動態平衡電動二通閥的製作方法
2023-09-17 07:52:30 2
專利名稱：動態平衡電動二通閥的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種閥門，特別涉及一種具有動態流量平衡功能的電動二通閥。
背景技術：
空調系統耗能佔樓宇總耗能的65％左右，如何貫徹執行節能環保、高效自然的中央空調技術，已日益引起人們的重視。
在採暖、空調的大量異程管網水系統中普遍存在著水力失調現象，管網水力不平衡容易造成系統能源的浪費和設備運行噪聲的增加。解決複雜管網水力平衡的方法已經由機械式靜態平衡閥、機械式動態平衡閥向具有動態平衡功能的智能電動一體化閥技術發展。
目前大量進口的動態平衡型電動二通閥是將機械自力式自動流量平衡型不鏽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，電動執行器閉合壓差小、使用壽命偏短。
電動二通球閥因其結構簡單、製造容易、通流能力大等優點而被廣泛應用在各個流體流動的簡單控制領域。如果將自動流量平衡型不鏽鋼流量控制閥芯與電動二通球閥進行有機組合一體化，這將是一種十分理想的動態平衡型電動二通閥。採用這種啟動工作壓差極低的動態平衡型電動二通閥，不僅可明顯降低管道的流動噪聲，而且管網輸配系統可實現綜合節能6％～35％。
目前公知的還沒有發現啟動工作壓差低、流動平衡精度高、採用電動球閥模式的動態平衡電動二通一體閥。
發明內容
針對現有技術中存在的不足之處，本實用新型提供一種具有動態高精度流量平衡功能的電動二通閥。
本實用新型為達到以上目的，是通過這樣的技術方案來實現的提供一種動態平衡電動二通閥，包括安裝於球閥體流道3內的球閥體1和與球閥體1相連的角行程電動執行器2，球閥體流道3兩端分別設置入口流道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內壁相配裝的襯套5，襯套5一端配合流道內壁設置可限制活動安裝於其內的流量控制閥芯4的凸起部分，另一端與設有通孔的壓緊蓋7相連；流量控制閥芯4是中空的，側面設有至少一個側通道11，其開口端12與襯套5的內壁密封滑動連接；流量控制閥芯4與壓緊蓋7之間設置彈性裝置6。
作為本實用新型的進一步改進，所述流量控制閥芯4的上端面設有至少一個通孔10，使流量控制閥芯4內的流動貫通。
作為本實用新型的進一步改進，所述流量控制閥芯4的側通道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。
作為本實用新型的進一步改進，所述彈性裝置6為高精度不鏽鋼彈簧。
作為本實用新型的進一步改進，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，其末端配置一檢修盤蓋14和一壓力測量咀13，入口流道9上對應地配置一壓力測量咀15。
作為本實用新型的進一步改進，所述角行程電動執行器2與球閥體1可螺紋連接，也可卡裝連接或扣裝連接。
作為本實用新型的進一步改進，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。
作為本實用新型的進一步改進，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。
作為本實用新型的進一步改進，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之間設置有密封墊。
本實用新型是在現有電動二通球閥的基礎上對其進行有效改進，將自動流量平衡裝置與電動二通球閥有機組合於一體化的智能流體控制閥，構成了動態平衡電動二通一體閥，其中的角行程電動執行器可採用通用型產品。
一體閥的電動執行器將閥體打開時，水從入口流道流入，通過不鏽鋼流量控制閥芯上端面的通孔和不鏽鋼流量控制閥芯側面的側通道流入不鏽鋼流量控制閥芯內腔，再從不鏽鋼流量控制閥芯的開口端流出，依次流經襯套的內腔、壓緊蓋的通孔後，最後從出口流道流出。隨著一體閥兩端壓差的改變，不鏽鋼流量控制閥芯在高精度彈性裝置的作用下能左右移動。當水壓很低時，不鏽鋼流量控制閥芯的通流面積最大；當壓差逐漸升高時，不鏽鋼流量控制閥芯向出口方向(流向)移動，此時只有部分的側通道位於流道內，因此不鏽鋼流量控制閥芯的通流面積逐漸減小，從而實現了高精度自動流量平衡功能。
本實用新型的智能型動態平衡電動二通閥結構工藝簡單、啟動工作壓差小、通流能力大、使用壽命長、製造成本低廉，適合大規模批量生產，當應用於空調、供熱管網水系統時其綜合節能效果十分明顯。
