專利名稱：具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電動閥門；更具體地說，本實用新型涉及一種具有機械自力式自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥。
背景技術(shù)：
采暖、空調(diào)的大量異程管網(wǎng)水系統(tǒng)中，水力系統(tǒng)不平衡易造成系統(tǒng)能源的浪費、運行噪聲的增加和設(shè)備使用壽命的縮短。解決復(fù)雜管網(wǎng)水力平衡的方法已經(jīng)由機械式靜態(tài)平衡、機械式動態(tài)平衡向一體化動態(tài)平衡型電動調(diào)節(jié)閥發(fā)展。
目前剛開始普及應(yīng)用的一體化大口徑動態(tài)平衡型電動調(diào)節(jié)閥，主要由某進口品牌壟斷國內(nèi)市場，這類電動閥本質(zhì)上是帶一種機械自力式壓差控制功能的緊湊型電動調(diào)節(jié)閥(或者稱電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥、或稱壓力無關(guān)型電動調(diào)節(jié)閥)，這種進口閥目前價格昂貴、品種單一，并已經(jīng)有大量的工程應(yīng)用。
經(jīng)過我們的實測和研究發(fā)現(xiàn)，該類進口一體化大口徑電動閥存在如下不足之處1、根據(jù)資料數(shù)據(jù)顯示，調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)曲線本質(zhì)上屬于一種擬快開特性，實際測試與資料數(shù)據(jù)基本一致。這種調(diào)節(jié)特性的電動閥應(yīng)用于空調(diào)末端能量輸出的控制是很不合理的，并會導(dǎo)致系統(tǒng)能耗浪費、噪聲增加，嚴重時還會導(dǎo)致水力管網(wǎng)系統(tǒng)運行處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
2、這種電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥本質(zhì)上是一種基于彈簧機械自力式原理、調(diào)節(jié)閥體兩端壓差值自動恒定不變的壓力無關(guān)型流量調(diào)節(jié)閥，因此調(diào)節(jié)閥的閥體兩端壓差控制值不可再設(shè)定或再調(diào)整，應(yīng)用不靈活。
3、流量平衡方法采用電子撥位開關(guān)模式設(shè)定，這種調(diào)節(jié)方式可靠性差、適應(yīng)面窄，當(dāng)用于負荷多變的空調(diào)水系統(tǒng)控制時調(diào)節(jié)閥的閥芯往往處于絕對機械小開度狀態(tài)(盡管控制信號始終處于大值)、或者始終處于ON/OFF控制狀態(tài)，而調(diào)節(jié)閥的閥體兩端還是維持在高壓差的出廠恒定控制值，這顯然是浪費能耗。
4、從閥的結(jié)構(gòu)分析，當(dāng)調(diào)節(jié)閥處于最大流量的全開模式、或者接近全關(guān)閉模式時，薄膜活動行程過大、薄膜兩端承壓過大，這容易導(dǎo)致薄膜的破損而失去調(diào)節(jié)能力。
5、壓力探測孔采用內(nèi)置方式且壓力測量孔偏小、檢修維護不方便，并容易因水中雜質(zhì)引起堵塞，從而失去了調(diào)節(jié)能力，且更換或維修成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本實用新型提供一種全新智能型的具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥。
本實用新型為達到以上目的，是通過這樣的技術(shù)方案來實現(xiàn)的提供一種具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥，包括由電動執(zhí)行器和電動調(diào)節(jié)蝶閥組成的電動調(diào)節(jié)閥，還包括由相互連通的進口筒、出口筒、控制筒組成的Y形前閥體流筒，電動調(diào)節(jié)蝶閥的入口端與出口筒相連，壓差控制器組件與控制筒相連；電動調(diào)節(jié)蝶閥的出口端與后閥體流筒相連。
