一種壓差動力式液位自動控制閥的製作方法

2023-10-17 16:30:44 1

專利名稱：一種壓差動力式液位自動控制閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及液位控制閥，具體的說是一種壓差動力式液位自動控
背景技術：
生活和工作中，不可避免的涉及到對液體的運輸、調度，比如，冷熱水、海水、飲料、柴油、汽油和原油、食用油、液體洗滌劑、工業硫酸、鹽酸、硝酸、工業鹽水、鹼水、其它工業溶劑等等。液位控制閥在進液控制或出液控制中普遍使用，但現有的液位控制閥不能實現自動控制，使用起來即增加了使用成本，又不易控制、維護，存在安全隱患。

發明內容
針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在於提供一種壓差動力式液位自動控制閥，採用壓差動力式流體力學原理，有效地控制進液或出液，並具備自動開啟和自動關閉功能，從而達到節約用水或杜絕浪費有用液體的目的，沒有安全隱患。
為達到以上目的，本發明採取的技術方案是-
一種壓差動力式液位自動控制閥，左閥體41的右端和右閥體44的左端通過螺紋連接部A22連接在一起構成進液部分的外殼，排液管43通過螺紋連接部B23與左閥體41的下表面連接，其特徵在於左閥體41的內腔為壓力腔7，左閥體41的右部設有隔板42，隔板42的上下兩側各設有一個貫通隔板42的活塞排氣孔6，隔板42的中部為設有第一活塞密封圈8的活塞孔，凸字形的活塞5的小徑端設於活塞孔內，大徑端設於左閥體41內腔中且和左閥體41的內側壁間設有第二活塞密封圈9，隔板42和活塞5大徑端間為無壓腔45;右閥體44的內腔左端為進液腔4，進液腔4通過活塞排氣孔6與無壓腔45連通，進液腔4下部直接和排液管43連通；進液管2設在右閥體44的內腔中，進液管2的左端位於進液腔4內，右端連接設有外螺紋的進液接口 1，進液管2的左端正對活塞5的小徑端；左閥體41的下壁設有上下貫通的拉線穿孔M，不鏽鋼拉線17穿裝在拉線穿孔14內，不鏽鋼拉線17上設有用於密封拉線穿孔14下端的壓力腔洩壓口16的密封球15，壓力腔7內設有對活塞5起限位作用的活塞擋塊21，活塞擋塊21位於不鏽鋼拉線17和活塞5之間；導管3連通壓力腔7和進液管2，導管3在壓力腔7內設有壓力腔進液口 10，導管3在進液管2內設有導管進液口 11，導管進液口 11上設有帶復位彈簧12的導管堵頭13;不鏽鋼拉線17的上端穿過導管3後與導管堵頭13連接，下端與不鏽鋼浮球20連接；排液管43的側壁上設有液位調節器18，供液位調節用繞線19的一端和液位調節器18連接，另一端和不鏽鋼浮球20上的不鏽鋼拉線17連接。
在上述技術方案的基礎上，螺紋連接部A22為倒螺紋，螺紋連接部B23為順螺紋。
在上述技術方案的基礎上，活塞5大徑端的面積至少是小徑端面積的3倍。
在上述技術方案的基礎上，導管3設置在左閥體41和右闊體44的上壁內或前側壁內或後側壁內，或設置在左閥體41和右閥體44外部。
本發明所述的壓差動力式液位自動控制閥，採用壓差動力式流體力學原理，有效地控制進液或出液，並具備自動開啟和自動關閉功能，
從而達到節約用水或杜絕浪費有用液體的目的，沒有安全隱患。


本發明有如下附圖-圖l壓差動力式液位自動控制閥的結構示意圖
圖2圖1中A處的結構示意圖
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
