CN1981150A - 流量调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种流体阀，具有包括入口(5)和出口(6)的外壳(1)。流体流路(14)在入口(5)和出口(6)之间延伸。包括柱塞(8)和阀杆(7)的阀构件位于外壳(1)内且处于所述流体流路(14)中。阀构件(7，8)可在一系列标记位置之间移动。所述阀构件和具有多个孔(4)的外壳如此布置使得所述不同选择的孔根据所述阀构件的标记位置而处于流体流路(14)中。在所述阀构件的至少一个标记位置，没有孔位于流路中，并且阀因此关闭。

Description

流量调节阀

技术领域

本发明涉及用于流体的流量调节阀。

背景技术

长期以来存在对可用于产生可变流量的阀装置的需要。改变经过阀的流量通常通过改变呈现给流体的有效横截面积来实现。使用安装在阀杆上的磁性元件的装置在现有技术中众所周知，所述磁性元件与电磁感应线圈相配合以便精确对准阀元件并因此控制通过阀的流速。US5,509,439中公开了这类阀的典型实例，其中提供给单个电磁感应线圈的电能发生改变，导致磁性元件推压弹簧。所述元件施加的作用力随着提供给线圈的电能变化而增大或减小，并且这改变了流路的横截面积。

在US2,910,089中公开了类似装置的实例。改变提供给线圈的电能以改变磁性元件的位置，并且使用次级线圈将阀保持或锁定在期望位置上。

使用这些装置的难度在于很难精确地控制磁性元件的位置，尤其是在控制的低流速端很难实现分级的流量变化剖面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流量调节阀，其提供了一些克服上述缺陷的方法或者将至少给公众提供有用的选择。

因此，本发明为一种流体计量阀，包括：具有入口和出口的外壳，位于所述入口和所述出口之间的流体流路，位于所述外壳内且处于所述流体流路中的阀构件，所述阀构件在一系列标记位置之间移动，所述阀构件和具有多个孔的所述外壳如此布置使得所述不同选择的孔根据所述阀构件的标记位置处于所述流体流路中，并且在所述阀构件的至少一个所述标记位置，没有所述孔位于所述流路中。

对于本发明相关领域的技术人员来说，在不脱离由所附权利要求限定的本发明范围的情况下，可以提出许多结构变形、以及本发明的差别很大的实施例和应用。此处的公开和说明只是示意性的而不用于限制。

