因为流量计和控制阀在壳体内是分立的,所以这种方法只是简单地解决了安装问题,仍然没有解决占用空间大、成本高的问题。
随着城市集中供暖的发展,发明一种能够实时控制供热流量的仪表,在供热节能中显得越来越重要,特别是提供一种便于安装、体积小、成本低的一体化供热流量控制仪表,满足该领域的使用要求,成为解决集中供热系统节能的重要方案之一。现有技术中,还未见有将流量计和控制阀完全结合的一体化布置方法。
综上所述,现有技术的流量测量和控制装置存在以下问题:
1 无论独立的方法,还是分立的方法,体积大,成本高;
2 独立的方法,需要安装两个部件,安装复杂且无法有效防盗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电磁式流量测量和控制一体化装置,集电磁式流量计和控制阀为一体,解决现有技术存在的问题,特别是解决户用平衡表、平衡热量表的构造问题。该装置进一步通过电子部件和软件,实现流量计量、热计量、流量控制、热流量控制、室温控制等功能,可以满足城市供暖的节能要求。
电磁式流量测量和控制一体化装置,它包括阀体、阀芯和阀杆;阀体包括进水管、阀腔体、出水管、阀腔盖、线圈,阀腔体位于进水管和出水管之间,阀腔体和阀腔盖组成一个顶部开口的阀腔,阀芯安装在阀腔内;阀芯设有连接进水管和出水管的通孔,阀芯包括第二磁芯、第一电极、第二电极、引线;第二磁芯位于阀芯通孔的上方,第一电极、第二电极对称分布于通孔的两侧内壁,引线为倒叉形,引线的叉头两端分别与第一电极、第二电极相连,引线的叉杆从阀杆伸出;阀杆位于阀芯顶部,从阀腔体和阀腔盖组成一个顶部开口的阀腔伸出,阀杆与阀腔盖之间设有密封圈。
所述的阀体,进一步包含有第一磁芯,线圈包围第一磁芯。
所述阀芯,进一步包含有第三磁芯,位于阀芯通孔的下方。
所述阀芯,其通孔截面的垂直方向尺寸小于水平方向尺寸。
所述阀杆,位于阀芯的上部,并和阀芯一体,阀芯和阀杆为同一垂直旋转轴心,可以实现水平旋转。
所述的阀体的制造材料为塑料、铜、不锈钢、铝合金或复合材料;所述的塑料为导电塑料。
所述的阀体衬有金属屏蔽层;
所述的引线的叉头设有温度传感器。
本发明解决了现有技术存在的体积大、成本高、安装复杂的问题,同时提高了防盗能力。现有技术中,最接近方法是将流量测量装置和控制装置分置在一个壳体中,未见有将流量测量装置和控制装置一体化的方法。本发明将电磁式流量传感器的电极内置于控制阀的阀芯内,线圈置于阀体的底部,同时增加了控制阀的进水管和出水管的长度,以便稳定流体的流场,提高流量传感器的测量精度。本发明根据城市供暖管网的特点,采用电磁感应原理测量流体的流速,具有测量精度高、线性度好、测量管内无构造件、抗污染物等优势。控制阀采用类似球阀的布置方式,阀芯为带有通孔的圆柱形,通孔的上方和下方,包含有软磁芯材料的磁芯,以便改善通孔位置的磁场分布。本发明所用电磁感应测量原理的流量传感器,由线圈和电极组成。其中,线圈布置在阀体的底部,包含有磁芯,以便提高磁场的强度。电极布置在通孔的两侧内壁上,通孔的截面被布置成长圆形,以缩小上下的间距,提高磁场的强度,同时减小阀芯的总体尺寸。
根据本发明的另一方面,提供了一种测量双向流量的方法,方便了安装。本发明的进水管和出水管,以及阀体采用对称布置,阀芯和内部的流量传感器也采用对称布置,以便测量双向流量。本发明所提供的方法,进水和出水的方向可以任意选择,相对于现有技术,安装时无需考虑进水和出水的方向,从而简化了安装。
