CN2781101Y - 高精度动态流量平衡小口径电动一体阀 - 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弹簧自力式高精度动态流量平衡功能的小口径电动一体阀。本实用新型的电动一体阀包括电动执行器、电动阀杆和电动阀芯，还包括依次由检修阀盖、压紧弹簧、流量控制阀芯、不锈钢弹簧和流量控制外筒组成的高精度流量控制部分，并通过紧固螺帽安装在阀体上使整个阀体流筒呈Y形。本实用新型的阀门开启时，经过每个空调末端或采暖散热器的水流量自动达到设计流量，不受管网结点压力波动的影响，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、测量调试方便、维修方便、扩展容易。

Description

高精度动态流量平衡小口径电动一体阀

技术领域

本实用新型涉及一种具有机械弹簧自力式高精度动态流量平衡功能的小口径电动一体阀。

背景技术

在采暖、空调的大量异程管网水系统中普遍存在水力失调现象，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功能的电动阀发展。

目前大量进口的一体化动态平衡型电动阀是将机械薄膜式压差平衡阀与电动调节阀功能的简单组合，这种多功能电动阀中的压差平衡装置必须配备复杂的薄膜或膜片、并专门开设压力测量小孔，价格十分昂贵。这种动态压差平衡功能的电动阀应用于采暖、空调末端的能量输出控制时，因水系统现场工作环境的恶劣，往往容易导致膜的疲劳或破损、测量压力的小孔流道堵塞，这其中任意现象的出现均会导致一体阀的失控，且更换或维修成本很高，动态测量和检修十分不方便。

目前公知的还没有实现一种具有动态检修功能、动态测量功能、机械弹簧自力式高精度动态流量平衡功能的小口径电动一体阀。

发明內容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种具有动态检修、动态测量、高精度动态流量平衡等功能的小口径电动一体阀。

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具有机械弹簧自力式高精度动态流量平衡功能的小口径电动一体阀，包括电动执行器12、电动阀杆11和电动阀芯9，还包括依次由检修阀盖13、压紧弹簧2、流量控制阀芯3、不锈钢弹簧4和流量控制外筒5组成的高精度流量控制部分，并通过紧固螺帽7安装在阀体上使整个阀体流筒10呈Y形。

所述流量控制阀芯3是中空的，壁上开有至少二个通孔。

所述通孔具有沿着流体流动方向逐渐放大的弧形边缘。

所述流量控制阀芯3顶端开有一个通孔。

所述流量控制外筒5的外缘与阀体流筒10内壁连接处有一O型密封圈6。

所述阀体流筒10入口处还有一个高压测量咀1。

所述阀体流筒10出口处还有一个低压测量咀8。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型一体阀门开启时，经过每个空调末端或采暖散热器的水流量自动达到设计流量，不受管网结点压力波动的影响，这就是所谓的自动流量平衡功能。

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、测量调试方便等优点。且一体阀的维修方便、扩展容易，只需要打开检修阀盖就可以互换或升级流量平衡装置，同时可以对一体阀进行动态检修。

本实用新型可广泛用于采暖、空调的水路管网系统中，明显提高控制品质，简化平衡调试工作，实现高精度自动水力平衡与调节控制功能的一体化。

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中高精度流量控制部分的示意图。

图中各零部件的附图标记为：

1高压测量咀，2压紧弹簧，3流量控制阀芯，4不锈钢弹簧，5流量控制外筒，6O型密封圈，7紧固螺帽，8低压测量咀，9电动阀芯，10阀体流筒，11电动阀杆，12电动执行器，13检修阀盖。

具体实施方式

参考附图1至2，下面将对本实用新型进行详细描述。

本实施例1提供了一种具有机械弹簧自力式高精度动态流量平衡功能的小口径电动一体阀，包括用于控制的电动调节部分、用于平衡的高精度流量控制部分、动态测量和检修部分组成。

电动一体阀接受控制信号后，电动执行器12带动电动阀杆11动作，使电动阀芯9向上或向下运动，这就是电动阀门的调节或开关控制功能。

所述电动一体阀包括一个Y形的阀体流筒10，在阀体流筒10的Y形突出部分内，由外至内依次安装有：高压测量咀1、检修阀盖13、压紧弹簧2、流量控制阀芯3、不锈钢弹簧4、流量控制外筒5、O型密封圈6和紧固螺帽7。其中压紧弹簧2、流量控制阀芯3、不锈钢弹簧4、流量控制外筒5、O型密封圈6和紧固螺帽7共同组成了一个自动流量平衡装置。

流量控制外筒5的后端边缘与阀体流筒内壁连接，外缘与阀体流筒10内壁连接处有一O型密封圈6。检修阀盖通过压紧弹簧连接到流量控制外筒5的前端，并可整体固定流量平衡装置。

流量控制阀芯3是中空的，壁上开有至少两个通孔，通孔具有沿着流体流动方向逐渐放大的弧形边缘，顶端开有一个通孔。

阀体流筒10入口处有一个高压测量咀1，阀体流筒10出口处有一个低压测量咀8。

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3上，使流量控制阀芯3与流量控制外筒5有相对的位移s。同时在流量控制阀芯3两侧形成压降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3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3两端压降ΔP作用在阀芯的压差力与弹簧力F平衡，我们采用具有高精度线性变形特性的不锈钢弹簧，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3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

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。本实用新型所述自动流量平衡装置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电动一体化阀后，当电动执行器打开后，就能实现自动流量平衡。

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 (7)

1、一种具有机械弹簧自力式高精度动态流量平衡功能的小口径电动一体阀，包括电动执行器(12)、电动阀杆(11)和电动阀芯(9)，其特征在于，还包括依次由检修阀盖(13)、压紧弹簧(2)、流量控制阀芯(3)、不锈钢弹簧(4)和流量控制外筒(5)组成的高精度流量控制部分，并通过紧固螺帽(7)安装在阀体上使整个阀体流筒(10)呈Y形。

2、根据权利要求1所述的小口径电动一体阀，其特征在于，所述流量控制阀芯(3)是中空的，壁上开有至少二个通孔，

3、根据权利要求2所述的小口径电动一体阀，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所述的小口径电动一体阀，其特征在于，所述流量控制阀芯(3)顶端开有一个通孔。

5、根据权利要求1所述的小口径电动一体阀，其特征在于，所述流量控制外筒(5)的外缘与阀体流筒(10)内壁连接处有一O型密封圈(6)。

6、根据权利要求1所述的小口径电动一体阀，其特征在于，所述阀体流筒(10)入口处还有一个高压测量咀(1)。

7、根据权利要求1所述的小口径电动一体阀，其特征在于，所述阀体流筒(10)出口处还有一个低压测量咀(8)。