附图说明

现在将参照附图对本发明的一个优选形式进行描述。

图1显示了处于完全闭合位置的根据本发明的阀的剖视图。

图2显示了图1中阀的剖视图，其中阀杆在阀壳体内部分地提升。

图3A-H显示了图1中阀的线圈激励次序的剖视图，以将阀从全闭位置打开到全开位置。

图4显示了本发明的阀的可选实施例的剖视图。

图5显示了带有附加安全密封的本发明的阀的剖视图。

图6显示了带有两个一起激励的线圈的本发明的阀的剖视图。

图7显示了处于全闭位置的具有附加线圈、磁性元件以及偏压装置的本发明的阀的剖视图。

图8显示了带有被激励的附加线圈、和压缩的附加偏压装置的图7中的阀的剖视图。

图9显示了带有位于入口和孔之间的气体过滤器的本发明的阀的剖视图。

图10显示了带有位于入口和孔之间的主阀的本发明的阀的剖视图。

图11显示了根据本发明另一个实施例的阀的等角视图。

图12显示了图11中阀的等角分解视图。

图13显示了图11中阀的剖视图。

图14显示了具有一个主体的根据图11设计的两个阀的等角视图。

图15显示了用于图14中两个阀的外壳的剖视图。

图16显示了具有一个主体的根据图11所示实施例的五个阀的等角视图。

图17显示了用于图16中五个阀的外壳的剖视图。

图18显示了用于控制图11中阀的阀操作软件的优选实施例的流程图。

图19显示了优选的线圈切换操作的实例。

图20显示了在1.0kPa压力下通过阀的被测空气流量与打开级的关系。

图21显示了在2.8kPa压力下通过阀的被测空气流量与打开级的关系。

图22显示了希望的可能输出流量剖面，本发明的阀可被制造以提供该剖面。

图23显示了根据本发明的阀的旋转变体的剖视图。

图24显示了具有弧形排列的多个孔且容纳在图23的阀内的静止板。

图25显示了位于图23的阀内的阀板的实例。

图26为显示了包括电子控制器在内的根据本发明的阀的框图。

具体实施方式

本发明通常适用于仅作为实例来说，包括例如炉灶面、烤架和烤箱的气体烹饪用具的流体流的控制，用于家庭和工业用具(洗衣机，洗碗机，壁炉，空气和水加热装置，空气调节装置)的数字控制的流体流量，以及运输车辆燃料系统，供水系统，用于流体的配制和混合等等的流体流量的控制。

在图1所示的第一实施例中，流量调节阀包括线性步进电机。在该优选实施例中，该调节阀包括一端封闭、一端敞开的外壳1，所述敞开端形成出口6。应该注意到，该阀可以沿任何取向使用。然而，为了本说明书的目的，所述封闭端将描述为位于阀的顶部，并且所述敞开端位于阀壳体1的底部。出口6是流经阀的气体或其他流体的出口点，并且可以具有任何适当的连接装置或连接器。朝向所述封闭端，外壳1由至少两个，优选地三个磁场发生器11A、11B、11C所包围，所述磁场发生器沿外壳1的一部分长度直线布置。优选地，每个磁场发生器包括围绕所述外壳的线圈11，并且每个线圈11彼此等距隔开。每个线圈11优选地由铁心12围绕，所述铁心优选地由铁叠片构成，通常称作笼。每个线圈可以具有连接至电源的导线(未显示)。每个线圈11A、11B和11C可以在控制器的控制下根据切换顺序由电源单独激励。优选的顺序控制将随后描述。

朝向外壳1的另一端，入口4从外壳1的外部通向孔的内表面。入口4沿壳体1的至少一部分长度轴向隔开。在该优选实施例中，具有五个入口4A-E，每个入口彼此等距隔开。

如果需要不同的流量剖面，该剖面可以通过具有不同的入口横截面积而产生。

外壳1的下部由套筒部分16包围。除了入口4进出外壳1的地方外，所述套筒与外壳1的外表面齐平。所述套筒与外壳1的外表面略微隔开以形成腔室2。除了入口4和主要入口5之外，所述腔室被密封。所述主要或主入口5充当用于进入阀的气体或其他流体的主入口点。入口5可以具有任何适当的连接件或连接器，用于将入口5连接到气体或流体储存器上。

在外壳1内具有阀构件或活塞。所述阀构件包括连接到阀杆7的端部的柱塞8。所述柱塞8朝向外壳1的开口端。

柱塞8可以由任何适当的材料或组合材料制成，所述材料允许柱塞8的边缘或边缘表面与外壳1的内表面平齐或接近外壳1的内表面，并且在柱塞8的外周和外壳1之间形成牢固密封。所述柱塞还可以包括密封装置，诸如图5所示的橡胶O形环23。

在阀杆7的另一端具有至少两个磁性元件9。这些元件可以由任意磁性材料制成。

在该实施例中，磁性元件的数目与线圈11的数目相对应。这些实施例中所示三个磁性元件9A、9B、9C中的每一个通过安装到阀杆7上且位于磁性元件9之间的非磁性衬套10彼此隔开。它们在使用三个或三个以上磁性元件9的情况下等距隔开。

所述磁性元件的间隔与沿外壳1外侧的线圈11的间隔相对应，使得当磁性元件部分之一整个位于线圈中时，相邻部分之一将大约位于线圈之间一半的位置，如图3B、3C、3D、3E、3F、3G或3H中显示的那样。当磁性元件部分地、但不完全位于如该实施例中所布置的线圈内时，所述线圈的激励将产生把磁性元件拉向其中心的相当大的吸引力。对于移动距离等于轴向线圈间距的驱动电机来说，线圈与磁性元件的间距比由公式8所确定。

