CN1179141C - 具有计量功能的先导式差动阀门 - Google Patents

Abstract

一种具有计量功能的先导式差动阀门，可用于IC卡预付费水表系统，它是将传统水表的表头、叶轮、永磁体环、导流罩与先导式差动阀门的主件如隔板、活塞、阀塞和阀座等安装在同一壳体中的组合体，其特征在于采用了特殊的叶轮结构，即叶轮与轮轴分离，且借助弹簧可上下窜动；轮毂上的轴向泄流孔使得流体压力在启闭阀门过程中仍起作用。其效果是有益于实现计量、执行机构和控制器一体化，当管道口径较大时，可减小一半左右的重量和体积，从而显著地降低了成本，给安装和使用也带来很大的方便。

Description

具有计量功能的先导式差动阀门

技术领域

一种具有计量功能的先导式差动阀门是将水表表头、叶轮、永磁体环、导流罩和先导式差动阀门主件安装在同一壳体中的组合体，用于流体输送管路中，与控制器联机使用可达到计量、计费和自动通断供水的目的。

背景技术

目前看来，IC卡预付费水、电、燃气系统将逐步用于居民、厂矿、企事业单位。单就预付费水表系统而言，它的设计思想是收费单位将用户购买的用水量“写入”IC卡中，当此卡插入IC卡预付费水表系统的卡口后，单片机将对其进行识别并开启电控阀门，用户即可用水。用水量经水表累积并反馈给单片机，除使其在液晶屏幕上显示外，尚与购买量比对，一旦用足，单片机将发出信号，启动执行机构切断阀门，停止供给。卡口、单片机、显示屏、执行机构等一般统称为控制器。其实施方案，目前有两种，其一可称之谓“分立式”，即控制器通过电缆线和常规水表、电控阀门连接起来，与水表叶轮转动相应的脉冲信号进入控制器进行用水量累加，从控制器发出的信号可通过执行机构启闭阀门，外观上可明显看出水表、阀门、控制器和电缆线等孤立的部分。如哈尔滨船舶工程学院高新技术产业公司与北大三金电子集团联合开发的三金智能燃气(水)表控制系统(见产品广告)。其中电控阀门已申请实用新型专利，授权公告号CN2379655Y，“电磁驱动阀”。还有一种设计可称之谓“一体式”，即把水表、电控阀门和控制器集装在一个方形壳体内。但其仅是外观上的“一体”，究其内部，水表和电控阀门仍是分立的两个部分。上述两种设计中，水表均采用叶轮式，电控阀门可归属为先导式差动截止阀。十分明显，当管道口径较大时，上述三部分的组合体的体积和重量是很大的，不易为人们接受。

发明内容

本发明提供的一种具有计量功能的先导式差动阀门是水表表头、叶轮、永磁体环、导流罩等和先导式差动阀门的膜片、端盖、带有中心孔的下隔板、周向和上端面各带一个胶圈的活塞、带有阀座的上隔板等主件共用一套壳体的组合体。它可采用两种设计方案实现上述目的，第一设计方案是在传统的先导式差动阀门的活塞与阀塞之间加装可在水流作用下旋转且可上下移动的叶轮，而阀塞固定于叶轮的上端面，其形状和大小与阀座相匹配，遵从截止阀的有关设计规范。在叶轮轮毂两端面轴线处除加工出一轴孔外，周围还加工有若干个直径适当的泄流用轴向通孔。轴孔内各置一弹簧再各插入一个可上下窜动的短轴，且各借助一个轴承分别抵在活塞中心和表头下端面中心处。镶在活塞上的两个胶圈与工作腔壁间留有适当间隙，与叶轮下端面紧密接合，导流罩下端面上加工出尺寸适当的通孔。本发明的第二设计方案是采用闭式叶轮，即从叶轮轮毂辐射出去的若干叶片被封闭在与其轴线垂直的两平行圆盘之间，而周向侧表面为锥面。上端盖内侧带有高度与叶轮厚度相应的圆筒状凸缘，其内表面可与叶轮侧表面紧密配合(水密级)，即亦为同锥度的锥面。凸缘上加工有进、出水口，底部加工有一通往流体出口的通道。取消阀塞、阀座。叶轮轮毂上除在轴线处加工有下端封闭的轴孔外，周围还加工有若干直径适当的泄流用轴向通孔。轴孔内置入一弹簧且插入一短轴。叶轮借助轴承支承在活塞和上端盖中心处。在第一方案中，当活塞向上移动时，迫使叶轮连同阀塞向上运动封堵阀座，切断水流；而在第二方案中，活塞的上移迫使闭式叶轮锥面与上端盖筒状凸缘的内锥面紧密接合，于是其内部空间被若干个辐射状叶片分割成若干个单独腔室，其中有的腔室与流体入口相通，有的腔室与流体出口相通，有的腔室则自封闭，于是达到切断流体的目的。为在置放所述叶轮的腔室内形成旋流，推动叶轮旋转，在此腔室与过滤室间壁上的通孔中应安放与轴线斜交的导流板，以加大旋流强度。为了避免流体中的颗粒阻碍上述活动组件的运动，流体经入口先进入过滤室，室内装有滤网，定期打开过滤室盖板，可取出滤网，清洗过滤室。遵循传统方法，叶轮的旋转是通过径向充磁的永磁环传递给传统水表表头中的仪表轴，进行用水量累积；所述活塞的移动也借助传统先导式差动阀门的原理实施。这种合二而一的设计方案无疑可减小上述IC卡预付费水表系统的体积和重量，降低产品成本，给使用和安装带来极大的方便。

