一種通斷控制器專用執行器的製造方法

2023-06-05 05:25:41

一種通斷控制器專用執行器的製造方法
【專利摘要】本發明公開一種通斷控制器專用執行器，包括電路執行控制項和閥體，電路控制項包括驅動電機，驅動輪，齒輪箱，控制電路板和控制導線；閥體包括閥杆，密封膠圈，球弧面密封層和閥芯，其特徵在於所述電路執行控制項內設有開閥光電開關、關閥光電開關、遮光轉盤和遮光板；遮光板由遮光轉盤帶動，檢測驅動電機轉動行程是否到位；所述閥體的兩端設有外螺紋，外螺紋與標準的表接頭匹配連接；所述閥體的製造模具工藝參數進行合理調整，控制閥體內部球弧面密封層和閥芯之間的密封接觸壓力，閥芯在工作介質為水，1.6MP工作壓力下的啟動扭矩小於0.1N·m，驅動電機和齒輪組的使用壽命大於10萬次。
【專利說明】一種通斷控制器專用執行器
【技術領域】
[0001]本發明涉及供熱計量和供熱調控的供熱管路通斷(啟閉)控制，具體為一種通斷控制器專用執行器(電動球閥)。該專用執行器主要適用於通斷時間面積法熱計量系統。
【背景技術】
[0002]當前降低建築能耗成為我國能源結構調整的重要組成部分。建築節能作為推進可持續能源發展戰略的重要舉措，具體包括採用一系列節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，在建築能源消耗上佔據較大比例。尤其是在當前空氣品質堪憂的地區，供熱採暖作為城市大氣霧霾的主要元兇之一，如何實現其節能減排引起越來越多的重視。目前我國正在大力推進供熱體制改革，實行按戶熱計量收費，以減少熱不均性及不必要的熱浪費。通斷時間面積法是《供熱計量技術規程》中列出的用戶熱量分攤方法之一，是基於通斷式供熱控制模式的熱分攤技術，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濟、環境效益。實施基於通斷面積法熱分攤計量的主要裝置之一是通斷控制器，通斷控制器包含軟、硬體部分。其中軟體部分包括基於計算通斷時間的內置程序及控制指令，硬體部分主要為通斷控制器專用執行器(電動球閥)。目前市場上該類產品差異主要為軟體程序部分和硬體結構上，因此開發出結構完備、可靠耐用的通斷控制專用執行器是該計量方式有效實施的前提條件。
[0003]現有的通斷時間面積法熱計量裝置通斷控制器執行器是選用普通電動球閥，其閥體部件內部密封層和閥芯之間的密封為浮動緊密封結構，普通電動球閥在1.6MP工作壓力下(工作介質為水)的啟動扭矩一般大於0.13N.πι，導致其驅動電機的使用壽命在7萬次以下。普通電動球閥閥杆的軸向密封結構為單層膠圈密封，在啟閉工作次數超過5萬次以後，易出現軸向洩露。普通電動球閥採用機械結構的限位開關來限制和反饋球閥的啟閉狀態，限位開關為機械硬接觸，易磨損，其機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較高的限位開關故障率。普通電動球閥沒有設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螺紋結構，易於安裝連接到管路中，但不符合通斷控制器執行器便於拆卸維護的要求。通斷時間面積法熱計量裝置對通斷控制器執行器的要求是:使用壽命達到啟閉10萬次以上，可安裝溫度傳感器測溫探頭，便於安裝施工及維護維修。目前使用的普通電動球閥不能很好地達到上述要求。

【發明內容】

[0004]針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種通斷控制器專用執行器。該執行器適用於通斷時間面積法熱計量系統，能夠在通斷時間面積法熱計量系統中執行通斷控制器的控制指令，實現通斷功能，具有使用壽命長，可靠性高，工程安裝和維護維修便利，節約成本等特點。
[0005]本發明解決所述技術問題的技術方案是，設計一種通斷控制器專用執行器，該執行器包括電路執行控制項和閥體，電路控制項包括驅動電機，驅動輪，齒輪箱，控制電路板和控制導線；閥體包括閥杆，密封膠圈，球弧面密封層和閥芯，其特徵在於所述電路執行控制項內設有開閥光電開關、關閥光電開關、遮光轉盤和遮光板；遮光板由遮光轉盤帶動，檢測驅動電機轉動行程是否到位；所述閥體的兩端設有外螺紋，外螺紋與標準表的接頭匹配連接；所述閥體的製造模具工藝參數進行合理調整，控制閥體內部球弧面密封層和閥芯之間的密封接觸壓力，閥芯在工作介質為水，1.6MP工作壓力下的啟動扭矩小於0.1N.πι，驅動電機和齒輪組的使用壽命大於10萬次；閥體中閥杆軸向密封結構設計為多層(2層或2層以上)密封膠圈，材料為氰化丁腈橡膠，保證閥杆的軸向密封良好，在工作介質為水，1.6ΜΡ工作壓力下啟閉10萬次無軸向洩露；閥體底部設有測溫孔，測溫孔內設有可與溫度傳感器進行連接的標準螺紋，用於安裝溫度傳感器測溫探頭。
