CN103453200B - 瞬时定位气阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了瞬时定位气阀，包括大齿轮变移式螺旋棒，所述的大齿轮变移式螺旋棒上螺旋纹分为起步段、过渡段和上升段，起步段螺纹升角大小不变或逐渐增大且增加幅度小于2°，起步段、过渡段和上升段的螺纹升角依次增大，起步段、过渡段和上升段之间依次平滑连接。本发明通过上述结构，大齿轮变移式螺旋棒上的螺纹升角起步段大小不变，过渡段和上升段从小角度变化到大角度，使关阀时达到了瞬时关闭，解决了一般气阀关阀时间长和能耗大的难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种阀门控制类型装置，具体涉及瞬时定位气阀。
背景技术
随着社会的发展，智能燃气表在全国已开始大量使用，许多地方的燃气公司实现了燃气智能化管理。经过十几年的发展，智能燃气表已从第一代分体式智能燃气表过渡到第二代一体化智能燃气表，并发展迅猛。由于一体化智能燃气表的特殊结构需将气阀安装在燃气表内，故对配套使用的气阀提出了更高的要求。目前智能燃气表所使用的气阀主要有两种：一种是电磁阀，另一种是电控阀。前者具有制造工艺要求高、价格贵、不易做成全封闭型、易被管道杂质污染、易造成开关阀失控、驱动电流需求大且不易达到防爆要求。后者目前使用较多，有各种结构形式，但是反应出来存在如下缺陷：1、容易造成卡齿现象，使阀体工作不可靠；2、结构复杂、体积大，不利于一体化智能燃气表的使用；3、不易设计成全封闭型，易被管道杂质污染；4、关阀时间长，由于智能燃气表关阀靠内部储能电容实现，如关阀时间长对应储能电容容量大，故电容漏电大，静态电流大，导致智能燃气表所用电池寿命短。由于一体化智能燃气表是未来发展的必然趋势，而质量好坏的一个重要因素就是是否具备一个安装方便且具有高可靠性能的气阀。如何缩短关阀时间和降低能耗是我们努力的方向。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供瞬时定位气阀，大齿轮变移式螺旋棒上的螺纹升角起步段大小不变，过渡段和上升段从小角度变化到大角度，使关阀时达到了瞬时关闭，解决了一般气阀关阀时间长和能耗大的难题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：瞬时定位气阀，包括大齿轮变移式螺旋棒，所述的大齿轮变移式螺旋棒上螺旋纹分为起步段、过渡段和上升段，起步段螺纹升角大小不变或逐渐增大且增加幅度小于2°，起步段、过渡段和上升段的螺纹升角依次增大，起步段、过渡段和上升段之间依次平滑连接。我们知道储能电容容量的大小对智能燃气表的品质有直接影响，电容容量越大对应漏电越大，智能燃气表静态电流就越大，故静态功耗越大，最终使智能燃气表供电电池寿命缩短，这也是智能燃气表制造厂家很看重的一个指标。另外，电容越大成本越高。由于气阀在关阀控制信号的作用下，关阀在瞬间完成，这样智能燃气表所用关阀储能电容容量大幅度减小，电容成本大幅度降低。更重要的是由于容量变小，故电容漏电减小，使智能燃气表静态电流变小，静态功耗变小且电池的寿命大大延长，智能燃气表的综合电器性能得到进一步提高，提高了智能燃气表的品质。螺纹升角采用角度变移设计，从初始开阀小角度变化到大角度，这一设计有效提高了气阀的开关速度，同时也保证了气阀在关闭时的自锁状态和开启终端的稳定稳定状态。大齿轮变移式螺旋棒指的是螺旋棒上的螺旋纹所形成的螺纹升角的大小是变化的，角度变移设计即为起步段、过渡段和上升段的螺纹升角依次增大。
进一步地，所述的过渡段的螺纹升角变化速率小于上升段的螺纹升角变化速率。实现平滑过渡，让上升段的实现较陡的快速上升，达到缩短螺旋纹上升段长度的目的。
进一步地，所述的大齿轮变移式螺旋棒上螺旋纹的圈数小于等于1圈。本装置中大齿轮变移式螺旋棒的上螺旋纹的提升高度为12mm，由现在常用的等间距平行分布的多圈螺旋纹改为采用小于等于1圈螺旋纹，能够达到较好的开关气阀的要求。