该交错间隔允许阀电机的启闭驱动次序类似于线性步进电机的启闭驱动次序。

磁性元件9的长度还大致对应于线圈11的长度。因此，每个线圈11和部分9大约具有相同的长度。

弹簧13位于外壳1的封闭端和阀杆7的端部之间。弹簧13、外壳1和阀杆7均相对于彼此被设定尺寸，使得在中立位置(即，提供给所有线圈的电能都切断)处，柱塞8将阻塞并密封出口6。弹簧13是用于朝向所述密封驱动阀构件的优选选择，但是可以使用任何适当的偏压介质，包括重力。

现在将参照图1-3对流量调节阀的操作进行更加详细地描述。气体或其他流体通过主入口5流入腔室2，如箭头14所示。如在先描述的那样，在“中立”或电源断开位置，柱塞8阻塞出口6。所述阀构件通过弹簧13推动至该位置。图3A显示了断开位置，其中磁性元件9A定位成基本位于线圈11B和11C之间一半的位置处。磁性元件9B刚好位于线圈11C的外侧。线圈11C可以对处于该位置的构件9B不施加显著的作用力。

当阀要打开时，线圈11B在次序中首先被激励。线圈11B的激励使磁性元件9A在外壳1内朝向封闭端拉起，使得当磁性元件9A的磁性中心18与线圈11B的磁性中心17重合时，磁性元件9A大体上位于线圈11B中，如图3B中所示。当磁性元件9A拉入线圈11B时，阀杆7和柱塞8被拉起使轴经过入口4A。因此，在入口4A和出口6之间产生流路。这允许气体或其他流体经腔室2和入口4A在入口5和出口6之间流动。

通过使阀构件在外壳1中进一步提升而增大流量。该运动以下列方式实现：当线圈11C激励时，提供给线圈11B的电能同时切断。线圈11C的激励将磁性元件9B整个拉入线圈11C中，使阀杆7在外壳1中进一步提升。当线圈11B去激励时，不存在阻碍磁性元件9A通过并穿出线圈11B的阻力。线圈的激励和去激励为瞬时或者具有一些通电交叠。

这使阀构件移动到图3中的位置3。在该位置，至少入口4A被完全暴露，从而提供经由至少入口4A的入口5和出口6之间的直接流路。

为了增大流量，阀构件在外壳1内进一步提升。这通过接通给磁性线圈11A的电能并同时断开给线圈11C的电能而实现。磁性元件9A从其位于线圈11A和11B之间一半的位置被整个拉入线圈11A中。因此，阀构件在外壳1内进一步提升。

磁性元件9A、9B、9C和线圈11A、11B、11C现在位于如图3D所示的位置。为了进一步增大流量，阀构件在外壳1内被进一步提升。这通过断开给线圈11A的电能，并接通给线圈11B的电能而实现。线圈11B的激励将磁性元件9B从其位于线圈11B和线圈11C之间一半的位置被整个拉入线圈11B中。线圈11A的去激励允许磁性元件9A从其位于线圈11A内的位置移动至图3E所示的位置。图2显示了入口4A和4B现在都完全暴露的情形，从而允许流量的增大。

阀构件在外壳1内更进一步地提升以通过断开给线圈11B的电能并接通给线圈11C的电能而进一步增大流量。这将磁性元件9C整个拉入线圈11C中，并且允许磁性元件9B移出线圈11B，从而使阀构件在外壳1内进一步提升。然后，给线圈11A的电能在给线圈11C的电能被断开的同时被接通。磁性元件9B被整个拉入线圈11A中，并允许磁性元件9C移出线圈11C。该位置显示在图3G中。下一步将阀拉动至全开位置。在该步骤中，线圈11B在线圈11A去激励的同时被激励。这将磁性元件9C整个拉入线圈11B中。这时，弹簧13被压缩或接近完全压缩抵靠外壳1的封闭端，并且所有的入口4A、4B、4C、4D和4E都暴露，从而允许入口14和出口6之间的最大流量。

如上所述的切换顺序通常反向以逐渐关闭阀。然而，当给所有的线圈11的电能断开时，弹簧13将使阀杆7自动返回至中立或关闭位置。这具有以下优点，即，在发生电源故障的情况下切断通过阀的流动。在阀非水平安装的情况下，当出口6放置得低于活塞外壳3的任何其他部分时，随后切断力可以通过活动部件，例如杆7、活塞8、磁性元件9和隔离物10的重量提供。杆7还可以通过活塞8后面的流体压力附加地推向出口。

