一種通斷控制器專用執(zhí)行器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種通斷控制器專用執(zhí)行器，包括電路執(zhí)行控件和閥體，電路控件包括驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動輪，齒輪箱，控制電路板和控制導(dǎo)線；閥體包括閥桿，密封膠圈，球弧面密封層和閥芯，其特征在于所述電路執(zhí)行控件內(nèi)設(shè)有開閥光電開關(guān)、關(guān)閥光電開關(guān)、遮光轉(zhuǎn)盤和遮光板；遮光板由遮光轉(zhuǎn)盤帶動，檢測驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動行程是否到位；所述閥體的兩端設(shè)有外螺紋，外螺紋與標(biāo)準(zhǔn)的表接頭匹配連接；所述閥體的制造模具工藝參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，控制閥體內(nèi)部球弧面密封層和閥芯之間的密封接觸壓力，閥芯在工作介質(zhì)為水，1.6MP工作壓力下的啟動扭矩小于0.1N·m，驅(qū)動電機(jī)和齒輪組的使用壽命大于10萬次。
【專利說明】一種通斷控制器專用執(zhí)行器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及供熱計量和供熱調(diào)控的供熱管路通斷(啟閉)控制，具體為一種通斷控制器專用執(zhí)行器(電動球閥)。該專用執(zhí)行器主要適用于通斷時間面積法熱計量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前降低建筑能耗成為我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要組成部分。建筑節(jié)能作為推進(jìn)可持續(xù)能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措，具體包括采用一系列節(jié)能措施及能源管理手段。集中供熱作為北方冬季取暖的必備措施，在建筑能源消耗上占據(jù)較大比例。尤其是在當(dāng)前空氣品質(zhì)堪憂的地區(qū)，供熱采暖作為城市大氣霧霾的主要元兇之一，如何實現(xiàn)其節(jié)能減排引起越來越多的重視。目前我國正在大力推進(jìn)供熱體制改革，實行按戶熱計量收費(fèi)，以減少熱不均性及不必要的熱浪費(fèi)。通斷時間面積法是《供熱計量技術(shù)規(guī)程》中列出的用戶熱量分?jǐn)偡椒ㄖ唬腔谕〝嗍焦峥刂颇Ｊ降臒岱謹(jǐn)偧夹g(shù)，目前在實際工程中得到了廣泛的推廣，取得了較高的社會經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。實施基于通斷面積法熱分?jǐn)傆嬃康闹饕b置之一是通斷控制器，通斷控制器包含軟、硬件部分。其中軟件部分包括基于計算通斷時間的內(nèi)置程序及控制指令，硬件部分主要為通斷控制器專用執(zhí)行器(電動球閥)。目前市場上該類產(chǎn)品差異主要為軟件程序部分和硬件結(jié)構(gòu)上，因此開發(fā)出結(jié)構(gòu)完備、可靠耐用的通斷控制專用執(zhí)行器是該計量方式有效實施的前提條件。
[0003]現(xiàn)有的通斷時間面積法熱計量裝置通斷控制器執(zhí)行器是選用普通電動球閥，其閥體部件內(nèi)部密封層和閥芯之間的密封為浮動緊密封結(jié)構(gòu)，普通電動球閥在1.6MP工作壓力下(工作介質(zhì)為水)的啟動扭矩一般大于0.13N.πι，導(dǎo)致其驅(qū)動電機(jī)的使用壽命在7萬次以下。普通電動球閥閥桿的軸向密封結(jié)構(gòu)為單層膠圈密封，在啟閉工作次數(shù)超過5萬次以后，易出現(xiàn)軸向泄露。普通電動球閥采用機(jī)械結(jié)構(gòu)的限位開關(guān)來限制和反饋球閥的啟閉狀態(tài)，限位開關(guān)為機(jī)械硬接觸，易磨損，其機(jī)械接觸的磨損限制了球閥控制器的壽命，一般情況下啟閉7萬次以上就會出現(xiàn)較高的限位開關(guān)故障率。