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专利名称：小功耗流量计量电磁阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及流量计量阀领域。
计算单元包括计算单元电路板9、读卡器、存储卡，外部是计算单元外壳10。
线圈驱动单元30，内部为电路板。
流量检测单元工作原理用户所需的供水经总进水口1进入流量检测单元，流量检测叶轮2和流量检测叶轮轴3在水压的推动下绕自身轴转动，固定在流量检测叶轮轴3上的永久磁铁7同步转动，固定在流量检测上盖板29上的感应线圈8得到感应信号，并将此感应信号送至计算单元电路板9，经流量检测后的水流经检测出水口5流入膜阀单元。
计算单元工作原理计算单元是一块电路板，首先，计算单元记录用户购买到的可用水量，同时接收来自于感应线圈8的流量信号，并换算成水流量，与记录的可用水量进行比较，当用户的可用水量接近终了时，对线圈驱动单元发出信号，关闭流水通道。待用户购买可用水量并输入计算单元进行存储后，计算单元发出信号，开启流水通道。本部分工作原理采用公知技术实现，而且只是本发明的附属部分，这里不进行过多的说明。
该类技术是将控制检测计量技术与公知的球阀作用相结合，使拖动球阀的电机通过电流实现转动，达到控制水流通断目的。
因为家庭使用的水表与供水管网相连，相当于直接接地，所以在水表的任何部位均不允许使用市电或对人体不安全的电源供电。该类水表的控制能源只能使用水表自备的符合安全要求的电池供电。其工作原理为在要求水表球阀转动时，水表的控制部分先通过电池给电机通电，电机转动后其转轴为球阀提供转矩，达到关断或开启目的。
上述技术有以下不足1.水表的安装空间位置不可能很大，必然限制了电池的体积，使电池的安装容量受到限制，在发生球阀频繁启停动作时，由于电池不能对外提供充足电流，会使控制失效，也无法满足较长期间不更换电池的要求。
2.由于电池本身固有的特性，只能在接通电路的起始期，给出较大的电流，当电路连续接通时，电池自身的内阻将使电流逐渐下降至稳定数值，如果要求在电路接通的一段时间内，维持起始期电流数值，是很困难的，而球阀的转动要求电池对外提供较大较稳定的电流，这是目前采用转动球阀技术的水表未解决的问题。
3.使用该技术制造的其他流量控制设备，尽管可以使用强电作为能源实现控制目的，但存在消耗功率大，响应时间长等不足。
综上所述，现有技术不足的关键点是转动球阀所需的能量与水表白备电池所能够提供的能量，二者之间差距较大。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是小功耗流量计量电磁阀，还包括膜阀单元和控制膜阀动作的空腔阀单元；膜阀单元的膜阀腔体中部有薄膜状的阀膜，阀膜将膜阀腔体隔离为膜阀上腔和膜阀下腔；膜阀下腔的膜阀腔体的侧壁有膜阀进水口，并向内连接膜阀供水口，膜阀供水口处于阀膜的下方，膜阀进水口处的膜阀腔体的侧壁内有竖直方向的进水微通道，进水微通道下部与膜阀进水口连通，上部与膜阀腔体的膜阀上腔连通；膜阀下腔的膜阀腔体的另一侧壁有膜阀出水口及总出水口，总出水口处的膜阀腔体侧壁内有竖直方向的出水微通道，出水微通道下部与总出水口连通，上部与位于膜阀腔体内的空腔阀阀孔相通，空腔阀阀孔内安装固定空腔阀；空腔阀单元的构造包括中空圆柱形的空腔阀阀套，空腔阀阀套固定在空腔阀阀孔内，空腔阀阀套圆周面上有与出口微通道上部连通的连通孔，空腔阀阀套内有可在空腔阀阀套内部转动的圆柱形空腔阀阀芯，空腔阀阀芯中心有和膜阀上腔连通的孔，在空腔阀阀芯的外圆柱面上有和连通孔相对的孔，空腔阀阀芯连接向外伸出的空腔阀转轴，空腔阀转轴上固定有空腔阀转臂，空腔阀转臂处有空腔阀线圈，空腔阀线圈用导线和线圈驱动单元连接。