如圖1、 2所示，本發明所述的壓差動力式液位自動控制閥，左閥體41的右端和右閥體44的左端通過螺紋連接部A22連接在一起構成進液部分的外殼，排液管43通過螺紋連接部B23與左閥體41的下表面連接，左閥體41的內腔為壓力腔7，左閥體41的右部設有隔板42，隔板42的上下兩側各設有一個貫通隔板42的活塞排氣孔6，隔板42的中部為設有第一活塞密封圈8的活塞孔，凸字形的活塞5的小徑端設於活塞孔內，大徑端設於左閥體41內腔中且和左閥體41的內側壁間設有第二活塞密封圈9，隔板42和活塞5大徑端間為無壓腔45;右閥體44的內腔左端為進液腔4，進液腔4通過活塞排氣孔6與無壓腔45連通，進液腔4下部直接和排液管43連通；進液管2設在右閥體44的內腔中，進液管2的左端位於進液腔4內，右端連接設有外螺紋的進液接口 1，進液管2的左端正對活塞5的小徑端；左閥體41的下壁設有上下貫通的拉線穿孔14，不鏽鋼拉線17穿裝在拉線穿孔14內，不鏽鋼拉線17上設有用於密封拉線穿孔14下端的壓力腔洩壓口 16的密封球15，壓力腔7內設有對活塞5起限位作用的活塞擋塊21，活塞擋塊21位於不鏽鋼拉線17和活塞5之間；導管3連通壓力腔7和進液管2，導管3在壓力腔7內設有壓力腔進液口 10，導管3在進液管2內設有導管進液口 11，導管進液口 11上設有帶復位彈簧12的導管堵頭13;不鏽鋼拉線17的上端穿過導管3後與導管堵頭13連接，下端與不鏽鋼浮球20連接；排液管43的側壁上設有液位調節器18，供液位調節用繞線19的一端和液位調節器18連接，另一端和不鏽鋼浮球20上的不鏽鋼拉線17連接。由於不鏽鋼浮球20分別連著不鏽鋼拉線17和供液位調節用繞線19，所以
6不鏽鋼浮球20的重量必須大於2倍的復位彈簧12的彈力，保證導管堵頭13有足夠的力量來封堵導管進液口 11。不鏽鋼浮球20的重力應等於或略大於液體對它所產生的浮力，以保證不鏽鋼浮球20能完全淹沒在液體裡，確保容器有儘量高的液位，避免容器因盛不滿液體而產生的容積浪費。拉線穿孔14的直徑和密封球15的直徑相等，與導管3的管徑也相等。拉線穿孔14既是不鏽鋼拉線17的通道，又是壓力腔洩壓口 16的洩液流道。不鏽鋼拉線17的直徑則比導管3的管徑小許多，它由壓力腔進液口 10穿過導管3直至導管進液口 11，再與導管堵頭13相連，這種獨特的發明思路， 一方面使整個閥門的結構顯得特別簡單而便於控制且大大降低閥門成本，另一方面，不鏽鋼拉線17還起到疏通導管3的作用，避免導管3被液體中的雜質堵塞。圖1中的液位調節器18設置在排液部分的左上側，供液位調節用繞線19的一端固定在液位調節器18上，另一端通過不鏽鋼浮球20連著不鏽鋼拉線17，通過它可以調節並設定液位，可滿足各種不同的需求。
在上述技術方案的基礎上，螺紋連接部A22為倒螺紋，螺紋連接部B23為順螺紋。本發明的上部為進液部分，由左右兩個閥體通過倒螺紋連接部A22連接而成，當本發明與外界供液源頭通過設有外螺紋的進液接口 l連接時，倒螺紋形式會使連接處越擰越緊，避免洩漏事故發生。本發明的下部為排液部分，上部和下部通過順螺紋連接而成。這種連接方式便於維修，也便於必要時不鏽鋼浮球20的更換。
在上述技術方案的基礎上，活塞5大徑端的面積至少是小徑端面積的3倍。
在上述技術方案的基礎上，導管3設置在左閥體41和右閥體44的上壁內或前側壁內或後側壁內，或設置在左閥體41和右閥體44外部。即導管3的位置不局限於在上方管壁(上壁)上，也可在下方的管壁上或其它位置或採取外接形式。
本發明所述的壓差動力式液位自動控制閥的開啟和關閉採用壓差動力式原理，假設排液管43與容器連通，
