一種先導式微功耗、雙穩(wěn)態(tài)膜片閥的制作方法
【專利摘要】一種先導式微功耗、雙穩(wěn)態(tài)膜片閥，主要包括換向器1、閥蓋2a、連桿機構3、膜片組件7和閥體8，換向器1內嵌有兩塊圓柱形磁鐵1c，連桿機構3裝在閥蓋2a內，通過連桿4聯接兩個也帶有圓柱形內磁鐵6b的閥芯6形成閥蓋組件。換向器1靠在閥蓋組件2上，利用上、下兩組永久磁鐵之間的磁場強度的產生作用力，驅動閥蓋組件2內部的蹺蹺板式的杠桿省力機構，拉動閥芯6來啟、閉先導孔7a，并無需持續(xù)消耗電能做功來驅動，僅靠永久磁場即可保持此作用力一直穩(wěn)定存在，維持閥門的常開和常閉，從而實現雙穩(wěn)態(tài)。本實用新型成倍增加了啟、閉閥門先導孔的能力，更有利于提高在高壓流體介質環(huán)境中的管道閥門的開、關閥能力。
【專利說明】
一種先導式微功耗、雙穩(wěn)態(tài)膜片閥
技術領域
[0001]本實用新型涉及液體和氣體控制閥，具體涉及先導式膜片閥，適用于液體和氣體介質，屬于綜合節(jié)能減排技術、氣表和水表閥門的智能控制以及其它電控閥領域。
【背景技術】
[0002]氣、液流體介質在管道內壓力環(huán)境下輸送的過程中，傳統(tǒng)技術的先導式膜片閥均是電磁閥，采用電磁線圈驅動銜鐵以帶動閥桿上下直線運動，來啟開和封閉先導閥起泄壓功能的先導孔。這種驅動方式有兩方面的缺點，一是高耗能，必須依靠外部供電，閥門的運用也受到了安裝環(huán)境條件的限制。特別是在遠距離、不具備使用外部電源的工況，長期需要依靠自備電源才能維持工作。二是普遍為單穩(wěn)態(tài)控制，即閥門執(zhí)行了一種開、關動作之后，仍需電能驅動來保持此作用力，才能維持閥門的此種狀態(tài)，易受外部攻擊而改變閥門狀態(tài)，因而閥門可靠性較低。
[0003]鑒于現有技術存在的以上問題，行業(yè)內迫切需要設計一種先導式微功耗、雙穩(wěn)態(tài)膜片閥。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型的目的是提出一種先導式微功耗、雙穩(wěn)態(tài)膜片閥，在切換完成開、關閥動作之后，實現無需持續(xù)消耗電能，閥門卻可以長期穩(wěn)定地保持其中任一種工作狀態(tài)。
[0005]本實用新型的技術方案如下:
[0006]—種先導式微功耗、雙穩(wěn)態(tài)膜片閥，其包括閥蓋、膜片組件和閥體等常規(guī)結構，膜片組件裝在閥體內，閥蓋裝在閥體上，膜片組件上有先導孔。其改進是設計了換向器、連桿機構和閥芯。
[0007]所述換向器安裝在閥蓋組件的閥蓋上端面，一端為軸，另一端為轉盤，轉盤以軸為中心旋轉。轉盤內嵌有兩塊圓柱形磁鐵，磁鐵相對軸中心對稱，圓柱形磁鐵的端面緊貼在閥蓋上，兩塊圓柱形磁鐵同端面的極性方向相反。所述先導孔的中心軸線豎直穿過這兩塊圓柱形磁鐵以中心繞轉軸轉動的圓軌跡線。
[0008]所述連桿機構裝在閥蓋內，包括連桿。連桿中心可轉動，連桿以銷連接中心銷孔，固定在閥蓋內部連桿兩端可繞中心銷孔轉動。閥芯有兩個，通過轉軸套在連桿的兩端孔上，所述閥芯內部分別鑲嵌有圓柱形內磁鐵，兩塊內磁鐵上端面的極性相同，內磁鐵的下端面固定有橡膠墊；其中一個閥芯設置在先導孔上方，且在先導孔的中心軸線上，當閥芯落下時，橡膠墊剛好能封住先導孔。
[0009]所述閥芯受到磁場作用力下，在閥蓋內具有能上、下運動的一段固定行程，當其中一端閥芯的上端面頂住閥蓋的內頂面時，蹺蹺板式杠桿機構的另一端閥芯則被壓下，其下端面的橡膠墊正好封住先導孔。
[0010]所述先導式微功耗、雙穩(wěn)態(tài)膜片閥依靠連桿機構兩端閥芯的圓柱形內磁鐵與換向器的轉盤內兩塊的圓柱形磁鐵之間極性配對時產生的磁場作用力，即轉盤旋轉一周，上、下兩對磁鐵的磁場即分別有一次周期性地耦合，分別產生一次排斥和吸引作用，啟、閉閥門先導孔。