作為本實用新型的一種改進所述壓差控制器組件包括部分位于控制筒內(nèi)的壓差控制流筒，此壓差控制流筒將進口筒與出口筒之間相隔離；此壓差控制流筒的筒壁上設(shè)有與出口筒相通的通孔；壓差控制器箱體與控制筒固定相連，在壓差控制器箱體內(nèi)設(shè)有相連的壓差控制薄膜和受壓活動板，壓差控制薄膜與壓差控制器箱體密封相連，從而將壓差控制器箱體的內(nèi)腔分隔成上腔和下腔，在下腔上設(shè)有調(diào)壓螺帽，在受壓活動板和調(diào)壓螺帽之間設(shè)置彈性件；壓差控制閥芯的一端位于壓差控制流筒內(nèi)、另一端與受壓活動板相連。
作為本實用新型的進一步改進電動調(diào)節(jié)蝶閥的入口端與壓差控制器箱體的下腔相連通；電動調(diào)節(jié)蝶閥的出口端與壓差控制器箱體的上腔相連通。
作為本實用新型的進一步改進電動調(diào)節(jié)蝶閥的入口端設(shè)置高壓測量嘴，壓差控制器箱體的下腔上設(shè)置另一個高壓測量嘴，上述兩個高壓測量嘴之間相連通；電動調(diào)節(jié)蝶閥的出口端設(shè)置低壓測量嘴，壓差控制器箱體的上腔設(shè)置另一個低壓測量嘴，上述兩個低壓測量嘴之間相連通。
作為本實用新型的進一步改進在壓差控制流筒和壓差控制器箱體之間設(shè)置密封圈。
作為本實用新型的進一步改進在壓差控制器箱體的上腔內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向套筒，壓差控制閥芯由圓錐形的調(diào)節(jié)閥芯和閥軸組成，此閥軸依次穿過密封圈、導(dǎo)向套筒后與受壓活動板相連。
作為本實用新型的進一步改進彈性件為彈簧。
本實用新型的具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥，其有益效果如下1、采用了具有對稱式雙蝶板結(jié)構(gòu)的電動調(diào)節(jié)蝶閥作為調(diào)節(jié)閥，這種蝶閥因在蝶板上面開具特殊設(shè)計的配流孔，使其具有等百分比的調(diào)節(jié)特性，同時還因?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)可明顯改善流動狀態(tài)，降低流動噪聲，減少大口徑閥的水錘沖擊，降低電動執(zhí)行器的平衡力矩，且造價低廉、運行可靠。
2、通過在具有等百分比調(diào)節(jié)特性的電動調(diào)節(jié)蝶閥的入口處配裝一個壓差控制器，并實現(xiàn)一體化裝置，確?？照{(diào)末端的能量輸出控制與閥的機械行程(開度)成線性關(guān)系，調(diào)節(jié)閥控制品質(zhì)好。
3、這是一種機械自力式壓差自動控制功能的電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥，且調(diào)節(jié)閥體兩端壓差值可以在現(xiàn)場通過調(diào)壓螺帽再設(shè)定或再調(diào)整，應(yīng)用靈活，并可確保系統(tǒng)能耗與噪聲控制達到最優(yōu)、運行十分穩(wěn)定。
4、流量平衡方法采用機械模式設(shè)定，并可采用調(diào)試儀表進行動態(tài)測量壓差值、動態(tài)計算流量值，確保管網(wǎng)系統(tǒng)中每一個調(diào)節(jié)閥始終處于最佳閥權(quán)度值，而調(diào)節(jié)閥體兩端的壓差自動恒定控制在合適值，如果為了調(diào)整系統(tǒng)的新平衡、可以將管網(wǎng)系統(tǒng)中局部節(jié)點加大壓差控制設(shè)定值、局部節(jié)點降低壓差控制設(shè)定值時，調(diào)整與設(shè)定十分方便。
5、將電動調(diào)節(jié)閥與壓差控制器分離成兩個完全獨立單元并組裝成一體化裝置，運行與維護、檢修十分方便。且壓差控制器的調(diào)節(jié)薄膜始終處于小行程運動，使用壽命更長。一旦幾年以后薄膜因疲勞破損，此時的壓差控制閥因水壓作用自動變成了一個普通的節(jié)流元件，電動調(diào)節(jié)閥照?？梢哉９ぷ鳎虼诉@種一體化的電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥裝置更可靠、更穩(wěn)定。
6、壓力探測孔采用外置方式，利用普通細銅管連接，檢修和測量方便，即使因水中雜質(zhì)引起壓力探測孔堵塞，此時的壓差控制器也是自動變成了一個普通的節(jié)流元件，電動調(diào)節(jié)蝶閥照?？梢哉９ぷ鳎腋鼡Q或維修成本很低。