根据本发明的另一方面,提供了一种热流量的测量布置方法,降低了热流量测量成本。本发明在阀芯中,进一步包含有温度传感器,传感器信号通过导线传输至外部,从而测得流体的温度,进而获得流体的热量。本发明将温度传感器内置于阀芯中,现对于现有技术,具有结构简单、成本低的特点。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1)电磁流量计和控制阀一体化,体积小,便于安装,成本低;
2)电磁流量计和控制阀一体化,不容易被人为破坏,防盗能力强;
3)装置采用对称布置,容易实现双向测量,简化了安装;
4)阀芯内置温度传感器,实现热量测量,结构简单、成本低。
本发明的任一技术方案不一定能全部实现以上有益效果。
附图说明
图1是电磁式流量测量和控制一体化装置实施例的剖面示意图;
图2是本发明电磁式流量测量和控制一体化装置实施例的A-A面剖面示意图;
图中,进水管1a、阀腔体1b、出水管1c、阀体盖1d、金属屏蔽层1e、阀芯2、线圈3、第一磁芯4、第二磁芯5、第三磁芯6、第一电极7a、第二电极7b、阀杆8、引线9、密封圈10、温度传感器11。
具体实施方式
参见图1,为本发明流量测量和控制一体化装置实施例的剖面图。进水管1a、出水管1c、阀体1b、阀体盖1d,构成了装置的壳体部分,其中进水管1a、出水管1c和阀体1b为一体部件,采用塑料材料注塑成型工艺制造,并在阀体1b位置有不锈钢内衬1e,阀体盖1d采用塑料材料制造。进水管1a和出水管1c为圆形管道,包含有连接外部管道的标准螺纹,以便和外部管道连接。进水管1a和出水管1c采用对称设计,进水和出水的方向可以任意选择,以便安装。阀体1b内有圆柱形腔体,腔体与进水管1a和出水管1c的管路相通。装配时,腔体内先安装阀芯2,再安装阀体盖1d,阀体盖1d和阀体1b之间用密封材料密封固定,密封材料可以选择胶水、橡胶、聚四氟乙烯等。进水管1a、出水管1c、阀体1b、阀体盖1d所组成的装置外壳,本实施例选用塑料材料,其他可以用铜、不锈钢等金属材料制造,也可以选择复合材料。
阀芯2采用塑料材料注塑成型工艺制造,形状为圆柱体,中部位置有水平方向的长圆形通孔(参见图2)。阀芯2安装在阀体1b和阀体盖1d构成的阀腔体内,可以水平旋转。当阀芯2处于如图1所示的导通位置时,阀芯的通孔、进水管1a、出水管1b的管道构成了完整的流道,以便实现流量的测量。如图1所示的位置,阀芯旋转90度,即为关闭状态。阀芯2内部包含有电极7a、电极7b,通孔上方包含有第二磁芯5,通孔下方包含有第三磁芯6,磁芯采用注塑成型工艺固定在阀芯内。线圈3位于阀体的底部,采用水平方向绕制,图1和图2所示为线圈的剖面,线圈3中部包含有第一磁芯4。根据法拉第电磁感应原理,线圈3在通孔中产生垂直方向的磁场,磁场穿过通孔中的流体,从而在流体中产生感应电势。磁芯5的中心包含有垂直方向的孔,以便放置引线9。
阀芯2的通孔两侧进一步包含有电极7a和电极7b(参见图2),以便测量感应电势。电极7a和电极7b为导电塑料,并且采用注塑成型工艺固定在通孔内壁上。阀芯2还进一步包含有阀杆8,本实施例的阀杆8和阀芯2采用注塑成型工艺一体制造。阀杆8和阀芯2围绕同一垂直转动轴水平旋转,以便实现阀芯的导通和关闭。设置在阀杆8与阀腔盖1d之间的密封圈10,可以采用o型橡胶圈、油封或密封填料等密封方式。阀芯2还进一步包含有引线9,引线9穿过阀杆8,和外部的电路连接。本实施例的引线9采用印刷电路板制造,用于电极7a和电极7b的外部电连接(参见图2)。引线9以及相关电路为本行业专业人员所熟知的技术,能够很容易的被理解和利用,本实施例中不再深入予以解释。阀芯2还进一步包含有温度传感器11,以便测量流体的温度,进而获得流体的热量,温度传感器11安装在引线9的印刷电路板上。由于阀芯2内的传感器采用对称设计,进水和出水的方向可以任意选择,可以方便的安装。
