WO2000008364A1 - Soupape de reglage electropneumatique d'un debit liquide - Google Patents

Description

一种液体流量电控调节阀 技术领域

本发明涉及液体流量调节阀， 特别是一种主要用于全自动燃气 热水器的液体流量电控调节阀。 背景技术

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 是旋塞处于小水位置时， 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， 上迷水 盘由于长期使用会造成磨损或椽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导致热水 器干烧， 危及使用者安全。 发明的公开

本发明的目的在于提供一种液体流量电控调节阀。 它能通过水 流量的变化来连续调节液体流量的大小， 具有调节快， 恒流精度高 的特点。

本发明的另一目的在于提供一种液体流量电控调节阀， 其流量 计的电信号经处理后可启动燃气热水器， 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。

本发明所提供的一种液体流量电控调节阀， 包括阀壳， 该阀壳 包括进水管、 出水管。 在进水管与出水管之间设有水膜腔。 在水膜 腔内设有水膜调节机构， 该水膜将水膜腔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 膜调节其开、 合的阀口， 在进水管或出水管内设有流量计腔， 该腔 内装有能根据水流量变化而产生电信号的流量计， 在进水管至水膜 前腔位置与水膜后腔之间分别设有一进水通道。 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流量控制装置控制 的调节腔。 在所述阀壳外側设有可根据来自流量计的电信号控制该 出水通道水流量的流量控制装置。 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。 本发 明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， 所述流量计可以是转子流量计， 由转子叶轮和探针組 成， 该探针装在与叶轮对应的阀壳上并与阀壳绝缘， 探针可以是不 锈钢，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， 所述流量计可以是转子流量计， 由霍尔元件 及镶嵌有永磁体的转子叶轮组成。 也可以在探针位置上安装一光敏 接收管， 在该光敏接收管的对应几何位置上安装一发光管， 而光敏 接收管在叶轮转动时同样可以接收到信号。 该霍尔元件装在与叶轮 对应的阀壳上。 所述的流量控制装置可以是转子式电磁铁， 所述的 流量控制装置也可以是步进电机。 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。 对于要求不高的场合， 该流量辅助调节腔内装的钢珠、 弹簧及调节螺钉也可以用一小孔作 为节流孔被代昝。 所述调节腔内装有阀片， 该阀片装在阀片支架上， 并由流量控制装置带动阀片对调节阀口进行开、 合控制。 附图的简要说明

以下结合附图详细说明本发明的较佳实施例， 其中：

图 1是本发明转子式液体流量电控调节阀的结构示意图。

图 2是图 1所示转子式电磁铁及与阀片连接部分的侧视图。 图 3是图 1所示转子流量计部分的剖视图。

图 4是本发明电气控制原理图。 实现本发明的最佳方式

参见图 1-图 4所示， 本发明的转子式液体流量电控调节阀用于 全自动燃气热水器中， 该调节阀包括阀壳 10 , 在阀壳 10中设有进 水管 1 1和出水管 18， 它们之间不直接连通， 而是通过在进水管 1 1 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 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， 即由圆锥形阀芯 17、 中央带圆凸台的水膜 5、 托板 4及弹簧 3組成 水膜调节机构。 水膜 5由椽胶制成。 静止状态时， 利用该弹簧 3的 弹力将水膜 5圆凸台关闭阀口 16。 在进水管 1 1 内设有转子流量计 腔 9。 在该腔两側壁钻有轴孔。 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可以 是不锈钢， 它通过绝缘套 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 1 1至水膜前腔 27—段位置与水膜后腔 28之间设有 一进水通道。 用于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 1 1相贯通的进水口 31 内侧， 即其安 装的顺序为弹簧 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。 在出水管 18 与水膜后腔 28之间设有调节腔 20，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。 本 发明的实施例是采用无挡铁转子式电磁铁 1 ， 它由铁芯 25 、 线圈 26、 转子式衔铁 24組成， 转子衔铁式 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， 通过縮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。 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 的支架 22与转子式衔铁 24之间还装有复位弹簧 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外侧， 与转子式衔铁 24紧固的转轴 29伸入阀壳 10内。 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 对转辆 29进行定位， 并在该定位孔内与转轴之间装有椽胶密封圈。

从转子式液体流量电控调节阀的进水管 1 1 进来的水可经两条 路线流至该阀的出水管 18 , 其中一条路钱是， 主水流经转子流量计 腔 9， 水膜前腔 27和岡口 16至出水管 18， 其中另一条路线是， 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， 该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、 后压差而使水膜 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， 可用步进电机昝换转子式电磁铁。

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。 如图 4所示， 该信号经信号 放大器 41 、 敫模交换器 42处理后， 一路经与水流量预设电压进行 比较的比较器 43 , 再经电压， 电流转换控制器 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減少， 辅水流流量減少， 水膜 5与阀 口 16的开、 合距离減少。 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。 该信号经信号放大 器 41、 数模转换器 42处理后的另一路与热水器起动流量预设电压 进行比较的比较器 44 , 当水流量达到或大于预设流量时， 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， 从而避免了出现水锤现象。 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， 本发明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 4艮方便地加大阀片行程。 工业应用性

本发明采用能根据流量变化产生电流的流量计， 例如转子流量 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 方便地及恒定地调节流量， 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 叶轮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。 总之， 本发明与现有技术相比， 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。

Claims

权利要求

1.一种液体流量电控调节阀， 包括阀壳， 阀壳内包括进水管、 出水管，

其特征在于， 在进水管与出水管之间设有水膜腔， 在水膜腔内设有 水膜调节机构， 水膜将水膜腔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机 构调节其开、 合的阀口， 在进水管或出水管内设有流量计腔， 该腔 内装有能根据流量变化产生电信号的流量计， 在进水管至水膜前腔 位置与水膜后腔之间分别设有一进水通道、 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流量控制装置控制的调 节腔， 在阀壳的外側设有可根据来自于流量计的电信号控制该出水 通道水流量的流量控制装置。

2.根据权利要求 1所述的调节阀，

其特征在于， 对于可导电流体而言， 所述流量计为转子流量计， 它 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。

3.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， 所述流量计为转子流量计， 它 包括霍尔元件及镶嵌有永磁体的转子叶轮， 该霍尔元件装在与叶轮 对应的阀壳上。

4.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。

5.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 由流量控制装置带动阀片对调节阀口进行开、 合控制。

6.根据权利要求 1所述的调节阀，

其特征在于， 所迷的流量控制装置为转子式电磁铁。

7.根据权利要求 1所迷的调节阀，

其特征在于， 所述的流量控制装置为步进电机。

8.根据权利要求 1所迷的调节阀，

其特征在于， 所述流量计的电信号经放大器， 数模变换器后， 经与 水流量预设电压进行比较的比较器， 再经电压、 电流转换控制器， 以供给流量控制装置的电流量， 进而控制出水通道的水流量。

9.根据权利要求 1所迷的调节阀，

其特征在于， 所述的流量计的电信号经放大器、 数模变换器后， 与 热水器起动流量预设电压进行比较的比较器比较， 进而控制启动燃 气热水器。

10.根据权利要求 1所迷的调节阀，

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。

1 1.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、 螺母組成， 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。