專利名稱：動態(tài)平衡電動二通閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥門，特別涉及一種具有動態(tài)流量平衡功能的電動二通一體閥。
背景技術(shù)：
空調(diào)系統(tǒng)耗能占樓宇總耗能的65％左右，如何貫徹執(zhí)行節(jié)能環(huán)保、高效自然的中央空調(diào)技術(shù)，已日益引起人們的重視。
在采暖、空調(diào)的大量異程管網(wǎng)水系統(tǒng)中普遍存在著水力失調(diào)現(xiàn)象，管網(wǎng)水力不平衡容易造成系統(tǒng)能源的浪費和設(shè)備運行噪聲的增加。解決復(fù)雜管網(wǎng)水力平衡的方法已經(jīng)由機(jī)械式靜態(tài)平衡閥、機(jī)械式動態(tài)平衡閥向具有動態(tài)平衡功能的智能電動一體化閥技術(shù)發(fā)展。
目前大量進(jìn)口的動態(tài)平衡型電動二通閥是將機(jī)械自力式自動流量平衡型不銹鋼流量控制閥芯與直行程電動二通閥的簡單組合。這種動態(tài)平衡電動閥的控制流量偏小、啟動工作壓差的工作點偏高，電動執(zhí)行器閉合壓差小、使用壽命偏短。
電動二通球閥因其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、通流能力大等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用在各個流體流動的簡單控制領(lǐng)域。如果將自動流量平衡型不銹鋼流量控制閥芯與電動二通球閥進(jìn)行有機(jī)組合一體化，這將是一種十分理想的動態(tài)平衡型電動二通閥。采用這種啟動工作壓差極低的動態(tài)平衡型電動二通閥，不僅可明顯降低管道的流動噪聲，而且管網(wǎng)輸配系統(tǒng)可實現(xiàn)綜合節(jié)能6％～35％。
目前公知的還沒有發(fā)現(xiàn)啟動工作壓差低、流動平衡精度高、采用電動球閥模式的動態(tài)平衡電動二通一體閥發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種具有動態(tài)高精度流量平衡功能的電動二通一體閥。
本發(fā)明為達(dá)到以上目的，是通過這樣的技術(shù)方案來實現(xiàn)的提供一種動態(tài)平衡電動二通閥，包括安裝于球閥體流道3內(nèi)的球閥體1和與球閥體1相連的角行程電動執(zhí)行器2，球閥體流道3兩端分別設(shè)置入口流道9和出口流道8，在入口流道9或出口流道8內(nèi)安裝有一高精度流量平衡裝置；高精度流量平衡裝置包括與入口流道9或出口流道8內(nèi)壁相配裝的襯套5，襯套5一端配合流道內(nèi)壁設(shè)置可限制活動安裝于其內(nèi)的流量控制閥芯4的凸起部分，另一端與設(shè)有通孔的壓緊蓋7相連；流量控制閥芯4是中空的，側(cè)面設(shè)有至少一個側(cè)通道11，其開口端12與襯套5的內(nèi)壁密封滑動連接；流量控制閥芯4與壓緊蓋7之間設(shè)置彈性裝置6。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述流量控制閥芯4的上端面設(shè)有至少一個通孔10，使流量控制閥芯4內(nèi)的流動貫通。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述流量控制閥芯4的側(cè)通道11的橫截通流面的尺寸沿水流方向逐漸增大，呈逐漸放大的弧形邊緣線。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述彈性裝置6為高精度不銹鋼彈簧。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述球閥體流道3是迷宮型的，高精度流量平衡裝置配裝在斜置的迷宮流道內(nèi)，其末端配置一檢修盤蓋14和一壓力測量咀13，入口流道9上對應(yīng)地配置一壓力測量咀15。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述角行程電動執(zhí)行器2與球閥體1可螺紋連接，也可卡裝連接或扣裝連接。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述入口流道9與球閥體流道3之間通過一體化連接、螺紋連接或卡入式連接其中任何一種方式連接。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述出口流道8與球閥體流道3之間通過一體化連接、螺紋連接或卡入式連接其中任何一種方式連接。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，通過螺紋連接或卡入式連接的入口流道9或出口流道8與球閥體流道3之間設(shè)置有密封墊。