如果需要的话，还可以通过启动关闭次序的重启按钮(未显示)执行阀的切断。从上述说明将清楚看出，不同的流量剖面和流量可以通过改变构件而实现，如对本领域的普通技术人员显而易见的那样。例如，改变线圈11或磁性元件的数量，入口4的数量和每个入口4的尺寸都将改变流速剖面。任意或所有的这些数目(integers)可以改变以产生希望的流量计量剖面和分辨率。

在图4显示的可选实施例中，主入口5位于外壳1的顶部。气体或其他流体因此从顶端进入外壳1，并围绕弹簧13流动。在该实施例中，磁性元件9A、9B和9C具有大体上小于外壳1的内部横截面轮廓的横截面轮廓，使得气体或其他流体可以在内表面和磁性元件9A、9B和9C之间沿外壳1的长度流动，所述流动由箭头14表示。当气体或流体到达阀下部时，气体或流体从外壳1流出经一或多个入口4E、4D、4C、4B和4A进入腔室2。在全闭位置，所有这些入口对于该应用来说都是可用的。当阀轴7在外壳1内提升时，使用与第一实施例中已经描述过的相同或类似的激励次序，活塞8在外壳1内的运动使入口4A、4B、4C等依次露出，从而产生位于这些入口和出口6之间的流路。流路因此产生，其中气体或流体通过入口5流入，在外壳1中向下流动通过至少入口4E进入腔室2，随后从至少入口4A流出并从出口6流出。该实施例与第一实施例相比具有至少两个可能的优点：阀闭合位置可以利用处于完全未压缩位置的弹簧13产生，其中活塞8关闭出口6。第二闭合位置也可以利用处于完全压缩位置的弹簧13产生，其中活塞8阻塞气体或其他流体在外壳1中向下的流动14，并阻止气体通过任何入口4A-E进入腔室2。利用该实施例，由于流体流过开口的两个互补子单元，当使用相同的激励次序时产生了完全不同的流量剖面。

图5所示的另一个实施例具有安装在出口6中的出口接头22，其中结合有例如橡胶O形环23的密封件以防止任何旁路泄漏20。在该实施例中，外壳1包括两个部分，空心部分19和活塞外壳21。该实施例提供了用于制造外壳的制造优点。

为了减少由激励线圈11消耗的电能并保持激励器的拉力，或者为了增大作用力，所述致动器可以具有一组以上同时被激励的线圈。图6中显示了该实施例，其中两个线圈11同时被激励，产生吸引磁性元件9的磁场。如果一个线圈例如具有1000圈并且连接到100VDC电源上，其中通过线圈的电流为0.1A，随后所述线圈消耗10W的电能并且产生100[安培×圈数]的MMF(磁动力)。通过忽略不计磁性元件9的磁饱和，我们可以假设MMF与激励器的拉力成比例。为了在不改变绕组线的圈数和类型的情况下增大MMF，可以增大电流，这需要增大电压。电压加倍(到200V代替100V)将使电流加倍(0.2代替0.1)，并且使MMF加倍(200安培×圈数代替100安培×圈数)。然而，这导致四倍的消耗功率(40W代替10W)。然而，作为替代，使用两个100V和0.1A的相似线圈可以获得仅消耗20W的双倍MMF。

图7中显示了另一个实施例。在该附加的实施例中，线圈24与附加的磁性元件25相互作用。形式为弹簧26的辅助偏压装置位于附加磁性元件25和外壳1的封闭端之间。第一弹簧13位于轴7和附加磁性元件25之间。当如图8所示激励附加线圈24时，附加磁性元件在线圈24内移动从而增加弹簧13的工作区域，减少轴移动所需的作用力，这意味着更小的MMF和提供给线圈11的电能。