进一步地，所述的大齿轮变移式螺旋棒上的起步段螺纹升角的范围在3°-10°之间，过渡段螺纹升角的范围在11°-16°之间。在开阀信号的作用下，即便是气阀内气体对密封塞存在压力，移动块对密封塞存在推力，也能实现稳定、可靠的开阀操作。
进一步地，所述的大齿轮变移式螺旋棒上的上升段螺纹升角的范围在17°-60°之间。实现快速开关阀的要求。
进一步地，所述大齿轮变移式螺旋棒上螺旋纹起步段对应的圆心角b的范围在100°-170°之间。当气阀开启瞬间气阀内气体压力迅速降低，移动块对密封塞的推力迅速降低到消失，这时电机处于轻负载状态，结合这一特点，此时可迅速增大螺纹升角度，实现快速推动带密封塞的移动块向下快速运动，最终达到开阀的目的。关阀操作在关阀信号的作用下，电机轴上小齿轮随电机轴转动，小齿轮带动大齿轮上的变移式螺旋棒向左旋转，并推动带密封塞的移动块上的拨杆向上运动，该过程处于轻负载状态，能够实现瞬时关闭气阀和自锁的目的。
进一步地，所述的大齿轮变移式螺旋棒上螺旋纹起步段对应的圆心角b的范围为130°≤a﹤145°。起步段的长度在该范围内能够较好的实现关阀后自锁的要求。
进一步地，所述的大齿轮变移式螺旋棒上螺旋纹起步段对应的圆心角b的范围为145°≤a≤160°。该范围段为另一较佳距离段来更好的达到关阀后自锁，达到提高智能燃气表性能的要求。
进一步地，所述的过渡段对应的圆心角的范围在20°-40°之间。实现平滑过渡到上升段。
进一步地，包括阀体和阀芯，其中的阀芯包括电机、小齿轮、大齿轮变移式螺旋棒、拨杆、长轴、移动块和支架，支架分为上下两板，下板固定在电机上；大齿轮变移式螺旋棒和移动块均装在支架上下板之间，大齿轮变移式螺旋棒下部有大齿轮，上部有螺旋槽，在螺旋槽中插有拨杆，大齿轮与电机轴上配合的小齿轮齿合配合；所述的移动块中部有拨杆，螺旋槽上的螺旋面可推动拨杆带动移动块在支架上下板之间轴向运动；所述的移动块顶部设置有密封套，在密封套的顶部还设置有密封塞；移动块间隙活动套在两根导向杆上，导向杆两端固定在支架上，大齿轮变移式螺旋棒由长轴活动装接在支架上，支架的下板通过沉头螺钉固定在电机上。密封塞实现对阀体的开合操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、 本发明大齿轮变移式螺旋棒上的螺纹升角设计为起步段大小不变，过渡段和上升段从小角度变化到大角度，由于上升段大幅度缩短了螺旋纹的长度，故开关阀实现瞬时定位开关，需要的储能电容小于现有气阀在关阀时所需的电容量，大大缩短开关阀时间，简化了机械结构，大大提高了可靠性能。
2、 本发明在力传递上采用了独特的机械传动设计，采用小齿轮带动大齿轮，大齿轮再带动位于大齿轮变移式螺旋棒上下移动，使电机在启动时处于轻负载状态，确保电机的正常启动，彻底解决齿轮卡齿现象。
3、 本发明阀芯采用全封闭圆柱结构，彻底解决管道杂质对阀芯的污染；充分考虑气体流动性能，减少压力损失。
4、 本发明结构简单、可靠、关阀实现自锁，电器性能优越。
附图说明
图1为本发明的剖视图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为图1中大齿轮变移式螺旋棒的结构示意图；
图4为起步段和过渡段对应圆心角示意图。
图中附图标记分别表示为：1、密封套；2、密封塞；3、导向杆；4、大齿轮变移式螺旋棒；5、支架；6、密封壳；7、电机；8、长轴；9、拨杆；10、移动块；11、沉头螺钉；12、小齿轮；13、后盖；14、联结螺钉；15、阀体；16、大齿轮变移式螺旋棒的端面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述，本发明的实施例不限于此。
实施例1：
如图1-4所示，本发明包括大齿轮变移式螺旋棒4和定位气阀常用部件，大齿轮变移式螺旋棒4上螺旋纹分为起步段、过渡段和上升段，起步段螺纹升角大小不变，起步段、过渡段和上升段的螺纹升角依次增大，起步段、过渡段和上升段之间依次平滑连接。