7、本實用新型的具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥，同樣可以推廣應(yīng)用到其它流體介質(zhì)的流動控制。


圖1是本實用新型的具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中各零部件的附圖標記為1-出口筒、2-高壓測量嘴、3-電動執(zhí)行器、4-電動調(diào)節(jié)蝶閥、5-后閥體流筒、6-備用測量嘴、7-低壓測量嘴、8-毛細銅管、9-調(diào)壓螺帽、10-壓差控制器箱體、11-壓差控制薄膜、12-彈簧、13-受壓活動板、14-導(dǎo)向套筒、15-密封圈、16-壓差控制閥芯、17-壓差控制流筒、18-控制筒、19-進口筒、20-通孔、21-低壓測量嘴、22-高壓測量嘴、23-下腔、24-上腔、25-毛細銅管具體實施方式
參照上述附圖，對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。圖1給出了一種具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥，包括由電動執(zhí)行器3和電動調(diào)節(jié)蝶閥4組成的電動調(diào)節(jié)閥；電動調(diào)節(jié)蝶閥4可采用對稱式雙蝶板結(jié)構(gòu)蝶閥，這種蝶閥的新蝶板上面開具特殊設(shè)計的配流孔，使其具有等百分比的調(diào)節(jié)特性，同時還因?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)可明顯改善流動狀態(tài)，降低流動噪聲，減少大口徑閥的水錘沖擊，降低電動執(zhí)行器3的平衡力矩。本實用新型的具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥，還包括一個Y形前閥體流筒，此Y形前閥體流筒由相互連通的進口筒19、出口筒1、控制筒18組成。電動調(diào)節(jié)蝶閥4的入口端與Y形前閥體流筒的出口筒1相連通，電動調(diào)節(jié)蝶閥4的出口端與后閥體流筒5相連通。對電動調(diào)節(jié)蝶閥4進行壓差控制的壓差控制器組件包括一個壓差控制流筒17，此壓差控制流筒17的一部分位于控制筒18內(nèi)、且與控制筒18固定在一起；此壓差控制流筒17的另一部分位于進口筒19與出口筒1之間，起到將進口筒19與出口筒1之間相隔離的目的。在壓差控制流筒17的筒壁上設(shè)有與出口筒1相通的通孔20。壓差控制器箱體10與控制筒18的外壁固定相連，在壓差控制流筒17和壓差控制器箱體10之間設(shè)置密封圈15，保證兩者之間不相連通，即壓差控制流筒17內(nèi)的液體無法進入壓差控制器箱體10的內(nèi)部。在此壓差控制器箱體10內(nèi)部設(shè)有固定相連、組裝成一體的壓差控制薄膜11和受壓活動板13；此壓差控制薄膜11的兩個端點分別與壓差控制器箱體10的內(nèi)壁密封相連；從而將壓差控制器箱體10的內(nèi)腔分隔成上腔24和下腔23；壓差控制薄膜11可由受壓活動板13帶動，在其行程范圍內(nèi)上下移動。在位于下腔23的壓差控制器箱體10上設(shè)有調(diào)壓螺帽9，在受壓活動板13和調(diào)壓螺帽9之間設(shè)置彈簧12；即彈簧12的一端頂著受壓活動板13、另一端頂著調(diào)壓螺帽9。在位于下腔23的壓差控制器箱體10上設(shè)有高壓測量嘴22，此高壓測量嘴22與下腔23相連通。在位于上腔24的壓差控制器箱體10上設(shè)有低壓測量嘴21，此低壓測量嘴21與上腔24相連通。在壓差控制器箱體10的上腔24內(nèi)設(shè)有與壓差控制器箱體10相連的導(dǎo)向套筒14。由圓錐形的調(diào)節(jié)閥芯和閥軸組成的壓差控制閥芯16，其調(diào)節(jié)閥芯位于壓差控制流筒17的內(nèi)部，其閥軸依次穿過密封圈15、導(dǎo)向套筒14后與受壓活動板13相連。壓差控制閥芯16的調(diào)節(jié)閥芯在受壓活動板13的帶動下，可在通孔20的軸向范圍內(nèi)上下移動。