普通電動球閥沒有設(shè)置安裝通斷控制器溫度傳感器測溫探頭的開孔，只能另外配套測溫球閥安裝測溫探頭，增加了工程成本和安裝施工難度。普通電動球閥的兩端都是內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，易于安裝連接到管路中，但不符合通斷控制器執(zhí)行器便于拆卸維護(hù)的要求。通斷時間面積法熱計量裝置對通斷控制器執(zhí)行器的要求是:使用壽命達(dá)到啟閉10萬次以上，可安裝溫度傳感器測溫探頭，便于安裝施工及維護(hù)維修。目前使用的普通電動球閥不能很好地達(dá)到上述要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種通斷控制器專用執(zhí)行器。該執(zhí)行器適用于通斷時間面積法熱計量系統(tǒng)，能夠在通斷時間面積法熱計量系統(tǒng)中執(zhí)行通斷控制器的控制指令，實現(xiàn)通斷功能，具有使用壽命長，可靠性高，工程安裝和維護(hù)維修便利，節(jié)約成本等特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計一種通斷控制器專用執(zhí)行器，該執(zhí)行器包括電路執(zhí)行控件和閥體，電路控件包括驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動輪，齒輪箱，控制電路板和控制導(dǎo)線；閥體包括閥桿，密封膠圈，球弧面密封層和閥芯，其特征在于所述電路執(zhí)行控件內(nèi)設(shè)有開閥光電開關(guān)、關(guān)閥光電開關(guān)、遮光轉(zhuǎn)盤和遮光板；遮光板由遮光轉(zhuǎn)盤帶動，檢測驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動行程是否到位；所述閥體的兩端設(shè)有外螺紋，外螺紋與標(biāo)準(zhǔn)表的接頭匹配連接；所述閥體的制造模具工藝參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，控制閥體內(nèi)部球弧面密封層和閥芯之間的密封接觸壓力，閥芯在工作介質(zhì)為水，1.6MP工作壓力下的啟動扭矩小于0.1N.πι，驅(qū)動電機(jī)和齒輪組的使用壽命大于10萬次；閥體中閥桿軸向密封結(jié)構(gòu)設(shè)計為多層(2層或2層以上)密封膠圈，材料為氰化丁腈橡膠，保證閥桿的軸向密封良好，在工作介質(zhì)為水，1.6ΜΡ工作壓力下啟閉10萬次無軸向泄露；閥體底部設(shè)有測溫孔，測溫孔內(nèi)設(shè)有可與溫度傳感器進(jìn)行連接的標(biāo)準(zhǔn)螺紋，用于安裝溫度傳感器測溫探頭。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本通斷控制器專用執(zhí)行器因為改進(jìn)閥體結(jié)構(gòu)的密封設(shè)計要求和制造方法，合理控制閥體部件的制造模具工藝參數(shù)，使其閥門啟動扭矩小于0.1N.m ;閥體中閥桿軸向密封結(jié)構(gòu)設(shè)計為多層(2層或2層以上)密封膠圈，更好地預(yù)防軸向泄露；以開閥光電開關(guān)和關(guān)閥光電開關(guān)代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械限位開關(guān)，典型的實施例還在閥體增加測溫孔，通過探頭絲堵將測溫探頭嵌于閥體中；閥體兩端設(shè)有可與表接頭連接的外螺紋，工程安裝和維護(hù)維修便利，具有壽命長、可靠性高、節(jié)約成本，體積小等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明通斷控制器專用執(zhí)行器一種實施例的外部形狀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為本發(fā)明通斷控制器專用執(zhí)行器一種實施例中電路執(zhí)行控件的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖3為本發(fā)明通斷控制器專用執(zhí)行器一種實施例的閥體內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖4為發(fā)明通斷控制器專用執(zhí)行器一種實施例的光電開關(guān)與擋板處橫向結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0011]以下結(jié)合實施例及其附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0012]本發(fā)明設(shè)計的通斷控制器專用執(zhí)行器(簡稱執(zhí)行器，參見圖1-4)，包括電路執(zhí)行控件I和閥體2，電路控件I包括驅(qū)動電機(jī)11，驅(qū)動輪12，齒輪箱13，控制電路板16和控制導(dǎo)線17 ;閥體2包括閥桿21，密封膠圈22，球弧面密封層23和閥芯24，其特征在于所述電路執(zhí)行控件I內(nèi)設(shè)有開閥光電開關(guān)15、關(guān)閥光電開關(guān)18、遮光轉(zhuǎn)盤14和遮光板19 ;遮光板19由遮光轉(zhuǎn)盤14帶動，檢測驅(qū)動電機(jī)11轉(zhuǎn)動行程是否到位；所述閥體2的兩端設(shè)有外螺紋26，外螺紋26與標(biāo)準(zhǔn)表的接頭匹配連接；所述閥體2的制造模具工藝參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，控制閥體2內(nèi)部球弧面密封層23和閥芯24之間的密封接觸壓力，閥芯24在工作介質(zhì)為水，
1.6MP工作壓力下的啟動扭矩小于0.1N.m，驅(qū)動電機(jī)和齒輪組的使用壽命大于10萬次。
[0013]本發(fā)明執(zhí)行器所述閥體2中的密封膠圈22為2層或2層以上。
[0014]本發(fā)明執(zhí)行器所述密封膠圈22所用材料優(yōu)選氰化丁腈橡膠。
[0015]本發(fā)明執(zhí)行器還可配備溫度傳感器，且在閥體2底部設(shè)有測溫孔25，該測溫孔25帶有內(nèi)螺紋，可與溫度傳感器的探頭絲堵32匹配連接，利用溫度傳感器的測溫探頭31測定熱用戶水溫(供水或回水)。
[0016]本發(fā)明執(zhí)行器安裝于供熱管路中，執(zhí)行接通或阻斷管路內(nèi)流體流動的動作。電路執(zhí)行控件I內(nèi)設(shè)有開閥光電開關(guān)15和關(guān)閥光電開關(guān)18,由遮光轉(zhuǎn)盤14帶動遮光板19,用于檢測電機(jī)轉(zhuǎn)動行程是否到位，具有可靠度強(qiáng)和長壽命特點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明執(zhí)行器的工作過程和原理是(參見圖1-3)，當(dāng)該執(zhí)行器中的電路執(zhí)行控件I通過控制導(dǎo)線17接收到外部通斷控制器發(fā)出的控制信號，由電路控制板16來控制驅(qū)動電機(jī)11帶動齒輪箱13內(nèi)的驅(qū)動輪12，使閥桿21發(fā)生轉(zhuǎn)動，此時齒輪箱13起到減速和增力的作用，閥桿21運(yùn)轉(zhuǎn)實現(xiàn)閥芯24的轉(zhuǎn)動開啟或關(guān)閉。
[0018]本發(fā)明執(zhí)行器為通斷時間面積法熱計量裝置的特有專屬功能設(shè)計和制造，與普通電動球閥(目前使用的通斷控制器執(zhí)行器)不同，其設(shè)計的主要控制參數(shù)是使用壽命(啟閉次數(shù))，而不是水流方向的密封性。本發(fā)明執(zhí)行器在設(shè)計閥體2的制造模具工藝參數(shù)時，進(jìn)行合理調(diào)整和改進(jìn)，以控制裝配后閥體2內(nèi)部的球弧面密封層23和閥芯24之間的密封接觸壓力，適當(dāng)降低水流方向的密封性，使閥芯24在工作介質(zhì)為水，1.6MP工作壓力下的轉(zhuǎn)動啟動扭矩小于0.1N.πι，保證電路執(zhí)行控件I內(nèi)裝設(shè)的驅(qū)動電機(jī)11和齒輪箱13內(nèi)齒輪組的使用壽命大于10萬次。同時增加閥桿21軸向密封膠圈22的層數(shù)，由現(xiàn)有普通電動球閥的單層密封改為多層密封(2層或2層以上)，大大提高閥桿21軸向的密封可靠性，保證10萬次啟閉壽命內(nèi)無泄露。閥體2的底部設(shè)有測溫孔25，通過與探頭絲堵32匹配相連，使測溫探頭31嵌入到閥體2中，測溫導(dǎo)線33與外部的通斷控制器測溫電路相連接，從而使閥體2具有測溫球閥的作用，以達(dá)到測定熱用戶水溫(供水或回水)的目的。閥體2兩端設(shè)有外螺紋26，用于連接標(biāo)準(zhǔn)的表接頭，便于安裝和拆卸維護(hù)。