目前国内主流气阀有三种：分别为离合器气阀、涡轮气阀和丝杆气阀。
第一种离合器气阀的工作电压范围在4.5V-6.5V之间，开阀时间大于1.5秒，关阀时间为0.3秒，储能电容为3300微法/10伏，关阀快且储能电容小，但是该气阀采用离合器结构，开阀后受弹簧力作用，内部零件全部受力，存在隐患，关阀后不能实现自锁且价格较高。
第二种涡轮气阀工作电压范围在4.5V-6.5V之间，开阀时间0.8秒，关阀时间0.7秒，储能电容为6800微法/10伏，采用螺杆结构，结构简单、可靠，电器性能较好，关阀较快，能够实现关阀自锁，但是储能电容大。
第三种丝杆气阀工作电压范围在4.5V-6.5V之间，开阀时间大于1秒，关阀时间大于1秒，储能电容大于10000微法/10伏，采用丝杆结构，结构简单，价格低，但是储能电容大、易出现卡齿且可靠性稍差。
该装置采用变移式螺旋棒结构，工作电压变为3V-6.5V之间，可工作电压范围增大，开阀时间小于0.4秒，关阀时间小于0.3秒，储能电容减小到2200微法/10伏，与现有气阀相比具备结构简单、可靠，电器性能优越、关阀快、储能电容小、关阀自锁和开阀后电机无负载等优点，产品综合性能优于目前产品，竞争力强。螺纹升角采用角度变移设计，从初始开阀小角度变化到大角度，这一设计有效提高了气阀的开关速度，同时也保证了气阀在关闭后的自锁状态和开启终端后的稳定状态。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上，优选具体结构如下：过渡段的螺纹升角变化速率小于上升段的螺纹升角变化速率。实现平滑过渡，让上升段的实现较陡的快速上升，达到缩短螺旋纹上升段长度的目的。
实施例3：
本实施例在以上任意一个实施例的基础上，优选具体结构如下：大齿轮变移式螺旋棒4上螺旋纹的圈数为1圈。本装置中大齿轮变移式螺旋棒的上螺旋纹的提升高度为12mm， 1圈螺旋纹为较佳圈数来降低开关阀的时间。
实施例4：
本实施例在以上任意一个实施例的基础上，优选具体结构如下：大齿轮变移式螺旋棒4上的起步段螺纹升角的范围在3°-10°之间，过渡段螺纹升角的范围在11°-16°之间，上升段螺纹升角的范围在17°-60°之间。在该角度范围为最佳角度范围，降低开关阀时间达到5%-10%。
实施例5：
如图1-4所示，本实施例在以上任意一个实施例的基础上，优选具体结构如下：大齿轮变移式螺旋棒4上螺旋纹起步段对应的圆心角b的范围在100°-170°之间，过渡段对应的圆心角c的范围在20°-40°之间。起步段为小角度区，便于关阀后自锁，上升段为大角度区，以便缩短斜面运行路程及时间。因为大齿轮变移式螺旋棒的高度是一定的，斜面角度越大，物体向下阻力越小，斜面运行时间越短，增大上升段的角度即可达到缩短运行时间的要求。在该角度范围能使运行时更平稳。其中的螺旋纹起步段对应的圆心角b是指起步段投影到大齿轮变移式螺旋棒的端面16上的圆弧AB所对应的圆心角，过渡段对应的圆心角c为过渡段投影到大齿轮变移式螺旋棒的端面16上的圆弧BD所对应的圆心角，其它圆心角则为相应圆弧通过该方法投影得到。
实施例6：
本实施例在以上任意一个实施例的基础上，优选具体结构如下：大齿轮变移式螺旋棒4上螺旋纹起步段对应的圆心角b为140°，过渡段对应圆心角c为30°。起步段和过渡段的弧度按照此设计能够较好的实现开关阀操作，同时尽可能的缩短运行时间，将开阀时间降低到0.35秒以下，关阀时间降低到0.28秒以下，提高智能燃气表的品质。
实施例7：
如图4所示，本实施例在以上任意一个实施例的基础上，优选具体结构如下：大齿轮变移式螺旋棒4上螺旋纹起步段对应的圆心角b的范围在130°≤b﹤145°，过渡段对应圆心角c为30°。该起步段和过渡段的弧度为另一能较好的实现开关阀操作，工作电压降低到3V，开阀时间降低到0.33秒，关阀时间降低到0.25秒，缩短运行时间，达到瞬时开关阀，提高产品的综合性能。
实施例8：
