CN1095073C - 用于气量计的气流断续器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于气量计(10)的气流断续器(14)，所述断续器包括在轴向相对于阀门座(12a)可移动的阀门元件(20)，所述阀门元件同在轴向延伸的阀门轴相连，所述断续器的特征在于，所述阀门轴的至少一个部分上具有螺纹且与环绕轴的螺纹部分并构成一个螺母的件(24，26)合作，因此所述阀门轴(22)可传递螺旋运动。
Description
本发明涉及一种用于气量计的气流断续器，所述断续器包括一在轴向相对于一阀门座可移动的阀门元件。所述阀门元件与在轴向上伸展的“阀门”轴相连，并且同带有测量单元的气量计相连，该测量单元与用于截断所述气流的断续器一道，安装在进入所述气量计的气体流向的上游位置上。
在气量计，特别是“民用”气量计中，众所周知，出于安全目的，在所述气量计测量单元的上游安装有气流断续器。例如，在有气体泄漏的情况下，气量计检测泄漏流量并自动使断续器切断气流。当所述气量计用于预付款系统中时，也需要使用这样的断续器，以便当用户的款项用尽时中断供气。
例如，在已知的气量计中，断续器包括一在轴向上相对于阀门座可移动的阀门元件，所述阀门元件同一个沿所述轴向伸展的阀门轴相连。该断续器的阀门轴由一个螺母带动，该螺母在由一线圈所发出的脉冲作用的磁铁所产生的磁场中运动。
在用于预付款系统的气量计中，当用户的款项用尽后，所述断续器自动关闭，所述阀门元件与所述阀门座相接触以中断气流。尽管如此，对于这种断续器，用户可以对阀门元件施加一个机械力使之从其座上移开，这样就可以在不付费的情况下继续用气。用户也可以在气量计外制造一个磁场，其强度足以克服断续器内磁铁所产生的磁场，从而以人为方式移动阀门元件。
另一种流体控制阀门元件见1972年的美国专利US3,671,009，其同样存在上述的种种缺点。
因此，本发明提出一种用于气量计的气流断续器，其设计简单且可以防止上述至少一种非诚实的作法。
本发明提供了一种用于气量计的气流断续器，所述断续器包括在轴向上相对于阀门座可移动的阀门元件，所述阀门元件同在所述轴向上伸展的“阀门”轴相连。所述断续器的特征在于，在所述阀门轴的至少一部分上带有螺纹，并且围绕该轴的这一部分配有一形成螺母的零件。所述阀门轴传递螺旋运动。
当断续器处于其关闭状态时，即当阀门元件同阀门座相接触(例如，所述气量计为一预付款装置且用户款项已经用尽)时，拧过螺母形零件的阀门轴可以阻止所述阀门元件在施加于其上的沿轴向或其他可能方向的机械推力作用下从所述阀门座上脱开。同时，由于阀门元件是机械锁定的，因此可以避免利用磁装置进行盗气的风险。
还应提到的是，本发明的断续器可以承受某种气流分配网络中的压力波动，这一压力波动有时可能会使上面提到的现有技术断续器打开。
还有，当阀门元件以自由旋转方式装于阀门轴上时，不能通过企图使所述阀门元件绕其轴旋转而使阀门元件从其阀门座上移开。
根据本发明的一个特征，阀门轴可由一电机带动旋转。
所述电机装在阀门轴上与安装阀门元件的轴端部相对的另一端上。
所述电机还通过机械传动装置将旋转运动传递给阀门轴。
在一种类型的机械传动装置中，所述阀门轴上有一个与由电机驱动旋转的主动齿轮相啮合的从动齿轮，该主动齿轮位于与所述电机相连且平行于阀门轴的一个第二轴上。
主动齿轮在与阀门轴相平行的方向上延展，以同所述阀门的轴向移动相对应。但是所述从动齿轮也可以在平行于所述阀门轴的轴线方向上伸展，以同阀门元件的轴向位移相对应。
通过实例表明，从动齿轮可以设置在阀门元件和螺母形零件之间。从动齿轮也可以设置在螺母形零件之后，靠近与所述阀门轴安装阀门零件一端相对的另一端。
当希望阀门元件精确到位以便使气流按一给定流量通过时，在断续器中使用步进电机是特别有利的。例如为将流量限制在用户可消费的程度，有必要确定一个精确的阀门元件位置，同时这可能也是供气公司所要求的。在这种情况下，本发明特别有效，因为用户无法用机械的或磁的方法将阀门元件从其座上移开。