图9中显示了另一个实施例。在该实施例中，入口4通过过滤器27与主入口5隔开以防止入口4堵塞。

图10中所示的实施例具有位于主入口5和入口4之间的限流插件28。入口4与入口29的重叠导致插件入口29的横截面减少。这限制了流向阀的流体流动。在所述限制位置，插件28是可调节的使得同一阀可用于减少不同的主流量以匹配装置指定的最大或安全流量。

图11-13显示了流量调节阀的工作模型，其中在之前未显示的部件有：密封活塞外壳21的盖30；密封O形环31，其密封管内连接并且防止向外部环境的泄漏；将线圈绕组连接到电源的线圈接头32；密封件33，其防止流体从腔室2流经活塞外壳3的旁路而泄漏到出口或外部环境中。密封件的材料取决于阀计量的流体类型。该工作模型使用硅橡胶；用于将阀构件7安装到活塞8上的螺钉35；阀构件7上的卷边(crimp)36，其用于将该阀构件通过螺钉35拧紧到活塞8上。这还防止了磁性元件9和隔离物10的位置发生移动；密封O形环37用于防止主体1的空心部分19和活塞外壳21之间的任何流体泄漏；用于容纳螺钉的孔38提供了用于器具内设备的安装装置。

该模型实施例具有沿阀构件7的长度安装的十二个磁性元件9。与图1-10显示的实施例相比，额外的磁性元件提供了更细的电机步进分辨率。

在阀壁上显示有一系列孔4。当暴露时，这些孔中的每一个增大了气体或流体通过的流路总横截面积。在该实施例中，每个孔随着活塞杆7通过电机提升而连续露出。流路横截面积的变化率可以通过预先确定次序内每个进入孔4的直径而设定。这样，可以根据特定装置或应用设计流量剖面。

每个磁性元件9固定到阀构件7上，具有由公式(1)计算的间隔。磁性元件9的直径约等于活塞外壳21的直径。在磁性元件和缸壁的侧面之间具有小间隙。这允许一部分气体或流体以主流速的若干分之一在表面之间流动。

线性步进电机的前两步提升阀构件8，使得形成在其下方的密封和出口6打破，而不露出入口孔4。这前两个电机步导致位于阀构件8和活塞外壳21之间的气体或流体通过的流路横截面积减小，称作“漏流”。该漏流先于通过暴露第一入口孔获得的流速。

弹簧连接在活塞杆的顶部和缸体外壳的顶部之间。所述弹簧使活塞轴偏压向外壳的底部。如果没有电能提供给电磁铁的话，弹簧将使活塞轴下压，从而关闭阀。该特征在发生电源故障或者产生需要突然停机的来自另一传感器的报警的情况下是有利的。所述弹簧的作用力小于电磁铁的电动作用力，并大于来自活塞重量的重力。

图14中显示的工作模型的另一个实施例包括两个共用一公用外壳的阀。在该设计中，孔38是用于自攻螺钉的槽。该槽用于帮助将装置安装到任何希望的器具上。

图15显示了外壳19的剖视图，该外壳具有通过两个入口5彼此连接的两个腔室2，所述入口从所述外壳的两侧钻出。这形成连接腔39。入口5之一可以阻塞或密封，或者用于连接到另一个阀。

图16中显示的工作模型的另一个实施例包括五个共用一公用外壳的阀。

图17显示了外壳19的剖视图，所述外壳具有通过钻孔39彼此连接的五个腔室2。

上述说明应该看作本申请的发明的示例。在不脱离本申请所概括的发明构思的情况下，可以进行多种不同的变体，例如，不同的线圈数和/或入口和出口可用于产生不同的流速或流量剖面。