(1) 當容器需要進液的時候，即當不鏽鋼浮球20高於液位時，不鏽鋼拉線17在不鏽鋼浮球20的重力作用下，使導管堵頭13克服復位彈簧12的彈力後向上移動，並完全密封導管進液口 11，同時不鏽鋼拉線17帶動密封球15下移並完全離開拉線穿孔14，使得壓力腔洩壓口 16處於完全開啟狀態。此時，壓力液體由進液管2作用於活塞5的右側，而活塞5的左側處於無壓狀態，所以在活塞5的兩側形成一個較大的壓差，活塞5在此壓差的作用下由右向左移動，閥門處於完全開啟狀態，進液管2和進液腔4連通，壓力液體由進液腔4流入排液管43，當活塞5由右向左移動時，壓力腔7內的液體從壓力腔洩壓口 16流入排液管43，從而使得壓力液體最終進入容器中，所說的容器可以是抽水馬桶、不鏽鋼水箱、電熱水器、太陽能熱水器、水池、水塔、油罐、飲料器皿、工業液體槽等等。
(2) 當容器內的液位達到預設定值時，即當不鏽鋼浮球20位於液位下時，不鏽鋼浮球20在浮力的作用下失去了 (或大部分失去了)它對不鏽鋼拉線17的拉力，此時，在復位彈簧12的彈力作用下，導管堵頭13離開導管進液口 11，在壓力液體經過進液管2從進液腔4流入排液管43的同時，壓力液體還由導管進液口 11經由導管3，再由壓力腔進液口 10進入壓力腔7內。導管堵頭13離開導管進液口ll的同時，帶動不鏽鋼拉線17上拉，將密封球15提升到拉線穿孔14內，利用復位彈簧12的彈力來維持密封球15對拉線穿孔14的密封，使壓力腔洩壓口 16處於完全密封狀態，從導管3過來的壓力液體由壓力腔進液口 10不斷地進入壓力腔7內，壓力腔7內的壓力逐漸升高並達到進液管2的壓力，活塞5左側的壓力也達到右側的壓力。根據本發明的設計要求，活塞5左側面積至少是右側面積的3倍，所以在活塞5的左右兩側形成一個較大的壓差，活塞5由左向右移動，同時也使活塞5有足夠的力量來頂住進液管2，當活塞5的小徑端完全密封住進液管2的左端時，壓力液體停止流入進液腔4，閥門處於完全關閉狀態，容器停止進液。更進一步，可通過進液管2的出口處帶有"喇叭口"和活塞5的最右側帶有"倒喇叭口"以及活塞5的移
動行程較長的特殊設計，使該密封處非常嚴密，真正達到"滴水不漏"的效果。
本發明所述的壓差動力式液位自動控制閥開啟和關閉時的受力
分析
以最小規格DN15為例(壓力液體為水)
(1) 密封球15的最大受力計算
壓力腔洩壓口 16的直徑dl二密封球15的直徑dl-拉線穿孔14的直徑dl-導管3的管徑=導管堵頭13的口徑，根據本專利設計要求，dl=0.25mra，不鏽鋼拉線17的口徑d3=0. 15mm，假設最高進液壓力為0.8Mpa (通常進液口壓力不會這麼高， 一般為0.2 0. 3Mpa)，壓力腔7內的最大壓力也是0. 8Mpa，密封球15的受力Fl (max^有效受力面積S1X0. 8Mpa=l/4XnXdlXdlX0. 8MPa二3. 925g (密封球15有效受力面積可視為直徑為dl的圓面積)。
(2) 不鏽鋼浮球20的重量和體積設定
不鏽鋼浮球20的直徑D二36咖(半徑R=18mm)，厚度為lmm，比重為7. 9g/cm3，
貝lj， 體積V=4/3XIIXR3=4/3X3. 14X 1. 83二24. 42cm3貝U， 浮力F^VX水的比重二24. 42g
而，重量G=4/3 X II X 0. I3 X比重=4/3 X 3. 14 X 0. I3 X 7. 9g/cm3=33g。