本實用新型的智能型動態平衡電動二通閥還可以廣泛應用於各種流動控制的領域，通過選用不同的電動執行器實現各種形式的智能流動。
圖1是具體實施例1中產品局部剖視結構示意圖；圖2是具體實施例2中產品局部剖視結構示意圖；圖3是具體實施例3中產品局部剖視結構示意圖；圖4是具體實施例4中產品局部剖視結構示意圖；圖5是具體實施例5中產品局部剖視結構示意圖；圖6是具體實施例6中產品局部剖視結構示意圖；圖7是具體實施例7中產品局部剖視結構示意圖；圖8是本實用新型的動態平衡電動二通閥流量壓力特徵曲線示意圖。
圖例中符號1球閥體、2角行程電動執行器、3球閥體流道、4流量控制閥芯、5襯套、6高精度不鏽鋼彈簧、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，對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。
具體實施例1中產品結構如圖1所示。
圖1中動態平衡電動二通閥包括包括安裝於球閥體流道3內的球閥體1和與球閥體1相連的角行程電動執行器2，用來實施電動二通閥的開關控制(或三位浮點型控制)。球閥體流道3兩端分別設置入口流道9和出口流道8，在出口流道8內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內壁相配裝的襯套5，此襯套5由不鏽鋼製成。襯套5一端配合流道內壁設置可限制活動安裝於其內的不鏽鋼流量控制閥芯4的凸起部分，另一端與設有通孔的壓緊蓋7相連；流量控制閥芯4是中空的，側面設有至少側通道11，此側通道11可設置一個，也可以根據實際需要、在不鏽鋼流量控制閥芯3的側面均勻設置若干個側通道11；側通道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的內壁密封相對滑動連接，即不鏽鋼流量控制閥芯3的開口端12能沿著襯套5的內壁左右滑移。流量控制閥芯4與壓緊蓋7之間設置不鏽鋼彈簧彈性裝置6，不鏽鋼彈簧一端緊緊頂著不鏽鋼流量控制閥芯3的開口端12、另一端緊緊頂著壓緊蓋7。不鏽鋼流量控制閥芯3的上端面設有與開口端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置有密封墊。角行程電動執行器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，其末端配置一檢修盤蓋14和一壓力測量咀13，入口流道上對應地配置一壓力測量咀15。
具體實施例4的動態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，其末端配置一檢修盤蓋和一壓力測量咀，入口流道上對應地配置一壓力測量咀。
處於打開狀態的一體閥實際工作過程如下1、當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鏽鋼流量控制閥芯3，此時不鏽鋼流量控制閥芯3側面的整個側通道11位於流道內，不鏽鋼流量控制閥芯3的通流面積最大。流道內的水同時通過不鏽鋼流量控制閥芯3上端面的通孔10和側面的側通道11流入不鏽鋼流量控制閥芯3內腔，再從不鏽鋼流量控制閥芯3的開口端12流出。
2、當一體閥兩端壓差逐漸升高並大於啟動工作壓差值、小於上限工作壓差值時，水流克服彈簧6的阻力向右推動不鏽鋼流量控制閥芯3(此時彈簧6被壓縮)，不鏽鋼流量控制閥芯3側面的側通道11的一部分位於流道內、另一部分位於襯套5的內腔，不鏽鋼流量控制閥芯3的通流面積已經逐漸減少。流道內的水同時通過不鏽鋼流量控制閥芯3上端面的通孔10和側面的部分側通道11，流入不鏽鋼流量控制閥芯3內腔，再從不鏽鋼流量控制閥芯3的開口端12流出。該工作段內一體閥始終具有高精度流量平衡功能。
3、當一體閥兩端壓差逐漸升高並大於上限工作壓差值時，不鏽鋼流量控制閥芯3繼續沿流向移動，不鏽鋼流量控制閥芯3側面的側通道11全部位於襯套5的內腔，此時不鏽鋼流量控制閥芯3的通流面積最小。流道內的水只能通過不鏽鋼流量控制閥芯3上端面的固定通孔10高速湧入不鏽鋼流量控制閥芯3內腔，再從不鏽鋼流量控制閥芯3的開口端12流出。該工作段內一體閥就變成了一個普通的電動節流閥。
具體工作原理如下
當電動球閥打開時，水流作用在不鏽鋼流量控制閥芯3上，使不鏽鋼流量控制閥芯3與襯套5具有相對運動位移s。同時在不鏽鋼流量控制閥芯3兩側形成壓降ΔP。