[0011]本實用新型是利用兩組永久磁鐵之間的磁場強度產生作用力施加在杠桿上來啟、閉閥門。當需要改變閥門狀態(tài)時，靠外部電機和減速器的驅動作用使換向器轉動到一定角度，至該組配對的磁鐵之間交換了極性的位置時，磁場作用力的方向也隨之發(fā)生了調換，使蹺蹺板式的連桿機構旋即又切換到另一個固定的反向受力狀態(tài)，閥門從而實現雙穩(wěn)態(tài)。
[0012]同時，閥門在開、關閥過程中，依靠閥蓋內杠桿兩端的磁鐵，與外部換向器的兩塊磁鐵產生的排斥力和吸引力，一推、一拉地反向雙作用在閥芯的橡膠墊上，成倍增加了連桿機構開啟、封閉先導孔的作用力，同時也更有利于提高在高壓流體介質環(huán)境中管道閥門的開、關閥能力。
[0013]本實用新型與現有技術相比具有以下優(yōu)點:
[0014]1、雙穩(wěn)態(tài):本實用新型利用永久磁鐵的磁場強度的產生作用力來啟、閉閥門，且只有在閥門需要啟、閉動作執(zhí)行的短暫過程耗能，其余時段則利用兩組永久磁鐵的磁場作用力，長期維持連桿機構所處的狀態(tài)，即保證了閥門的雙穩(wěn)態(tài)。
[0015]2、微功耗:靠幾塊永久磁鐵之間的磁場力作用在蹺蹺板式的省力杠桿兩端，從而使閥門保持雙穩(wěn)態(tài)控制。電源只在需要開關閥門時，外部電機和減速器通電驅動換向器轉動180°，閥門執(zhí)行完開、關閥動作后即停，其余時刻無需再持續(xù)供電消耗電源能量，而能維持閥門的常開或常閉，實現低功耗。
[0016]3、該閥門采用小功率、低電壓(2.7 VDC~3.6VDC)的微電機和減速器驅動，滿足氣、液流體介質在壓力管道內遠距離輸送時，不具備使用外部電源的工況條件下，靠自備電源實現微功耗控制閥門換向，閥門卻可以長期穩(wěn)定地保持其中任一種工作狀態(tài)。
【附圖說明】
[0017]圖1閥門關閥的狀態(tài)圖；
[0018]圖2閥門開閥的狀態(tài)圖；
[0019]圖3閥蓋組件的結構圖；
[0020]圖4換向器的結構圖；
[0021 ]圖5和圖5A連桿機構的結構圖；
[0022]圖6閥芯的結構圖；
[0023]圖7和圖7A膜片組件的結構圖；
[0024]圖中:1、換向器;la、軸；Ib轉盤;lc、磁鐵;2、閥蓋組件;2a、閥蓋;3、連桿機構;4、連桿;4a、軸孔;4b、中心銷孔;5、銷;6、閥芯;6a、閥芯外套;6b、內磁鐵;6c、轉軸;6d、閥芯內套；6e、橡膠墊;6f、膠墊套；7、膜片組件;7a、先導孔;7b、進水口 ；7c、壓板;7d、膜片；7e、過濾盤;7f、密封墊;7g、螺釘；8、閥體;8a、閥體封水口；9、絲圈；10、墊圈。
【具體實施方式】
[0025]以下將結合附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細的描述;應當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護范圍。
[0026]請參閱圖1和圖2，在本實施例中，先導式微功耗、雙穩(wěn)態(tài)膜片閥具有膜片式閥門通用的結構，如閥蓋組件2、膜片組件7、壓板7c、閥體8、絲圈9、墊圈10。
[0027]兩個閥芯6套在連桿4兩端，連桿4中心穿有兩根銷軸5通過中心銷孔4b固定在閥蓋組件2內部。參見圖7和圖7A，由過濾盤7e將膜片7d、壓板7c、密封墊7f上、下分別串聯在一起，并通過兩顆螺釘緊固成一個膜片組件7。膜片組件7上有先導孔7a和進水孔7b，閥蓋組件2扣在膜片組件7上，其中一個閥芯6位在先導孔7a上方，與之同軸，把膜片組件7和閥蓋組件2裝進閥體，膜片組件下端面的密封墊7e封住閥體封水口 8a。墊圈10套在閥蓋組件2的臺階上，擰緊絲圈9，閥蓋組件2、膜片組件7、閥體8即被密封為一個封閉腔體。