还一个有利之处在于，当因为所述断续器上游处发生火灾而需要快速关闭断续器时，螺母形元件可受到一弹性元件的驱动，使所述阀门元件移向阀门座。螺母形元件通过所述“熔化”元件保持在一位置上，所述“熔化元件”用受热可熔化的材料制成。当给与足够的热度时，所述熔化元件开始熔化并不再能抵御弹性元件所施加的、将螺母型元件推向阀门座的力，该弹性力迫使所述阀门件与阀门座相接触以便切断供气并防止火势向下游漫延。在实例中，所述螺母形零件位于底板上的孔中，并具有一个肩部。所述弹性元件被压缩在底板与肩部之间，以便施加一个趋于将其移向阀门座的力。
在实例中，所述螺母形元件可以通过所述孔并自底板从与弹性件所在侧相对的另一侧伸出，所述熔化元件保持着对所述底板的压力并在所述元件上产生一个使其保持离开阀门座的力。
为改善在火灾情况下所述阀门的关闭效果，所述底板由导热材料制成并构成装置箱体的一部分，该箱体由同一种材料制成并将所述底板与阀座相连。这使热量得以很快地全面传至所述熔化元件，并因此使其尽快松开。
本发明还提供了一包含位于进入所述气量计气流流向的上游处的测量单元的气量计。该气量计带有一个可中断气体的断续器，所述断续器包括一个在轴向上可相对于阀门座移动的阀门元件，所述阀门元件与沿轴向延展的阀门轴相连，所述断续器的特征在于，所述阀门轴的至少一个部分上具有螺纹，并且围绕该轴的这一部分配有一个零件，形成一个螺母，因此所述阀门轴传递螺旋运动。
所述断续器可位于所述气量计的内部。
使用步进电机，可以将其设置在气量计的内部，并且比较将电机设置在气量计外部的情况而言，结构更加紧凑，而这在使用其他会在工作中产生火花的电机，例如直流电机时是做不到的。
这一特征对于在小空间内安装气量计的情况特别有利，在这种情况下，具有紧凑结构的气量计比起包含外部元件(电机)的气量计要更好。而且，当步进电机设置于气量计内部时，这种结合还可以避免出现一些对其的不良企图。
结合附图通过所给出的一些非限制性实例，可以得到有关本发明其他特征和优点的详细说明，其中：
图1是装有本发明断续器的气量计的简图；
图2是本发明断续器的一个实施例的剖面示意图；
图3是本发明断续器的另一个实施例的剖面示意图；
图4是如图3中所示的，包含于断续器之中的弹性元件的变形实施例的剖面示意图；
图5是通过图4中所示的弹性元件的变形实施例的剖面示意图；
如图1所示，以参考标号10表示的气量计具有一个气体入口接头12并装有一个位于所述气量计内部的断续器14。
如图2所示，断续器14设置在一金属箱体16内部。金属箱体16具有固接在供气接头12的顶部16a。与金属箱体16的顶部16a相接触的接头12的底端形成一个阀门座12a，该阀门座限定一个具有环形截面的，可使气流通过的孔18。气流输入方向如图1和2中的箭头所示。当气流流过气流输入接头12进入箱体16时，所述气流可通过一个位于与图示平面平行的平面内的开口(图中未示)流出箱体。
断续器14的阀门元件20安装在阀门轴22上，阀门轴22垂直于包含由阀门座限定的孔18的平面P1延伸。所述阀门轴22上带有螺纹并安装在螺母型件24内，该件24采用例如卷边法固定在做为其“底板”的箱体16的底部16b上。
电机40，其最好是步进电机，安装在阀门轴22的与阀门元件20相对的端部22a，电机40旋转阀门轴22，并通过螺旋啮合使阀门元件20上、下移动。由此关闭和开启断续器。
阀门元件20包含一膜片28，该膜片由对该膜片构成支撑的金属件30支撑。该膜片28具有一个朝孔18方向凸出的主表面28a以及一个当所述断续器处于其关闭位置时在“接触区”A与阀门座12a相接触的部分。在关闭位置时，膜片28的主表面28a的主要部分与孔18重合并使其关闭。
如图2所示，膜片支撑件30具有一个与膜片28的凹部相向的连续的防泄漏表面30a。膜片支撑件30在与平面P1平行的平面内展开，其尺寸不小于所述阀门座12a的外径，以便所述的连续表面30a可与接触区A和孔18相重合。