在Y形前閥體流筒的出口筒1上設(shè)有與其相通的高壓測量嘴2，以此實現(xiàn)高壓測量嘴2與電動調(diào)節(jié)蝶閥4的入口端相連通。在后閥體流筒5上設(shè)有與其相連通的低壓測量嘴7，以此實現(xiàn)低壓測量嘴7與電動調(diào)節(jié)蝶閥4的出口端相連通。在后閥體流筒5上還設(shè)有與其相連通的備用測量嘴6。高壓測量嘴2與高壓測量嘴22之間通過毛細銅管25相連通，以此實現(xiàn)電動調(diào)節(jié)蝶閥4的入口端與下腔23相連通；低壓測量嘴7與低壓測量嘴21之間通過毛細銅管8相連通，以此實現(xiàn)電動調(diào)節(jié)蝶閥4的出口端與上腔24相連通。
實際工作時水流通過進口筒19進入壓差控制流筒17，再由壓差控制流筒17筒壁上的通孔20進入出口筒1，最后進入電動調(diào)節(jié)蝶閥4。電動調(diào)節(jié)蝶閥4進口端的高壓測量值(定義為P1)依次通過高壓測量嘴2、毛細銅管25、高壓測量嘴22傳遞到下腔23。電動調(diào)節(jié)蝶閥4出口端的低壓測量值(定義為P2)依次通過低壓測量嘴7、毛細銅管8、低壓測量嘴21被傳遞到上腔24。那么，當(dāng)電動調(diào)節(jié)蝶閥4的進、出口兩端壓差值增大時，受壓活動板13能克服彈簧12的阻力向上移動，并機械地與彈簧12所產(chǎn)生的彈力維持新的平衡為止；此時壓差控制閥芯16由受壓活動板13帶動向上移動，慢慢地關(guān)閉通孔20與出口筒1之間的流通范圍(即壓差控制閥芯16的圓錐形調(diào)節(jié)閥芯向關(guān)閉方向移動)；從而起到自動控制電動調(diào)節(jié)蝶閥4兩端壓差的恒定。
本實用新型的具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥，工作原理如下水流作用在壓差控制閥芯16上，使壓差控制閥芯16與壓差控制流筒17有相對的位移z。同時，與壓差控制閥芯16連成一體的受壓活動板13兩側(cè)形成壓力降(壓差)ΔP＝P1-P2。
此時經(jīng)過壓差控制流筒17的流量(Q)表達式Q=Cv×ΔP]]>
Cv為流量系數(shù)壓差控制閥芯16在動作時，通流面積在改變，使其有不同的流通能力，Cv是位移z的函數(shù)，其數(shù)學(xué)表達式Cv＝Cv(z)兩端壓降ΔP＝P1－P2作用于受壓活動板13的力與彈簧12所產(chǎn)生的彈簧力F平衡，彈簧力F是位移z(即彈簧壓縮量)的函數(shù)，ΔP也是位移z的函數(shù)。假設(shè)與壓差控制閥芯16連成一個整體的受壓活動板13的當(dāng)量投影面積Ap(屬于固定常數(shù))，彈簧12的初試彈簧力F0，彈簧12的彈性模量K，它們有如下關(guān)系式Q=Cv(s)×ΔP(z)]]>F＝K(z)×z+F0＝ΔP(z)×ApΔP=P1-P2=K(z)·z+F0Ap=F0Ap+1ApK(z)·z=C0+CI·K(z)·z=const]]>在流體流經(jīng)壓差控制閥芯16時，利用上述彈簧關(guān)系保持電動調(diào)節(jié)蝶閥4兩端的自動壓差平衡，其中C1、C0均為常數(shù)，K為彈簧的非線性彈性模量，通過閥門模數(shù)化流量時利用實驗數(shù)據(jù)標定得到。
本實用新型的壓差控制器組件就是利用這種數(shù)學(xué)關(guān)系控制壓差的高精度恒定。通過機械式的調(diào)壓螺帽9設(shè)定電動調(diào)節(jié)蝶閥4兩端需要平衡的壓差值，當(dāng)調(diào)壓螺帽9沿順時針方向手動旋轉(zhuǎn)時，彈簧12被由外至內(nèi)旋緊，從而調(diào)整彈簧12的初始位移和初始彈簧力。不同的彈簧12初始力得到不同的C0值，就得到了不同的壓差設(shè)定值。
利用彈簧機械自力式原理實現(xiàn)的自動壓差平衡功能的電動動態(tài)調(diào)節(jié)蝶閥，電動調(diào)節(jié)蝶閥4兩端壓差值可以在現(xiàn)場通過調(diào)壓螺帽9再設(shè)定，實現(xiàn)壓力無關(guān)型的調(diào)節(jié)閥。這種閥的應(yīng)用靈活，并可確保管網(wǎng)系統(tǒng)能耗最低、噪聲最小、運行十分穩(wěn)定。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本實用新型的一個具體實施例。