[0028]本實用新型進一步設計了換向器1、連桿機構3，并改進了閥芯6的結構。
[0029]結合參見圖3，換向器I 一端為軸la，另一端為轉盤lb，轉盤Ib內嵌有兩塊圓柱形磁鐵lc，二者相對軸Ia中心對稱。轉盤Ib可以軸Ia為中心的旋轉，軸的動力來自外部電機和減速器。兩塊圓柱形磁鐵Ic的裝配要求是二者同端面的極性方向相反，轉盤Ib端面靠在閥蓋組件2的閥蓋2a頂端上平面。
[0030]當換向器I在一定的轉速下，以軸Ia為中心旋轉，轉盤Ib內部的兩塊圓柱形磁鐵Ic也隨之轉動，因此當兩塊圓柱形磁鐵Ic的位置轉動180°，即相當于兩塊圓柱形磁鐵Ic調換了位置，此時原來兩個位置的磁場極性就發(fā)生了調換，故換向器I對閥蓋組件2內的磁場作用力方向也隨即變?yōu)榉聪颉?br>[0031]結合參見圖4、圖5和圖5A，連桿機構3裝在閥蓋組件2內。連桿機構3前后兩側各裝有一對連桿4，連桿4的兩端各套著一個閥芯6。每根連桿4兩端有軸孔4a，且中間也有一個中心銷孔4b。每個閥芯6的外圓柱面的兩側都并排有兩根轉軸6c。連桿4兩端的軸孔4a分別掛在兩個閥芯6外圓柱面上的轉軸6c上，以銷5穿過中心銷孔4b將連桿機構3固定在閥蓋2的型腔內，而連桿4兩端可繞中心銷孔4b轉動。連桿機構3的兩個閥芯6的內部分別嵌有一個圓柱形內磁鐵6b，內磁鐵6b的下端面固定了一塊橡膠墊6e。其中一個閥芯6設置在先導孔7a上方，與先導孔7a的中心軸線同軸。
[0032]參見圖6，閥芯6的具體結構包括圓柱形磁鐵6b、橡膠墊6e、閥芯外套6a、閥芯內套6d、膠墊套6f和轉軸6c。圓柱形磁鐵6b固定在閥芯外套6a內并在閥芯內套6d頂面，橡膠墊6e裝在膠墊套6f內，并固定在閥芯內套6d中。閥芯外套6a、閥芯內套6d、膠墊套6f采用聚甲醛塑料的注塑成型，并用超聲波焊接的工藝將它們與圓柱形磁鐵6b和橡膠墊6e固定結合成一個整體的結構型式。
[0033]本實用新型對換向器I的轉盤Ib與閥蓋組件2的相對位置要求是:以先導孔7a的中心軸線與連桿機構3的閥芯同軸，豎直穿過兩塊圓柱形磁鐵Ic的中心繞轉軸Ia轉動的圓軌跡線。如此，轉盤Ib旋轉一周，上、下兩對磁鐵的磁場即分別有一次周期性地耦合，就分別產生一次排斥和吸引作用，使連桿機構3兩端的磁場同時受到相反的磁場作用力后，即產生了以銷5為中心的偏轉力矩作用，驅動連桿4兩端的閥芯6圍繞著銷5發(fā)生轉動。當其偏轉至連桿機構3其中一端的閥芯6的上端面頂住了閥蓋2的內頂面而才停止。此時，即是閥門的一個穩(wěn)定的死點位置。若轉盤Ia繼續(xù)轉過180°，上、下兩對磁鐵的磁場極性變換，偏轉力矩則反向，連桿機構3就如蹺蹺板式地反向偏轉，閥芯6達到下一個死點位置。因此，這靠永久磁鐵的磁場強度作用在蹺蹺板式的連桿機構3上，并能夠保持穩(wěn)定的兩個死點，即閥門的連桿機構3具有了雙穩(wěn)態(tài)。
[0034]本實用新型的換向器I的轉動使連桿機構3兩端的磁芯6隨著兩對連桿4轉動而下上、下豎直運動，而在閥蓋2a內就有了上、下兩個死點位置。因此，磁芯6在閥蓋2a內即具有了能上、下運動的一段固定行程，這樣連桿機構3上的帶橡膠墊6e的閥芯(6，就能隨著換向器I的轉動而在閥蓋2a內沿著豎直方向上、下運動，以其下端面的橡膠墊6e來啟、閉膜片閥上具有泄水功能的先導孔7a，保持開、關閥狀態(tài)，從而實現膜片式先導閥的雙穩(wěn)態(tài)。
[0035]可見，本實用新型實質上是利用兩組永久磁鐵之間的磁場強度的產生作用力，驅動蹺蹺板式的杠桿省力機構，拉動閥芯6來啟、閉閥門，并無需耗能做功來驅動，即可保持此作用力狀態(tài)的穩(wěn)定存在。當需要開關閥門時，使換向器I轉動位置，直至改變了上下配對磁鐵的極性時，而又切換到另一個反向的磁場受力狀態(tài)，從而使連桿機構3具有兩個穩(wěn)定的形態(tài)，閥門也借此實現了的雙穩(wěn)態(tài);靠連桿機構3兩端閥芯6的圓柱形內磁鐵6b與換向器I的兩塊圓柱形磁鐵Ic之間的磁場相互作用，通過蹺蹺板式的杠桿省力機構產生的雙作用力，成倍增加了啟、閉閥門先導孔的作用力，更有利于在高壓流體介質環(huán)境中的管道閥門的開、關閥能力。
