專利名稱：小功耗流量計(jì)量電磁閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流量計(jì)量閥領(lǐng)域。
計(jì)算單元包括計(jì)算單元電路板9、讀卡器、存儲(chǔ)卡，外部是計(jì)算單元外殼10。
線圈驅(qū)動(dòng)單元30，內(nèi)部為電路板。
流量檢測(cè)單元工作原理用戶所需的供水經(jīng)總進(jìn)水口1進(jìn)入流量檢測(cè)單元，流量檢測(cè)葉輪2和流量檢測(cè)葉輪軸3在水壓的推動(dòng)下繞自身軸轉(zhuǎn)動(dòng)，固定在流量檢測(cè)葉輪軸3上的永久磁鐵7同步轉(zhuǎn)動(dòng)，固定在流量檢測(cè)上蓋板29上的感應(yīng)線圈8得到感應(yīng)信號(hào)，并將此感應(yīng)信號(hào)送至計(jì)算單元電路板9，經(jīng)流量檢測(cè)后的水流經(jīng)檢測(cè)出水口5流入膜閥單元。
計(jì)算單元工作原理計(jì)算單元是一塊電路板，首先，計(jì)算單元記錄用戶購(gòu)買到的可用水量，同時(shí)接收來(lái)自于感應(yīng)線圈8的流量信號(hào)，并換算成水流量，與記錄的可用水量進(jìn)行比較，當(dāng)用戶的可用水量接近終了時(shí)，對(duì)線圈驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出信號(hào)，關(guān)閉流水通道。待用戶購(gòu)買可用水量并輸入計(jì)算單元進(jìn)行存儲(chǔ)后，計(jì)算單元發(fā)出信號(hào)，開啟流水通道。本部分工作原理采用公知技術(shù)實(shí)現(xiàn)，而且只是本發(fā)明的附屬部分，這里不進(jìn)行過(guò)多的說(shuō)明。
該類技術(shù)是將控制檢測(cè)計(jì)量技術(shù)與公知的球閥作用相結(jié)合，使拖動(dòng)球閥的電機(jī)通過(guò)電流實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到控制水流通斷目的。
因?yàn)榧彝ナ褂玫乃砼c供水管網(wǎng)相連，相當(dāng)于直接接地，所以在水表的任何部位均不允許使用市電或?qū)θ梭w不安全的電源供電。該類水表的控制能源只能使用水表自備的符合安全要求的電池供電。其工作原理為在要求水表球閥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水表的控制部分先通過(guò)電池給電機(jī)通電，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后其轉(zhuǎn)軸為球閥提供轉(zhuǎn)矩，達(dá)到關(guān)斷或開啟目的。
上述技術(shù)有以下不足1.水表的安裝空間位置不可能很大，必然限制了電池的體積，使電池的安裝容量受到限制，在發(fā)生球閥頻繁啟停動(dòng)作時(shí)，由于電池不能對(duì)外提供充足電流，會(huì)使控制失效，也無(wú)法滿足較長(zhǎng)期間不更換電池的要求。
2.由于電池本身固有的特性，只能在接通電路的起始期，給出較大的電流，當(dāng)電路連續(xù)接通時(shí)，電池自身的內(nèi)阻將使電流逐漸下降至穩(wěn)定數(shù)值，如果要求在電路接通的一段時(shí)間內(nèi)，維持起始期電流數(shù)值，是很困難的，而球閥的轉(zhuǎn)動(dòng)要求電池對(duì)外提供較大較穩(wěn)定的電流，這是目前采用轉(zhuǎn)動(dòng)球閥技術(shù)的水表未解決的問(wèn)題。
3.使用該技術(shù)制造的其他流量控制設(shè)備，盡管可以使用強(qiáng)電作為能源實(shí)現(xiàn)控制目的，但存在消耗功率大，響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等不足。
綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)不足的關(guān)鍵點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)球閥所需的能量與水表白備電池所能夠提供的能量，二者之間差距較大。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是小功耗流量計(jì)量電磁閥，還包括膜閥單元和控制膜閥動(dòng)作的空腔閥單元；膜閥單元的膜閥腔體中部有薄膜狀的閥膜，閥膜將膜閥腔體隔離為膜閥上腔和膜閥下腔；膜閥下腔的膜閥腔體的側(cè)壁有膜閥進(jìn)水口，并向內(nèi)連接膜閥供水口，膜閥供水口處于閥膜的下方，膜閥進(jìn)水口處的膜閥腔體的側(cè)壁內(nèi)有豎直方向的進(jìn)水微通道，進(jìn)水微通道下部與膜閥進(jìn)水口連通，上部與膜閥腔體的膜閥上腔連通；膜閥下腔的膜閥腔體的另一側(cè)壁有膜閥出水口及總出水口，總出水口處的膜閥腔體側(cè)壁內(nèi)有豎直方向的出水微通道，出水微通道下部與總出水口連通，上部與位于膜閥腔體內(nèi)的空腔閥閥孔相通，空腔閥閥孔內(nèi)安裝固定空腔閥；空腔閥單元的構(gòu)造包括中空?qǐng)A柱形的空腔閥閥套，空腔閥閥套固定在空腔閥閥孔內(nèi)，空腔閥閥套圓周面上有與出口微通道上部連通的連通孔，空腔閥閥套內(nèi)有可在空腔閥閥套內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱形空腔閥閥芯，空腔閥閥芯中心有和膜閥上腔連通的孔，在空腔閥閥芯的外圓柱面上有和連通孔相對(duì)的孔，空腔閥閥芯連接向外伸出的空腔閥轉(zhuǎn)軸，空腔閥轉(zhuǎn)軸上固定有空腔閥轉(zhuǎn)臂，空腔閥轉(zhuǎn)臂處有空腔閥線圈，空腔閥線圈用導(dǎo)線和線圈驅(qū)動(dòng)單元連接。
所述的膜閥腔體是中空?qǐng)A柱形狀的殼體，膜閥腔體上部有閥膜腔體蓋，膜閥腔體蓋為園盤狀，外圓處有螺紋，螺紋與膜閥腔體上口的螺紋連接，閥膜為圓形的薄膜，膜閥供水口的上部為中間有供水孔的圓形平面，閥膜的面積為膜閥供水口中央的供水孔面積的2至7倍。
所述的空腔閥線圈為帶有缺口的多半圓形的線圈，缺口處有空腔閥轉(zhuǎn)臂。
本發(fā)明的有益效果是利用空腔閥的動(dòng)作控制膜閥的壓差控制水流的通斷。采用電磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)換方式控制空腔閥的動(dòng)作。膜閥壓差技術(shù)利用流體自身的壓力差提供的能量，實(shí)現(xiàn)膜閥的關(guān)閉和開啟，由于控制膜閥機(jī)械動(dòng)作所需能量少，去掉現(xiàn)有技術(shù)中使用的電機(jī)，大幅度減少功耗和對(duì)自備電池能量的需求。
小功耗流量計(jì)量電磁閥包括流量檢測(cè)單元、計(jì)算單元、線圈驅(qū)動(dòng)單元、膜閥單元和控制膜閥動(dòng)作的空腔閥單元，其中流量檢測(cè)單元、計(jì)算單元、線圈驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)和工作原理與現(xiàn)有技術(shù)相同。