[0006]與現有技術相比，本通斷控制器專用執行器因為改進閥體結構的密封設計要求和製造方法，合理控制閥體部件的製造模具工藝參數，使其閥門啟動扭矩小於0.1N.m ;閥體中閥杆軸向密封結構設計為多層(2層或2層以上)密封膠圈，更好地預防軸向洩露；以開閥光電開關和關閥光電開關代替傳統機械限位開關，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於閥體中；閥體兩端設有可與表接頭連接的外螺紋，工程安裝和維護維修便利，具有壽命長、可靠性高、節約成本，體積小等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發明通斷控制器專用執行器一種實施例的外部形狀結構示意圖。
[0008]圖2為本發明通斷控制器專用執行器一種實施例中電路執行控制項的內部組成結構示意圖。
[0009]圖3為本發明通斷控制器專用執行器一種實施例的閥體內部組成結構示意圖。
[0010]圖4為發明通斷控制器專用執行器一種實施例的光電開關與擋板處橫向結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]以下結合實施例及其附圖對本發明作進一步詳細描述。
[0012]本發明設計的通斷控制器專用執行器(簡稱執行器，參見圖1-4)，包括電路執行控制項I和閥體2，電路控制項I包括驅動電機11，驅動輪12，齒輪箱13，控制電路板16和控制導線17 ;閥體2包括閥杆21，密封膠圈22，球弧面密封層23和閥芯24，其特徵在於所述電路執行控制項I內設有開閥光電開關15、關閥光電開關18、遮光轉盤14和遮光板19 ;遮光板19由遮光轉盤14帶動，檢測驅動電機11轉動行程是否到位；所述閥體2的兩端設有外螺紋26，外螺紋26與標準表的接頭匹配連接；所述閥體2的製造模具工藝參數進行合理調整，控制閥體2內部球弧面密封層23和閥芯24之間的密封接觸壓力，閥芯24在工作介質為水，
1.6MP工作壓力下的啟動扭矩小於0.1N.m，驅動電機和齒輪組的使用壽命大於10萬次。
[0013]本發明執行器所述閥體2中的密封膠圈22為2層或2層以上。
[0014]本發明執行器所述密封膠圈22所用材料優選氰化丁腈橡膠。
[0015]本發明執行器還可配備溫度傳感器，且在閥體2底部設有測溫孔25，該測溫孔25帶有內螺紋，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]本發明執行器安裝於供熱管路中，執行接通或阻斷管路內流體流動的動作。電路執行控制項I內設有開閥光電開關15和關閥光電開關18,由遮光轉盤14帶動遮光板19,用於檢測電機轉動行程是否到位，具有可靠度強和長壽命特點。
[0017]本發明執行器的工作過程和原理是(參見圖1-3)，當該執行器中的電路執行控制項I通過控制導線17接收到外部通斷控制器發出的控制信號，由電路控制板16來控制驅動電機11帶動齒輪箱13內的驅動輪12，使閥杆21發生轉動，此時齒輪箱13起到減速和增力的作用，閥杆21運轉實現閥芯24的轉動開啟或關閉。
[0018]本發明執行器為通斷時間面積法熱計量裝置的特有專屬功能設計和製造，與普通電動球閥(目前使用的通斷控制器執行器)不同，其設計的主要控制參數是使用壽命(啟閉次數)，而不是水流方向的密封性。本發明執行器在設計閥體2的製造模具工藝參數時，進行合理調整和改進，以控制裝配後閥體2內部的球弧面密封層23和閥芯24之間的密封接觸壓力，適當降低水流方向的密封性，使閥芯24在工作介質為水，1.6MP工作壓力下的轉動啟動扭矩小於0.1N.πι，保證電路執行控制項I內裝設的驅動電機11和齒輪箱13內齒輪組的使用壽命大於10萬次。同時增加閥杆21軸向密封膠圈22的層數，由現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)，大大提高閥杆21軸向的密封可靠性，保證10萬次啟閉壽命內無洩露。閥體2的底部設有測溫孔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，以達到測定熱用戶水溫(供水或回水)的目的。閥體2兩端設有外螺紋26，用於連接標準的表接頭，便於安裝和拆卸維護。