[0036]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不用于限制本實用新型，顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種先導式微功耗、雙穩(wěn)態(tài)膜片閥，包括:閥體(8)、裝在閥體(8)內的膜片組件(7)和裝在閥體(8)上的扣住膜片組件的閥蓋組件(2)，所述膜片組件(7)上有先導孔(7a);其特征在于，還包括換向器(I)、連桿機構(3)和閥芯(6); 所述換向器(I)安裝在閥蓋組件(2)的閥蓋(2a)上，一端為軸(Ia)，另一端為轉盤(Ib)，轉盤(Ib)可以軸(Ia)為中心旋轉;轉盤(Ib)內嵌兩塊圓柱形磁鐵(Ic)，二者相對軸(Ia)中心對稱，磁鐵(Ic)的下端面靠在閥蓋(2a)上，兩塊圓柱形磁鐵(Ic)同端面的極性方向相反；所述先導孔(7a)的中心軸線豎直穿過圓柱形磁鐵(Ic)以軸(Ia)為中心轉動的圓軌跡線； 所述連桿機構(3 )裝在閥蓋(2a)內，包括連桿(4);連桿(4)以銷(5)連接中心銷孔(4b )，固定在閥蓋(2a)內部，連桿(4)兩端可繞中心銷孔(4b)轉動；閥芯(6)有兩個，通過轉軸(6c)套在連桿(4)兩端的軸孔(4a)上，組成一個蹺蹺板式的杠桿機構； 所述兩個閥芯(6 )內部嵌有圓柱形內磁鐵(6b )，兩塊圓柱形內磁鐵(6b )上端面的極性相同，內磁鐵(6b)的下端面固定有橡膠墊(6e)，其中一個閥芯(6)設置在先導孔(7a)上方，與先導孔(7a)的中心軸線同軸； 所述閥芯(6)在閥蓋(2a)內具有能上、下運動的一段固定行程，能保證當一端的閥芯(6)的上端面頂住閥蓋(2a)的內頂面時，另一端在先導孔(7a)上方的閥芯(6)下端面的橡膠墊(6e)正好封住先導孔(7a); 所述先導式微功耗、雙穩(wěn)態(tài)膜片閥依靠連桿機構(3)兩端閥芯(6)的圓柱形內磁鐵(6b)與換向器(I)的轉盤(Ib)內兩塊的圓柱形磁鐵(Ic)之間極性配對，所產生的磁場作用力，SP轉盤(Ib)旋轉一周，上、下兩對組磁鐵的磁場即分別有一次周期性地耦合，而分別產生一次排斥和吸引作用來啟、閉閥門先導孔(7a)，實現開、關閥動作。2.根據權利要求1所述的先導式微功耗、雙穩(wěn)態(tài)膜片閥，其特征在于，所述閥芯(6)包括所述圓柱形磁鐵(6b)、所述橡膠墊(6e)、閥芯外套(6a)、閥芯內套(6d)、膠墊套(6f)和轉軸(6c);圓柱形磁鐵(6b)固定在閥芯外套(6a)內并在閥芯內套(6d)頂面，橡膠墊(6e)裝在膠墊套(6f)內，并固定在閥芯內套(6d)中，所述閥芯外套(6a)、閥芯內套(6d)、膠墊套(6f)采用聚甲醛塑料的注塑成型，并用超聲波焊接的工藝將它們與圓柱形磁鐵(6b)和橡膠墊(6e)固定結合成一個整體的結構型式。3.根據權利要求1所述的先導式微功耗、雙穩(wěn)態(tài)膜片閥，其特征在于，所述連桿(4)設有前后各一對，每對為上下兩根平行設置，兩端通過軸孔連接閥芯(6)前后兩側，即將閥芯(6)夾在前后兩對連桿的兩端之間，形成杠桿省力結構。4.根據權利要求1所述的先導式微功耗、雙穩(wěn)態(tài)膜片閥，其特征在于，所述換向器(I)的兩塊圓柱形磁鐵(Ic)端面靠在閥蓋組件(2)頂端上平面上。
【文檔編號】F16K31/44GK205446878SQ201521097746
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月24日
【發(fā)明人】王祥, 張華林, 魏慶華
【申請人】重慶智能水表集團有限公司