因為不鏽鋼浮球20的重量大於它在水裡的浮力，所以不鏽鋼浮球20會完全淹沒在水裡，確保容器有儘量高的液位，避免容器因盛不滿液體而產生的容積浪費。
(3) 復位彈簧12的參數設定
設定復位彈簧12的彈簧絲直徑為0.168mm，彈簧的中心距為D2=2.22ram，採用彈簧鋼為彈簧材料，抗疲勞係數極高，變形係數為78000MPa，導管堵頭13的移動距離為h=l. 386,，也就是復位彈簧12的壓縮距離為h二l. 386ram，彈簧圈數為8，則每一根復位彈簧12的彈力Tl二hX8X0. 1684X78000/2. 223X8=8g，那麼兩根復位彈簧12的總彈力T=16g。
(4) 復位時需要克服的力
當導管堵頭13完全密封導管進液口 11時，導管堵頭13的受力分別是
a. 不鏽鋼浮球20的剩餘重力(33g-24.42g) /2=4. 29g
b. 導管堵頭13的壓差^堵頭面積XO. 8MPa=l/4XnxdlXdlXO. 8MPa=3. 925g。
所以復位彈簧13復位時需要克服的力為4. 29g+3. 925g二8. 215g
<
兩根復位彈簧12的總彈力T=16g，所以，此時導管堵頭13離開導管進液口 16的距離為0.67mra，壓力液體完全可以有效地從導管進液口 16進入導管3再進入壓力腔7內。
(5) 復位彈簧12維持密封球15在拉線穿孔14內所需的力
a. 密封球15的受力3. 925g
b. 不鏽鋼浮球20的剩餘重力(33g-24. 42g) /2=4. 29g所以復位彈簧12維持密封球15在拉線穿孔14內所需的力為
3. 925+4. 29=8. 215g〈兩根復位彈簧12的總彈力T=16g。
所以密封球15完全可以停留在拉線穿孔14內同時可以密封拉線穿孔14,可維持壓力腔7內的壓力基本不變(如果因為密封球15與拉線穿孔14之間的密封不嚴而造成的一點點滲漏也不影響壓力腔7內的壓力，畢竟此滲漏的流量遠遠小於壓力腔進液口 10的進液流
6) 不鏽鋼拉線17的拉力與復位彈簧12的彈力關係當容器內液位降低的時候，不鏽鋼浮球20失去浮力後，它的受
力分別是
a. 不鏽鋼浮球20的自身重量G二33g。
b. 不鏽鋼拉線對不鏽鋼浮球20的拉力Pc. 供液位調節用繞線19對不鏽鋼浮球20的拉力P'實際上，P= P'，則，2P=G， P=16.5g
P二16. 5g〉兩根復位彈簧12的總彈力T=16g，所以不鏽鋼浮球20完全可以克服復位彈簧12的彈力，使得不鏽鋼拉線17有足夠的力量讓導管堵頭13完全密封住導管進液口 16。
3、液位調節器18的作用
液位調節器18設置在排液部分的左上側，供液位調節用繞線19的一端固定在液位調節器18上，另一端通過不鏽鋼浮球20連著不鏽鋼拉線17，通過它可以調節出預設定液位，可滿足不同液體供應量的需求，完全可以滿足各種容器的進液和液位調節。
本發明所述的壓差動力式液位自動控制閥的優點如下
(1) 本發明結構極其簡單、設計新穎、原理清晰。本發明中只有一個活動部件——活塞，無需維修、無需更換，使用壽命極長。
(2) 本發明不同於傳統的浮球閥，它克服了傳統浮球閥的所有缺點，尤其是它避免了傳統浮球閥採用橡膠密封的缺點和槓桿支點處容易斷裂的缺點。
(3) 本發明可以通過液位調節器18來調節液位，讓液位滿足
不同時期的需求。
(4) 本發明體積小、重量輕，運輸成本低。
(3) 為了延長本發明的使用壽命，本發明可採用無毒、機械性能接近不鏽鋼的超高分子聚乙烯(UHMW-PE)作為閥門的材料，具有耐低溫、耐腐蝕、耐抗裂、耐老化的特點，使用壽命高達50年。
