專利名稱：電磁式流量測量和控制一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所述的電磁式流量測量和控制一體化裝置，涉及電磁式流量計和控制閥領(lǐng)域，特別涉及熱計量、水計量、污水計量、供熱節(jié)能、室溫控制等領(lǐng)域。本發(fā)明適用于戶用熱量表、冷量表、水表、污水表等流量測量與控制領(lǐng)域，特別適用于戶用平衡表、平衡熱量表等產(chǎn)品，其原理和結(jié)構(gòu)也適用于其他需要流量控制的通用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電磁流量計是ー種基于法拉第電磁感應(yīng)原理的流量測量儀表，其基本原理是當帶有導(dǎo)電介質(zhì)的流體通過磁場時，流體切割磁力線，在磁場的垂直方向上產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的幅度和流體的流速成正比，從而獲得流體的流速，進而獲得流體的流量。為了產(chǎn)生磁場，在測量管的周圍，安裝有勵磁線圈，所產(chǎn)生的磁場穿過流體，從而在流體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，在感應(yīng)電勢的正負極位置安裝電極，即可測量感應(yīng)電勢的大小。電磁流量計在流量測·量中有廣泛的應(yīng)用，具有測量精度高、線性度好、測量管內(nèi)無構(gòu)造件、抗污染物等優(yōu)勢?？刂崎y是ー類流量控制裝置，主要由閥體、閥芯和閥桿等部件組成，閥桿推動閥芯運動，改變流道的流通面積大小，從而控制流量?？刂崎y按結(jié)構(gòu)分類，有球閥、蝶閥、閘閥等。球閥是ー種以旋轉(zhuǎn)運動控制流量的控制閥，閥芯為球形，有一個通孔，當閥芯旋轉(zhuǎn)時，通孔位置隨之變化，從而改變流道的流通面積，實現(xiàn)流量控制，包括流道的導(dǎo)通和關(guān)閉?，F(xiàn)有技術(shù)，流量測量和控制的實現(xiàn)，通常情況下，由獨立的流量計和控制閥組成。比如，將流量計和控制閥串聯(lián)在同一管路上，控制閥根據(jù)流量計測得的流量信號，調(diào)整閥門的開度，從而控制流量。這種獨立的配置方法，流量計和控制閥要分別安裝，存在安裝復(fù)雜、占用空間大的問題，在機箱和井道等空間局促的場合，該方法實施難度大、成本高，尤其在需要計量收費的應(yīng)用場合，還容易被人為破壞，從而不具有防盜能力。該方案通常使用在エ業(yè)等一般場合，在特定場合，如城市集中供暖的戶用平衡表、平衡熱量表等，該方法存在安裝復(fù)雜、占用空間大、成本高、不防盜等問題，所以并不適用。為了解決供熱領(lǐng)域流量控制的問題，也有將流量計和控制閥安裝于同一殼體的方法。因為流量計和控制閥在殼體內(nèi)是分立的，所以這種方法只是簡單地解決了安裝問題，仍然沒有解決占用空間大、成本高的問題。隨著城市集中供暖的發(fā)展，發(fā)明一種能夠?qū)崟r控制供熱流量的儀表，在供熱節(jié)能中顯得越來越重要，特別是提供一種便于安裝、體積小、成本低的一體化供熱流量控制儀表，滿足該領(lǐng)域的使用要求，成為解決集中供熱系統(tǒng)節(jié)能的重要方案之一?，F(xiàn)有技術(shù)中，還未見有將流量計和控制閥完全結(jié)合的一體化布置方法。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的流量測量和控制裝置存在以下問題
I無論獨立的方法，還是分立的方法，體積大，成本高；
2獨立的方法，需要安裝兩個部件，安裝復(fù)雜且無法有效防盜
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電磁式流量測量和控制一體化裝置，集電磁式流量計和控制閥為一體，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，特別是解決戶用平衡表、平衡熱量表的構(gòu)造問題。該裝置進一步通過電子部件和軟件，實現(xiàn)流量計量、熱計量、流量控制、熱流量控制、室溫控制等功能，可以滿足城市供暖的節(jié)能要求。