小功耗流量計(jì)量電磁閥的工作過(guò)程是用戶在用水管理部門購(gòu)買用水量，并在存儲(chǔ)卡內(nèi)錄入數(shù)據(jù)。用戶回到家后，將存儲(chǔ)卡與計(jì)算單元的讀卡裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。計(jì)算單元內(nèi)的存儲(chǔ)器將讀入的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并換算為可使用的流量。計(jì)算單元接受來(lái)自感應(yīng)線圈8的流量信號(hào)，計(jì)算單元內(nèi)的存儲(chǔ)器隨時(shí)記錄自流量檢測(cè)單元輸入的信息，并與用戶用水量進(jìn)行比較計(jì)算。同時(shí)，隨時(shí)檢測(cè)自備電池的容量。計(jì)算單元內(nèi)一旦計(jì)算出用戶可用水流量接近用完時(shí)，對(duì)線圈控制單元發(fā)出關(guān)閉膜閥的指令。發(fā)現(xiàn)電池容量不夠時(shí)，對(duì)線圈控制單元發(fā)出關(guān)閉膜閥的指令。當(dāng)用戶發(fā)現(xiàn)用水流量接近用完時(shí)，去用水管理部門購(gòu)買用水量，或發(fā)現(xiàn)電池警報(bào)時(shí)，更換電池。
膜閥單元包括膜閥腔體24，膜閥腔體24上部有膜閥腔體蓋17，膜閥腔體蓋17封閉膜閥腔體24的上口，膜閥腔體24中部有薄膜狀的閥膜15及閥膜壓蓋23，膜閥壓蓋23將膜閥15固定在膜閥腔體24的中部，閥膜15將膜閥腔體24隔離為膜閥上腔和膜閥下腔；膜閥下腔的膜閥腔體24的側(cè)壁有膜閥進(jìn)水口12，膜閥進(jìn)水口12與流量檢測(cè)單元和計(jì)算單元的出水口連接，并向內(nèi)連接膜閥供水口13，膜閥供水口13位于膜閥下腔中央，處于閥膜15的下方，膜閥供水口13的上部為中間有供水孔的圓形平面，當(dāng)膜閥15向下時(shí)，膜閥15堵塞膜閥供水口13使膜閥進(jìn)水口12進(jìn)入的水流不能進(jìn)入膜閥下腔，膜閥截?cái)?，?dāng)膜閥1 5向上時(shí)，膜閥供水口13打開水流進(jìn)入膜閥下腔并經(jīng)膜閥出水口14流出。膜閥進(jìn)水口12處的膜閥腔體24的側(cè)壁內(nèi)有豎直方向的進(jìn)水微通道16，進(jìn)水微通道16下部與膜閥進(jìn)水口12連通，上部與膜閥腔體24的膜閥上腔連通；膜閥下腔的膜閥腔體24的另一側(cè)壁有膜閥出水口14及總出水口21，總出水口21處的膜閥腔體側(cè)壁內(nèi)有豎直方向的出水微通道20，出水微通道20下部與總出水口21連通，上部與位于膜閥腔體24內(nèi)的空腔閥閥孔相通，空腔閥閥孔內(nèi)安裝固定空腔閥。
空腔閥的構(gòu)造包括中空?qǐng)A柱形的空腔閥閥套19，空腔閥閥套19固定在空腔閥閥孔內(nèi)，空腔閥閥套19圓周面上有與出口為通道20上部連通的連通孔18，空腔閥閥套19內(nèi)有可在空腔閥閥套19內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱形空腔閥閥芯25，空腔閥閥芯25中心有和膜閥上腔連通的孔，在空腔閥閥芯25的外圓柱面上有和連通孔18相對(duì)的孔，空腔閥閥芯25連接向外伸出的空腔閥轉(zhuǎn)軸26，空腔閥轉(zhuǎn)軸26上固定有空腔閥轉(zhuǎn)臂27，空腔閥轉(zhuǎn)臂27處有空腔閥線圈28，空腔閥線圈28用導(dǎo)線于線圈驅(qū)動(dòng)單元30連接。
膜閥腔體24是中空?qǐng)A柱形狀的殼體，膜閥腔體蓋17為園盤狀，外圓處有螺紋，螺紋與膜閥腔體上口的螺紋連接，閥膜15為圓形的薄膜。膜閥供水口13的上部為中間有供水孔的圓形平面，閥膜15的面積為膜閥供水口13中央的供水孔面積的2至7倍。
空腔閥線圈28為帶有缺口的多半圓形的線圈，缺口處有空腔閥轉(zhuǎn)臂27。
