集成于气量计中的阀门以及其操作方法与流程

本发明涉及一种集成于智能气量计中的阀门以及所述阀门的操作方法，其中所述气量计用于住宅或工业供气。

背景技术：

智能气量计一般包括具有气体入口与气体出口的测量壳体，控制流经所述测量壳体中的气流的控制系统，用于远程查询相关计数器状态的计数装置，以及用于远程关闭/打开气流的开关。其中所述测量壳体具有两个可选择性充入气体的柔性测量腔。所述远程开关可为一预付费系统或者为一能够使特定区域的气体供应系统上的气量计失效的系统。阀门设置于所述气体入口，其采用电驱动方式。为将具有电源的阀门装设于气量计的壳体内部，人们对阀门的小型化、低噪音、高的操作安全性以及低能耗提出了需求。另外，还需要避免所述阀门在驱动时产生火花。

技术实现要素：

鉴于上述情况，本发明提供一种用于集成于具有电机驱动的气量计中的阀门，以及一种操作所述阀门的方法。所述阀门没有上述列出的缺点，其长时间不需维修，制造简单，而且可容易地集成在具有传统结构的智能气量计中。

一种集成于气量计中的阀门，包括开关主体、传动装置以及具有唇形密封件的阀座，所述传动装置包括电机减速传动装置及组合的丝杆驱动装置，所述开关主体在电机减速传动装置和组合的丝杆 驱动装置的驱动下相对所述阀座沿纵向移动。在阀门保持气密性的关闭状态下，所述传动装置是非偏位的。

作为一种优选方案，在完成关闭时，在完成关闭时，一个偏位行程被提供给处于关闭状态中的开关主体使其处于偏位状态，在保持阀门气密性的同时，一个非偏位行程被提供给所述开关主体使其回落至一非偏位的状态。

作为一种优选方案，所述开关主体的偏位行程的限制通过一固定挡块来实现。

作为一种优选方案，所述开关主体的偏位行程的限制通过所述开关主体碰撞设置于阀座中的唇形密封件。

作为一种优选方案，在保持阀门气密性的同时，一偏位传输底座内的一行程在关闭方向上被指定给所述开关主体。

作为一种优选方案，在关闭状态下，所述唇形密封件被气体压力支撑且被所述开关主体按压抵触。

一种用于气流计的阀门的操作方法，所述阀门包括开关主体、传动装置、具有唇形密封件的阀座以及电机，所述电机驱动所述传动装置以使所述开关主体相对所述具有唇形密封件的阀座沿纵向移动。

在切换所述阀门至关闭状态的过程中时，所述开关主体先执行一偏位操作到达一偏向所述传动装置的边界线，

随后在维持阀门气密性的同时，所述开关主体通过一小的偏位操作返回至所述传动装置未偏位的位置。

作为一种优选方案，在切换所述阀门至关闭状态的过程中，在保持阀门气密性的同时，所述开关主体直接移动至所述传动装置的非偏位位置。

作为一种优选方案，所述阀门还包括感测器，所述电机通过控 制开关切换，所述感测器直接或间接感测所述开关主体的位置。

作为一种优选方案，所述开关主体以时间控制的方式从关闭状态驱动至打开状态。

本发明的阀门具有不同寻常小的结构，符合空气运动学，操作安全，低维护，可靠，易于安装且经济。所述阀门用于集成在现有常用尺寸的智能气量计中，也可集成在新的显著小于现有尺寸的气量计中。所述小型直流电机的使用具有比现有技术更低的能耗，且其与减速传动装置以及智能控制相结合，可降低开关所述阀门时的能耗，这意味着集成的电源(电池)仅需要在很多年后再生或更换。特别的，所述开关主体未被移动至其操作位置，在所述操作位置中所述开关主体维持具有导致干扰的功能性中断的运动学上的偏位。要么在每个层级的关闭命令后自动纠正整个调节系统，因此所述调节装置不会处于长期闲置阶段；要么所述阀门直接移动到一个位置，在该位置所述调整运动学在一定范围内保持非偏位。由于特定的唇形密封件以及弯曲的流通优化的开关主体的使用，在阀门堵塞状态中的气体压力以及在打开状态时的流过的气体的流通性提高了密封性能。这使在操作期间必须提供的密封力得以减小。由于所述电机从所述电机齿轮到所述调节螺母元件以及所述控制杆具有大的传动比，这使具有非常低的能耗的很小的特定直流电机的使用成为可能。

