专利名称：电磁式流量测量和控制一体化装置的制作方法
技术领域：
本发明所述的电磁式流量測量和控制一体化装置，涉及电磁式流量计和控制阀领域，特别涉及热计量、水计量、污水计量、供热节能、室温控制等领域。本发明适用于户用热量表、冷量表、水表、污水表等流量測量与控制领域，特别适用于户用平衡表、平衡热量表等产品，其原理和结构也适用于其他需要流量控制的通用领域。
背景技术：
电磁流量计是ー种基于法拉第电磁感应原理的流量测量仪表，其基本原理是当带有导电介质的流体通过磁场时，流体切割磁力线，在磁场的垂直方向上产生感应电势，感应电势的幅度和流体的流速成正比，从而获得流体的流速，进而获得流体的流量。为了产生磁场，在測量管的周围，安装有励磁线圈，所产生的磁场穿过流体，从而在流体中产生感应电势，在感应电势的正负极位置安装电极，即可测量感应电势的大小。电磁流量计在流量测·量中有广泛的应用，具有測量精度高、线性度好、測量管内无构造件、抗污染物等优势。控制阀是ー类流量控制装置，主要由阀体、阀芯和阀杆等部件组成，阀杆推动阀芯运动，改变流道的流通面积大小，从而控制流量。控制阀按结构分类，有球阀、蝶阀、闸阀等。球阀是ー种以旋转运动控制流量的控制阀，阀芯为球形，有一个通孔，当阀芯旋转时，通孔位置随之变化，从而改变流道的流通面积，实现流量控制，包括流道的导通和关闭。现有技术，流量測量和控制的实现，通常情况下，由独立的流量计和控制阀组成。比如，将流量计和控制阀串联在同一管路上，控制阀根据流量计测得的流量信号，调整阀门的开度，从而控制流量。这种独立的配置方法，流量计和控制阀要分别安装，存在安装复杂、占用空间大的问题，在机箱和井道等空间局促的场合，该方法实施难度大、成本高，尤其在需要计量收费的应用场合，还容易被人为破坏，从而不具有防盗能力。该方案通常使用在エ业等一般场合，在特定场合，如城市集中供暖的户用平衡表、平衡热量表等，该方法存在安装复杂、占用空间大、成本高、不防盗等问题，所以并不适用。为了解决供热领域流量控制的问题，也有将流量计和控制阀安装于同一壳体的方法。因为流量计和控制阀在壳体内是分立的，所以这种方法只是简单地解决了安装问题，仍然没有解决占用空间大、成本高的问题。随着城市集中供暖的发展，发明一种能够实时控制供热流量的仪表，在供热节能中显得越来越重要，特别是提供一种便于安装、体积小、成本低的一体化供热流量控制仪表，满足该领域的使用要求，成为解决集中供热系统节能的重要方案之一。现有技术中，还未见有将流量计和控制阀完全结合的一体化布置方法。综上所述，现有技术的流量測量和控制装置存在以下问题
I无论独立的方法，还是分立的方法，体积大，成本高；
2独立的方法，需要安装两个部件，安装复杂且无法有效防盗
发明内容
本发明的目的在于提供一种电磁式流量测量和控制一体化装置，集电磁式流量计和控制阀为一体，解决现有技术存在的问题，特别是解决户用平衡表、平衡热量表的构造问题。该装置进一步通过电子部件和软件，实现流量计量、热计量、流量控制、热流量控制、室温控制等功能，可以满足城市供暖的节能要求。
电磁式流量测量和控制一体化装置，它包括阀体、阀芯和阀杆；阀体包括进水管、阀腔体、出水管、阀腔盖、线圈，阀腔体位于进水管和出水管之间，阀腔体和阀腔盖组成一个顶部开口的阀腔，阀芯安装在阀腔内；阀芯设有连接进水管和出水管的通孔，阀芯包括第二磁芯、第一电极、第二电极、引线；第二磁芯位于阀芯通孔的上方，第一电极、第二电极对称分布于通孔的两侧内壁，引线为倒叉形，引线的叉头两端分别与第一电极、第二电极相连，弓丨线的叉杆从阀杆伸出；阀杆位于阀芯顶部，从阀腔体和阀腔盖组成一个顶部开口的阀腔伸出，阀杆与阀腔盖之间设有密封圈。所述的阀体，进一步包含有第一磁芯，线圈包围第一磁芯。 所述阀芯，进一步包含有第三磁芯，位于阀芯通孔的下方。所述阀芯，其通孔截面的垂直方向尺寸小于水平方向尺寸。所述阀杆，位于阀芯的上部，并和阀芯一体，阀芯和阀杆为同一垂直旋转轴心，可以实现水平旋转。所述的阀体的制造材料为塑料、铜、不锈钢、铝合金或复合材料；所述的塑料为导电塑料。所述的阀体衬有金属屏蔽层；