本發(fā)明是在現(xiàn)有電動二通球閥的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行有效改進(jìn)，將自動流量平衡裝置與電動二通球閥有機(jī)組合于一體化的智能流體控制閥，構(gòu)成了動態(tài)平衡電動二通一體閥，其中的角行程電動執(zhí)行器可采用通用型產(chǎn)品。
一體閥的電動執(zhí)行器將閥體打開時，水從入口流道流入，通過不銹鋼流量控制閥芯上端面的通孔和不銹鋼流量控制閥芯側(cè)面的側(cè)通道流入不銹鋼流量控制閥芯內(nèi)腔，再從不銹鋼流量控制閥芯的開口端流出，依次流經(jīng)襯套的內(nèi)腔、壓緊蓋的通孔后，最后從出口流道流出。隨著一體閥兩端壓差的改變，不銹鋼流量控制閥芯在高精度彈性裝置的作用下能左右移動。當(dāng)水壓很低時，不銹鋼流量控制閥芯的通流面積最大；當(dāng)壓差逐漸升高時，不銹鋼流量控制閥芯向出口方向(流向)移動，此時只有部分的側(cè)通道位于流道內(nèi)，因此不銹鋼流量控制閥芯的通流面積逐漸減小，從而實現(xiàn)了高精度自動流量平衡功能。
本發(fā)明的智能型動態(tài)平衡電動二通閥結(jié)構(gòu)工藝簡單、啟動工作壓差小、通流能力大、使用壽命長、制造成本低廉，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)，當(dāng)應(yīng)用于空調(diào)、供熱管網(wǎng)水系統(tǒng)時其綜合節(jié)能效果十分明顯。
本發(fā)明的智能型動態(tài)平衡電動二通閥還可以廣泛應(yīng)用于各種流動控制的領(lǐng)域，通過選用不同的電動執(zhí)行器實現(xiàn)各種形式的智能流動。


圖1是具體實施例1中產(chǎn)品局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是具體實施例2中產(chǎn)品局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是具體實施例3中產(chǎn)品局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是具體實施例4中產(chǎn)品局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是具體實施例5中產(chǎn)品局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是具體實施例6中產(chǎn)品局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是具體實施例7中產(chǎn)品局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明的動態(tài)平衡電動二通閥流量壓力特征曲線示意圖。
圖例中符號1球閥體、2角行程電動執(zhí)行器、3球閥體流道、4流量控制閥芯、5襯套、6高精度不銹鋼彈簧、7壓緊蓋、8出口流道、9入口流道、10流量控制閥芯端面通孔、11流量控制閥芯側(cè)通道、12流量控制閥芯開口端、13測量咀、14檢修盤、15測量咀具體實施方式
參照上述附圖1～圖8，對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。
具體實施例1中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1中動態(tài)平衡電動二通閥包括包括安裝于球閥體流道3內(nèi)的球閥體1和與球閥體1相連的角行程電動執(zhí)行器2，用來實施電動二通閥的開關(guān)控制(或三位浮點型控制)。球閥體流道3兩端分別設(shè)置入口流道9和出口流道8，在出口流道8內(nèi)安裝一個高精度流量平衡裝置；高精度流量平衡裝置包括與出口流道8內(nèi)壁相配裝的襯套5，此襯套5由不銹鋼制成。襯套5一端配合流道內(nèi)壁設(shè)置可限制活動安裝于其內(nèi)的不銹鋼流量控制閥芯4的凸起部分，另一端與設(shè)有通孔的壓緊蓋7相連；流量控制閥芯4是中空的，側(cè)面設(shè)有至少側(cè)通道11，此側(cè)通道11可設(shè)置一個，也可以根據(jù)實際需要、在不銹鋼流量控制閥芯3的側(cè)面均勻設(shè)置若干個側(cè)通道11；側(cè)通道11的橫截通流面的尺寸沿水流方向逐漸增大，呈逐漸放大的弧形邊緣線。其開口端12與襯套5的內(nèi)壁密封相對滑動連接，即不銹鋼流量控制閥芯3的開口端12能沿著襯套5的內(nèi)壁左右滑移。流量控制閥芯4與壓緊蓋7之間設(shè)置不銹鋼彈簧彈性裝置6，不銹鋼彈簧一端緊緊頂著不銹鋼流量控制閥芯3的開口端12、另一端緊緊頂著壓緊蓋7。不銹鋼流量控制閥芯3的上端面設(shè)有與開口端12相連通的通孔10，使流量控制閥芯4流動貫通。