膜閥的工作原理來(lái)自膜閥進(jìn)水口12的水流通向兩個(gè)方向，一個(gè)是膜閥供水閥口13，一個(gè)是進(jìn)水微通道16，進(jìn)水微通道的出口位于膜閥上腔內(nèi)部的閥膜15上方，與膜閥供水口13之間被膜閥15密封隔離，二者之間不能有流體通過(guò)。膜閥供水口13的出水由于膜閥15的阻擋作用，轉(zhuǎn)向膜閥出水口14，經(jīng)膜閥出水口14至總出水口21對(duì)外提供用水，膜閥腔體蓋17通過(guò)與膜閥腔體24之間的螺紋配合連接，保證無(wú)水流自膜閥腔體24上方流出，在膜閥腔體24上方與進(jìn)水微通道16正對(duì)的位置有出水微通道20，該通道內(nèi)配有空腔閥閥套19、空腔閥閥芯25，空腔閥閥芯25套裝在空腔閥閥套19內(nèi)，空腔閥閥芯25可在空腔閥閥套19內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，空腔閥閥套19與出水微通道20相貫通，在空腔閥閥芯25外圓周面上也有一個(gè)小孔，正常情況下，該孔與出水微通道20相通，為水流經(jīng)出水微通道20流向總出水口21提供通道。由于此通道的存在，膜閥15的上下兩側(cè)水壓相等，使得膜閥15不受壓力，水流能夠由膜閥供水口13至膜閥出水口14到達(dá)總出水口21，實(shí)現(xiàn)對(duì)外正常供水。
需要本發(fā)明的計(jì)量電磁閥停止供水時(shí)，空腔閥閥芯25在空腔閥線圈28產(chǎn)生的力矩作用下轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，使空腔閥閥芯25和空腔閥閥套19上的連通孔錯(cuò)開，關(guān)閉出水微通道20，而進(jìn)水微通道16仍舊打開，不斷流入的水流在閥體的膜閥上方積聚，形成水壓，由于膜閥下方的水流通道保持暢通，由此在膜閥的兩側(cè)形成壓差，閥膜15的面積為膜閥供水口13中央的供水孔面積的2至7倍，由于該壓差的不斷加大，將迫使閥膜15向膜閥供水口13運(yùn)動(dòng)，最終閥膜15將完全蓋住膜閥供水口13，使水流中斷，得以關(guān)閉水流。
當(dāng)需要打開膜閥對(duì)外供水時(shí)，空腔閥閥芯25在空腔閥線圈28力矩作用下轉(zhuǎn)回到原位置，使空腔閥閥芯25和空腔閥閥套19的兩個(gè)孔正對(duì)，為水流經(jīng)出水微通道20流向總出水口21提供通道，通道形成后，閥膜15上方的水壓下降，閥膜15離開膜閥供水口13，使水流經(jīng)膜閥出水口13流出。
圖3為空腔閥線圈28工作結(jié)構(gòu)示意立體圖?？涨婚y閥芯25與空腔閥轉(zhuǎn)軸26成同軸向硬連接，空腔閥轉(zhuǎn)軸26轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將迫使空腔閥閥芯25同步轉(zhuǎn)動(dòng)，空腔閥轉(zhuǎn)軸26的頂端裝有空腔閥轉(zhuǎn)臂27，轉(zhuǎn)臂為鐵磁性物質(zhì)，可在磁場(chǎng)中受磁力作用，空腔閥轉(zhuǎn)臂27與空腔閥轉(zhuǎn)軸26頂端為垂直固定連接，空腔閥轉(zhuǎn)臂27在受到磁場(chǎng)力時(shí)，將沿磁場(chǎng)的中心方向運(yùn)動(dòng)，由于該磁場(chǎng)為圓弧線，所以，空腔閥轉(zhuǎn)臂27在磁場(chǎng)力的作用下，為空腔閥轉(zhuǎn)軸26提供轉(zhuǎn)矩，空腔閥線圈28為帶有缺口的多半圓形的線圈，缺口處有空腔閥轉(zhuǎn)臂27?？涨婚y線圈28中未有電流通過(guò)時(shí)，空腔閥轉(zhuǎn)臂27不受力，空腔閥線圈28中通有電流時(shí)，空腔閥轉(zhuǎn)臂27向一邊偏轉(zhuǎn)，空腔閥線圈28中通有反向電流時(shí)，空腔閥轉(zhuǎn)臂27向另一邊偏轉(zhuǎn)?？涨婚y轉(zhuǎn)臂27的上述運(yùn)動(dòng)為空腔閥轉(zhuǎn)軸26提供了轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。