CN2340995Y - 一种转子式液体流量电控调节阀 - Google Patents

Abstract

一种转子式液体流量电控调节阀,在进、出水管之间设有水膜前、后腔,主水流经进水管、水膜前腔进入出水管,辅水流经辅助调节腔、水膜后腔、由转子式电磁铁控制的调节腔进入出水管。水管内装有转子流量计,按其输出电信号来连续调节流量的大小,并能使热水器按预设流量起动,而不受水压变化影响且不会发生干烧现象。本实用新型的优点在于调节迅速、恒流精度高、水压适应范围广,并具有良好的可靠性和安全性。

Description

一种转子式液体流量电控调节阀

本实用新型涉及液体流量调节技术领域，特别是一种主要用于全自动燃气热水器的转子式液体流量电控调节阀。

现有的全自动燃气热水器中，普遍使用的水气联动电磁阀，其中的水盘设有机械恒流装置，用手柄转动旋塞调节水流量。同时在水流经水盘时，利用水膜前、后腔的压差推开气阀的二重封闭及开启点火器的开关来启动燃气热水器工作。该水盘的机械恒流特性受其结构及机械加工精度的制约，当水压变化范围较大时，水流量仍然有较大变化。为了能用电控制流量，也有在手柄装上齿轮，通过电机传动来调节流量的，但其响应较慢。当水压变化较大时，特别是手柄处于小水位置时，恒流效果更差。同时，由于利用水盘中水膜的位移来启动燃气热水器，使得燃气热水器的启动水压较高，且随着水盘设定流量的不同而所需启动水压差别较大。此外，上述水盘由于长期使用会造成磨损或橡胶密封件的磨擦力加大，在使用过程中，有可能造成热水器启动后，关水时水膜不能复位而令热水器干烧，危及使用者安全。

本实用新型的目的在于提供一种转子式液体流量电控调节阀，它不但能通过电量的变化来连续调节液体流量的大小，而且，还能使燃气热水器按预设流量起动，而不受水压变化的影响，并避免出现热水器干烧现象。

本实用新型的目的是这样实现的：一种转子式液体流量电控调节阀，包括阀壳、转子式电磁铁、进水管、出水管，在进水管与出水管之间设有水膜腔，用由水膜托板及弹簧组成的水膜调节机构分隔成水膜前腔和水膜后腔，该水膜前腔与进水管相连通；水膜前腔与出水管之间设有由水膜调节其启、闭的阀口，在进水管或出水管内设有转子流量计腔，该腔内装有转子流量计，在进水管至水膜前腔位置与水膜后腔之间设有一进水通道，水膜后腔至出水管之间设有一出水通道，并在该出水通道内设有由转子式电磁铁控制的调节腔。所述水膜调节机构的一种结构是由水膜、托板、弹簧组成，托板中央前、后侧设有凸台，水膜紧套入前凸台，在托板后侧与水膜后腔壁之间通过后凸台定位装有弹簧。而水膜调节机构的另一种结构是由水膜、托板弹簧、带圆锥形阀芯、螺母组成，水膜及托板设有中心孔，带圆锥形阀芯穿过上述两中心孔后用螺母紧固，在托板与水膜后腔壁之间装有弹簧。本实用新型所指的液体包含可导电液体，例如水，和非导电液体，对于可导电液体而言，所述转子流量计由转子叶轮和探针组成，该探针装在与叶轮对应的阀壳上并与阀壳绝缘，转子叶轮装在与探针对应的阀壳上阀壳用导电材料并接地。对于非导电液体而言，所述转子流量计由霍尔元件及镶嵌有永磁体的转子叶轮组成，该霍尔元件装在与叶轮对应的阀壳上。所述进水通道内设有流量辅助调节腔，该腔内装有钢珠、弹簧及调节螺钉。所述调节腔内装有阀片，该阀片装在阀片支架上，并由转子式电磁铁的衔铁转轴带动阀片对调节阀口进行开、合控制。

本实用新型是采用无挡铁转子式电磁铁1，它由铁芯25、线圈26、转子衔铁24组成，转子衔铁24通过其转轴29及轴承支承在紧固于铁芯25的支架22上，该衔铁24两侧端面与对应的铁芯侧面具有等距离间隙，因而，具有较平坦的吸力特性且体积小、吸力大，特别是初始吸力很大的特点。而且还可以通过改变作用力臂的长度方便地改变作用力及行程。转子式液体流量电控调节阀的动作力要求较大，通过缩短力臂而加大动作力，可以很方便地改变线圈26电流，调节行程并且进行接近线性的连续调节。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1、调节迅速、方便，恒流精度高，水压适应范围广；