入口流道9和出口流道8與球閥體流道3之間分別為螺紋式連接和卡入式連接，也可以是一體化連接。流道與球閥體流道之間設(shè)置有密封墊。角行程電動執(zhí)行器2與球閥體1可螺紋連接，也可卡裝連接或扣裝連接。
具體實施例2的動態(tài)平衡電動二通閥如圖2所示，其中入口流道和出口流道與球閥體流道之間分別為一體化連接和螺紋式連接。
具體實施例3的動態(tài)平衡電動二通閥如圖3所示，其中入口流道和出口流道與球閥體流道之間分別為一體化連接和螺紋式連接。高精度流量平衡裝置配裝在斜置的迷宮型入口流道內(nèi)，其末端配置一檢修盤蓋14和一壓力測量咀13，入口流道上對應(yīng)地配置一壓力測量咀15。
具體實施例4的動態(tài)平衡電動二通閥如圖4所示，其中入口流道和出口流道與球閥體流道之間分別為螺紋式連接和一體化連接。
具體實施例5的動態(tài)平衡電動二通閥如圖5所示，其中入口流道和出口流道與球閥體流道之間分別為螺紋式連接和一體化連接。
具體實施例6的動態(tài)平衡電動二通閥如圖6所示，其中入口流道和出口流道與球閥體流道之間分別為螺紋式連接和卡入式連接。角行程電動執(zhí)行器2與球閥體1是通過卡裝連接或扣裝連接。
具體實施例7的動態(tài)平衡電動二通閥如圖7所示，其中入口流道和出口流道與球閥體流道之間分別為螺紋式連接和一體化連接。高精度流量平衡裝置配裝在斜置的迷宮型出口流道內(nèi)，其末端配置一檢修盤蓋和一壓力測量咀，入口流道上對應(yīng)地配置一壓力測量咀。
處于打開狀態(tài)的一體閥實際工作過程如下1、當(dāng)一體閥兩端壓差很低時，水流無法克服彈簧6的阻力沿流向推動不銹鋼流量控制閥芯3，此時不銹鋼流量控制閥芯3側(cè)面的整個側(cè)通道11位于流道內(nèi)，不銹鋼流量控制閥芯3的通流面積最大。流道內(nèi)的水同時通過不銹鋼流量控制閥芯3上端面的通孔10和側(cè)面的側(cè)通道11流入不銹鋼流量控制閥芯3內(nèi)腔，再從不銹鋼流量控制閥芯3的開口端12流出。
2、當(dāng)一體閥兩端壓差逐漸升高并大于啟動工作壓差值、小于上限工作壓差值時，水流克服彈簧6的阻力向右推動不銹鋼流量控制閥芯3(此時彈簧6被壓縮)，不銹鋼流量控制閥芯3側(cè)面的側(cè)通道11的一部分位于流道內(nèi)、另一部分位于襯套5的內(nèi)腔，不銹鋼流量控制閥芯3的通流面積已經(jīng)逐漸減少。流道內(nèi)的水同時通過不銹鋼流量控制閥芯3上端面的通孔10和側(cè)面的部分側(cè)通道11，流入不銹鋼流量控制閥芯3內(nèi)腔，再從不銹鋼流量控制閥芯3的開口端12流出。該工作段內(nèi)一體閥始終具有高精度流量平衡功能。
3、當(dāng)一體閥兩端壓差逐漸升高并大于上限工作壓差值時，不銹鋼流量控制閥芯3繼續(xù)沿流向移動，不銹鋼流量控制閥芯3側(cè)面的側(cè)通道11全部位于襯套5的內(nèi)腔，此時不銹鋼流量控制閥芯3的通流面積最小。流道內(nèi)的水只能通過不銹鋼流量控制閥芯3上端面的固定通孔10高速涌入不銹鋼流量控制閥芯3內(nèi)腔，再從不銹鋼流量控制閥芯3的開口端12流出。該工作段內(nèi)一體閥就變成了一個普通的電動節(jié)流閥。
具體工作原理如下當(dāng)電動球閥打開時，水流作用在不銹鋼流量控制閥芯3上，使不銹鋼流量控制閥芯3與襯套5具有相對運動位移s。同時在不銹鋼流量控制閥芯3兩側(cè)形成壓降ΔP。
此時經(jīng)過閥門的流量(Q)表達(dá)式Q=Cv×ΔP]]>Cv為閥門的流量系數(shù)不銹鋼流量控制閥芯3在動作時，側(cè)通道11通流面積在改變，使其有不同的流通能力，Cv是位移s的函數(shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式Cv＝Cv(s)不銹鋼流量控制閥芯3兩端的壓降ΔP作用在不銹鋼流量控制閥芯3上的力與彈簧6的彈力F平衡，我們采用具有線性變形特性的高精度不銹鋼彈簧，彈力F是位移s(即彈簧壓縮量)的線性函數(shù)，ΔP也是位移s的函數(shù)。
假設(shè)不銹鋼流量控制閥芯3的頂端投影作用面積Ap(屬于常數(shù))，初始的彈力F0，K為彈簧6的彈性模量，它們有如下關(guān)系式它們有如下關(guān)系式Q=Cv(s)×ΔP(s)]]>F＝K×s+F0＝ΔP(s)×Ap側(cè)通道11的過流面屬于圓柱面開孔(當(dāng)不銹鋼流量控制閥芯3為圓形時)，因此側(cè)通道11的過流面面積A可以通過展開圖面積表示A＝A(s)根據(jù)流體力學(xué)連續(xù)性方程和動量方程方程的一維模型簡化，在流體流經(jīng)閥門的不銹鋼流量控制閥芯3時，為了保持流量的恒定，通過聯(lián)立求解方程組得到近似式A(s)＝C1×(F0+K×s+C2)-1/2其中C1、C2、F0均為常數(shù)，K為彈簧的彈性模量，通過閥門模數(shù)化流量時利用實驗數(shù)據(jù)標(biāo)定得到，具體數(shù)據(jù)可以查找模數(shù)化樣本。