電磁式流量測量和控制一體化裝置，它包括閥體、閥芯和閥桿；閥體包括進水管、閥腔體、出水管、閥腔蓋、線圈，閥腔體位于進水管和出水管之間，閥腔體和閥腔蓋組成一個頂部開口的閥腔，閥芯安裝在閥腔內(nèi)；閥芯設(shè)有連接進水管和出水管的通孔，閥芯包括第二磁芯、第一電極、第二電極、引線；第二磁芯位于閥芯通孔的上方，第一電極、第二電極對稱分布于通孔的兩側(cè)內(nèi)壁，引線為倒叉形，引線的叉頭兩端分別與第一電極、第二電極相連，弓丨線的叉桿從閥桿伸出；閥桿位于閥芯頂部，從閥腔體和閥腔蓋組成一個頂部開口的閥腔伸出，閥桿與閥腔蓋之間設(shè)有密封圈。所述的閥體，進一步包含有第一磁芯，線圈包圍第一磁芯。 所述閥芯，進一步包含有第三磁芯，位于閥芯通孔的下方。所述閥芯，其通孔截面的垂直方向尺寸小于水平方向尺寸。所述閥桿，位于閥芯的上部，并和閥芯一體，閥芯和閥桿為同一垂直旋轉(zhuǎn)軸心，可以實現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)。所述的閥體的制造材料為塑料、銅、不銹鋼、鋁合金或復(fù)合材料；所述的塑料為導(dǎo)電塑料。所述的閥體襯有金屬屏蔽層；
所述的引線的叉頭設(shè)有溫度傳感器。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的體積大、成本高、安裝復(fù)雜的問題，同時提高了防盜能力?，F(xiàn)有技術(shù)中，最接近方法是將流量測量裝置和控制裝置分置在一個殼體中，未見有將流量測量裝置和控制裝置一體化的方法。本發(fā)明將電磁式流量傳感器的電極內(nèi)置于控制閥的閥芯內(nèi)，線圈置于閥體的底部，同時增加了控制閥的進水管和出水管的長度，以便穩(wěn)定流體的流場，提高流量傳感器的測量精度。本發(fā)明根據(jù)城市供暖管網(wǎng)的特點，采用電磁感應(yīng)原理測量流體的流速，具有測量精度高、線性度好、測量管內(nèi)無構(gòu)造件、抗污染物等優(yōu)勢?？刂崎y采用類似球閥的布置方式，閥芯為帶有通孔的圓柱形，通孔的上方和下方，包含有軟磁芯材料的磁芯，以便改善通孔位置的磁場分布。本發(fā)明所用電磁感應(yīng)測量原理的流量傳感器，由線圈和電極組成。其中，線圈布置在閥體的底部，包含有磁芯，以便提高磁場的強度。電極布置在通孔的兩側(cè)內(nèi)壁上，通孔的截面被布置成長圓形，以縮小上下的間距，提高磁場的強度，同時減小閥芯的總體尺寸。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種測量雙向流量的方法，方便了安裝。本發(fā)明的進水管和出水管，以及閥體采用對稱布置，閥芯和內(nèi)部的流量傳感器也采用對稱布置，以便測量雙向流量。本發(fā)明所提供的方法，進水和出水的方向可以任意選擇，相對于現(xiàn)有技術(shù)，安裝時無需考慮進水和出水的方向，從而簡化了安裝。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種熱流量的測量布置方法，降低了熱流量測量成本。本發(fā)明在閥芯中，進一步包含有溫度傳感器，傳感器信號通過導(dǎo)線傳輸至外部，從而測得流體的溫度，進而獲得流體的熱量。本發(fā)明將溫度傳感器內(nèi)置于閥芯中，現(xiàn)對于現(xiàn)有技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的特點。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1)電磁流量計和控制閥一體化，體積小，便于安裝，成本低；
2)電磁流量計和控制閥一體化，不容易被人為破壞，防盜能力強；
3)裝置采用對稱布置，容易實現(xiàn)雙向測量，簡化了安裝；
