CN1328526C

CN1328526C - 小型转子式电磁调节阀及其使用方法

Info

Publication number: CN1328526C
Application number: CNB021433763A
Authority: CN
Inventors: 谈良知; 钟必成; 童正夫
Original assignee: Pan Wenfeng; Zeng Saixia
Current assignee: Li Shunxian; Li Yangsheng; Shu Chao
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: CN1485561A

Abstract

本发明涉及一种小型转子式电磁调节阀及其使用方法，该阀适宜于在恒温热水器中用作燃气的自动调节。电磁调节阀由转子式电磁驱动机构和蝶型阀门调节机构同轴连接而成。电磁驱动机构包括有定子、位于定子中的转子和转子复位弹簧；阀门调节机构中包括有阀体和阀板。转子转轴经阀体支承孔道进入阀体流道，蝶型阀板在流道中直接安装在转子转轴上。阀板随转子同步转动，达到调节流体的目的。本发明的电磁调节阀结构简单紧凑、开闭灵敏可靠，具有高分辩率、小回差、阀位精确、线性良好的特点。且阀体采用插装结构，使装拆极为方便。

Description

小型转子式电磁调节阀及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种调节阀，尤其涉及一种小型转子式电磁调节阀及其使用方法，该调节阀适用于在低压小流量自动控制系统中作为执行器，特别是在10KW～80KW恒温燃气热水器或取暖器中用于燃气的自动调节。

背景技术

目前用于自动控制的电控阀门主要有电磁开关阀和电动调节阀。前者虽结构简单，但一般不能作调节用；后者可调节，但一般结构较复杂。

第90222664.9号中国实用新型专利“旋转式电磁阀”公开了一种多磁极旋塞式电磁调节阀。此阀“转子带动阀芯旋转时将需克服较大的摩擦力矩”，故“电磁力先将阀芯提起，再根据下一拍绕组电流的分配而转动”。当上提阀芯时，流体漏入电磁系统，这给密封带来困难。该阀不但结构复杂、体积大，而且不能连续无级调节，故调节精度差。

第98240088.8号中国实用新型专利公开了“一种转子式可封闭气体调节阀”，其采用“无挡铁转子式电磁铁”带动阀片支架转动，使阀片支架上的阀片在出气阀口平面处离合，形成拍合式调节阀。在调节阀开度较小时，阀片前后压差大，阀片节流作用显著。此时阀片转角只要有一小变化，流量就有一较大变化。在阀门开度较大时，阀片已远离阀口，阀片节流作用明显下降。此时阀片转角虽有一较大变化，但流量变化相对较小。鉴于上述，虽然转子式电磁铁的转子转角与阀片转角同步，且与驱动电流之间的线性很好，但与其配套的拍合式调节阀的流体流量与阀片转角之间存在严重的非线性，这极大影响了该调节阀的性能。由于拍合式阀片的背压对转轴产生附加扭矩，它是开启力矩的负载之一，且二者间具正反馈作用，故阀门开度的定位精度将受较大影响。另外，为能在阀壳内装配阀片支架和阀片，阀壳至少需两个以上部件合围而成，因而结构不够简洁。

第01247761.3号中国实用新型专利公开了一种“转子式电磁调节阀”(该专利与本专利申请系同一申请人)，采用转子式电磁驱动机构和蝶型阀门调节机构同轴直接连接构成转子式电磁调节阀。该项实用新型的电磁调节阀应用于具体规格的恒温燃气热水器时，尚缺乏具体的制造参数和使用方法。本专利申请即以该实用新型为基础，是对该项专利的进一步改进发明。

发明内容

本发明的目的在于为10KW～80KW恒温燃气热水器或取暖器提供一种结构更简单、体积更小巧、阀门开度定位准确、分辨能力高、控制特性好的小型转子式电磁调节阀及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该小型转子式电磁调节阀，包括转子式电磁驱动机构和蝶型阀门调节机构。蝶型阀门调节机构的阀体上端与转子式电磁驱动机构的下支架或下端盖沿转子转轴中轴线固定连接。转子转轴通过阀体内的支承孔道伸入阀体流道，蝶型阀板直接安装在伸入阀体流道的转子转轴上。蝶型阀板随转子同步转动，以改变阀体流道有效截面，达到调节流体流量或压力的目的。在与具体燃气热水器的对接中，界定了重要的技术参数和使用方法。