2、由于阀内某一部分被卡死也不会发生干烧现象，可使整机获得良好的可靠性和安全性。

图1是本实用新型用于全自动燃气热水器中的结构示意图。

图2是图1所示转子式电磁铁及与阀片连接部分的左侧视图。

图3是图1所示转子流量计部分的左侧视图。

图4是本实用新型电气控制原理图。

通过下面实施例对本实用新型作进一步详细阐述。

参见图1-图4所示，本例是转子式液体流量电控调节阀用于全自动燃气热水器中的一个实施例。在阀壳10中设有进水管11和出水管18，它们之间不直接连通，而是通过在进水管11和出水管18之间所设置的水膜腔相连通的，在水膜腔内用水膜5分隔成水膜前腔27和水膜后腔28，水膜5背面装有托板4，水膜5中央部位有一圆凸台，与阀口16相吻合，即该凸台对阀口16进行开、合控制调节。带圆锥形阀芯17穿过水膜5及托板4的中孔并通过紧固螺母把两者紧固，水膜弹簧3装于托板4与水膜后腔28壁之间，组成水膜调节机构。水膜5由橡胶制成。静止状态时，利用该弹簧3的弹力将水膜5圆凸台关闭紧阀口16。在进水管11内设有转子流量计腔9，在该腔两侧壁钻有轴孔，与转子叶轮12紧固的转子轴13两端分别装入该两轴孔，转子叶轮12就可以灵活转动。探针14通过绝缘套15紧固在与转子叶轮12端面对应的阀壳10壁上，探针14内端面与转子叶轮12外侧端平行距离在0.3-1.5mm之间。在进水管11至水膜前腔27一段位置与水膜后腔28之间设有一进水通道，为了提高恒流精度和稳定性，在该进水通道内可设有流量辅助调节腔32，在该腔内装有钢珠8、弹簧7调节螺钉6。钢珠8置于进水通道与进水管11相贯通的进水口31内侧，依次为弹簧7、调节螺钉6。通过调节该螺钉6就可以改变由水膜前腔27进入水膜后腔28的进水面积，在流量辅助调节腔32的调节螺钉6顶部附近有一横孔33与水膜后腔28连通。调节腔20中的调节阀口2与水膜后腔28相连通，调节腔20有一横孔19与出水管18相连通。无挡铁转子式电磁铁1的转子式衔铁24的转轴29外延端与调节腔20内调节阀口2相对应处紧固有阀片支架21，并在该阀片支架21上装有阀片23，在阀壳10上的轴承外壳定位孔内装有橡胶密封圈，转子式电磁铁1还装有复位弹簧34，并设有调节螺丝30，用以修正各种因素造成的系统误差。转子式电磁铁1安装在阀壳10侧，与转子式衔铁24紧固的转轴29伸入阀壳10内。紧固干支架22上的轴承外壳加长部分插入阀壳10上的轴承定位孔内，从而对转轴29进行定位，并在该定位孔内与转轴之间装有橡胶密封圈。

水从转子式液体流量电控调节阀的进水管11可经两条路线流出至该阀的出水管18：主水流经转子流量计腔9、水膜前腔27和阀口16至出水管18；辅水流经设于等效水膜前腔27的辅助调节腔32的进水口31、辅助调节腔32及其横孔33、水膜后腔28、调节阀口2、横孔19至出水管18。在转子式电磁铁1不通电的情况下，由于复位弹簧34的作用，使调节阀口2处于封闭状态，此时没有辅水流，水膜前、后腔等压，水膜5在水膜弹簧3的作用下压向阀口16，再加上水的压力，本调节阀处于封闭状态。通电工作时，转子式电磁铁1通过改变线圈电流来调节阀片23的开合程度，从而调节了阀口2的辅水流流量，进而改变了水膜5前、后压差而令水膜5中心凸台与阀口16的开、合距离发生变化，使主水流的流量亦产生变化。在上述结构不变的情况下，可用步进电机替换转子式电磁铁。