(4) 本發明採用注塑成型，無需車工，產量高、成本低。
(5) 本發明很容易安裝， 一般家庭成員均可以安裝，無需專業安裝人員。
權利要求
1.一種壓差動力式液位自動控制閥，左閥體(41)的右端和右閥體(44)的左端通過螺紋連接部A(22)連接在一起構成進液部分的外殼，排液管(43)通過螺紋連接部B(23)與左閥體(41)的下表面連接，其特徵在於左閥體(41)的內腔為壓力腔(7)，左閥體(41)的右部設有隔板(42)，隔板(42)的上下兩側各設有一個貫通隔板(42)的活塞排氣孔(6)，隔板(42)的中部為設有第一活塞密封圈(8)的活塞孔，凸字形的活塞(5)的小徑端設於活塞孔內，大徑端設於左閥體(41)內腔中且和左閥體(41)的內側壁間設有第二活塞密封圈(9)，隔板(42)和活塞(5)大徑端間為無壓腔(45)；右閥體(44)的內腔左端為進液腔(4)，進液腔(4)通過活塞排氣孔(6)與無壓腔(45)連通，進液腔(4)下部直接和排液管(43)連通；進液管(2)設在右閥體(44)的內腔中，進液管(2)的左端位於進液腔(4)內，右端連接設有外螺紋的進液接口(1)，進液管(2)的左端正對活塞(5)的小徑端；左閥體(41)的下壁設有上下貫通的拉線穿孔(14)，不鏽鋼拉線(17)穿裝在拉線穿孔(14)內，不鏽鋼拉線(17)上設有用於密封拉線穿孔(14)下端的壓力腔洩壓口(16)的密封球(15)，壓力腔(7)內設有對活塞(5)起限位作用的活塞擋塊(21)，活塞擋塊(21)位於不鏽鋼拉線(17)和活塞(5)之間；導管(3)連通壓力腔(7)和進液管(2)，導管(3)在壓力腔(7)內設有壓力腔進液口(10)，導管(3)在進液管(2)內設有導管進液口(11)，導管進液口(11)上設有帶復位彈簧(12)的導管堵頭(13)；不鏽鋼拉線(17)的上端穿過導管(3)後與導管堵頭(13)連接，下端與不鏽鋼浮球(20)連接；排液管(43)的側壁上設有液位調節器(18)，供液位調節用繞線(19)的一端和液位調節器(18)連接，另一端和不鏽鋼浮球(20)上的不鏽鋼拉線(17)連接。
2. 如權利要求1所述的壓差動力式液位自動控制閥，其特徵在 於螺紋連接部A (22)為倒螺紋，螺紋連接部B (23)為順螺紋。
3. 如權利要求1所述的壓差動力式液位自動控制閥，其特徵在 於活塞(5)大徑端的面積至少是小徑端面積的3倍。
4. 如權利要求1所述的壓差動力式液位自動控制閥，其特徵在 於導管(3)設置在左閥體(41)和右閥體(44)的上壁內或前側 壁內或後側壁內，或設置在左閥體(41)和右閥體(44)外部。
全文摘要
一種壓差動力式液位自動控制閥，閥門開啟和關閉採用壓差動力式原理壓力液體由進液管作用於活塞的右側，同時，壓力液體也通過導管進液口經由導管，再由壓力腔進液口進入壓力腔，當壓力液體充滿壓力腔時，活塞左側的壓強也達到右側的壓強。活塞左側面積至少是右側面積的3倍，所以在活塞的左右兩側形成一個較大的壓差，活塞由左向右移動，同時也使活塞有足夠的力量來頂住進液管，從而達到密封的效果。本發明所述的壓差動力式液位自動控制閥，採用壓差動力式流體力學原理，有效地控制進液或出液，並具備自動開啟和自動關閉功能，從而達到節約用水或杜絕浪費有用液體的目的，沒有安全隱患。
文檔編號F16K21/00GK101598229SQ20091016062
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月17日 優先權日2009年7月17日
發明者陳銀寶 申請人:陳銀寶