顯然，本實用新型不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實用新型公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認為是本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥，包括由電動執(zhí)行器(3)和電動調(diào)節(jié)蝶閥(4)組成的電動調(diào)節(jié)閥，其特征是還包括由相互連通的進口筒(19)、出口筒(1)、控制筒(18)組成的Y形前閥體流筒，所述電動調(diào)節(jié)蝶閥(4)的入口端與出口筒(1)相連，壓差控制器組件與所述控制筒(18)相連；所述電動調(diào)節(jié)蝶閥(4)的出口端與后閥體流筒(5)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥，其特征是所述壓差控制器組件包括部分位于控制筒(18)內(nèi)的壓差控制流筒(17)，所述壓差控制流筒(17)將進口筒(19)與出口筒(1)之間相隔離；所述壓差控制流筒(17)的筒壁上設(shè)有與出口筒(1)相通的通孔(20)；壓差控制器箱體(10)與控制筒(18)固定相連，在所述壓差控制器箱體(10)內(nèi)設(shè)有相連的壓差控制薄膜(11)和受壓活動板(13)，所述壓差控制薄膜(11)與壓差控制器箱體(10)密封相連，從而將壓差控制器箱體(10)的內(nèi)腔分隔成上腔(24)和下腔(23)，在所述下腔(23)上設(shè)有調(diào)壓螺帽(9)，在所述受壓活動板(13)和調(diào)壓螺帽(9)之間設(shè)置彈性件(12)；所述壓差控制閥芯(16)的一端位于壓差控制流筒(17)內(nèi)、另一端與所述受壓活動板(13)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥，其特征是所述電動調(diào)節(jié)蝶閥(4)的入口端與下腔(23)相連通；所述電動調(diào)節(jié)蝶閥(4)的出口端與上腔(24)相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥，其特征是所述電動調(diào)節(jié)蝶閥(4)的入口端設(shè)置高壓測量嘴(2)，所述下腔(23)上設(shè)置高壓測量嘴(22)，所述高壓測量嘴(2)與高壓測量嘴(22)相連通；所述電動調(diào)節(jié)蝶閥(4)的出口端設(shè)置低壓測量嘴(7)，所述上腔(24)設(shè)置低壓測量嘴(21)，所述低壓測量嘴(7)與低壓測量嘴(21)相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥，其特征是在壓差控制流筒(17)和壓差控制器箱體(10)之間設(shè)置密封圈(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥，其特征是在所述壓差控制器箱體(10)的上腔(24)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向套筒(14)，所述壓差控制閥芯(16)由圓錐形的調(diào)節(jié)閥芯和閥軸組成，所述閥軸依次穿過密封圈(15)、導(dǎo)向套筒(14)后與受壓活動板(13)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥，其特征是所述彈性件(12)為彈簧(12)。
專利摘要本實用新型公開了一種具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥，包括由電動執(zhí)行器(3)和電動調(diào)節(jié)蝶閥(4)組成的電動調(diào)節(jié)閥，還包括由相互連通的進口筒(19)、出口筒(1)、控制筒(18)組成的Y形前閥體流筒，電動調(diào)節(jié)蝶閥(4)的入口端與出口筒(1)相連，壓差控制器組件與控制筒(18)相連；電動調(diào)節(jié)蝶閥(4)的出口端與后閥體流筒(5)相連。本實用新型的具有自動壓差平衡功能的大口徑電動動態(tài)調(diào)節(jié)閥，充分利用了機械自力式原理，能將閥體兩端的壓差自動恒定控制在合適值。
文檔編號F16K31/00GK2777312SQ200520100790
公開日2006年5月3日 申請日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月4日
發(fā)明者沈新榮, 裘業(yè), 王保東, 鄭日高 申請人:沈新榮