這種過流面的開孔曲線在數(shù)控加工機(jī)上很容易實現(xiàn)。
圖8是本發(fā)明的動態(tài)平衡電動二通閥流量壓力特征曲線示意圖。圖中ΔP1表示啟動工作壓差值，ΔP2表示上限工作壓差值。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的六個具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)平衡電動二通閥，包括安裝于球閥體流道(3)內(nèi)的球閥體(1)和與球閥體(1)相連的角行程電動執(zhí)行器(2)，球閥體流道(3)兩端分別設(shè)置入口流道(9)和出口流道(8)，其特征在于，在入口流道(9)或出口流道(8)內(nèi)安裝有一高精度流量平衡裝置；高精度流量平衡裝置包括與入口流道(9)或出口流道(8)內(nèi)壁相配裝的襯套(5)，襯套(5)一端配合流道內(nèi)壁設(shè)置可限制活動安裝于其內(nèi)的流量控制閥芯(4)的凸起部分，另一端與設(shè)有通孔的壓緊蓋(7)相連；流量控制閥芯(4)是中空的，側(cè)面設(shè)有至少一個側(cè)通道(11)，其開口端(12)與襯套(5)的內(nèi)壁密封滑動連接；流量控制閥芯(4)與壓緊蓋(7)之間設(shè)置彈性裝置(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)平衡電動二通閥，其特征在于，所述流量控制閥芯(4)的上端面設(shè)有至少一個通孔(10)，使流量控制閥芯(4)流動貫通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)平衡電動二通閥，其特征在于，所述流量控制閥芯(4)的側(cè)通道11的橫截通流面的尺寸沿水流方向逐漸增大，呈逐漸放大的弧形邊緣線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)平衡電動二通閥，其特征在于，所述彈性裝置(6)為高精度不銹鋼彈簧。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)平衡電動二通閥，其特征在于，所述球閥體流道(3)是迷宮型的，高精度流量平衡裝置特殊配裝在斜置的迷宮流道內(nèi)，其末端配置一檢修盤蓋(14)和一壓力測量咀(13)，入口流道(9)上對應(yīng)地配置一壓力測量咀(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)平衡電動二通閥，其特征在于，所述角行程電動執(zhí)行器(2)與球閥體(1)可螺紋連接，也可卡裝連接或扣裝連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)平衡電動二通閥，其特征在于，所述入口流道(9)與球閥體流道(3)之間通過一體化連接、螺紋連接或卡扣式連接其中任何一種方式連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)平衡電動二通閥，其特征在于，所述出口流道(8)與球閥體流道(3)之間通過一體化連接、螺紋連接或卡扣式連接其中任何一種方式連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的動態(tài)平衡電動二通閥，其特征在于，通過螺紋連接或卡入式連接的入口流道(9)或出口流道(8)與球閥體流道(3)之間設(shè)置有密封墊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種閥門，旨在提供一種具有動態(tài)流量平衡功能的電動二通一體閥。包括安裝于球閥體流道內(nèi)的球閥體和與球閥體相連的角行程電動執(zhí)行器，球閥體流道兩端分別設(shè)置入口流道和出口流道，在入口流道或出口流道內(nèi)安裝有一高精度流量平衡裝置。本發(fā)明的智能型動態(tài)平衡電動二通閥結(jié)構(gòu)工藝簡單、啟動工作壓差小、通流能力大、使用壽命長、制造成本低廉，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)，當(dāng)應(yīng)用于空調(diào)、供熱管網(wǎng)水系統(tǒng)時其綜合節(jié)能效果十分明顯。
文檔編號F16K17/20GK1766389SQ20051006132
公開日2006年5月3日 申請日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者沈新榮 申請人:沈新榮