图18显示了阀操作程序的流程图。应该注意，该图描述了用于带有三个具有较多个工作位置(优选地18个)的线圈的阀的软件。该流程图包括阀的下列步骤加上断开位置。

1801.开始程序。

1802.读取来自操作者或主控制器的信号“I”。信号值为“STOP”；“UP”和“DOWN”。

1803.使信号“I”与“STOP”值作比较。如果I＝STOP为真，转向块11，如果为假，转向块4。

1804.使信号“I”与“UP”值作比较。如果I＝UP为真，转向块6，如果为假，转向块5。注意，如果I≠STOP或UP的话，意味着I＝DOWN。

1805.相对于“起始位置”检查计数器“C”值，所述“起始位置”为“断开位置”。如果是真，随后转向块11，如果是假，随后转向块7。

1806.相对于“终点位置”检查计数器“C”值，所述“终点位置”为“全接通位置”。如果是真，随后转向块15，如果是假，随后转向块8。

1807.将计数值减1。

1808.将计数值加1。

1809.将计数值“C”与线圈#1接通(激励)时的位置次序作比较，所述位置为1，4，7，10，13和16。

1810.将计数值“C”与线圈#2接通(激励)时的位置次序作比较，所述位置为2，5，8，11，14和17。当“C”不符合条件9或10时，它必须等于来自次序3，6，9，12，15的位置；位置0＝“断开”和18＝“全接通”在块5和6之前检查。

1811.使所有线圈与电源断开。

1812.激励线圈#1并断开其他线圈。

1813.使计数器复位。

1814.激励线圈#2并断开其他线圈。

1815.激励线圈#3并断开其他线圈。

1816.结束程序。

所述软件只是限定了向前和向后的次序和切断操作。来自安全装置，例如燃烧器、occupancy、一氧化碳、检测器等的任何信号都可以发送至块2以关闭阀或改变其输出。

为了防止线圈之间切换期间的级损失(stage loss)，存在两个线圈同时激励的时间段。这称作重叠并显示于图19中。

线圈施加在磁性元件上的作用力在两个磁性中心17和18对准时最大。为了增加改变阀位置时的过渡拉力，线圈由用于将磁性元件固定保持在线圈内的双倍电压激励。例如，在连续工作期间，工作模型的线圈(图11，14和16)在12V下抽取4.8W。使该功率和电压加倍用于过渡操作(改变阀级)。应当注意，该过渡功率仅应用若干分之一秒(100-500毫秒)并且不会损坏线圈。

图23显示了根据本发明的阀的旋转变体的剖视图。该阀包括结合有两个圆板的外壳95。该阀还具有入口97和出口98。第一板90被静止地固定，并覆盖外壳的整个宽度。该板具有部分地围绕板一部分的一系列孔93，与中心保持固定距离。这些孔93形成阀的流路。第二板92也具有覆盖外壳95宽度的直径。第二板平行于所述第一板安装以在它们之间形成密封。第二板92具有径向布置的孔以匹配第一板中的孔。

第二板92可相对于第一板90的位置旋转。

当阀设置为截止计量气体或流体的流动时，旋转板92中的孔将与固定板90不带任何孔的部分对准。这阻断了流路。为了使气体或流体开始流动，板92旋转使得孔与固定板90中的第一孔对准。理想地，固定板中的第一孔的横截面积对应于通过阀的最低希望流速。

当旋转板进一步旋转时，主孔91与孔的新选择对准。该系列孔优选地逐渐增大。主孔91可以大到使阀板中的所有孔同时露出。增大的流速可以通过逐渐增大被暴露孔的数目，或者通过逐渐增大孔的尺寸来提供。

旋转阀板连接到延伸至阀壳外面的轴上。

该轴可以连接到标记该轴旋转位置的控制装置上。

所述控制装置理想地为旋转步进电机96，其设计成能电子地标记轴94的位置从而控制通过阀的流速。

优选地，当电能非有意地与线圈断开时，连接到轴上的旋转扭簧提供了阀的自动复位。当电能施加给电机线圈时，旋转步进电机将保持轴的位置。当电能断开时，轴上的保持力解除。

可选地，所述轴可以是手转控制装置，其中轴将包括棘爪分度机构(未显示)。该方法最适用于与例如烤架的无电能器具一起使用。

图20和21显示了所述模型在不同压力下的空气流量测试结果，其中1.0kPa对应于天然气总管供给，2.8kPa是用于瓶装LPG的标准压力。气体流速必须根据相对(于空气)的气体粘度和温度由空气输出量重新计算。根据这些计算，当前模型使用天然气可以提供从75-750到16,000-31,000 BTU的恒定燃烧能量，使用LPG可以提供从600-6000到95,000-135,000 BTU的恒定燃烧能量。范围内的偏差取决于气体质量。入口4直径预定为提供特定流量剖面。一个此类变形从0.15mm到1.20mm。该配置已经在模型中经过测试并且可以和提供大范围火焰调节的不同尺寸的燃烧器一起使用。例如，前10级(1-10)用于最小的燃烧器，后10级(9-18)用于最大的燃烧器。中间各级(4-13或6-15)用于中等尺寸的燃烧器。这意味着，阀装置可以数字地调节以用于不同类型的燃烧器。