当水流经转子流量计腔9时，转子叶轮12的转速与水流流量接近线性关系。转子叶轮12用绝缘材料制成。阀壳10由金属制造并接地。当转子叶轮12转动时，就不断改变探针14与水接触的等效面积与等效长度，从而在探针14上可获取近似正弦波的电信号，用该信号的频率可检测出水流量的大小。该信号经放大41、数模变换42处理后，一路与水流量预设电压进行比较43，再经电压、电流转换控制45供给转子式电磁铁1的电流量。当水流量由于水压上升、转子叶轮12转速加快、探针14输出的信号频率变快，数、模转换后的电压高于水流量预设电压，供给转子式电磁铁的电流减少，辅水流流量减少，水膜5与阀口16的开、合距离减少。反之当水压下降时，水膜5与阀口16的开、合距离增大。上述过程使得水流量能在预设点附近进行较精确的恒流控制。改变水流量预设点电压，就可以很方便地改变水流量，而且恒流特性不会因流量改变而受到较大影响。该信号经放大41、数模转换42处理后的另一路与热水器起动流量预设电压进行比较44，当水流量达到或大干预设流量时，启动热水器，从而使热水器的启动只与水流量有关。

辅助调节腔32中的钢珠8和钢珠弹簧7的作用在于：当水压较低时，由于钢珠弹簧7的作用，使钢珠8压向该腔进水口31，从而减少水膜后腔28的辅水流有效进水面积，改善了低水压恒流特性；而当进水水压突然升高，钢珠8就迅速后退，水膜后腔28压力加大，阀口16开度迅速减少；反之，进水水压突然减少，钢珠8迅速前推，阀口16开度又迅速加大，从而避免出现水锤现象，并提高了调节阀的调节速度。

阀芯17制成圆锥形头部是为了改善调节阀的线性度。

通过上述实施例，可以看到，本实用新型由于利用了无挡铁转子式电磁铁吸力特性平坦且吸力大、并可通过改变力臂长度去改变作用点及作用力的特点，从而适应了控制液体流量需要作用力大的要求，利用转子式电磁铁若要加大动作行程只需加长转子衔铁两侧凸弧面及对应的铁芯两侧凹弧面的长度，而无需加大电磁铁功耗的特点，可以很方便地加大阀片行程。

采用转子流量计检测流量信号，经过信号处理控制转子式电磁铁的动作，可以很方便地恒定及调节流量，并且用流量信号经信号处理后启动热水器，使热水器整机的启动只与流量有关。另外当转子流量计的转子叶转由于某种原因被卡死，热水器就不能启动，从而避免了由于水阀问题而造成的干烧现象。

Claims (7)

1、一种转子式液体流量电挂调节阀，包括阀壳、转子式电磁铁、进水管、出水管，其特征在于：在进水管与出水管之间设有水膜腔，用由水膜、托板及弹簧组成的水膜调节机构分隔成水膜前腔和水膜后腔，该水膜前腔与进水管相连通；水膜前腔与出水管之间设有一由水膜调节其启、闭的阀口，在进水管或出水管内设有转子流量计腔，该腔内装有转子流量计；在进水管至水膜前腔位置与水膜后腔之间设有一进水通道，水膜后腔至出水管之间设有一出水通道，并在该出水通道内设有由转子式电磁铁控制的调节腔。

2、根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于：所述水膜调节机构的一种结构是由水膜、托板、弹簧组成，托板中央前、后侧设有凸台，水膜紧套入前凸台，在托板后侧与水膜后腔壁之间通过后凸台定位装有弹簧。

3、根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于：所述水膜调节机构的另一种结构是由水膜、托板、弹簧、带圆锥形阀芯、螺母组成，水膜及托板设有中心孔，带圆锥形阀芯穿过上述两中心孔后用螺母紧固，在托板与水膜后腔壁之间装有弹簧。

4、根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于：对于可导电液体而言，所述转子流量计由转子叶轮和探针组成，该探针装在与叶轮对应的阀壳上并与阀壳绝缘，转子叶轮装在与探针对应的阀壳上。

5、根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于：对于非导电液体而言，所述转子流量计由霍尔元件及镶嵌有永磁体的转子叶轮组成，该霍尔元件装在与叶轮对应的阀壳上。

6，根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于：所述进水通道内设有流量辅助调节腔，该腔内装有钢珠、弹簧及调节螺钉。

7、根据权利要求1所述的调节阀，其特征在于：所述调节腔内装有阀片，该阀片装在阀片支架上，并由转子式电磁铁的衔铁转轴带动阀片对调节阀口进行开、合控制。

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