通常，膜片支撑件30呈碟形，以枢轴32为中心平衡地设置于固定在阀门轴22的枢轴32上。如图2中所示，所述枢轴32的一端有一具球形支撑面的端件34，可与所述件30很好地接触并以此形成一个球节形联接。这种联接方式可以补充阀门轴22与阀座12a之间的垂直度误差，因此有利于获得良好的密封。
在膜片支撑件30中朝向枢轴32的中心部具有一例如以冲压方式成形的凹部30b，其凹陷侧朝向所述枢轴，枢轴的球形端部34容纳于件30的凹陷部30b之中。
膜片支撑件30具有一个中央部分30c和一个周边部分30d，二者均大致为平面型且由与接触区A重合的中间部30e连接在一起。所述中间部30e为一截头锥体(锥体的顶位于图中向上的方向上)，因而使其与阀门座12a相配，且同具有大致为平面形状的连续表面的膜片支撑件相比较而言，其密封性能得到了改善。
所述阀门轴22包括一位于枢轴32之下，靠近其端部22b的颈部36。围绕颈部36设置有一保持环38，在所述保持环38与所述颈部36之间留有一定的缝隙以便球节形联接接能顺利地执行其功能。颈部36的直径小于所述枢轴的直径以防止保持环轴向移动。
膜片支撑件30通过其朝上的表面与所述膜片28a以在周边部分30b、中间部30e、中央部30c的周边处、以及凹部30b重合的方式相接触。由于膜片28具有一个位于所述凹部30b的顶部之上的凸起，所以在此得到支撑。
膜片支撑件30通过与上述相反的，方向朝下的表面与所述保持环38相接触，并以此保持该件与膜片28之间的良好接触。所述膜片支撑件30与保持环构成一个空间，且所述膜片28构成一个可罩住件30的罩体并通过覆盖所述保持环的朝下的表面的周边部分将所述空间包围起来。所述保持环38的作用是将阀门元件保持在所述阀门轴22上。
在下面的说明中，对未经改动的元件使用与上述相同的参考标号。图3所示为又一实施例，其中步进电机40通过机械传动装置将旋转运动传递给阀门轴22。在该例中，该传动装置包括一个与阀门轴22相连的从动齿轮42以及与其相配的与电机40相连的主动齿轮44，所述电机使位于与所述阀门轴22平行的第二轴上的主动齿轮旋转。如图3所示的主动齿轮44，与所述阀门元件的轴向位移相对应，在与所述阀门轴平行的方向上延伸其高度。同时，为节省空间，从动齿轮的高度较小。尽管如此，对于具有足够空间的气量计而言，可以使主，从动齿轮的高度大致相同，或是仅将从动齿轮取成与阀门元件轴向位移相对应的一个高度。
在实例中，所述主动齿轮44可具有13个轮齿，而从动齿轮42具有55个轮齿。
主、从动齿轮的齿形为直齿，但也可同样地均具有螺旋齿。
在该图中，从动齿轮42位于阀门元件20和螺母型元件46之间，因而占有空间最小。尽管如此，也可将从动轮42置于螺母型元件46下面，靠近与阀门轴上装有阀门元件20的一端相对另一端。
如图3所示，所述螺母型元件46包括一圆柱形套筒46a，其顶端带有一肩部46b。所述金属箱体48包括一带有孔50的底板48b，该孔用于容纳螺母形元件的圆柱形套筒46a。在套筒46a的周边形成有环形边缘48c，用于做为螺母形件46的肩部46b的支撑。在底板48b和肩部46b之间保持有一处于压缩状态的弹性体，例如螺旋弹簧52，因此在所述肩部的下面产生一个向上的力以便使所述阀门元件20同其座12a相接触。
所述圆柱形套筒46穿过孔50并从所述底部48b的另一侧伸出。“熔化”元件用在热作用下能熔化的材料制成，设置于底板48b之下并支撑在那里，在螺母形元件上产生一个作用力以抵御弹性元件52的压缩力。所述熔化元件54用硬塑料制成，其大体形状通常为杯形，置于伸出底板的套筒部46a上，以便通过边缘部支在在所述底板上。熔化元件还包括向所述杯形内伸展的多个爪54a，用于同形成在圆柱形套筒46a的外表面上的槽46c接合，以防止套筒在弹簧52作用下上移。
如果在气量计的上游处发生火灾，所述断续器附近获得的热量传至熔化元件54，并使之开始熔化。爪54a变软并且不再能抵抗由弹簧52产生的推动所述肩部46b的力。由于螺母形元件46，阀门轴22，以及阀门元件20彼此相联，所以作用于肩部的推力传至阀门轴，使其上升并使阀门元件与阀门座12a相接触以实现密封。