所述的膜阀腔体是中空圆柱形状的壳体，膜阀腔体上部有阀膜腔体盖，膜阀腔体盖为园盘状，外圆处有螺纹，螺纹与膜阀腔体上口的螺纹连接，阀膜为圆形的薄膜，膜阀供水口的上部为中间有供水孔的圆形平面，阀膜的面积为膜阀供水口中央的供水孔面积的2至7倍。
所述的空腔阀线圈为带有缺口的多半圆形的线圈，缺口处有空腔阀转臂。
本发明的有益效果是利用空腔阀的动作控制膜阀的压差控制水流的通断。采用电磁场能量转换方式控制空腔阀的动作。膜阀压差技术利用流体自身的压力差提供的能量，实现膜阀的关闭和开启，由于控制膜阀机械动作所需能量少，去掉现有技术中使用的电机，大幅度减少功耗和对自备电池能量的需求。
小功耗流量计量电磁阀包括流量检测单元、计算单元、线圈驱动单元、膜阀单元和控制膜阀动作的空腔阀单元，其中流量检测单元、计算单元、线圈驱动单元的结构和工作原理与现有技术相同。
小功耗流量计量电磁阀的工作过程是用户在用水管理部门购买用水量，并在存储卡内录入数据。用户回到家后，将存储卡与计算单元的读卡装置进行数据交换。计算单元内的存储器将读入的数据进行存储，并换算为可使用的流量。计算单元接受来自感应线圈8的流量信号，计算单元内的存储器随时记录自流量检测单元输入的信息，并与用户用水量进行比较计算。同时，随时检测自备电池的容量。计算单元内一旦计算出用户可用水流量接近用完时，对线圈控制单元发出关闭膜阀的指令。发现电池容量不够时，对线圈控制单元发出关闭膜阀的指令。当用户发现用水流量接近用完时，去用水管理部门购买用水量，或发现电池警报时，更换电池。
膜阀单元包括膜阀腔体24，膜阀腔体24上部有膜阀腔体盖17，膜阀腔体盖17封闭膜阀腔体24的上口，膜阀腔体24中部有薄膜状的阀膜15及阀膜压盖23，膜阀压盖23将膜阀15固定在膜阀腔体24的中部，阀膜15将膜阀腔体24隔离为膜阀上腔和膜阀下腔；膜阀下腔的膜阀腔体24的侧壁有膜阀进水口12，膜阀进水口12与流量检测单元和计算单元的出水口连接，并向内连接膜阀供水口13，膜阀供水口13位于膜阀下腔中央，处于阀膜15的下方，膜阀供水口13的上部为中间有供水孔的圆形平面，当膜阀15向下时，膜阀15堵塞膜阀供水口13使膜阀进水口12进入的水流不能进入膜阀下腔，膜阀截断，当膜阀1 5向上时，膜阀供水口13打开水流进入膜阀下腔并经膜阀出水口14流出。膜阀进水口12处的膜阀腔体24的侧壁内有竖直方向的进水微通道16，进水微通道16下部与膜阀进水口12连通，上部与膜阀腔体24的膜阀上腔连通；膜阀下腔的膜阀腔体24的另一侧壁有膜阀出水口14及总出水口21，总出水口21处的膜阀腔体侧壁内有竖直方向的出水微通道20，出水微通道20下部与总出水口21连通，上部与位于膜阀腔体24内的空腔阀阀孔相通，空腔阀阀孔内安装固定空腔阀。