4)閥芯內(nèi)置溫度傳感器，實現(xiàn)熱量測量，結(jié)構(gòu)簡單、成本低。本發(fā)明的任ー技術(shù)方案不一定能全部實現(xiàn)以上有益效果。


圖I是電磁式流量測量和控制一體化裝置實施例的剖面示意 圖2是本發(fā)明電磁式流量測量和控制一體化裝置實施例的A-A面剖面示意 圖中，進水管la、閥腔體lb、出水管Ic、閥體蓋Id、金屬屏蔽層le、閥芯2、線圈3、第一磁芯4、第二磁芯5、第三磁芯6、第一電極7a、第二電極7b、閥桿8、引線9、密封圈10、溫度傳感器11。
具體實施例方式參見圖1，為本發(fā)明流量測量和控制一體化裝置實施例的剖面圖。進水管la、出水管lc、閥體lb、閥體蓋ld，構(gòu)成了裝置的殼體部分，其中進水管la、出水管Ic和閥體Ib為 一體部件，采用塑料材料注塑成型エ藝制造，并在閥體Ib位置有不銹鋼內(nèi)襯le，閥體蓋Id采用塑料材料制造。進水管Ia和出水管Ic為圓形管道，包含有連接外部管道的標準螺紋，以便和外部管道連接。進水管Ia和出水管Ic采用對稱設(shè)計，進水和出水的方向可以任意選擇，以便安裝。閥體Ib內(nèi)有圓柱形腔體，腔體與進水管Ia和出水管Ic的管路相通。裝配時，腔體內(nèi)先安裝閥芯2，再安裝閥體蓋ld，閥體蓋Id和閥體Ib之間用密封材料密封固定，密封材料可以選擇膠水、橡膠、聚四氟こ烯等。進水管la、出水管lc、閥體lb、閥體蓋Id所組成的裝置外殼，本實施例選用塑料材料，其他可以用銅、不銹鋼等金屬材料制造，也可以選擇復(fù)合材料。閥芯2采用塑料材料注塑成型エ藝制造，形狀為圓柱體，中部位置有水平方向的長圓形通孔(參見圖2)。閥芯2安裝在閥體Ib和閥體蓋Id構(gòu)成的閥腔體內(nèi)，可以水平旋轉(zhuǎn)。當閥芯2處于如圖I所示的導(dǎo)通位置吋，閥芯的通孔、進水管la、出水管Ib的管道構(gòu)成了完整的流道，以便實現(xiàn)流量的測量。如圖I所示的位置，閥芯旋轉(zhuǎn)90度，即為關(guān)閉狀態(tài)。閥芯2內(nèi)部包含有電極7a、電極7b，通孔上方包含有第ニ磁芯5，通孔下方包含有第三磁芯6，磁芯采用注塑成型エ藝固定在閥芯內(nèi)。線圈3位于閥體的底部，采用水平方向繞制，圖I和圖2所示為線圈的剖面，線圈3中部包含有第一磁芯4。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，線圈3在通孔中產(chǎn)生垂直方向的磁場，磁場穿過通孔中的流體，從而在流體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢。磁芯5的中心包含有垂直方向的孔，以便放置引線9。閥芯2的通孔兩側(cè)進ー步包含有電極7a和電極7b (參見圖2)，以便測量感應(yīng)電勢。電極7a和電極7b為導(dǎo)電塑料，并且采用注塑成型エ藝固定在通孔內(nèi)壁上。閥芯2還進ー步包含有閥桿8，本實施例的閥桿8和閥芯2采用注塑成型エ藝一體制造。閥桿8和閥芯2圍繞同一垂直轉(zhuǎn)動軸水平旋轉(zhuǎn)，以便實現(xiàn)閥芯的導(dǎo)通和關(guān)閉。設(shè)置在閥桿8與閥腔蓋Id之間的密封圈10，可以采用O型橡膠圈、油封或密封填料等密封方式。閥芯2還進ー步包含有引線9，引線9穿過閥桿8，和外部的電路連接。本實施例的引線9采用印刷電路板制造，用于電極7a和電極7b的外部電連接(參見圖2)。引線9以及相關(guān)電路為本行業(yè)專業(yè)人員所熟知的技術(shù)，能夠很容易的被理解和利用，本實施例中不再深入予以解釋。閥芯2還進一步包含有溫度傳感器11，以便測量流體的溫度，進而獲得流體的熱量，溫度傳感器11安裝在引線9的印刷電路板上。由于閥芯2內(nèi)的傳感器采用對稱設(shè)計，進水和出水的方向可以任意選擇，可以方便的安裝。本實施例電磁式流量測量和控制一體化裝置，在閥芯通孔的上部和下部均安裝了磁芯，為了簡化工藝、降低成本，也可以只在通孔上方布置一個磁芯。以上情況的組合，亦在本專利的保護范圍內(nèi)。