具体而言，根据本发明的小型转子式电磁调节阀，包括转子式电磁驱动机构和蝶型阀门调节机构，由二者同轴直接连接构成转子式电磁调节阀，当该阀应用于10KW～80KW恒温燃气热水器或取暖器时，转子式电磁驱动机构的转子铁芯直径为15mm～30mm，转子铁芯叠厚为5mm～20mm，转子转轴直径为1.6mm～3.2mm，转子铁芯与定子铁芯间的磁隙宽度为0.2mm～0.8mm，转子转角有效行程为40°～80°；蝶型阀门调节机构的阀体流道内径为8mm～24mm，椭圆形蝶型阀板的短径比阀体流道内径小0.02mm～0.22mm，长径与短径之比为1～1.2。

技术效果：

1.本发明的小型转子式电磁调节阀结构简单、紧凑、体积小。

2.蝶型阀板所受背压对转子转轴基本不产生附加扭矩，且转动摩擦阻力小，故阀门开度不受压力和流量影响，重复定位精度高。

3.由于转子式电磁驱动机构的驱动电流与转子转角之间的线性很好，而蝶型阀板的转角与阀体流道有效截面之间的非线性，在很大程度上可抵消蝶型阀板转角与流体流量之间的非线性，故蝶型阀门调节机构与转子式电磁驱动机构有机结合后应用于恒温燃气热水器时，综合线性好、调节效果好。经多件多规格样本实测，燃气流量/驱动电流的特性曲线近乎直线。

4.蝶型阀板由转子转轴直接传动，消除了间接传动引起的误差，传动环节少、磨损小、可靠性高、寿命长。

5.阀体采用插入式安装结构后，不但简化了配套整机的气路结构，而且使安装和拆卸等操作都十分方便。

6.在恒温燃气热水器中，为保证使用时主燃烧器有一不熄灭的最小基本火焰，蝶型阀门的蝶型阀板与阀体流道内壁之间须保留一定泄流间隙，这同时也避免了蝶型阀板边缘与阀体流道的摩擦接触。在这里，普通蝶型阀门不易关闭严密的缺点正好被巧妙利用，故勿需专为防止泄漏而采取措施。这不但使本阀结构进一步简化，而且蝶型阀门开启时的摩擦阻力也因此基本消除。这可使本阀开闭更灵活、平稳，控制更精确。

7.本阀按界定参数制造，避免了电磁驱动力距不足或过剩造成的匹配不当，调节特性恶化；还避免了阀门供气量过小、过大造成的不安全燃烧。

8.定子线圈采用交流或脉冲供电后，其磁滞造成的阀位回差大大减小，重复定位精度显著提高。

附图说明

图1是一种卧式对称磁路的转子式电磁驱动机构示意图。

图2是一种阀体为圆柱状的小型转子式电磁调节阀立面图。

图3是一种阀体为圆柱状的小型转子式电磁调节阀与阀座装配后的立面图。

图4是图2的仰视图。

图5是一种阀体为锥台状的小型转子式电磁调节阀与阀座装配后的立面图。

图6是一种阀体自带管道接头的小型转子式电磁调节阀立面图。

图7是一种薄型蝶型阀板主视图。

图8是具有槽口轴端的转子转轴局部图。

图9是图7蝶型阀板与图8转子转轴装配后的主视图。

图10是一种厚型蝶型阀板主视图。

图11是具有扁平轴端的转子转轴局部图。

图12是图10蝶型阀板与图11转子转轴装配后的主视图。

图13是一种卧式单边磁路的转子式电磁驱动机构示意图。

图14是一种立式磁路的转子式电磁驱动机构示意图。

图15是一种转子转角限位器附加在定子线圈骨架上的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步说明。在所列附图中，部件序号相同者其主称也相同，其功效相同或相近。

实施例1：

参见图1～图4。本发明的电磁调节阀采用转子式电磁驱动机构与蝶型阀门调节机构同轴连接构成。

转子式电磁驱动机构主要包括有定子铁芯1、套在定子铁芯1上的定子线圈2、位于定子铁芯1中的转子铁芯3、与转子铁芯3紧固连接的转子转轴4，转子转轴4由轴承16和阀体11支承，转子可在定子中转动。转子上有转子弹簧销5，定子上有定子弹簧销7，在两个弹簧销之间装有复位弹簧6，转子在复位弹簧6作用下，回转到起点。当定子线圈2通入一定电流后，转子受电磁力驱动，克服复位弹簧6的作用力向终点转动。电流越大，转角越大。在定子轴向两端分别紧固有上支架或上端盖9与下支架或下端盖10，下支架或下端盖10中间有孔，用来连接蝶型阀门调节机构。