[0019]本發(fā)明執(zhí)行器的電路執(zhí)行控件I中采用開閥光電開關(guān)15和關(guān)閥光電開關(guān)18取代傳統(tǒng)的限位開關(guān)，其工作原理是對紅外發(fā)射光的阻斷和導(dǎo)通，利用紅外接收管感光導(dǎo)通與閉光截止特性來實現(xiàn)開和關(guān)的判斷。為便于說明光電開關(guān)工作過程(參見圖4)，假定當(dāng)前閥門為關(guān)閉狀態(tài)，即遮光轉(zhuǎn)盤14逆時針旋轉(zhuǎn)45°，處在關(guān)閥光電開關(guān)18的凹槽內(nèi)。當(dāng)執(zhí)行方式為開閥時，控制導(dǎo)線17傳遞額定開閥電壓信號，控制電路板16接收到開閥電壓信號，開閥光電開關(guān)15導(dǎo)通，驅(qū)動電機(jī)11通電開始運(yùn)轉(zhuǎn)，通過齒輪箱13內(nèi)驅(qū)動輪12減速增扭逆時針帶動閥桿21和遮光轉(zhuǎn)盤14，經(jīng)過約12秒周期時間，遮光轉(zhuǎn)盤14逆時針旋轉(zhuǎn)90°遮光板19轉(zhuǎn)至開閥光電開關(guān)15的凹槽內(nèi)，開閥光電開關(guān)15截止，驅(qū)動電機(jī)11斷電，停止運(yùn)轉(zhuǎn)，此時閥門為開通狀態(tài)；當(dāng)給定控制導(dǎo)線17額定關(guān)閥電壓信號，控制電路板16接收到關(guān)閥電壓信號，關(guān)閥光電開關(guān)18導(dǎo)通，驅(qū)動電機(jī)11通電開始運(yùn)轉(zhuǎn)，通過齒輪箱13內(nèi)驅(qū)動輪12減速增扭，逆時針帶動閥桿21和遮光轉(zhuǎn)盤14，經(jīng)過約12秒周期時間，遮光轉(zhuǎn)盤14逆時針旋轉(zhuǎn)90°，遮光板19轉(zhuǎn)至關(guān)閥光電開關(guān)18的凹槽內(nèi)，關(guān)閥光電開關(guān)18截止，驅(qū)動電機(jī)11斷電停止運(yùn)轉(zhuǎn)，此時閥門為關(guān)閉狀態(tài)。本實施方式中，開閥光電開關(guān)15與關(guān)閥光電開關(guān)18，沿著遮光轉(zhuǎn)盤14上遮光板19的圓周軌跡呈90°夾角設(shè)計，遮光轉(zhuǎn)盤14的兩個遮光板19按180°相對設(shè)計，由此完成每90°旋轉(zhuǎn)開閥與關(guān)閥的定位狀態(tài)。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，無機(jī)械觸點(diǎn)的半導(dǎo)體限位開關(guān)可以避免觸點(diǎn)機(jī)械磨損與觸點(diǎn)通斷產(chǎn)生的電火花燒蝕，使這一光電設(shè)計結(jié)構(gòu)具有運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲小、壽命長、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。理論上來說，光電開關(guān)的壽命可以沒有限制，遠(yuǎn)大于10萬次。