本實施例電磁式流量測量和控制一體化裝置，線圈位于閥體的底部，也可以將線圈布置在閥體的上部，或者其他區(qū)域，此類情況亦在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。 本實施例電磁式流量測量和控制一體化裝置，閥芯內(nèi)的通孔為長圓形，此外還可以用長方形、圓形、橢圓形等形狀，此類情況亦在本專利的保護范圍內(nèi)。本實施例電磁式流量測量和控制一體化裝置，閥芯為帶通孔圓柱形，其他形狀，如球形等形狀，亦在本專利的保護范圍內(nèi)。以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種電磁式流量測量和控制一體化裝置，其特征在于它包括閥體、閥芯(2)和閥桿(8);閥體包括進水管(la)、閥腔體(lb)、出水管(lc)、閥腔蓋(Id)、線圈(3)，閥腔體(Ib)位于進水管(Ia)和出水管(Ic)之間，閥腔體(Ib)和閥腔蓋(Id)組成ー個頂部開ロ的閥腔，閥芯(2 )安裝在閥腔內(nèi)；閥芯(2 )設(shè)有連接進水管(Ia)和出水管(Ic)的通孔，閥芯(2 )包括第二磁芯(5)、第一電極(7a)、第二電極(7b)、引線(9);第二磁芯(5)位于閥芯通孔的上方，第一電極(7a)、第二電極(7b)對稱分布于通孔的兩側(cè)內(nèi)壁，引線(9)為倒叉形，引線(9)的叉頭兩端分別與第一電極(7a)、第二電極(7b)相連，引線(9)的叉桿從閥桿(8)伸出；閥桿(8)位于閥芯(2)頂部，從閥腔體(Ib)和閥腔蓋(Id)組成ー個頂部開ロ的閥腔伸出，閥桿(8)與閥腔蓋(Id)之間設(shè)有密封圈(10)。
2.如權(quán)利要求I所述ー種電磁式流量測量和控制一體化裝置，其特征在于所述的閥體，進ー步包含有第一磁芯(4)，線圈(3)包圍第一磁芯(4)。
3.如權(quán)利要求I所述ー種電磁式流量測量和控制一體化裝置，其特征在于所述閥芯(2)，進ー步包含有第三磁芯(6)，位于閥芯(2)通孔的下方。
4.如權(quán)利要求I所述ー種電磁式流量測量和控制一體化裝置，其特征在于所述閥芯(2)，其通孔截面的垂直方向尺寸小于水平方向尺寸。
5.如權(quán)利要求I所述ー種電磁式流量測量和控制一體化裝置，其特征在于所述閥桿(8)，位于閥芯(2)的上部，并和閥芯(2) —體，閥芯(2)和閥桿(8)為同一垂直旋轉(zhuǎn)軸心，可以實現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求I所述的ー種電磁式流量測量和控制一體化裝置，其特征在于所述的閥體的制造材料為塑料、銅、不銹鋼、鋁合金或復(fù)合材料；所述的塑料為導(dǎo)電塑料。
7.如權(quán)利要求I所述的ー種電磁式流量測量和控制一體化裝置，其特征在于所述的閥體襯有金屬屏蔽層(Ie)； 如權(quán)利要求I所述的ー種電磁式流量測量和控制一體化裝置，其特征在于所述的引線(9 )的叉頭設(shè)有溫度傳感器(11)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電磁式流量測量和控制一體化裝置。它包括閥體、閥芯和閥桿；閥體包括進水管、閥腔體、出水管、閥腔蓋、線圈，閥腔體位于進水管和出水管之間，閥腔體和閥腔蓋組成一個頂部開口的閥腔，閥芯安裝在閥腔內(nèi)；閥芯設(shè)有連接進水管和出水管的通孔，閥芯包括第二磁芯、第一電極、第二電極、引線；第二磁芯位于閥芯通孔的上方，第一電極、第二電極對稱分布于通孔的兩側(cè)內(nèi)壁，引線為倒叉形，引線的叉頭兩端分別與第一電極、第二電極相連，引線的叉桿從閥桿伸出；閥桿從閥腔體和閥腔蓋組成一個頂部開口的閥腔伸出，閥桿與閥腔蓋之間設(shè)有密封圈連接。本發(fā)明將流量傳感器和控制閥共為一體，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，具有體積小、成本低、便于安裝等特點。
文檔編號F16K27/06GK102840356SQ20121030176
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者李資庭 申請人:杭州云谷科技有限公司