本实施例在以上任意一个实施例的基础上优选具体结构如下：该装置包括阀体15和阀芯，阀芯壳体由密封壳6和后盖13组成，阀芯壳体通过联接螺钉14固定在阀体15上。其中的阀芯包括电机7、小齿轮12、大齿轮变移式螺旋棒4、移动块10和支架5，支架5分为上下两板，下板固定在电机7上。大齿轮变移式螺旋棒4和移动块10均装在支架5上下板之间，大齿轮变移式螺旋棒4下部有大齿轮，上部有螺旋槽，在螺旋槽中插有拨杆9，大齿轮与电机7轴上配合的小齿轮12齿合传动。其中的移动块10中部有拨杆9，螺旋槽上的螺旋面推动拨杆9带动移动块10在支架5上下板之间轴向运动。其中的移动块10顶部设置有密封套1，在密封套1的顶部还设置有密封塞2。另外，移动块10间隙活动套在两根导向杆3上，导向杆3两端固定在支架5上，大齿轮变移式螺旋棒4由长轴8活动装接在支架5上。支架5的下板通过沉头螺钉11固定在电机7上。
电机在开阀信号的作用下，电机轴上的小齿轮随微电机轴转动，同时带动大齿轮上变移式螺旋棒向右旋转，并推动带密封塞的移动块上的拨杆向下运动。此时，为克服气阀内气体对密封塞的压力和移动块对密封塞的推力，电机输出功率最大。当气阀开启瞬间气阀内气体压力迅速降低，移动块对密封塞的推力消失，电机处于轻负载状态，此时迅速增大螺纹升角度，达到瞬时开阀。关阀操作在关阀信号的作用下，电机轴上小齿轮随电机轴转动，小齿轮带动大齿轮上的变移式螺旋棒向左旋转，并推动带密封塞的移动块上的拨杆向上运动，此时移动块上的拨杆处在变移式螺旋棒的最大螺旋角度上，在螺旋棒向左旋转的作用下，达到瞬时关阀的目的，同时能够实现关闭气阀后自锁。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.瞬时定位气阀，包括大齿轮变移式螺旋棒（4），其特征在于：所述的大齿轮变移式螺旋棒（4）上螺旋纹分为起步段、过渡段和上升段，起步段螺纹升角大小不变或逐渐增大且增加幅度小于2°，起步段、过渡段和上升段的螺纹升角依次增大，起步段、过渡段和上升段之间依次平滑连接；所述的大齿轮变移式螺旋棒（4）上螺旋纹的圈数小于等于1圈；所述的大齿轮变移式螺旋棒（4）上的起步段螺纹升角的范围在3°-10°之间，过渡段螺纹升角的范围在11°-16°之间；所述大齿轮变移式螺旋棒（4）上螺旋纹起步段对应的圆心角b的范围在100°-170°之间；所述的过渡段对应的圆心角c的范围在20°-40°之间。
2.根据权利要求1所述的瞬时定位气阀，其特征在于：所述的过渡段的螺纹升角变化速率小于上升段的螺纹升角变化速率。
3.根据权利要求1所述的瞬时定位气阀，其特征在于：所述的大齿轮变移式螺旋棒（4）上的上升段螺纹升角的范围在17°-60°之间。
4.根据权利要求1所述的瞬时定位气阀，其特征在于：所述的大齿轮变移式螺旋棒（4）上螺旋纹起步段对应的圆心角b的范围为130°≤b﹤145°。
5.根据权利要求1所述的瞬时定位气阀，其特征在于：所述的大齿轮变移式螺旋棒（4）上螺旋纹起步段对应的圆心角b的范围为145°≤b≤160°。
6.根据权利要求1所述的瞬时定位气阀，其特征在于：包括阀体（15）和阀芯，其中的阀芯包括电机（7）、小齿轮（12）、大齿轮变移式螺旋棒（4）、拨杆（9）、长轴（8）、移动块（10）和支架（5），支架（5）分为上下两板，下板固定在电机（7）上；大齿轮变移式螺旋棒（4）和移动块（10）均装在支架（5）上下板之间，大齿轮变移式螺旋棒（4）下部有大齿轮，上部有螺旋槽，在螺旋槽中插有拨杆（9），大齿轮与电机（7）轴上配合的小齿轮（12）齿合配合；所述的移动块（10）中部有拨杆（9），螺旋槽上的螺旋面可推动拨杆（9）带动移动块（10）在支架（5）上下板之间轴向运动；所述的移动块（10）顶部设置有密封套（1），在密封套（1）的顶部还设置有密封塞（2）；移动块（10）间隙活动套在两根导向杆（3）上，导向杆（3）两端固定在支架（5）上，大齿轮变移式螺旋棒（4）由长轴（8）活动装接在支架（5）上，支架（5）的下板通过沉头螺钉（11）固定在电机（7）上。
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