蝶型阀门调节机构主要由静止的阀体11，可转动的蝶型阀板15，阀体11上的轴承16和密封圈14构成。在阀体11的下部有径向贯通的阀体流道13。虽然阀体流道13可有多种形式，但以圆形直孔最为简单实用。在阀体11内有支承孔道12，支承孔道12位于阀体中轴线上，下端与阀体流道13相通，上端与转子式电磁驱动机构相通。支承孔道12内装有转子转轴4和支承转子转轴4的轴承16；或直接把该支承孔道作成轴承，以支承转子转轴4，而省掉配件轴承16。阀体11可由多种材料制成，但以黄铜最为实用。

阀体11上端与转子式电磁驱动机构的下支架或下端盖10，沿转子转轴4的中轴线固定连接，或把阀体11上端与转子式电磁驱动机构的下支架或下端盖10作成连体结构。转子转轴4穿过轴承16和支承孔道12伸入阀体流道13，蝶型阀板15在阀体流道13中直接安装在转子转轴4上。蝶型阀板15随转子同步转动，以改变阀体流道13的有效截面，达到调节流体流量或压力的目的。

当本发明的电磁调节阀应用于10KW～80KW恒温燃气热水器或取暖器时，转子式电磁驱动机构的转子铁芯3直径为15mm～30mm，转子铁芯3叠厚为5mm～20mm，转子转轴4直径为1.6mm～3.2mm，转子铁芯3与定子铁芯1间的磁隙宽度为0.2mm～0.8mm，转子转角有效行程为40°～80°。蝶型阀门调节机构的阀体流道13内径为8mm～24mm，椭圆形蝶型阀板15的短径比阀体流道13的内径小0.02mm～0.22mm，其长径与短径之比为1～1.2。

为满足一些应用场合对最小和/或最大流量的限制，本发明在转子式电磁驱动机构中，装有转子转角限位器8来限制蝶型阀门的最小和/或最大开度。例如：在只有主火而无长明火的燃气热水器中，主火不能关得太小，否则易造成回火、熄火或点火时火焰不能传递，故必须限制蝶型阀门的最小开度，以保证主燃烧器至少有一基本火焰，以便安全使用。当本发明的电磁调节阀应用于10KW～80KW恒温燃气热水器或取暖器时，其最小的基本火焰应调至额定热负荷的8％～28％。

在转子铁芯3与轴承16之间，装有套在转子转轴4上的轴向密封垫片17。在流体压力较大、或倒置安装本阀时，为保证轴向密封的可靠性，本阀在转子上端或转子转轴4顶端与上支架或上端盖9或定子之间，装有轴向推力弹簧18，对转子施以一定轴向推力，以适当压紧密封垫片17。

在转子转轴4与支承孔道12之间的间隙，置入多层油封毡圈并注满润滑油脂。吸足润滑油脂的毡圈可在燃气压力作用下，似活塞向上移动，靠在轴承16下端面上，向含油轴承16供油。由于本阀最大转角仅80°，耗油极少，故一次加足便可长年使用。同时，多层柔软的油封毡圈充填在转子转轴4与支承孔道12之间，这对低压燃气来说，当然又是一道有效密封。另外，还可将多层油封毡圈分成上下两部分，中间加一压缩弹簧，让其对转子转轴4的上下都供油润滑。

在位于定子铁芯1及下支架或下端盖10四角的装配孔，与穿过该孔的螺钉间的间隙较小，使穿过该孔的螺钉兼有定位销的作用，从而减免其它定位措施，以简化结构。

端盖上还设有导线孔19，以供导线进出。

为实现本发明的调节阀在管路中的方便快捷安装或检修，本实施例阀体11特设计成圆柱状插入式安装结构，与圆孔承插式阀座20配合使用。该阀座制成三通状管道结构，可单独成件，也可与设备管路连为一体。为防止阀体11与阀座20之间的泄漏，阀体11上设有环形槽和密封圈14。该阀座也可制成四通状管道结构，此时阀体11下端应增加一道密封圈。

实施例2：

参见图5。本发明的电磁调节阀阀体11可制成锥台状插入式安装结构，与锥孔承插式阀座20配合使用。在转子式电磁驱动机构的上支架或上端盖9上，在对应转子转轴4处有轴孔，转子转轴4上端伸入轴孔中。

实施例3：

参见图6。本发明的电磁调节阀阀体11除制成各种插入式安装结构外，还可分别在阀体流道13两端直接制成与阀体连为一体的管道接头。转子转轴4除采用轴向密封圈或密封垫片17密封外，还可采用径向密封圈21密封。