附图说明

图1具有计量功能的先导式差动阀门第一种设计方案结构示意图

图2具有计量功能的先导式差动阀门第二种设计方案结构示意图(图中未示出水表表头和电动执行机构)

具体实施方式

下面给出实施本发明的优选方案，并结合附图加以说明。

如图1所示的具有计量功能的先导式差动阀门第一设计方案是由壳体1、端盖2、膜片3、下隔板4、上隔板5、活塞6、胶圈7、叶轮8、轴承9、弹簧10、短轴11、阀塞12、阀座13、永磁体环14、滤网15、导流罩16、水表表头17、计量脉冲引线18、压头19、杠杆20、螺杆副21和电机22构成。其中壳体1内分成两个腔室。流体经入口01首先进入过滤室03，内有滤网15，以防稍大颗粒进入后边的工作腔，妨碍活动组件的动作。过滤室03有单独的盖板，可定期打开，取出滤网15，清洗过滤室03。工作腔为圆筒状，内部有上下两层隔板，下隔板4和上隔板5，从而将工作腔分割为下室04、中室和上室07三个空间，中室又被可上下移动的活塞6分割为中下室05和中上室06。下隔板4中心处有一直径适当的透孔。上隔板5在中心处也加工出一个与工作腔同轴线的通孔，镶入阀座13，并形成与上室07相通的流体通道09。活塞6外周和上端面镶有胶圈7，与工作腔壁间留有适当间隙，而与叶轮8下端面接触后可达到水密级。阀塞12固装在叶轮8上端面，其大小和形状与阀座13相匹配，遵从截止阀的有关设计规范。叶轮8两端面轴线处除各加工有一轴孔外，还在轴孔周围的轮毂上沿轴向加工出若干直径适当的泄流用通孔012。所述轴孔内各置入一弹簧10，再各插入一个可上下窜动的短轴11，并各借助轴承9分别抵在活塞6和水表表头17下端面中心处。在与叶轮8齐高、与过滤室03相邻的间壁上加工出一个流体通道08作为工作腔的进水通道。进水经导流罩16形成旋流，推动叶轮8旋转。在上室07空间内、过滤室03对面的筒壁上加工有一个与进水口01同轴线的出水口02。泄流通道011将下室04和出口02连通起来。当流体管道口径较小时，进出口可通过管螺纹与外界连接；当管道口径较大时，可采用法兰盘连接。为了实现电控阀门的启闭，在端盖2的中心孔处加装一个带有阶梯状凸台的膜片3，凸台插入下隔板4的中心孔抵在活塞6中心处，且可封堵该孔。经杠杆20和螺杆副21与电机22连在一起的压头19可推动膜片3实现其功能。为了将叶轮8的转动传递给计量装置，需在上短轴11上端、靠近水表表头17下端面侧套装一个径向充磁的永磁体环14。其工作原理简述如下：电机22通过螺杆副21和杠杆20带动压头19离开膜片3时活塞6两侧压力基本均衡，在自重和弹簧10的作用下将处于最下方，叶轮8上的阀塞12离开阀座13处于悬浮状态，在旋流作用下转动；当压头19强迫膜片3上的阶梯状凸台推动活塞6上行并封堵住下隔板4中心孔时，流体经胶圈7周边进入中下室05，活塞6下方的压力增加，因胶圈7的上沿压住叶轮8下端的平面，所形成的内空间中的流体因经叶轮8轮毂上的轴向泄流通孔012可与流体出口02相通而降压，致使活塞6上下表面的压差存在，流体被切断。

