专利名称：复合水表的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复合水表，特别是短结构的，具有一设置在旁路管道内的用于测量较小流量的旁路水表、一用于测量较大流量的主水表和一设置在主水表后面的、借助于弹簧压力和压差自动作用的换向阀，旁路管道通入换向阀壳体内，并在此壳体内设有一紧凑的开关组件，其可沿阀纵轴移动的控制和关闭机构由主管道内的压力施加向阀开启方向的作用力，并由在阀体后腔内的通过在旁路水表运转时形成的负压和弹簧力施加向阀关闭方向的作用力。
在这种复合水表中通过大的主水表(叶轮式水表)和一小的旁路水表(多水束水表)的结合达到大大大于同样额定内径的单一大水表测量范围的测量范围。这里做成弹簧阀的复合水表-换向阀必须这样正确地采用两个单一水表，使得从旁路水表的测量范围下限至主水表的测量范围上限都精确地保持规定的测量误差界限。
在开关组件上由弹簧预紧力产生的闭合力在阀关闭状态时与作为在流过旁路水表和旁路管道时形成的压力损失(压差)和关闭机构当时的密封作用面积之乘积的开启力矩的方向相反。
目前的复合水表大多制成短结构形式(在各种不同的水表额定内径时长度各不相同)，也就是说，如果在某一安装部位流量如此不同，以致单一水表无法再精确地测量它的话，可以在不改变管路的情况下在任何时候用复合水表代替立式叶轮式水表装入管路内。
例如额定内径50mm的立式叶轮式水表的结构长度为270mm。为此具有同样结构长度的复合水表分成用于作为主水表的50mm叶轮式水表的结构长度为200mm和用于50mm额定内径的换向阀的结构长度最大为70mm。
由DE4412683已知一种这样的复合水表。这种结构形式只有在旁路水流在回避绕过开关组件的情况下直接引入阀体后腔时才能实现。这里为了必要的旁路水流控制需要一特别的、安装在旁路管道内的辅助阀之类，它必须支持关闭机构的纵向运动。
由EP0668487A1可以看到这种类型的另一种复合水表。那里中心套以其支承筋伸入主水表的出口腔一定长度，以使阀压簧保持尽可能大的结构长度。因为主水流通道与主水表的名义横截面相比缩小很多，入口必须做得尽可能长和平滑以减少压力损失，因此同样伸入主水表比较深。这种相互拼接在作为主水表的叶轮式水表结构长度短时不过只有在一定条件下才有可能。
其次由DE3929381A1已知一种复合水表，其开关组件具有一压簧和一磁闩的组合，它与阀开启力矩反方向作用，其中磁力代替弹簧力的一部分。这种结构的缺点主要是其制造成本高和对于水中夹带的可磁化夹质的磁力屏蔽。
现在本发明的目的是，提供一种开关所述这一类复合水表，它没有单独的控制阀，以及在开关组件内没有一个磁闩和长的入口也可以工作，并且做成这样，使得尽管主通道变窄和有用弹簧力关闭的机构仍然可以降低流通阻力，从而减小压力损失。
按本发明这个目的通过这样的方法来实现，使控制和关闭机构的纵向导向通过多个设置在主通道之外的滑柱进行，每个滑柱附设一压簧。
按照本发明换向阀的开关组件没有带附属压簧的中心滑柱，也没有为此所必需的特别是在阀入口区内的带支承筋的中心套，通过这样的方法，主水流可以无阻碍地流入开关组件，这时避免了附加的压力损失(不形成涡旋)。
控制和关闭机构纵向导向装置移出中心流通区，并由此可以采用多个相应地带有较小压簧的比在一个单独的中心滑柱时弱的滑柱，从而导致在具有最大阀行程的较大流量时阻力大大下降。
其原因是在小的弹簧时弹簧系数(mm/N)比在强的弹簧时低得多，即使在按本发明的多个弹簧时其总和始终还是弱于具有一个中心压簧的已知开关组件时的弹簧系数。例如额定值50mm的一个已知压簧在行程为20mm时提供的20N的附加弹簧张力，而在按本发明的结构中同样的行程尽管采用4个弹簧，张力仅仅增加约10N。
因为安装在中心流通区之外的滑柱在阀关闭状态时和即使在阀开启过程期间不受到由开启压差(约0.2至0.3bar)所施加的载荷，为了滑柱和控制和关闭机构之间的必要的滑动间隙还取消了一切滑柱密封件。
通过取消安装在开关组件主通道内的、中心的滑柱套筒和所属的支承筋按本发明的主通道密封部位直径可以设计得缩小到套筒和筋在横截面内所需位置这么大的尺寸，尽管如此两种结构的流通面积仍然保持不变。
(最好是3至5个)滑柱可以固定在开关组件支座内，并均匀分布在导通直径的圆周上。