[0019]本發明執行器的電路執行控制項I中採用開閥光電開關15和關閥光電開關18取代傳統的限位開關，其工作原理是對紅外發射光的阻斷和導通，利用紅外接收管感光導通與閉光截止特性來實現開和關的判斷。為便於說明光電開關工作過程(參見圖4)，假定當前閥門為關閉狀態，即遮光轉盤14逆時針旋轉45°，處在關閥光電開關18的凹槽內。當執行方式為開閥時，控制導線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15導通，驅動電機11通電開始運轉，通過齒輪箱13內驅動輪12減速增扭逆時針帶動閥杆21和遮光轉盤14，經過約12秒周期時間，遮光轉盤14逆時針旋轉90°遮光板19轉至開閥光電開關15的凹槽內，開閥光電開關15截止，驅動電機11斷電，停止運轉，此時閥門為開通狀態；當給定控制導線17額定關閥電壓信號，控制電路板16接收到關閥電壓信號，關閥光電開關18導通，驅動電機11通電開始運轉，通過齒輪箱13內驅動輪12減速增扭，逆時針帶動閥杆21和遮光轉盤14，經過約12秒周期時間，遮光轉盤14逆時針旋轉90°，遮光板19轉至關閥光電開關18的凹槽內，關閥光電開關18截止，驅動電機11斷電停止運轉，此時閥門為關閉狀態。本實施方式中，開閥光電開關15與關閥光電開關18，沿著遮光轉盤14上遮光板19的圓周軌跡呈90°夾角設計，遮光轉盤14的兩個遮光板19按180°相對設計，由此完成每90°旋轉開閥與關閥的定位狀態。在運轉過程中，無機械觸點的半導體限位開關可以避免觸點機械磨損與觸點通斷產生的電火花燒蝕，使這一光電設計結構具有運轉噪聲小、壽命長、可靠性高等優點。理論上來說，光電開關的壽命可以沒有限制，遠大於10萬次。
[0020]本發明執行器屬於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，探頭絲堵32與測溫孔25的內螺紋連接，測溫導線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。本發明採用的開閥光電開關15和關閥光電開關18,包含在結構上相互分離且光軸相對放置的發射器和接收器,發射器發出的光線直接進入接收器。當遮光板19經過二者之間且阻斷光線時，光電開關將產生信號。該方式較傳統常用的機械限位開關(位移開關)控制方式更為精確，可靠度也大為增強。非接觸式控制使得產品更加耐用，很大程度上增加使用壽命。另外閥體2在材料和結構上也進行了改進，通過改變閥杆21軸向密封設計，增加密封膠圈22厚度和層數來達到閥杆21軸向防漏的目的，同時鑑於該執行器應用領域的專有性，可在水流方向密封上適當降低要求，調整和控制閥芯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轉動的驅動扭矩，延長驅動電機11和齒輪箱13內齒輪組的壽命O
[0021]本發明執行器在水為介質、1.6MPa工作壓力下的使用壽命以啟閉次數計算超過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，且創新設計的測溫孔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；創新設計的閥體2兩端可與表接頭連接的標準外螺紋結構，大大方便了工程安裝施工和通斷控制器執行器的維護維修。
[0022]本發明未述及之處適用於現有技術。
【權利要求】
1.一種通斷控制器專用執行器，包括電路執行控制項和閥體，電路控制項包括驅動電機，驅動輪，齒輪箱，控制電路板和控制導線；閥體包括閥杆，密封膠圈，球弧面密封層和閥芯，其特徵在於所述電路執行控制項內設有開閥光電開關、關閥光電開關、遮光轉盤和遮光板；遮光板由遮光轉盤帶動，檢測驅動電機轉動行程是否到位；所述閥體的兩端設有外螺紋，外螺紋與標準的表接頭匹配連接；所述閥體的製造模具工藝參數進行合理調整，控制閥體內部球弧面密封層和閥芯之間的密封接觸壓力，閥芯在工作介質為水，1.6MP工作壓力下的啟動扭矩小於0.1N.m，驅動電機和齒輪組的使用壽命大於10萬次。
2.根據權利要求1所述的通斷控制器專用執行器，其特徵在於所述閥體中的密封膠圈為2層或2層以上。
3.根據權利要求1所述的通斷控制器專用執行器，其特徵在於所述密封膠圈所用材料為氰化丁腈橡膠。
4.根據權利要求1所述的通斷控制器專用執行器，其特徵在於該執行器可配裝溫度傳感器，且在閥體底部設有測溫孔，該測溫孔帶有內螺紋，可與溫度傳感器的探頭絲堵匹配連接。
5.權利要求1-4任一項所述的通斷控制器專用執行器專用於通斷時間面積法熱計量系統中。
【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 優先權日:2013年11月15日
【發明者】齊承英, 吳向東 申請人:河北工業大學, 石家莊工大科雅能源技術有限公司