線圈驅(qū)動(dòng)單元30按照計(jì)算單元發(fā)出的信號(hào)供給空腔閥線圈28中的電流，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種小功耗流量計(jì)量電磁閥，包括流量檢測(cè)單元、計(jì)算單元、線圈驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)水口、出水口，其特征是還包括膜閥單元和控制膜閥動(dòng)作的空腔閥單元；膜閥單元的膜閥腔體(24)中部有薄膜狀的閥膜(15)，閥膜(15)將膜閥腔體(24)隔離為膜閥上腔和膜閥下腔；膜閥下腔的膜閥腔體(24)的側(cè)壁有膜閥進(jìn)水口(12)，并向內(nèi)連接膜閥供水口(13)，膜閥供水口(13)處于閥膜(15)的下方，膜閥進(jìn)水口(12)處的膜閥腔體(24)的側(cè)壁內(nèi)有豎直方向的進(jìn)水微通道(16)，進(jìn)水微通道(16)下部與膜閥進(jìn)水口(12)連通，上部與膜閥腔體(24)的膜閥上腔連通；膜閥下腔的膜閥腔體(24)的另一側(cè)壁有膜閥出水口(14)及總出水口(21)，總出水口(21)處的膜閥腔體側(cè)壁內(nèi)有豎直方向的出水微通道(20)，出水微通道(20)下部與總出水口(21)連通，上部與位于膜閥腔體(24)內(nèi)的空腔閥閥孔相通，空腔閥閥孔內(nèi)安裝固定空腔閥；空腔閥單元的構(gòu)造包括中空?qǐng)A柱形的空腔閥閥套(19)，空腔閥閥套(19)固定在空腔閥閥孔內(nèi)，空腔閥閥套(19)圓周面上有與出口微通道(20)上部連通的連通孔(18)，空腔閥閥套(19)內(nèi)有可在空腔閥閥套(19)內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱形空腔閥閥芯(25)，空腔閥閥芯(25)中心有和膜閥上腔連通的孔，在空腔閥閥芯(25)的外圓柱面上有和連通孔(18)相對(duì)的孔，空腔閥閥芯(25)連接向外伸出的空腔閥轉(zhuǎn)軸(26)，空腔閥轉(zhuǎn)軸(26)上固定有空腔閥轉(zhuǎn)臂(27)，空腔閥轉(zhuǎn)臂(27)處有空腔閥線圈(28)，空腔閥線圈(28)用導(dǎo)線和線圈驅(qū)動(dòng)單元(30)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小功耗流量計(jì)量電磁閥，其特征是膜閥腔體(24)是中空?qǐng)A柱形狀的殼體，膜閥腔體上部有閥膜腔體蓋(17)，膜閥腔體蓋(17)為園盤狀，外圓處有螺紋，螺紋與膜閥腔體上口的螺紋連接，閥膜(15)為圓形的薄膜，膜閥供水口(13)的上部為中間有供水孔的圓形平面，閥膜(15)的面積為膜閥供水口(13)中央的供水孔面積的2至7倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小動(dòng)耗流量計(jì)量電磁閥，其特征是空腔閥線圈(28)為帶有缺口的多半圓形的線圈，缺口處有空腔閥轉(zhuǎn)臂(27)。
全文摘要
一種小功耗流量計(jì)量電磁閥，包括膜閥單元和空腔閥單元；膜閥腔體中部有薄膜狀的閥膜，膜閥腔體的側(cè)壁有膜閥進(jìn)水口，并向內(nèi)連接膜閥供水口，膜閥供水口處于閥膜的下方，閥膜關(guān)閉或開啟閥膜供水口，膜閥腔體的側(cè)壁內(nèi)有進(jìn)水微通道，另一側(cè)壁有出水微通道及空腔閥閥孔，空腔閥閥孔內(nèi)安裝固定空腔閥，空腔閥連通或切斷出水微通道，控制膜閥的開啟或關(guān)閉。本發(fā)明采用膜閥壓差技術(shù)利用流體自身的壓力差提供的能量，實(shí)現(xiàn)膜閥的關(guān)閉和開啟，由于控制膜閥機(jī)械動(dòng)作所需能量少，去掉現(xiàn)有技術(shù)中使用的電機(jī)，大幅度減少功耗和對(duì)自備電池能量的需求。
文檔編號(hào)G01F1/075GK1465958SQ0212358
公開日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2002年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月4日
發(fā)明者薛民, 薛 民 申請(qǐng)人:薛民, 魏德保, 薛 民