按本发明设想，开关组件具有一阻滞区，它连同控制和关闭机构的控制盘一起用作阀开启和阀关闭的辅助装置。
滑柱在其后端通过一固定和导向环制动带来控制和关闭机构的均匀的纵向导向，并附带地用作预紧压簧的止挡。
控制盘外缘上的导向套之类结构保证控制和关闭机构在滑柱上可靠的纵向运动，而不会有任何卡死的可能性。
因为固定和导向环同时预紧所有压簧，对于换向阀的开关组件得到一恒定的总关闭力。从而排除了压簧不均衡的张紧。
主通道密封圈的部分做成空心赋予密封圈更大的弹性，因此用作密封圈误差和加工误差，以及由于盛水和热影响(不同的水温)引起的膨胀效应的补偿。
主通道圆形密封面轻微的锥度提高换向阀在开启和关闭时控制和关闭机构上密封圈的滑动性。
开关组件在阀出口上或内的附加的固定和导向赋予开关组件更高的稳定性。
对于按本发明的复合水表的开关组件设有一方便的装配系统。压簧和支承导向环只需套在滑柱上，弹簧张紧螺帽在其拧到滑柱上去之后提供所希望的压簧预紧力。这里绝不需要调整或测量检验，只要把零件装在一起就足够了。
借助于实施例和按
图1至8的示意图对按本发明的复合水表加以说明。
因此表示图1按短结构长度画出的复合水表的顶视图，图2在关闭位置时通过开关组件的纵剖视，图3在第一开启位置时开关组件的纵剖视，图4在最大开启位置时通过开关组件的纵剖视，图5在关闭位置时通过换向阀的纵剖视，图6在阀出口内开关组件固定环的导向，图7在阀体孔内开关组件-固定环的导向，图8开关组件导柱在阀出口法兰凸台内的导向和定心。
图1表示一复合水表，它由一主水表3、一通过旁路管道1和1a与主水表连接的旁路水表2和一换向阀4组成。装有开关组件6的阀体5借助于螺钉53以其入口法兰28固定在主水表3的法兰29上。沿箭头21方向来的水通过换向阀4的出口30离开复合水表。
如由图5可见，在开关组件6关闭时来自旁路水表2的水通过旁路管道1a流入阀体5，并通过其旁路通道31到达壳体5的环形通道32。水从这里出发通过开关组件6的输入通道33和一绕行通道34流入壳体后腔9。水从那里到达换向阀4的输出口30，并流到一取水部位(未画出)。一些隔套(Distanzbolzen)35穿过输入通道33，这些隔套用作开关组件支座15和阻滞法兰(Stauflansch)36之间的过桥，其中螺钉37把两个零件连接成一个单元。
如由以较大比例表示的图2、3和4可见，控制和关闭机构7可移动地安装在许多固定在开关组件支座15内的滑柱17上。该控制和关闭机构可克服许多预紧压簧18的阻力运动，这些压簧支承在一固定和导向环20和弹簧张紧螺母24上。
控制和关闭机构7由一带一个控制盘11的滑块38、多个导套23、一密封圈座25和一安装在一环形槽39内的密封圈26组成。密封圈的中空安装通过环形槽50进行，一锥形收缩的入口通道40形成通向收窄的密封配合面13的过渡区，其中通道壁41少许伸入主水表3并在里面配合精度不高。
控制盘11在其外径42处具有一窄的控制棱边43，它与锥形阻滞台阶44和设置在阻滞法兰36末端处的阻滞棱边45一起控制该控制和关闭机构7的开关运动(换向阀的开启和关闭过程)。
图3中所示的在阻滞缝隙47区域内的阻滞区46形成一开启行程结束后的液力接收部位48(Auffangstelle)。由于阻滞台阶44的锥度控制盘11在阀关闭状态和液力切口48之间不可能有中间位置。
阻滞法兰36外径51上的密封圈49防止水流出开关组件6之外进入壳体后腔9。
图6,7和8表示一特别的、开关组件6的附加支承的不同形式。
由于开关组件固定环20a在阀出口30内的导向(图6)开关组件6得到更高的稳定性，而不必为此设计特殊的阀体结构。
将开关组件6引入一专门的壳体孔55内(图7)，提供了一个阀出口30，没有任何缩小。
通过在阀体5出口法兰上的制动凸台54内的开关组件导柱17的导向和定心(图8)取消了各个固定环20,20a或20b，并且尽管如此开关组件6得到了附加的稳定性。弹簧18支承在凸台54上，并在这里达到其预紧。
按本发明的复合水表的工作方式如下如果可纵向移动的控制和关闭组件7处于关闭位置，张紧在密封圈座25(空心支承)上的密封圈26完全关闭主通道14，流过旁路水表2的水在取水时无阻碍地经过开关组件6流到一未画出的用水部位。