本实施例电磁式流量测量和控制一体化装置,在阀芯通孔的上部和下部均安装了磁芯,为了简化工艺、降低成本,也可以只在通孔上方布置一个磁芯。以上情况的组合,亦在本专利的保护范围内。
本实施例电磁式流量测量和控制一体化装置,线圈位于阀体的底部,也可以将线圈布置在阀体的上部,或者其他区域,此类情况亦在本发明的保护范围内。
本实施例电磁式流量测量和控制一体化装置,阀芯内的通孔为长圆形,此外还可以用长方形、圆形、椭圆形等形状,此类情况亦在本专利的保护范围内。
本实施例电磁式流量测量和控制一体化装置,阀芯为带通孔圆柱形,其他形状,如球形等形状,亦在本专利的保护范围内。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例,但本发明并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化,都应落在本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种电磁式流量测量和控制一体化装置,其特征在于:它包括阀体、阀芯(2)和阀杆(8);阀体包括进水管(1a)、阀腔体(1b)、出水管(1c)、阀腔盖(1d)、线圈(3),阀腔体(1b) 位于进水管(1a)和出水管(1c)之间,阀腔体(1b)和阀腔盖(1d)组成一个顶部开口的阀腔,阀芯(2)安装在阀腔内;阀芯(2)设有连接进水管(1a)和出水管(1c)的通孔,阀芯(2)包括第二磁芯(5)、第一电极(7a)、第二电极(7b)、引线(9);第二磁芯(5)位于阀芯通孔的上方,第一电极(7a)、第二电极(7b)对称分布于通孔的两侧内壁,引线(9)为倒叉形,引线(9)的叉头两端分别与第一电极(7a)、第二电极(7b)相连,引线(9)的叉杆从阀杆(8)伸出;阀杆(8)位于阀芯(2)顶部,从阀腔体(1b)和阀腔盖(1d)组成一个顶部开口的阀腔伸出,阀杆(8)与阀腔盖(1d)之间设有密封圈(10);所述阀芯(2),其通孔截面的垂直方向尺寸小于水平方向尺寸。
2.如权利要求1所述一种电磁式流量测量和控制一体化装置,其特征在于:所述的阀体,进一步包含有第一磁芯(4),线圈(3)包围第一磁芯(4)。
3.如权利要求1所述一种电磁式流量测量和控制一体化装置,其特征在于:所述阀芯(2),进一步包含有第三磁芯(6),位于阀芯(2)通孔的下方。
4.如权利要求1所述一种电磁式流量测量和控制一体化装置,其特征在于:所述阀杆(8),位于阀芯(2)的上部,并和阀芯(2)一体,阀芯(2)和阀杆(8)为同一垂直旋转轴心,可以实现水平旋转。
5.如权利要求1所述的一种电磁式流量测量和控制一体化装置,其特征在于:所述的阀体的制造材料为塑料、铜、不锈钢、铝合金;所述的塑料为导电塑料。
6.如权利要求1所述的一种电磁式流量测量和控制一体化装置,其特征在于:所述的阀体衬有金属屏蔽层(1e)。
7.如权利要求1所述的一种电磁式流量测量和控制一体化装置,其特征在于:所述的引线(9)的叉头设有温度传感器(11)。
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