CN2775418Y - 高精度自动流量控制电动调节蝶阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阀门，旨在提供一种具有机械自力式高精度自动流量控制阀与电动蝶阀组合而成的多功能一体化电动调节阀，包括由电动执行器和电动蝶阀组成的电动调节阀部分和前阀体部分，包括一个Y形的前阀体流筒，在前阀体流筒的Y形突出部分内，由外至内依次安装有导流压紧筒、流量控制外筒、高精度弹簧和流量控制阀芯，流量控制外筒前端开有适合于流量控制阀芯的孔；流量控制外筒前端边缘与前阀体流筒内壁连接；前阀盖6与前阀体流筒的Y形突出部分连接，固定内部部件。本实用新型具有结构加工简单、制造成本低、无压力孔堵塞现象、无薄膜的疲劳破损现象、流量控制精度高等优点，同时系统维修方便、扩展容易。

Description

高精度自动流量控制电动调节蝶阀

技术领域

本实用新型涉及一种阀门。更具体地说，本实用新型涉及一种具有机械自力式高精度自动流量控制阀与电动蝶阀组合而成的多功能一体化电动调节阀。

背景技术

目前电动调节阀广泛应用于流体管网系统的自动控制。

在采暖、空调中的大量异程管网水系统控制，实际设计时只考虑最不利环路的阻力计算，当系统的最不利结点的资用压头得以保证的同时，其它结点的作用压头可能远大于设计值，导致系统的水力失调，且泵的选型过大或不当也会导致运行流量偏离设计值。这种管网水力不平衡的结果是造成能源的大量浪费、运行噪声的增加和设备使用寿命的缩短。

解决复杂管网水力平衡的方法已经由机械式静态平衡、机械式动态平衡(含流量平衡、压差平衡)向智能一体化动态平衡电动调节阀的理念发展，目前刚刚开始普及的进口品牌一体化动态平衡电动调节阀普遍是将机械式动态压差平衡阀与电动调节阀功能的简单组合(即通常所说的调节型动态平衡电动阀或压力无关型电动调节阀)，这种多功能电动阀中的压差平衡装置配备复杂的薄膜或膜片、并专门开设压力测量毛细孔。实际使用时，大部分时间空调运行时阀门处于小开度状态。频繁的阀行程调节是电动调节阀所必须的动作，管网压力的任意点随机波动、结点设备的经常启停引起的小水锤冲击也是大量存在的。可见调节阀工作环境的恶劣容易导致阀中薄膜的疲劳或破损、调节阀体内部必须设置的测量压力的小孔流道也会常常引起堵塞。这其中任意一种现象的出现均会导致这种多功能动态平衡电动阀的失控，且更换或维修成本很高。

就普通调节阀本体而言，其结构和加工制造工艺是十分复杂的。

以上所述的专门用于空调水系统的进口品牌动态平衡电动阀的调节特性本质上是一种快开型曲线，这是很不合理的，且流量的控制精度较低，这就意谓着这种带压差平衡功能的调节阀在大部分时间处于开关状态运行，并导致能耗的隐形浪费、噪声增加和系统各个设备使用寿命的缩短。

目前公知的还没有实现将电动调节蝶阀与高精度自动流量平衡阀功能合为一体的电动调节阀产品。

发明内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种具有机械自力式高精度自动流量控制阀与电动蝶阀组合而成的多功能一体化电动调节阀。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种高精度自动流量控制电动调节蝶阀，包括由电动执行器3和电动蝶阀2组成的电动调节阀部分，其特征在于还包括前阀体部分，所述前阀体部分包括一个Y形的前阀体流筒1，在前阀体流筒1的Y形突出部分内，由外至内依次安装有导流压紧筒7、流量控制外筒9、高精度弹簧10和流量控制阀芯11，流量控制外筒9前端开有适合于流量控制阀芯11的孔，流量控制阀芯11可在孔内滑动；流量控制外筒9前端边缘与前阀体流筒1内壁连接；前阀盖6与前阀体流筒1的Y形突出部分连接，固定内部部件。