在规定的水流量时(在不同的水表额定值时各不相同)整个控制和关闭机构7通过阀开启力矩(阀主通道上的受压或作用面积×压差)克服预紧压簧18的阻力密封地向阀出口30方向移动，直至控制盘11的控制棱边43挤入或非接触地伸入锥形阻滞台阶44这样深，使得由于这里存在的环形横截面的急剧减小作用在控制盘11整个圆形横截面52上的暂时大大提高的压差将控制和关闭机构7冲击式地推到液力切口48之后(图3)。
由此换向阀4的开启过程(转换)结束，主水表3接通测量和集水过程。
当流量增大直至各水表额定值规定的最大流量时控制和关闭机构7在由于流过的水量的压差作用下克服压簧18的阻力向阀出口方向滑动，直至越来越大的弹簧张力终止阀的行程为止(图4)。
由此达到转向阀的最大开启位置。在必要情况下可以通过导向环20上控制和关闭机构7的一个专门的止挡进行附加的行程限制。
当流量下降时强力张紧的压簧18克服整个水流的阻力推动控制和关闭机构7向阀入口方向移动，直至控制盘11的控制棱边43重新到达带有阻滞棱边45的液力接收部位48。这里控制和关闭机构7重新占有一剩余功能。这通过控制棱边43、控制盘11连同锥形阻滞台阶44末端上的阻滞棱边45和在这种形势下流过的水量的共同作用达到(阻滞缝隙系统)。
如果流量、从而还有这里出现的压差下降到一个由阻滞缝隙47引起的、预先规定的大小，预紧压簧18超过阻滞阻力，换向阀4由于阻滞台阶44的锥形扩大以越来越大的加速度关闭。
由此结束复合水表的关闭过程，现在还流动的水量由旁路水表接收，直到取水部处不再需要水为止。
权利要求
1．复合水表，特别是短结构长度的，具有一安装在一旁路管道(1)内的用来测量较小流量的旁路水表(2)，一用来测量较大流量的主水表(3)和一安装在主水表后面、借助于弹簧压力和压差自动工作的换向阀(4)，旁路管道(1a)通入换向阀壳体(5)内，在它里面设有一紧凑的开关组件(6)，其可沿阀纵轴移动的控制和关闭机构(7)由主管道(8)内的压力向阀开启方向加力，并由在阀体后腔内的、由运行中的旁路水表(2)形成的负压和弹簧力向阀关闭方向加力，其特征在于控制和关闭机构(7)的纵向导向通过多个设置在主通道(14)之外的滑柱(17)进行，每个滑柱(17)附设一压簧(18)。
2．按权利要求1的复合水表，其特征在于滑柱(17)固定在开关组件支座(15)内，并均匀分布在导向直径(16)的周围上。
3．按权利要求1或2的复合水表，其特征在于开关组件(6)具有一阻滞区(10)，它连同控制和关闭机构(7)的控制盘(11)用作阀开启和阀关闭的辅助装置。
4．按权利要求1的复合水表，其特征在于在滑柱(17)末端(19)处设有一固定和导向环(20)。
5．按权利要求3的复合水表，其特征在于控制和关闭机构(7)的控制盘(11)在其外缘处(22)具有相应于滑柱位置和滑柱数量的、用于在滑柱(17)上的纵向运动的导套(23)之类结构。
6．按权利要求1的复合水表，其特征在于由固定和导向环(20)及滑柱螺母(24)产生的压簧(18)预紧力全部提供开关组件(6)的闭合力。
7．按权利要求1的复合水表，其特征在于主通道(14)的密封通过一空心支承在控制和关闭机构(7)的密封圈座(25)内的弹性密封圈(26)进行。
8．按权利要求1的复合水表，其特征在于主通道(14)上的圆形密封面(27)特别是在水表额定内径较大时做得略带锥形。
9．按权利要求1和其他的复合水表，其特征在于开关组件(6)特别是在较大的额定内径时在阀出口30处或内具有一附加支承和导向。
全文摘要
复合水表的弹簧换向阀做成尤其是短结构长度的单座阀,并用来使水流从旁路水表自动转换到主水表或倒过来。它具有一带许多设置在入口区之外的滑柱(17)的整套开关组件(6),通过许多压簧(18)加载的控制和关闭机构(7)在滑柱上作纵向运动,借助于在外径(42)处具有窄的控制棱边(43)的控制盘(11)在一阻滞台阶(44)(做成锥形)处或内实现开启和关闭功能。在开关组件上的密封元件是一弹性密封圈(26)之类,它空心支承以提高其弹性。这种换向阀结构形式的优点是,在锥形缩小的主通道上绝不存在带有支承筋的设置在中心的滑柱套。在这种换向阀中旁路水流直接引入开关组件。
文档编号G01F7/00GK1301338SQ99806261
公开日2001年6月27日 申请日期1999年5月20日 优先权日1998年5月26日
发明者汉斯－彼得·德瓦尔 申请人:卡尔－阿道夫－岑那水表工厂有限公司