尽管如此，还应注意到，当所述气量计附近发生火灾时，还可用其他可使阀门轴在电机带动下旋转的装置实现上述用于断续器的快速关闭系统，只要这些装置能为所述阀门元件和其轴提供一自由度，使其沿阀门件的轴向位移方向做直线运动。
由于所述熔化元件通过金属箱体同阀门座相连，在孔18附近获得的热量经金属箱体很快传递并加速所述熔化元件的熔化。
图4所示为图3中的弹性元件的一个变形实施例。在该图中，弹性元件为一片簧，如图5中的剖面所示。当然，也可以使用可完成相同功能的其他类型的弹性元件。
将机械传动由电机传至阀门轴22的装置不限于上述内容。例如，所述装置可以由安装在阀门轴及电机输出轴上的齿形带或平带构成。
由弹性元件和熔化元件构成的防火系统也适合于图2所示的断续器，应当注意到并非在所有情况下都需要使用所述弹性元件和熔化元件。
Claims (15)
1.一种用于气量计(10)的气流断续器(14)，所述断续器包括一种相对于阀门座(12a)在轴向可移动的阀门元件(20)，所述阀门元件同沿所述轴向伸展的“阀门”轴(22)相连，所述断续器的特征在于，所述阀门轴的至少一个部分上具有螺纹且与环绕轴的螺纹部分并构成一个螺母的件(24，26)合作，因此所述阀门轴(22)可传递螺旋运动。
2.如权利要求1所述的断续器，其中的阀门元件(20)在阀门轴(22)上以自由转动的方式安装。
3.如权利要求1或2所述的断续器，包括使所述阀门轴旋转的电机(40)。
4.如权利要求3所述的断续器，其中电机(40)设置在与阀门元件所在的阀门轴(22)端部(22b)相对的另一端(22a)上。
5.如权利要求4所述的断续器，其中所述电机(40)经一机械传动装置将旋转运动传至所述阀门轴(22)。
6.如权利要求5所述的断续器，其中所述阀门轴(22)带有一与该轴相联的从动齿轮(42)并与一主动齿轮(44)相配合工作，该主动齿轮由电机(40)带动绕同阀门轴平行并与所述电机相连的第二轴转动。
7.如权利要求6所述的断续器，其中所述主动齿轮(44)在与所述阀门轴(22)平行的方向上延伸一定尺寸，该尺寸等于所述阀门元件的轴向位移。
8.如权利要求6所述的断续器，其中从动齿轮(42)位于所述阀门元件(20)与螺母形元件(46)之间。
9.如权利要求3所述的断续器，其中所述电机(40)是步进电机。
10.如权利要求1所述的断续器，其中所述螺母形元件(46)受到一弹性元件(52)的驱动，由此朝所述阀门座(12a)推该螺母形元件及阀门元件(20)，同时该螺母形元件被“熔化”元件(54)保持于一位置上，熔化元件由受热可熔化的材料制成。
11.如权利要求10所述的断续器，其中所述螺母形元件(46)包括一肩部(46b)并且容纳于成形在底板(48b)上的孔(50)中，所述弹性元件被压缩在所述底板与所述肩部之间，以产生一个将所述螺母形元件推向所述阀门座(12a)的力。
12.如权利要求11所述的断续器，其中所述螺母形元件(46)穿过孔(50)并从远离设置有弹性元件(52)一侧的底板(48b)上伸出，所述熔化元件(54)处于对所述底板施压的状态，并产生一个力使所述螺母形元件保持在离开阀门座(12a)的状态。
13.如权利要求12所述的断续器，其中所述底板(48b)由导热材料制成并构成由同一材料制成的箱体(48)的一部分，该箱体并将所述底板与阀门座相连。
14.气量计(10)，该气量计包括一安装于进入到所述气量计的气流方向的上游处的测量装置，并带有一用以切断所述气流的断续器(14)，所述断续器包括一在轴向相对于阀门座(1 2a)可移动的阀门元件(20)，所述阀门元件与沿所述轴向延伸的“阀门”轴(22)相连，所述断续器的特征在于，所述阀门轴的至少一个部分上具有螺纹且与环绕轴的螺纹部分并构成一个螺母的件(24，26)合作，因此所述阀门轴(22)可传递螺旋运动。
15.如权利要求14所述的气量计，其中所述断续器(14)位于所述气量计(10)的内部。
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