所述的引线的叉头设有温度传感器。本发明解决了现有技术存在的体积大、成本高、安装复杂的问题，同时提高了防盗能力。现有技术中，最接近方法是将流量测量装置和控制装置分置在一个壳体中，未见有将流量测量装置和控制装置一体化的方法。本发明将电磁式流量传感器的电极内置于控制阀的阀芯内，线圈置于阀体的底部，同时增加了控制阀的进水管和出水管的长度，以便稳定流体的流场，提高流量传感器的测量精度。本发明根据城市供暖管网的特点，采用电磁感应原理测量流体的流速，具有测量精度高、线性度好、测量管内无构造件、抗污染物等优势。控制阀采用类似球阀的布置方式，阀芯为带有通孔的圆柱形，通孔的上方和下方，包含有软磁芯材料的磁芯，以便改善通孔位置的磁场分布。本发明所用电磁感应测量原理的流量传感器，由线圈和电极组成。其中，线圈布置在阀体的底部，包含有磁芯，以便提高磁场的强度。电极布置在通孔的两侧内壁上，通孔的截面被布置成长圆形，以缩小上下的间距，提高磁场的强度，同时减小阀芯的总体尺寸。根据本发明的另一方面，提供了一种测量双向流量的方法，方便了安装。本发明的进水管和出水管，以及阀体采用对称布置，阀芯和内部的流量传感器也采用对称布置，以便测量双向流量。本发明所提供的方法，进水和出水的方向可以任意选择，相对于现有技术，安装时无需考虑进水和出水的方向，从而简化了安装。根据本发明的另一方面，提供了一种热流量的测量布置方法，降低了热流量测量成本。本发明在阀芯中，进一步包含有温度传感器，传感器信号通过导线传输至外部，从而测得流体的温度，进而获得流体的热量。本发明将温度传感器内置于阀芯中，现对于现有技术，具有结构简单、成本低的特点。
与现有技术相比，本发明具有以下优点
1)电磁流量计和控制阀一体化，体积小，便于安装，成本低；
2)电磁流量计和控制阀一体化，不容易被人为破坏，防盗能力强；
3)装置采用对称布置，容易实现双向測量，简化了安装；
4)阀芯内置温度传感器，实现热量測量，结构简单、成本低。本发明的任ー技术方案不一定能全部实现以上有益效果。
图I是电磁式流量測量和控制一体化装置实施例的剖面示意 图2是本发明电磁式流量測量和控制一体化装置实施例的A-A面剖面示意 图中，进水管la、阀腔体lb、出水管Ic、阀体盖Id、金属屏蔽层le、阀芯2、线圈3、第一磁芯4、第二磁芯5、第三磁芯6、第一电极7a、第二电极7b、阀杆8、引线9、密封圈10、温度传感器11。
具体实施例方式參见图1，为本发明流量測量和控制一体化装置实施例的剖面图。进水管la、出水管lc、阀体lb、阀体盖ld，构成了装置的壳体部分，其中进水管la、出水管Ic和阀体Ib为 一体部件，采用塑料材料注塑成型エ艺制造，并在阀体Ib位置有不锈钢内衬le，阀体盖Id采用塑料材料制造。进水管Ia和出水管Ic为圆形管道，包含有连接外部管道的标准螺纹，以便和外部管道连接。进水管Ia和出水管Ic采用对称设计，进水和出水的方向可以任意选择，以便安装。阀体Ib内有圆柱形腔体，腔体与进水管Ia和出水管Ic的管路相通。装配时，腔体内先安装阀芯2，再安装阀体盖ld，阀体盖Id和阀体Ib之间用密封材料密封固定，密封材料可以选择胶水、橡胶、聚四氟こ烯等。进水管la、出水管lc、阀体lb、阀体盖Id所组成的装置外壳，本实施例选用塑料材料，其他可以用铜、不锈钢等金属材料制造，也可以选择复合材料。阀芯2采用塑料材料注塑成型エ艺制造，形状为圆柱体，中部位置有水平方向的长圆形通孔(參见图2)。阀芯2安装在阀体Ib和阀体盖Id构成的阀腔体内，可以水平旋转。当阀芯2处于如图I所示的导通位置吋，阀芯的通孔、进水管la、出水管Ib的管道构成了完整的流道，以便实现流量的測量。如图I所示的位置，阀芯旋转90度，即为关闭状态。阀芯2内部包含有电极7a、电极7b，通孔上方包含有第ニ磁芯5，通孔下方包含有第三磁芯6，磁芯采用注塑成型エ艺固定在阀芯内。线圈3位于阀体的底部，采用水平方向绕制，图I和图2所示为线圈的剖面，线圈3中部包含有第一磁芯4。根据法拉第电磁感应原理，线圈3在通孔中产生垂直方向的磁场，磁场穿过通孔中的流体，从而在流体中产生感应电势。磁芯5的中心包含有垂直方向的孔，以便放置引线9。阀芯2的通孔两侧进ー步包含有电极7a和电极7b (參见图2)，以便测量感应电势。电极7a和电极7b为导电塑料，并且采用注塑成型エ艺固定在通孔内壁上。阀芯2还进ー步包含有阀杆8，本实施例的阀杆8和阀芯2采用注塑成型エ艺一体制造。阀杆8和阀芯2围绕同一垂直转动轴水平旋转，以便实现阀芯的导通和关闭。设置在阀杆8与阀腔盖Id之间的密封圈10，可以采用O型橡胶圈、油封或密封填料等密封方式。阀芯2还进ー步包含有引线9，引线9穿过阀杆8，和外部的电路连接。