有几个用于制造入口/孔4的选择：

高速钻孔

激光切割

使用插件28(图10)作为永久插件，例如3M高温铝箔锥(HighTemperature Aluminium Foil Tape)433或433L，并且利用细硬质合金丝冲出入口，其中直径由0.10mm开始

使用可移动插件28调节入口4和29之间的重叠横截面积(图10)

图8和13显示了没有任何动态密封的活塞8。这里，活塞8在金属外壳21内工作并且自由移动，这两个部件必须具有间隙。该间隙导致泄漏20(图5)。该泄漏用作流量的第一级。

图23显示了阀的可能流量输出，其可以从0连续变化到100％。

图26是需要连同图18中显示的算法一起操作控制阀的电子模块的框图。电子控制器接收输入信号108，其指定阀将打开、关闭还是截止。微处理器或离散逻辑电路102接收该输入信号。连同图18中的算法一起，所述微处理器或离散逻辑电路生成控制信号，其指定将电能施加到特定线圈上还是切断特定线圈的电能。该判断结果经导线104发送至电能控制模块101。该电能控制模块101接收所述控制信号并将其放大到线圈所需的功率值以产生电动切换力。电能控制模块101的输出通过导线103提供给结合于阀100中的线圈。电源设备105将高压电源经导线106提供给电能控制模块101，还将低压电源经导线107提供给数字逻辑模块102。电子控制器典型地一起成组并容纳在如箱109表示的工作产品中。可选地，电子控制器和装置算法可以结合在设备主控制器中以将电流直接施加给线圈，而不使用中间专用的阀控制器。

广义来说，本发明还在于本申请说明书中单独或共同提及或暗示的部件、构件和特征，以及所述部件、构件或特征中任何一个或任意两个或以上的所有组合，其中，在此提及的特定数目具有本发明相关领域中的已知等效物，应该认为这种已知等效物结合在此如同单独阐述一样。

Claims (25)

1.一种流体计量阀，包括：

具有入口和出口的外壳，

位于所述入口和所述出口之间的流体流路，

位于所述外壳内且处于所述流体流路中的阀构件，所述阀构件可在一系列标记位置之间移动，

所述阀构件和具有多个孔的所述外壳布置成使得不同选择的所述孔根据所述阀构件的标记位置而位于所述流体流路中，对于所述阀构件的至少一个所述标记位置，没有所述孔位于所述流路中。

2.如权利要求1所述的流体计量阀，其中所述孔位于所述外壳的分隔壁上，所述阀构件操作以插入到选择的所述孔和所述出口或入口之间。

3.如权利要求1或2所述的流体计量阀，其中所述阀构件插入选择的所述孔和所述出口之间。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的流体计量阀，包括固定连接到所述阀构件上的步进电机，所述步进电机提供多个预定位置之间的移动，所述阀构件的所述标记位置与所述步进电机的预定位置相对应。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的流体计量阀，包括偏压装置以将所述阀构件返回至所述标记位置，同时没有所述孔位于所述流路中。

6.如权利要求4所述的流体计量阀，其中所述孔设置成轴向排列，并且所述步进电机包括磁性元件的线性排列，所述磁性元件在一组轴向间隔且可选择激励的线圈内操作。

7.如权利要求6所述的流体计量阀，其中所述阀构件位于一个孔内，所述孔具有位于一端的出口和邻近所述出口的阀座，并且所述阀包括将所述阀构件推向所述阀座的偏压装置。

8.如权利要求7所述的流体计量阀，其中所述外壳包括第一主体和安装在所述第一主体中的套筒，所述第一主体包括所述入口和围绕所述套筒的入口歧管，所述套筒包括所述轴向排列的孔，所述阀构件在所述套筒的孔内操作。