附图说明

图1为本发明实施方式一所示阀门的立体剖视图，其中所述阀门位于打开状态。

图2为本发明实施方式一所示阀门的立体剖视图，其中所述阀门位于一有偏位的关闭状态。

图3为本发明实施方式一所示阀门的立体剖视图，其中所述阀门位于一无偏位的关闭状态。

图4为本发明实施方式二所示阀门的立体剖视图，其中所述阀门位于打开状态。

图5为本发明实施方式二所示阀门的立体剖视图，其中所述阀门位于一有偏位的关闭状态。

图6为本发明实施方式二所示阀门的立体剖视图，其中所述阀门位于一无偏位的关闭状态。

图7为本发明实施方式三所示阀门的立体剖视图，其中所述阀门位于打开状态。

图8为本发明实施方式三所示阀门的立体剖视图，其中所述阀门位于关闭状态。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1，其示出了第一实施方式的气体开关阀门的立体剖视图。所述阀门的圆柱形塑料壳体从顶部到底部包括上壳体部分1、 板块3以及下壳体部分4。所述上壳体部分1具有进气管2。具有穹顶、流通优化的、蘑菇形的开关主体5用于对横跨所述上壳体部分1的唇形密封件6进行密封。板块3相对所述上壳体部分1间隔特定距离进行固定，通过该种方式一个横向出气口7形成在所述阀门的打开状态中。一小型的单独的壳体腔8垂直成型在所述板块3的周缘，并容纳一转动固定、被封装好的且无火花的小型直流电机9。所述电性连接从所述壳体腔8被引导向上并从所述小型直流电机9输出。下壳体部分4在所述壳体腔8的底部封闭所述壳体腔8。由于所述壳体腔8单独设置，所述小型电机壳设计成被完全地封装且被密封(未图示)，如此可以可靠地保证所述阀门在整个生命周期中的防爆需求。所述下壳体部分4的底部被压制成一收容器10用于收容一中央的、中空圆柱状的控制杆16。

所述小型直流电机9的电机轴向下凸出所述壳体腔8外，并被引导至所述下壳体部分4，且在底端设置电机齿轮11。一减速传动装置由安装在所述板块3与所述下壳体部分4之间的直齿轮组成，所述直齿轮的功能将会在后续进行描述。电机齿轮11作用于一中间齿轮12，所述中间齿轮12安装于所述下壳体部分4中并与另一个中间齿轮13相啮合。一小型输出齿轮14设置于所述中间齿轮13的轴上。所述中间齿轮13与所述输出齿轮14也可以一体成型。所述输出齿轮14本身驱动一调节螺母元件15，所述螺母元件15安装在所述下壳体部分4与所述板块3之间。在围绕其主轴转动时，所述调节螺母元件15依据一种滑动螺旋驱动方式(例如丝杆驱动)驱动所述控制杆16。所述控制杆16的底端具有与所述调节螺母元件15的内螺纹相对应的外螺纹。所述控制杆16的偏位可通过调节螺母元件15实现。通过下述方式，所述控制杆16可通过开关主体5的旋转方向或者阀座的方向或者收容器10向下的方向来实现平 移地移动所述调节螺母元件15。所述控制杆16以及所述开关主体5可以分别单独制成，依照该种方式，所述控制杆16的轴以及所述开关主体5的轴彼此转动地插入并固定在另一个中，或者所述控制杆16以及所述开关主体5可以注塑一体成型。形成在所述板块3上的套筒17确保了所述控制杆16以及所述开关主体5的非转动性。所述蘑菇形、流线型、以及优化的开关主体5位于图1相对所述气体出口7的位置，图1为一个完全打开的位置。所述圆柱收容器10的底部用作阻挡处于打开状态中的控制杆16的挡块。

图2示出了位于第一关闭状态的阀门。在所述第一关闭状态中，由于压缩力上升至最高点，所述丝杆驱动装置(15、16)通过电机减速传送装置(12-14)偏位所述开关主体5，即一偏位行程提供给开关主体5，使所述开关主体5处于偏位操作状态。这种状态通过第一实施方式得到，在这种状态中所述开关主体5被移动抵触所述上壳体部分1的固定挡块18，即所述偏位行程被固定挡块18限制。另外，所述偏位行程的限制通过所述开关主体5碰撞设置于阀座中的唇形密封件6来实现。一电子控制装置基于电机电流的增加或者在所述小型直流电机9中的最大电流值，检测所述丝杆驱动装置(15、16)的偏位状态，并根据该偏位状态关闭电机电流及对电机9施加反向的电流以此实现短时间内控制电机9反方向旋转。

开关主体5在这个阶段结束后以时间控制的方式移动非常短的距离，例如，向下行进1～1.5mm，以此释放被所述开关主体5抵触的固定挡块18，且丝杆驱动装置(15、16)到达一非偏位操作状态，其可以可靠地避免干扰。即在这个阶段结束后，一个非偏位行程提供给开关主体5，使开关主体5回落至非偏位的操作状态。在非偏位操作状态中，由于所述开关主体5抵持所述唇形密封件6，所述阀门的气密性进一步被保持。提供的影响柔性唇形密封件6的 气体压力，其进一步支持了所述阀门的气密性。所述阀门的非偏位关闭状态示于图3中。