本实施例的引线9采用印刷电路板制造，用于电极7a和电极7b的外部电连接(参见图2)。引线9以及相关电路为本行业专业人员所熟知的技术，能够很容易的被理解和利用，本实施例中不再深入予以解释。阀芯2还进一步包含有温度传感器11，以便测量流体的温度，进而获得流体的热量，温度传感器11安装在引线9的印刷电路板上。由于阀芯2内的传感器采用对称设计，进水和出水的方向可以任意选择，可以方便的安装。本实施例电磁式流量测量和控制一体化装置，在阀芯通孔的上部和下部均安装了磁芯，为了简化工艺、降低成本，也可以只在通孔上方布置一个磁芯。以上情况的组合，亦在本专利的保护范围内。本实施例电磁式流量测量和控制一体化装置，线圈位于阀体的底部，也可以将线圈布置在阀体的上部，或者其他区域，此类情况亦在本发明的保护范围内。 本实施例电磁式流量测量和控制一体化装置，阀芯内的通孔为长圆形，此外还可以用长方形、圆形、椭圆形等形状，此类情况亦在本专利的保护范围内。本实施例电磁式流量测量和控制一体化装置，阀芯为带通孔圆柱形，其他形状，如球形等形状，亦在本专利的保护范围内。以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围。
权利要求
1.一种电磁式流量測量和控制一体化装置，其特征在于它包括阀体、阀芯(2)和阀杆(8);阀体包括进水管(la)、阀腔体(lb)、出水管(lc)、阀腔盖(Id)、线圈(3)，阀腔体(Ib)位于进水管(Ia)和出水管(Ic)之间，阀腔体(Ib)和阀腔盖(Id)组成ー个顶部开ロ的阀腔，阀芯(2 )安装在阀腔内；阀芯(2 )设有连接进水管(Ia)和出水管(Ic)的通孔，阀芯(2 )包括第二磁芯(5)、第一电极(7a)、第二电极(7b)、引线(9);第二磁芯(5)位于阀芯通孔的上方，第一电极(7a)、第二电极(7b)对称分布于通孔的两侧内壁，引线(9)为倒叉形，引线(9)的叉头两端分别与第一电极(7a)、第二电极(7b)相连，引线(9)的叉杆从阀杆(8)伸出；阀杆(8)位于阀芯(2)顶部，从阀腔体(Ib)和阀腔盖(Id)组成ー个顶部开ロ的阀腔伸出，阀杆(8)与阀腔盖(Id)之间设有密封圈(10)。
2.如权利要求I所述ー种电磁式流量測量和控制一体化装置，其特征在于所述的阀体，进ー步包含有第一磁芯(4)，线圈(3)包围第一磁芯(4)。
3.如权利要求I所述ー种电磁式流量測量和控制一体化装置，其特征在于所述阀芯(2)，进ー步包含有第三磁芯(6)，位于阀芯(2)通孔的下方。
4.如权利要求I所述ー种电磁式流量測量和控制一体化装置，其特征在于所述阀芯(2)，其通孔截面的垂直方向尺寸小于水平方向尺寸。
5.如权利要求I所述ー种电磁式流量測量和控制一体化装置，其特征在于所述阀杆(8)，位于阀芯(2)的上部，并和阀芯(2) —体，阀芯(2)和阀杆(8)为同一垂直旋转轴心，可以实现水平旋转。
6.如权利要求I所述的ー种电磁式流量測量和控制一体化装置，其特征在于所述的阀体的制造材料为塑料、铜、不锈钢、铝合金或复合材料；所述的塑料为导电塑料。
7.如权利要求I所述的ー种电磁式流量測量和控制一体化装置，其特征在于所述的阀体衬有金属屏蔽层(Ie)； 如权利要求I所述的ー种电磁式流量測量和控制一体化装置，其特征在于所述的引线(9 )的叉头设有温度传感器(11)。
全文摘要
本发明公开了一种电磁式流量测量和控制一体化装置。它包括阀体、阀芯和阀杆；阀体包括进水管、阀腔体、出水管、阀腔盖、线圈，阀腔体位于进水管和出水管之间，阀腔体和阀腔盖组成一个顶部开口的阀腔，阀芯安装在阀腔内；阀芯设有连接进水管和出水管的通孔，阀芯包括第二磁芯、第一电极、第二电极、引线；第二磁芯位于阀芯通孔的上方，第一电极、第二电极对称分布于通孔的两侧内壁，引线为倒叉形，引线的叉头两端分别与第一电极、第二电极相连，引线的叉杆从阀杆伸出；阀杆从阀腔体和阀腔盖组成一个顶部开口的阀腔伸出，阀杆与阀腔盖之间设有密封圈连接。本发明将流量传感器和控制阀共为一体，结构简单紧凑，具有体积小、成本低、便于安装等特点。
文档编号F16K27/06GK102840356SQ20121030176
公开日2012年12月26日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者李资庭 申请人:杭州云谷科技有限公司