9.如权利要求8所述的流体计量阀，其中所述阀构件包括杆和位于所述杆端部的柱塞，所述柱塞从所述杆向外延伸以基本阻塞所述孔。

10.如权利要求9所述的流体计量阀，其中当所述线圈去激励时，所述柱塞的周边压靠所述阀座。

11.如权利要求8-10中任意一项所述的流体计量阀，其中所述套筒伸出所述第一主体，并且所述线圈安装在所述套筒上，所述隔开的磁性元件安装在所述套筒内的所述阀构件的所述杆上。

12.如权利要求11所述的流体计量阀，其中所述第一主体包括用以接收所述套筒的贯穿的孔；用以密封抵靠所述套筒的外部、位于邻近所述线圈的所述孔的一端处的径向密封件；用以接收所述套筒的扩口端、位于所述孔的另一端处的阀座；以及第一塞子，其接合在所述孔内以在所述扩口端压靠所述阀座时将所述套筒保持在所述孔内。

13.如权利要求12所述的流量计量阀，其中所述第一塞子包括贯穿的开口，以及位于所述开口的周边处用于所述柱塞的环形阀座。

14.如权利要求13所述的流体计量阀，其中所述柱塞具有弹性面，并且所述环形阀座具有压入所述弹性面中的陡边。

15.如权利要求12-14中任意一项所述的流体计量阀，其中所述套筒的远离所述第一塞子的端部由第二塞子封闭，并且所述偏压装置包括位于所述柱塞和所述第二塞子之间保持在所述套筒中的弹簧。

16.如权利要求8-15中任意一项所述的流体计量阀，其中所述外壳具有横向延伸到所述孔的端口，并且至少在所述端口的附近存在所述套筒和所述孔之间的间隙。

17.如权利要求1-16中任意一项所述的流体计量阀，包括同时工作的一组以上的磁性元件和线圈，其根据下列公式布置：

$L_{\mathrm{Spacing}}=\frac{1}{N_{\mathrm{Sets}}}\·\frac{L_{\mathrm{MagElements}}}{N_{\mathrm{Coils}}-1}$

其中，L_Spacing是磁性元件之间的间距，L_MagElements是磁性元件的轴向长度，N_Coils是线圈数量，N_Sets是同时激励的线圈数量。

18.如权利要求1所述的流体计量阀，其中所述孔设置成所述外壳和阀构件的第一平面构件上的弧形排列，所述外壳和阀构件包括正面邻接所述平的平面构件的第二平面构件并且包括敞开段和闭合段，所述闭合段延伸通过大于所述弧形排列的孔的角度，所述第一平面构件和所述第二平面构件安装为围绕所述弧形排列的中心相对旋转。

19.如权利要求18所述的流体计量阀，其中所述外壳具有入口歧管和由所述第一或第二平面构件分隔的出口歧管。

20.如权利要求18或19所述的流量计量阀，其中一个所述平面构件固定连接到旋转步进电机上，所述步进电机提供用于在对应于所述步进电机的预定位置的多个预定步进位置之间运动。

21.如权利要求18-20中任意一项所述的流体计量阀，其中所述第二平面构件的所述敞开段包括弧形槽，所述弧形槽位于与所述弧形排列的半径基本相同的半径处并且基本位于中心或同一中心处。

22.如权利要求18-21中任意一项所述的流体计量阀，包括电源电路和具有连接到所述电源电路的控制电源开关的输出的控制器，所述控制器具有输入并编程为响应所述输入处的信号根据沿第一方向移动所述阀构件的第一预定次序和沿第二方向移动所述阀构件的第二预定次序激励所述步进电机的所述线圈。

23.如权利要求1-22中任意一项所述的流量计量阀，其中所述孔的尺寸并非所有都基本上相同。

24.如权利要求23所述的流量计量阀，其中所述孔的尺寸在至少四个孔上具有增大或减少的趋势。

25.如权利要求1-24中任意一项所述的流量计量阀，其中所述不同选择的所述孔包括用于所述阀构件的至少一个所述标记位置的至少三个所述孔。

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