本实用新型所述流量控制阀芯11是中空的，壁上开有至少一个通孔。

本实用新型所述通孔具有沿着流体流动方向逐渐放大的弧形边缘。

本实用新型所述流量控制阀芯11顶端开有一个通孔。

本实用新型所述导流压紧筒7是中空的，壁上开有至少一个导流口。

本实用新型所述流量控制外筒9前端边缘与前阀体流筒1内壁连接处有一O型密封圈12。

本实用新型所述导流压紧筒7与流量控制外筒9连接于紧固阀口8。

本实用新型所述前阀体流筒1上还有一个测量咀13。

本实用新型还包括一个后阀体部分，所述后阀体部分是一个直形的后阀体流筒4，其上还有一个测量咀5。

本实用新型所述前阀体部分是连接在电动调节阀部分入口一侧。

本实用新型的有益效果是；

本实用新型具有结构加工简单、制造成本低、无压力孔堵塞现象、无薄膜的疲劳破损现象、流量控制精度高等优点，同时系统维修方便、扩展容易，只需要打开阀盖就可以互换或升级流量控制装置(该装置也可制作成一体化的产品)，可广泛用于供热、采暖、空调的水路管网系统中，可以明显提高控制品质，简化平衡调试工作，实现水力平衡与调节控制功能的一体化，并可大幅节约空调能耗。本实用新型同样可以推广应用到其它流体介质的流动控制。

附图说明

图1是本实用新型的实施例1的阀门内部结构示意图；

图2是图1中流量控制外筒9、高精度弹簧10和流量控制阀芯11连接关系示意图；

图3为该阀实验测量结果。

图中各零部件的附图标记为：

1、前阀体流筒，2、电动蝶阀，3、电动执行器，4、后阀体流筒，5、测量咀、6、前阀盖，7、导流压紧筒，8、紧固阀口，9、流量控制外筒，10、高精度弹簧，11、流量控制阀芯，12、O型密封圈，13前阀体测量咀。

具体实施方式

参考附图1至3，下面将对本实用新型进行详细描述。

具体实施例1提供了一种高精度自动流量控制电动调节蝶阀，包括由电动执行器3和电动蝶阀2组成的电动调节阀部分，在电动调节阀部分入口一侧连接一个前阀体部分。前阀体部分包括一个Y形的前阀体流筒1，在前阀体流筒1的Y形突出部分内，由外至内依次安装有导流压紧筒7、流量控制外筒9、高精度弹簧10和流量控制阀芯11，流量控制外筒9前端开有适合于流量控制阀芯11的孔，流量控制阀芯11可在孔内滑动；流量控制外筒9前端边缘与前阀体流筒1内壁连接，中间有一个O型密封圈12用于密封；前阀盖6与前阀体流筒1的Y形突出部分连接，固定内部部件。

流量控制阀芯11是中空的，顶端开有一个通孔，壁上开有两个专门设计有特殊形状的水流通孔，即沿着流体流动方向逐渐放大的弧形曲线。流量控制阀芯11与流量控制外筒9之间装有不锈钢高精度弹簧10，流量控制阀芯11能沿着水流方向移动。当来水压力升高时，流量控制阀芯11推动弹簧10压缩，阀芯水流通孔的通流面积减少；当来水压力降低时，流量控制阀芯11因为弹簧10作用力而伸长，阀芯水流通孔的通流面积增加，从而实现阀门流量的自动控制功能。

导流压紧筒7也是中空的，壁上开有两个方形的导流口，导流压紧筒7与流量控制外筒9连接于紧固阀口8。

紧固阀口8、流量控制外筒9、高精度弹簧10、流量控制阀芯11共同构成了自动流量控制装置。

前阀体流筒1上还有一个测量咀13。

还包括一个后阀体部分，后阀体部分是一个直形的后阀体流筒4，其上还有一个测量咀5。

自动流量控制装置的工作基本原理是：水流作用在流量控制阀芯11上，使流量控制阀芯11与流量控制外筒9有相对的位移s。同时在流量控制阀芯11两侧形成压降ΔP。

此时经过阀门的流量(Q)表达式：

$Q=\mathrm{Cv}\×\sqrt{\mathrm{\ΔP}}$

Cv为阀门的流量系数

流量控制阀芯11在动作时，侧流孔面积在改变，使其有不同的流通能力，Cv是位移s的函数，其数学表达式：

Cv＝Cv(s)

流量控制阀芯11两端压降ΔP作用在阀芯11的力与弹簧力F平衡，我们采用具有线性变形特性的高精度弹簧，弹簧力F是位移s(即弹簧压缩量)的线性函数，ΔP也是位移s的函数。

