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專利名稱：小功耗流量計量電磁閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流量計量閥領(lǐng)域。
計算單元包括計算單元電路板9、讀卡器、存儲卡，外部是計算單元外殼10。
線圈驅(qū)動單元30，內(nèi)部為電路板。
流量檢測單元工作原理用戶所需的供水經(jīng)總進(jìn)水口1進(jìn)入流量檢測單元，流量檢測葉輪2和流量檢測葉輪軸3在水壓的推動下繞自身軸轉(zhuǎn)動，固定在流量檢測葉輪軸3上的永久磁鐵7同步轉(zhuǎn)動，固定在流量檢測上蓋板29上的感應(yīng)線圈8得到感應(yīng)信號，并將此感應(yīng)信號送至計算單元電路板9，經(jīng)流量檢測后的水流經(jīng)檢測出水口5流入膜閥單元。
計算單元工作原理計算單元是一塊電路板，首先，計算單元記錄用戶購買到的可用水量，同時接收來自于感應(yīng)線圈8的流量信號，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，對線圈驅(qū)動單元發(fā)出信號，關(guān)閉流水通道。待用戶購買可用水量并輸入計算單元進(jìn)行存儲后，計算單元發(fā)出信號，開啟流水通道。本部分工作原理采用公知技術(shù)實現(xiàn)，而且只是本發(fā)明的附屬部分，這里不進(jìn)行過多的說明。
該類技術(shù)是將控制檢測計量技術(shù)與公知的球閥作用相結(jié)合，使拖動球閥的電機(jī)通過電流實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，達(dá)到控制水流通斷目的。
因為家庭使用的水表與供水管網(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)動時，水表的控制部分先通過電池給電機(jī)通電，電機(jī)轉(zhuǎn)動后其轉(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)生球閥頻繁啟停動作時，由于電池不能對外提供充足電流，會使控制失效，也無法滿足較長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，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)動要求電池對外提供較大較穩(wěn)定的電流，這是目前采用轉(zhuǎn)動球閥技術(shù)的水表未解決的問題。
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)電作為能源實現(xiàn)控制目的，但存在消耗功率大，響應(yīng)時間長等不足。
綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)不足的關(guān)鍵點是轉(zhuǎn)動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)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是小功耗流量計量電磁閥，還包括膜閥單元和控制膜閥動作的空腔閥單元；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)造包括中空圓柱形的空腔閥閥套，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)動單元連接。
所述的膜閥腔體是中空圓柱形狀的殼體，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作控制膜閥的壓差控制水流的通斷。采用電磁場能量轉(zhuǎn)換方式控制空腔閥的動作。膜閥壓差技術(shù)利用流體自身的壓力差提供的能量，實現(xiàn)膜閥的關(guān)閉和開啟，由于控制膜閥機(jī)械動作所需能量少，去掉現(xiàn)有技術(shù)中使用的電機(jī)，大幅度減少功耗和對自備電池能量的需求。
小功耗流量計量電磁閥包括流量檢測單元、計算單元、線圈驅(qū)動單元、膜閥單元和控制膜閥動作的空腔閥單元，其中流量檢測單元、計算單元、線圈驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)和工作原理與現(xiàn)有技術(shù)相同。
小功耗流量計量電磁閥的工作過程是用戶在用水管理部門購買用水量，并在存儲卡內(nèi)錄入數(shù)據(jù)。用戶回到家后，將存儲卡與計算單元的讀卡裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。計算單元內(nèi)的存儲器將讀入的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，并換算為可使用的流量。計算單元接受來自感應(yīng)線圈8的流量信號，計算單元內(nèi)的存儲器隨時記錄自流量檢測單元輸入的信息，并與用戶用水量進(jìn)行比較計算。同時，隨時檢測自備電池的容量。計算單元內(nèi)一旦計算出用戶可用水流量接近用完時，對線圈控制單元發(fā)出關(guān)閉膜閥的指令。發(fā)現(xiàn)電池容量不夠時，對線圈控制單元發(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，去用水管理部門購買用水量，或發(fā)現(xiàn)電池警報時，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與流量檢測單元和計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，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，膜閥截斷，當(dāng)膜閥1 5向上時，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)造包括中空圓柱形的空腔閥閥套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)動單元30連接。
膜閥腔體24是中空圓柱形狀的殼體，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。
膜閥的工作原理來自膜閥進(jìn)水口12的水流通向兩個方向，一個是膜閥供水閥口13，一個是進(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。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對外提供用水，膜閥腔體蓋17通過與膜閥腔體24之間的螺紋配合連接，保證無水流自膜閥腔體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，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，實現(xiàn)對外正常供水。
需要本發(fā)明的計量電磁閥停止供水時，空腔閥閥芯25在空腔閥線圈28產(chǎn)生的力矩作用下轉(zhuǎn)動一定角度，使空腔閥閥芯25和空腔閥閥套19上的連通孔錯開，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運動，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)需要打開膜閥對外供水時，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的兩個孔正對，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。空腔閥閥芯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)動時將迫使空腔閥閥芯25同步轉(zhuǎn)動，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在受到磁場力時，將沿磁場的中心方向運動，由于該磁場為圓弧線，所以，空腔閥轉(zhuǎn)臂27在磁場力的作用下，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中未有電流通過時，空腔閥轉(zhuǎn)臂27不受力，空腔閥線圈28中通有電流時，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，空腔閥轉(zhuǎn)臂27向另一邊偏轉(zhuǎn)。空腔閥轉(zhuǎn)臂27的上述運動為空腔閥轉(zhuǎn)軸26提供了轉(zhuǎn)動力矩。線圈驅(qū)動單元30按照計算單元發(fā)出的信號供給空腔閥線圈28中的電流，進(jìn)行驅(qū)動。
權(quán)利要求
1.一種小功耗流量計量電磁閥，包括流量檢測單元、計算單元、線圈驅(qū)動單元、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)造包括中空圓柱形的空腔閥閥套(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)動單元(30)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小功耗流量計量電磁閥，其特征是膜閥腔體(24)是中空圓柱形狀的殼體，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所述的小動耗流量計量電磁閥，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，實現(xiàn)膜閥的關(guān)閉和開啟，由于控制膜閥機(jī)械動作所需能量少，去掉現(xiàn)有技術(shù)中使用的電機(jī)，大幅度減少功耗和對自備電池能量的需求。
文檔編號G01F1/075GK1465958SQ0212358
公開日2004年1月7日 申請日期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 申請人:薛民, 魏德保, 薛 民