空腔阀的构造包括中空圆柱形的空腔阀阀套19，空腔阀阀套19固定在空腔阀阀孔内，空腔阀阀套19圆周面上有与出口为通道20上部连通的连通孔18，空腔阀阀套19内有可在空腔阀阀套19内部转动的圆柱形空腔阀阀芯25，空腔阀阀芯25中心有和膜阀上腔连通的孔，在空腔阀阀芯25的外圆柱面上有和连通孔18相对的孔，空腔阀阀芯25连接向外伸出的空腔阀转轴26，空腔阀转轴26上固定有空腔阀转臂27，空腔阀转臂27处有空腔阀线圈28，空腔阀线圈28用导线于线圈驱动单元30连接。
膜阀腔体24是中空圆柱形状的壳体，膜阀腔体盖17为园盘状，外圆处有螺纹，螺纹与膜阀腔体上口的螺纹连接，阀膜15为圆形的薄膜。膜阀供水口13的上部为中间有供水孔的圆形平面，阀膜15的面积为膜阀供水口13中央的供水孔面积的2至7倍。
空腔阀线圈28为带有缺口的多半圆形的线圈，缺口处有空腔阀转臂27。
膜阀的工作原理来自膜阀进水口12的水流通向两个方向，一个是膜阀供水阀口13，一个是进水微通道16，进水微通道的出口位于膜阀上腔内部的阀膜15上方，与膜阀供水口13之间被膜阀15密封隔离，二者之间不能有流体通过。膜阀供水口13的出水由于膜阀15的阻挡作用，转向膜阀出水口14，经膜阀出水口14至总出水口21对外提供用水，膜阀腔体盖17通过与膜阀腔体24之间的螺纹配合连接，保证无水流自膜阀腔体24上方流出，在膜阀腔体24上方与进水微通道16正对的位置有出水微通道20，该通道内配有空腔阀阀套19、空腔阀阀芯25，空腔阀阀芯25套装在空腔阀阀套19内，空腔阀阀芯25可在空腔阀阀套19内转动，空腔阀阀套19与出水微通道20相贯通，在空腔阀阀芯25外圆周面上也有一个小孔，正常情况下，该孔与出水微通道20相通，为水流经出水微通道20流向总出水口21提供通道。由于此通道的存在，膜阀15的上下两侧水压相等，使得膜阀15不受压力，水流能够由膜阀供水口13至膜阀出水口14到达总出水口21，实现对外正常供水。
需要本发明的计量电磁阀停止供水时，空腔阀阀芯25在空腔阀线圈28产生的力矩作用下转动一定角度，使空腔阀阀芯25和空腔阀阀套19上的连通孔错开，关闭出水微通道20，而进水微通道16仍旧打开，不断流入的水流在阀体的膜阀上方积聚，形成水压，由于膜阀下方的水流通道保持畅通，由此在膜阀的两侧形成压差，阀膜15的面积为膜阀供水口13中央的供水孔面积的2至7倍，由于该压差的不断加大，将迫使阀膜15向膜阀供水口13运动，最终阀膜15将完全盖住膜阀供水口13，使水流中断，得以关闭水流。
当需要打开膜阀对外供水时，空腔阀阀芯25在空腔阀线圈28力矩作用下转回到原位置，使空腔阀阀芯25和空腔阀阀套19的两个孔正对，为水流经出水微通道20流向总出水口21提供通道，通道形成后，阀膜15上方的水压下降，阀膜15离开膜阀供水口13，使水流经膜阀出水口13流出。
图3为空腔阀线圈28工作结构示意立体图。空腔阀阀芯25与空腔阀转轴26成同轴向硬连接，空腔阀转轴26转动时将迫使空腔阀阀芯25同步转动，空腔阀转轴26的顶端装有空腔阀转臂27，转臂为铁磁性物质，可在磁场中受磁力作用，空腔阀转臂27与空腔阀转轴26顶端为垂直固定连接，空腔阀转臂27在受到磁场力时，将沿磁场的中心方向运动，由于该磁场为圆弧线，所以，空腔阀转臂27在磁场力的作用下，为空腔阀转轴26提供转矩，空腔阀线圈28为带有缺口的多半圆形的线圈，缺口处有空腔阀转臂27。空腔阀线圈28中未有电流通过时，空腔阀转臂27不受力，空腔阀线圈28中通有电流时，空腔阀转臂27向一边偏转，空腔阀线圈28中通有反向电流时，空腔阀转臂27向另一边偏转。空腔阀转臂27的上述运动为空腔阀转轴26提供了转动力矩。线圈驱动单元30按照计算单元发出的信号供给空腔阀线圈28中的电流，进行驱动。