如图2所示的具有计量功能的先导式差动阀门的第二设计方案与第一方案不同之处在于：方案一中的流体沿

型通道运动，而第二方案中流体通道是“—”字形排布的。该方案中，叶轮28采用闭式结构，即从叶轮28轮毂辐射出的若干叶片被与轴线垂直的两圆板封闭起来，而周向侧表面为锥面。上端盖23的内侧有一个与叶轮28齐高的筒状凸缘，凸缘内表面亦为可与叶轮28侧表面紧密接合(水密级)的锥面，凸缘上开有与流体通道08、流体出口02轴线一致的通孔，凸缘底部有一通往出口02的泄流通道013。第二方案中无需阀塞12和阀座13，其余结构和组件与第一方案基本相同，只是叶轮28轴孔下端用封堵结构代替，弹簧10和短轴11各减至1个。其断流原理是：当叶轮28落入上端盖23凸缘内时，内部空间将被叶轮28分割成与叶片个数相同的单独腔室，其中有的腔室与流体进口相通，有的腔室与流体出口相通，且只要叶轮叶片个数适当，必有自封闭的腔室存在，从而达到断流的目的。此时叶轮28两平行端面之外的流体因叶轮28轮毂上的泄流通道012和凸缘底部泄流通道013的存在而卸压，活塞6下表面流体的压力与叶轮28内部部分流体压力之差将迫使叶轮28保持这种断流状态，直至压头19离开膜片3。

本发明有益于实现计量、执行机构和控制器一体化。当管道口径较大时，可减小一半左右的重量和体积，因而显著地降低了成本，给安装和使用也带来很大的方便。

Claims (4)

1.一种具有计量功能的先导式差动阀门，它是将传统水表的表头(17)、叶轮(8)、永磁体环(14)、导流罩(16)和普通先导式差动阀门的膜片(3)、端盖(2)、带有中心孔的下隔板(4)、周向和上端面各带一个胶圈(7)的活塞(6)、阀塞(12)、带有阀座(13)的上隔板(5)安装在同一壳体(1)中的组合体，其特征在于壳体(1)由过滤室(03)和工作腔两部分构成，两腔室由流体通道(08)连通起来，其中工作腔内的活塞(6)与阀塞(12)之间加装可旋转且可上下移动的叶轮(8)，阀塞(12)固装于叶轮(8)的上端面上，叶轮(8)的两端面轴线处各加工出一轴孔，内置弹簧(10)并各插入一可上下窜动短轴(11)，且通过轴承(9)分别抵在活塞(6)中心和表头(17)下端面的中心处，叶轮(8)轮毂上还加工有若干直径适当的轴向通孔(012)，镶在活塞(6)上的两个胶圈(7)与工作腔壁有适当间隙，与叶轮(8)下端面紧密接合，导流罩(16)下端面上加工出尺寸适当的通孔。

2.一种具有计量功能的先导式差动阀门，它是将传统水表的表头(17)、叶轮(28)、永磁体环(14)和普通先导式差动阀门的膜片(3)、端盖(2)、带有中心孔的下隔板(4)、周向带有一个胶圈(7)的活塞(6)安装在同一壳体(1)中的组合体，其特征在于壳体(1)由过滤室(03)和工作腔两部分构成，两腔室由流体通道(08)连通起来，其中在工作腔内、活塞(6)上方安装的可旋转且可上下移动的叶轮(28)为闭式，即从叶轮(28)轮毂辐射出的若干叶片被封闭在与其轴线垂直的两平行圆盘之间，周向侧表面为锥面；相应地，上端盖(23)内侧带有与叶轮(28)齐高的圆筒状凸缘，凸缘内表面可与叶轮(28)侧表面紧密接合，即亦为同锥度的锥面，凸缘上加工出与壳体(1)上流体通道(08)、出口(02)同轴线的通孔，凸缘底部有一通往出口(02)的通道(013)；叶轮(28)轴线处加工有一下端封闭的轴孔，内置一弹簧(10)和一可上下窜动的短轴(11)，并借助两套轴承(9)抵在活塞(6)和上端盖(23)中心处，活塞(6)周边上的胶圈(7)与工作腔壁间留有一定间隙，叶轮(28)轮毂上加工有若干直径适当的轴向通孔(012)。

3.如权利要求1或2所述的一种具有计量功能的先导式差动阀门，其特征在于壳体(1)上的过滤室(03)内装有滤网(15)。

4.如权利要求2所述的一种具有计量功能的先导式差动阀门，其特征在于壳体(1)工作腔与过滤室(03)间壁上的流体通道(08)内加入与流体通道(08)轴线斜交的导流片。

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