实施例4：

参见图7～图9。本发明电磁调节阀的蝶型阀板15可根据控制特性的不同需要，制成薄型正圆、椭圆或准圆片状。在转子转轴4的下端部，纵向开有槽口23。与其配套的蝶型阀板15通过该槽口被夹持安装在转子转轴4上。在蝶型阀板15上，有蝶型阀板定位凸台或其等效结构22，以防蝶型阀板在转子转轴4上错位。蝶型阀板15在阀体流道13中，除固定夹持安装在转子转轴4上外，还可半活动地夹持安装在转子转轴4上，即允许蝶型阀板沿槽口23的平面方向同时也是蝶型阀板15的平面方向，在一定范围内滑动，以便在本阀处于关闭位置时，自动适配阀体流道13的内表面。

实施例5：

参见图10～图12。本阀的蝶型阀板15可制成厚型圆片状，其上有径向扁平孔24。与其配合的转子转轴4的下端部相应制成扁平结构25，该蝶型阀板15通过扁平孔24固定套装或半活动套装在转子转轴4上。

实施例6：

参见图13、图14。本阀转子式电磁驱动机构可采用卧式单边磁路结构或立式磁路结构，其功效与图1所示结构相同。为减小磁滞造成的回差，进一步提高阀位精度，本发明的电磁调节阀采用交流或脉冲供电。供给定子线圈工作的交流电流或脉冲电流的频率为50Hz～360Hz。若低于频率下限，在交流电过零或脉冲间隙期间，转子反复回转幅度增大，引发震动与噪音，造成早期磨损。若高于频率上限，交流电引起的铁芯涡流损耗明显增大，铁芯过热；而高频脉冲在线圈电感和续流二极管的作用下，使流过线圈的实际电流已接近平稳直流，这时，磁滞引发的阀位回差明显增大，这将造成本阀调节特性严重恶化。在正常频率情况下，本发明的电磁调节阀阀位回差＜0.3％或＜0.2度。

实施例7：

参见图15。本阀的转子转角限位器8可设成固定式或可调式的单独部件，也可与其它部件组合构成组合件。本例将转子转角限位器8附加在定子线圈2的骨架上，转动调节螺杆26，使滑动挡块27沿斜面移动，到合适位置后便固定下来。滑动挡块27挡住转子铁芯3，防止转子过度回转，以微调和限制本阀的最小开度，保证主燃烧器在开机和使用过程中至少有一基本火焰，以便安全使用。

Claims

1.一种小型转子式电磁调节阀，包括转子式电磁驱动机构和蝶型阀门调节机构，由二者同轴直接连接构成转子式电磁调节阀，其特征在于：当该阀应用于10KW～80KW恒温燃气热水器或取暖器时，转子式电磁驱动机构的转子铁芯直径为15mm～30mm，转子铁芯叠厚为5mm～20mm，转子转轴直径为1.6mm～3.2mm，转子铁芯与定子铁芯间的磁隙宽度为0.2mm～0.8mm，转子转角有效行程为40°～80°；蝶型阀门调节机构的阀体流道内径为8mm～24mm，椭圆形蝶型阀板的短径比阀体流道内径小0.02mm～0.22mm，长径与短径之比为1～1.2。

2.根据权利要求1所述的小型转子式电磁调节阀，其特征在于：在所述转子式电磁驱动机构的上支架或上端盖上对应所述转子转轴处设有轴孔，所述转子转轴上端伸入所述轴孔中。

3.根据权利要求1所述的小型转子式电磁调节阀，其特征在于：在所述定子线圈骨架上附加有转子转角限位器，并设有微调装置。

4.根据权利要求1所述的小型转子式电磁调节阀的使用方法，其特征在于：在所述转子转轴与支承孔道之间的间隙中，置入多层油封毡圈并注满润滑油脂。

5.根据权利要求1所述的小型转子式电磁调节阀，其特征在于：位于所述定子铁芯及下支架或下端盖四角的装配孔中穿设有螺钉，所述穿过该孔的螺钉兼有定位销的作用。

6.根据权利要求1所述的小型转子式电磁调节阀的使用方法，其特征在于：当该阀应用于10KW～80KW恒温燃气热水器或取暖器时，其最小的基本火焰应调至额定热负荷的8％～28％。

7.根据权利要求1所述的小型转子式电磁调节阀的使用方法，其特征在于：供给所述定子线圈工作的交流电流或脉冲电流的频率为50Hz～360Hz。