权利要求
1.一种小功耗流量计量电磁阀，包括流量检测单元、计算单元、线圈驱动单元、进水口、出水口，其特征是还包括膜阀单元和控制膜阀动作的空腔阀单元；膜阀单元的膜阀腔体(24)中部有薄膜状的阀膜(15)，阀膜(15)将膜阀腔体(24)隔离为膜阀上腔和膜阀下腔；膜阀下腔的膜阀腔体(24)的侧壁有膜阀进水口(12)，并向内连接膜阀供水口(13)，膜阀供水口(13)处于阀膜(15)的下方，膜阀进水口(12)处的膜阀腔体(24)的侧壁内有竖直方向的进水微通道(16)，进水微通道(16)下部与膜阀进水口(12)连通，上部与膜阀腔体(24)的膜阀上腔连通；膜阀下腔的膜阀腔体(24)的另一侧壁有膜阀出水口(14)及总出水口(21)，总出水口(21)处的膜阀腔体侧壁内有竖直方向的出水微通道(20)，出水微通道(20)下部与总出水口(21)连通，上部与位于膜阀腔体(24)内的空腔阀阀孔相通，空腔阀阀孔内安装固定空腔阀；空腔阀单元的构造包括中空圆柱形的空腔阀阀套(19)，空腔阀阀套(19)固定在空腔阀阀孔内，空腔阀阀套(19)圆周面上有与出口微通道(20)上部连通的连通孔(18)，空腔阀阀套(19)内有可在空腔阀阀套(19)内部转动的圆柱形空腔阀阀芯(25)，空腔阀阀芯(25)中心有和膜阀上腔连通的孔，在空腔阀阀芯(25)的外圆柱面上有和连通孔(18)相对的孔，空腔阀阀芯(25)连接向外伸出的空腔阀转轴(26)，空腔阀转轴(26)上固定有空腔阀转臂(27)，空腔阀转臂(27)处有空腔阀线圈(28)，空腔阀线圈(28)用导线和线圈驱动单元(30)连接。
2.根据权利要求1所述的小功耗流量计量电磁阀，其特征是膜阀腔体(24)是中空圆柱形状的壳体，膜阀腔体上部有阀膜腔体盖(17)，膜阀腔体盖(17)为园盘状，外圆处有螺纹，螺纹与膜阀腔体上口的螺纹连接，阀膜(15)为圆形的薄膜，膜阀供水口(13)的上部为中间有供水孔的圆形平面，阀膜(15)的面积为膜阀供水口(13)中央的供水孔面积的2至7倍。
3.根据权利要求1所述的小动耗流量计量电磁阀，其特征是空腔阀线圈(28)为带有缺口的多半圆形的线圈，缺口处有空腔阀转臂(27)。
全文摘要
一种小功耗流量计量电磁阀，包括膜阀单元和空腔阀单元；膜阀腔体中部有薄膜状的阀膜，膜阀腔体的侧壁有膜阀进水口，并向内连接膜阀供水口，膜阀供水口处于阀膜的下方，阀膜关闭或开启阀膜供水口，膜阀腔体的侧壁内有进水微通道，另一侧壁有出水微通道及空腔阀阀孔，空腔阀阀孔内安装固定空腔阀，空腔阀连通或切断出水微通道，控制膜阀的开启或关闭。本发明采用膜阀压差技术利用流体自身的压力差提供的能量，实现膜阀的关闭和开启，由于控制膜阀机械动作所需能量少，去掉现有技术中使用的电机，大幅度减少功耗和对自备电池能量的需求。
文档编号G01F1/075GK1465958SQ0212358
公开日2004年1月7日 申请日期2002年7月4日 优先权日2002年7月4日
发明者薛民, 薛 民 申请人:薛民, 魏德保, 薛 民