本发明第二实施方式描述在图4-6中。第二实施方式中阀门的基本结构与第一实施方式阀门的大部分结构相一致。

图4示出了阀门位于完全打开的状态，与其他两个实施方式不同之处在于，位于打开状态的控制杆16没有直接与所述下壳体部分4的底部10接触，而是紧靠一弹簧缓冲器19。所述弹簧缓冲器19影响所述控制杆16在启动期间的快速启动。

图5示出了阀门位于第一关闭状态。在所述第一关闭状态中，由于压缩力上升至最高点，所述丝杆驱动装置(15、16)通过电机减速传动装置(12-14)的方式偏位所述开关主体5。该种状态在第二实施方式很容易看懂，其中，所述开关主体5被移动以对抗所述柔性唇形密封件5自身的阻力。一电子控制装置基于电机电流随时间产生的增加量或者电机转矩的增加量来检测所述丝杆驱动装置(15、16)的偏置状态,并根据该偏位状态,中断电机电流，反向电机9中的直流的两极以此实现短时间内控制电机9反方向旋转。

图6示出了阀门位于非偏位关闭状态，所述开关主体5在这个阶段结束后以时间控制的方式移动非常短的距离，例如，向下行进1～1.5mm，其中所述柔性唇形密封件5回弹一点，且所述丝杆驱动装置(15、16)达到避免干扰的非偏位操作状态。在这种状态中，由于所述开关主体5持续抵持所述唇形密封件6，所述阀门的气密性进一步被保持。

最后，图7及图8示出了本发明第三实施方式的阀门。第三实施方式中的阀门的基本结构稍微偏离上述两个实施方式描述的基本结构，但未脱离本发明技术方案的精神。

图7示出了阀门位于完全打开的状态。所述阀门的圆柱形塑料 壳体从顶部到底部依次由上壳体部分1、板块3以及下壳体部分4组成。所述上壳体部分1具有进气管2。具有穹顶、流通优化的、蘑菇形的开关主体5用于对横跨所述上壳体部分1的唇形密封件6进行密封。板块3相对所述上壳体部分1间隔特定距离进行固定，通过该种方式，一横向出气口7形成在所述阀门的打开状态中。一小型的单独的壳体腔8垂直成型在所述板块3的周缘，并封装一转动固定且无花火的小型直流电机(未明确示出)。下壳体部分4在所述壳体腔8的底部封闭所述壳体腔8。由于所述壳体腔8单独设置，所述小型电机壳设计为可被完全地被封装且被密封，如此可以可靠地保证所述阀门在整个生命周期中的防爆需求。所述下壳体部分4的底部被压制成一收容器10用于收容一中央的、中空圆柱状的控制杆16。所述小型直流电机的电机轴的底端设置电机齿轮11。电机齿轮11作用于安装在所述下壳体部分4上的中间齿轮12，并驱动另一个中间齿轮13。一小型输出齿轮14设置于所述中间齿轮13的轴上。所述输出齿轮14驱动安装在所述下壳体部分4与所述板块3之间的调节螺母元件15。在围绕其主轴转动时，所述调节螺母元件15依据一种滑动螺旋驱动方式(例如丝杆驱动)驱动所述控制杆16。所述控制杆16沿两个方向平移所述开关主体5，其中所述开关主体5不能转动。所述控制杆16以及所述开关主体5可以由两个单独的部分制成，依照该种方式，所述控制杆16的轴以及所述开关主体5的轴彼此插入另一个中，或者所述控制杆16以及所述开关主体5可以注塑一体成型。形成在所述板块3上的套筒17确保了所述控制杆16以及所述开关主体5的非转动性。位于图7相对所述气体出口7的位置的所述蘑菇形、流线型、以及优化的开关主体5位于一个完全打开的位置。所述下壳体部分4的底部10用作阻挡处于打开状态中的控制杆16的挡块。

具有上挡块21以及下挡块22的滑动器20在阀壳体中被侧向导向。所述开关主体50的凸起23可能在上挡块21处接触滑动器20，下挡块22与安装在所述下壳体部分4底部的感测器24相对应。

图8示出了阀门处于非偏位的关闭状态。所述开关主体5通过电机驱动向上移动。开关主体5上的凸起23钩住所述上挡块21的背部并带着滑动器20一起移动。感测器24感测滑动器20的移动路径，且一旦所述开关主体5到达所述非偏位关闭状态时，所述感测器24引起电机电流的关闭。因此，与先前描述的两个实施方式相比，所述开关主体5不会在一开始移动到偏位的位置，其直接移动到非偏位的位置。通过这种方法可以节能。任何合适的、可记录距离变化或流量变化的、电动机械的或电子的元件可被用作感测器24，例如，微传感器、霍尔传感器、超声波传感器或热线流量传感器。

用于开关主体的位置感测装置自然可以被标出尺寸，因此所述开关主体向上移动至一偏位的关闭的位置，然后通过回程的方式使其不偏位。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。