智能水表心臟閥門的結構設計和試驗方法

智能水表心臟閥門的結構設計和試驗方法:

  智能水表開發至現在已經有很多年的時間。很多年時間在市場上投入使用的智能水表出現一些質量、技術問題。這些問題最終集中在執行器上。開發商對執行器多多少少都做過基本功能的實驗，來驗證其功能在實際使用中的可靠性。為什么經過驗證的執行器在用戶正式的使用中會出現意想不到的問題呢？我以為有設計結構、試驗方法、試驗環境上的綜合問題。以下就閥門的綜合性問題闡述我個人的觀點。

  一、 結構設計：

(一）、閥門的結構設計：

1. 閥門工作的基本原理

目前市場上閥門的種類包括：電磁先導閥、電機先導閥、電機球閥、平面疊閥。

1）、電磁先導閥的工作原理：電磁閥開啟時，對閥封壓力腔進行泄壓，管道內的水壓將閥封推開，智能水表就正常工作；電磁閥關閉時，即關閉了泄壓腔的孔，此時在閥封上的腔內的水壓迅速上升，直至將閥封壓住閥口，關閉了出水口。

2）、電機先導閥是采用減速機構，為了解決運動件的密封問題，運動桿采用了磁驅動原理操縱泄壓孔的開啟與關閉，從而達到閥封的開與關。它與電磁先導閥原理相像，只是時間和反應速度比電磁先導閥慢。出現的問題與電磁先導閥是一樣的。

3）、電機球閥工作原理：由減速機構將電機的轉速減慢，將扭矩加大用以推動球閥進行旋轉，達到開啟與關閉的功能。對于球閥本身的制造工藝要求比較高，球閥的旋轉力度要有一個很標準的參數，即旋轉球閥必須控制在一組工藝參數的范圍內。并且，驅動球運轉桿的密封也是一個關鍵，其中采用的基本是O型橡膠圈進行密封，所以，橡膠圈過于緊將增加扭矩，過于松將會導致密封不嚴而泄漏。

4）、平面疊閥工作原理：由減速機構將電機的轉速減慢，將扭距加大用以推動平面疊閥進行旋轉，達到開啟與關閉的功能。密封性是由水壓上片來保證。平面疊閥對閥片的摩擦平面的平面度和光潔度要求相當的高，而且對于采用的材料要求也有很高的要求。為了解決這些問題，平面疊閥下疊片采用了陶瓷基材，上片采用了其它強度高的耐磨損材料，完全按化工機械密封的原理制造與加工，既保證了合理的接觸面，又保證了最小的摩擦系數。

2. 結構分析：

電磁先導閥和電機先導閥在自來水管道實際使用中，已經出現了由于長時間水質問題導致先導孔的堵塞、泄壓閥桿吸附鐵質微粒造成閥桿被卡死等問題，通過市場的使用與反饋的信息，開發商已經了解到這種結構的執行器不適宜我國水司目前的水質使用。由此，開發商又轉向了球閥和平面疊閥。現在使用球閥的更多一點。以下對球閥、平面疊閥的結構進行綜合分析：

1）、電機球閥：在球閥的結構上，提高工藝水平，將球閥的扭矩控制在一個不會泄漏又在一定的扭矩參數范圍。這一項工藝要求包含兩個方面的要求，第一，球閥與密封壓緊圈之間的松緊程度，既要保持在一定壓力下關閉時不會泄漏；又要在外作用力下旋轉所使用的扭矩在一個參數范圍。這個參數值應：

F>f1+f2+f3

式中：F——電機驅動減速機構輸出的扭矩力；

f1——球旋轉的扭矩力；

f2——旋轉桿橡膠密封的扭矩力；

f3——管道動態水壓對球閥的作用力；

目前市場電機球閥的開關時間從：8秒至14秒有幾種，其中對8秒左右結構的電機球閥和14秒左右的電機球閥進行過試驗。試驗的環境為1.0MPa，供電方式是電池直接供給。試驗用的是新電池。試驗的結果：

8秒電機球閥在0.6MPa的動態環境關閥很困難，有時甚至關不上；

14秒電機球閥在1.0MPa的動態環境關閥比較正常，沒有出現關閥失誤現象。

根據兩種試驗的結果，我們可以看出，扭矩對球閥是很重要的。我們假設：電機是相同的參數，那么如果8秒時間的比速是1，則14秒時間的比速則是1.75。所以，電機球閥的關鍵是減速機構的比速大小問題，但是前面說的幾個工藝問題也是很重要的。