假设流量控制阀芯11的顶端投影面积Ap(属于常数)，初试弹簧力F0，K为弹簧的弹性模量，它们有如下关系式：

$Q=\mathrm{Cv}\left(s\right)\×\sqrt{\mathrm{\ΔP}\left(s\right)}$

F＝K×s+F₀＝ΔP(s)×Ap

侧流孔过流面属于圆柱面上的开孔，因此侧流孔过流面面积A可以通过圆柱面展开图面积表示：

A＝A(s)

根据流体力学连续性方程和动量方程的模型简化，在流体流经流量控制阀芯时，为了保持自动流量的恒定，通过联立求解方程组得到关系式：

A(s)＝C₁×(F₀+K×s+C₂)^-1/2

通过一次导数求解即可得到圆柱面展开图的四条开孔对称曲线g(z)，其中一条表示如下：

$g\left(z\right)=C1\×K\×\frac{{(F_0+K\×z+C_2)}^{-3/2}}{8}$

其中C₁、C₂、F₀均为常数，K为弹簧的弹性模量，通过阀门模数化流量时利用实验数据标定得到，具体数据可以查找产品模数化样本。这种过流面积的开孔在数控加工机上很容易实现。

本实用新型就是利用这种数学关系控制流量的高精度恒定。

流体管网特别是空调水系统安装该一体化电动调节蝶阀后，如图(附图3)所示的某样品实验测量结果表明：当某样品阀两端额定选用设计压差为42KPa，在超过额定压差的任意工况下，阀门在中小开度时均可以保持拟等百分比的调节特性，这很好地满足了空调设备的运行特点与换热特性。当阀两端实际运行压差远远偏离设计选型的压差时，由于我们的电动执行器采用一种智能型角行程执行器(这是通用产品)，通过电子方式对上限行程重新设定，满足工程实际运行的要求，(如控制信号0％～100％可以对应成0度～85度角行程开度，也可对应成0度～75度的角行程开度)，以满足高精度的调节要求。

当阀门大开度或接近全开时，通过高精度自动流量控制装置进行流量控制，不仅克服了蝶阀全开时节流特性差的缺点，而且保证了既不过流也不欠流，从而节约能耗、降低噪声，这就是所谓的自动流量平衡功能。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1、一种高精度自动流量控制电动调节蝶阀，包括由电动执行器(3)和电动蝶阀(2)组成的电动调节阀部分，其特征在于还包括前阀体部分，所述前阀体部分包括一个Y形的前阀体流筒(1)，在前阀体流筒(1)的Y形突出部分内，由外至内依次安装有导流压紧筒(7)、流量控制外筒(9)、高精度弹簧(10)和流量控制阀芯(11)，流量控制外筒(9)前端开有适合于流量控制阀芯(11)的孔，流量控制阀芯(11)可在孔内滑动；流量控制外筒(9)前端边缘与前阀体流筒(1)内壁连接；前阀盖(6)与前阀体流筒(1)的Y形突出部分连接，固定内部部件。

2、根据权利要求1所述的电动调节蝶阀，其特征在于，所述流量控制阀芯(11)是中空的，壁上开有至少一个通孔。

3、根据权利要求2所述的电动调节蝶阀，其特征在于，所述通孔具有沿着流体流动方向逐渐放大的弧形边缘。

4、根据权利要求1所述的电动调节蝶阀，其特征在于，所述流量控制阀芯(11)顶端开有一个通孔。

5、根据权利要求1所述的电动调节蝶阀，其特征在于，所述导流压紧筒(7)是中空的，壁上开有至少一个导流口。

6、根据权利要求1所述的电动调节蝶阀，其特征在于，所述流量控制外筒(9)前端边缘与前阀体流筒(1)内壁连接处有一个O型密封圈(12)。

7、根据权利要求1所述的电动调节蝶阀，其特征在于，所述导流压紧筒(7)与流量控制外筒(9)连接于紧固阀口(8)。

8、根据权利要求1所述的电动调节蝶阀，其特征在于，所述前阀体流筒(1)上还有一个测量咀(13)。

9、根据权利要求1所述的电动调节蝶阀，其特征在于，还包括一个后阀体部分，所述后阀体部分是一个直形的后阀体流筒(4)，其上还有一个测量咀(5)。

10、根据权利要求1至9所述的任意一种电动调节蝶阀，其特征在于，所述前阀体部分是连接在电动调节阀部分入口一侧。

Images