[0020]本發(fā)明執(zhí)行器屬于一種通斷時間面積法熱計量裝置主要部件，閥體2通過測溫孔25可直接配裝溫度傳感器，即將測溫探頭31通過測溫孔25伸入閥體2內(nèi)，探頭絲堵32與測溫孔25的內(nèi)螺紋連接，測溫導(dǎo)線33與外部的通斷控制器測溫電路相連接，不需要另配測溫球閥來安裝測定熱用戶水溫的溫度傳感器探頭。本發(fā)明采用的開閥光電開關(guān)15和關(guān)閥光電開關(guān)18,包含在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器,發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器。當(dāng)遮光板19經(jīng)過二者之間且阻斷光線時，光電開關(guān)將產(chǎn)生信號。該方式較傳統(tǒng)常用的機(jī)械限位開關(guān)(位移開關(guān))控制方式更為精確，可靠度也大為增強(qiáng)。非接觸式控制使得產(chǎn)品更加耐用，很大程度上增加使用壽命。另外閥體2在材料和結(jié)構(gòu)上也進(jìn)行了改進(jìn)，通過改變閥桿21軸向密封設(shè)計，增加密封膠圈22厚度和層數(shù)來達(dá)到閥桿21軸向防漏的目的，同時鑒于該執(zhí)行器應(yīng)用領(lǐng)域的專有性，可在水流方向密封上適當(dāng)降低要求，調(diào)整和控制閥芯24和球弧面密封層23之間的裝配接觸壓力，以減少閥芯24和球弧面密封層23的接觸磨損，降低閥芯24轉(zhuǎn)動的驅(qū)動扭矩，延長驅(qū)動電機(jī)11和齒輪箱13內(nèi)齒輪組的壽命O
[0021]本發(fā)明執(zhí)行器在水為介質(zhì)、1.6MPa工作壓力下的使用壽命以啟閉次數(shù)計算超過10萬次，其在通斷時間面積法熱計量裝置中的使用可靠性可以得到充分保證，且創(chuàng)新設(shè)計的測溫孔25，可以省掉通斷控制器配套的測溫球閥，有效降低成本和體積；創(chuàng)新設(shè)計的閥體2兩端可與表接頭連接的標(biāo)準(zhǔn)外螺紋結(jié)構(gòu)，大大方便了工程安裝施工和通斷控制器執(zhí)行器的維護(hù)維修。
[0022]本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種通斷控制器專用執(zhí)行器，包括電路執(zhí)行控件和閥體，電路控件包括驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動輪，齒輪箱，控制電路板和控制導(dǎo)線；閥體包括閥桿，密封膠圈，球弧面密封層和閥芯，其特征在于所述電路執(zhí)行控件內(nèi)設(shè)有開閥光電開關(guān)、關(guān)閥光電開關(guān)、遮光轉(zhuǎn)盤和遮光板；遮光板由遮光轉(zhuǎn)盤帶動，檢測驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動行程是否到位；所述閥體的兩端設(shè)有外螺紋，外螺紋與標(biāo)準(zhǔn)的表接頭匹配連接；所述閥體的制造模具工藝參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，控制閥體內(nèi)部球弧面密封層和閥芯之間的密封接觸壓力，閥芯在工作介質(zhì)為水，1.6MP工作壓力下的啟動扭矩小于0.1N.m，驅(qū)動電機(jī)和齒輪組的使用壽命大于10萬次。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通斷控制器專用執(zhí)行器，其特征在于所述閥體中的密封膠圈為2層或2層以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通斷控制器專用執(zhí)行器，其特征在于所述密封膠圈所用材料為氰化丁腈橡膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通斷控制器專用執(zhí)行器，其特征在于該執(zhí)行器可配裝溫度傳感器，且在閥體底部設(shè)有測溫孔，該測溫孔帶有內(nèi)螺紋，可與溫度傳感器的探頭絲堵匹配連接。
5.權(quán)利要求1-4任一項所述的通斷控制器專用執(zhí)行器專用于通斷時間面積法熱計量系統(tǒng)中。
【文檔編號】F16K31/04GK103591362SQ201310577949
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】齊承英, 吳向東 申請人:河北工業(yè)大學(xué), 石家莊工大科雅能源技術(shù)有限公司