此時經過閥門的流量(Q)表達式Q=CvP]]>Cv為閥門的流量係數不鏽鋼流量控制閥芯3在動作時，側通道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，其數學表達式Cv＝Cv(s)不鏽鋼流量控制閥芯3兩端的壓降ΔP作用在不鏽鋼流量控制閥芯3上的力與彈簧6的彈力F平衡，我們採用具有線性變形特性的高精度不鏽鋼彈簧，彈力F是位移s(即彈簧壓縮量)的線性函數，ΔP也是位移s的函數。
假設不鏽鋼流量控制閥芯3的頂端投影作用面積Ap(屬於常數)，初始的彈力F0，K為彈簧6的彈性模量，它們有如下關係式它們有如下關係式Q=Cv(s)P(s)]]>F＝K×s+F0＝ΔP(s)×Ap側通道11的過流面屬於圓柱面開孔(當不鏽鋼流量控制閥芯3為圓形時)，因此側通道11的過流面面積A可以通過展開圖面積表示A＝A(s)根據流體力學連續性方程和動量方程方程的一維模型簡化，在流體流經閥門的不鏽鋼流量控制閥芯3時，為了保持流量的恆定，通過聯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，K為彈簧的彈性模量，通過閥門模數化流量時利用實驗數據標定得到，具體數據可以查找模數化樣本。
這種過流面的開孔曲線在數控加工機上很容易實現。
圖8是本實用新型的動態平衡電動二通閥流量壓力特徵曲線示意圖。圖中ΔP1表示啟動工作壓差值，ΔP2表示上限工作壓差值。
最後，還需要注意的是，以上列舉的僅是本實用新型的六個具體實施例。顯然，本實用新型不限於以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本實用新型公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種動態平衡電動二通閥，包括安裝於球閥體流道(3)內的球閥體(1)和與球閥體(1)相連的角行程電動執行器(2)，球閥體流道(3)兩端分別設置入口流道(9)和出口流道(8)，其特徵在於，在入口流道(9)或出口流道(8)內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)內壁相配裝的襯套(5)，襯套(5)一端配合流道內壁設置可限制活動安裝於其內的流量控制閥芯(4)的凸起部分，另一端與設有通孔的壓緊蓋(7)相連；流量控制閥芯(4)是中空的，側面設有至少一個側通道(11)，其開口端(12)與襯套(5)的內壁密封滑動連接；流量控制閥芯(4)與壓緊蓋(7)之間設置彈性裝置(6)。
2.根據權利要求1所述的動態平衡電動二通閥，其特徵在於，所述流量控制閥芯(4)的上端面設有至少一個通孔(10)，使流量控制閥芯(4)流動貫通。
3.根據權利要求1所述的動態平衡電動二通閥，其特徵在於，所述流量控制閥芯(4)的側通道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.根據權利要求1所述的動態平衡電動二通閥，其特徵在於，所述彈性裝置(6)為高精度不鏽鋼彈簧。
5.根據權利要求1所述的動態平衡電動二通閥，其特徵在於，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，其末端配置一檢修盤蓋(14)和一壓力測量咀(13)，入口流道(9)上對應地配置一壓力測量咀(15)。
6.根據權利要求1所述的動態平衡電動二通閥，其特徵在於，所述角行程電動執行器(2)與球閥體(1)可螺紋連接，也可卡裝連接或扣裝連接。
7.根據權利要求1所述的動態平衡電動二通閥，其特徵在於，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.根據權利要求1所述的動態平衡電動二通閥，其特徵在於，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.根據權利要求7或8所述的動態平衡電動二通閥，其特徵在於，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)之間設置有密封墊。
專利摘要本實用新型公開了一種閥門，旨在提供一種具有動態流量平衡功能的電動二通閥。包括安裝於球閥體流道內的球閥體和與球閥體相連的角行程電動執行器，球閥體流道兩端分別設置入口流道和出口流道，在入口流道或出口流道內安裝有一高精度流量平衡裝置。本實用新型的智能型動態平衡電動二通閥結構工藝簡單、啟動工作壓差小、通流能力大、使用壽命長、製造成本低廉，適合大規模批量生產，當應用於空調、供熱管網水系統時其綜合節能效果十分明顯。
文檔編號F16K17/30GK2856662SQ200620102459
公開日2007年1月10日 申請日期2006年4月7日 優先權日2006年4月7日
發明者沈新榮 申請人:沈新榮