助力式阀门结构及启闭的控制方法与流程

本申请涉及一种电动阀门中使用的一种助力式阀门结构，及该阀门结构启闭的控制方法。

背景技术：

现有的管道阀门自动化多采用电动阀和电磁阀门，由于电动阀门基本采用执行器直接驱动阀芯来控制阀门启闭的技术，存在控制力矩大，电动执行器功耗大的缺点。

而电磁阀由于单纯依靠水压驱动阀芯来控制阀门启闭，因此阀门压损极大，并且低水压下无法工作，同时还存在控制流道极易堵塞的问题。

由于存在的以上问题严重的影响了管道阀门自动化的运用，需要设计发明一种功耗低、驱动可靠、适应性高的阀芯控制结构与方式。

相应的现有技术中存在以下两种电动阀门：

1、专利号为200910113225.7的中国发明专利“助力式电动调节阀”公开了以下结构，包括阀体、阀座、阀芯及阀盖在阀芯的底部设有阀塞，上部设有环形折皱状橡胶皮碗，阀座侧面设有联通阀门进水口的导流管连通到阀盖、橡胶皮碗与阀芯形成的密封腔室内，出水管由密封腔室通到阀体外，同时设有电动或电磁起闭装置控制进水管与出水管的开关，从而控制阀门的开关，解决了阀门自动控制开启和闭合的问题，实现了微电耗自动控制，阀门在任意开启度的零功耗自锁功能，减少过流时的水损，解决了阀门自动控制开启和闭合的问题，而且可以控制流量的大小和防止阀门私自开启，结构合理、设计科学、使用方便，不但可以使用于水管，也可以适用于其它液态流体或气体。但其结构和控制流道复杂，且控制流道故障率高、极易堵塞。并且采用螺杆直接驱动，对螺杆强度要求极高，水压波动及水锤冲击阀芯时极易造成丝杠损坏。

2、申请号为201410376143.2的中国发明申请“压力平衡式电动阀”公开了由阀体、阀盖、驱动机构、水封、螺杆、阀芯皮碗、阀芯组成，阀体有流体入口和流体出口，阀芯设有流体通道。阀芯、阀芯皮碗、水封、螺杆和阀盖共同形成一个相对封闭的平衡腔，平衡腔仅通过阀芯的流道与流体入口相通。螺杆与驱动机构相连，驱动机构通过螺杆可带动阀芯做直线运动。阀芯通过向下运动可以阻挡在流体入口与流体出口之间阻断流体运动，达到开关阀门的作用。由于平衡腔的存在，平衡了流体对阀芯的压力，使得阀芯的运动阻力变小。这样减小了开关阀门所需的力矩和能耗。本发明结构简单、紧凑，体积小，传动效率高，控制精确，可靠性极强。但其同样存在对螺杆强度要求极高，水压波动及水锤冲击阀芯时极易造成螺杆损坏的问题。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种无阀门压力损失、阀门开闭可靠、控制功耗低、可流量调节的一种助力式阀门结构；在此目的的基础上本申请的另一目的是提出一种助力式阀门结构启闭的控制方法。

本申请的目的是这样实现的：一种助力式阀门结构包括三通阀体，其中一通端口处加盖阀盖，在阀盖内侧处通过弹性皮碗装设有内为空腔的阀芯，弹性皮碗、阀芯和阀盖间所围空腔形成压力腔；三通中的另外一通为进水腔，除进水腔和压力腔外的阀体内空腔为出水腔；阀芯上端口半封闭，在阀芯上开设有用以与进水腔导通的进水孔，用以与出水腔导通的排水孔，在排水孔处设置有可封堵排水孔的活门，所述活门通过连接在阀体外的驱动机构控制升降，活门升降时可带动阀芯升降。

所述排水孔与阀芯上端口间留有行程间隙，所述活门设置在该行程间隙内。

驱动机构的动力输出端与伸入压力腔的丝杆相连，在丝杆上旋接固定有压板，压板下端装设有缓冲弹簧，缓冲弹簧下端与活门相连。

驱动机构的动力输出端与伸入压力腔c的丝杆相连，丝杆穿过活门与设置在活门下方的压板旋接固定，在压板和活门之间的丝杆上设置有缓冲弹簧。

所述活门具有封堵排水孔的活门本体，所述活门本体为扁平的薄板。

所述进水孔和排水孔内设置有滤网。

助力式阀门结构启闭的控制方法，通过一设置于阀芯内的活门主动带动阀芯上升或下降；并通过该活门阻断或连通压力腔和出水腔，从而调节压力腔内的压力，进而调节阀芯上下两端所受到压力的压力差，也即进水腔和压力腔之间的压力差，从而通过该压力差辅助调节阀芯在阀体内所处位置，最终完成开启或关闭阀门。

在阀门开启或关闭的过程中，先通过驱动机构带动活门上升或下降对排水孔开启或阻塞，通过与出水腔的连通或阻塞先调节压力腔内的压力，后通过驱动机构带动活门，并带动阀芯上升或下降，同时通过进水腔和压力腔之间的压力差辅助调节阀芯在阀体内所处位置，最终完成开启或关闭阀门；在阀门开启或关闭过程中，通过驱动机构控制丝杆旋转度，调节活门的上升或下降距离，进而通过活门来限制阀芯组件上升或下降的距离，从而完成阀门整体的开度控制；在活门对阀芯组件限位时，阀芯组件受阀体内水的压力作用，在阀体内达到自平衡。

由于实行上述技术方案，本申请采用缓冲弹簧和活门控制带有进水孔和排水孔的阀芯的特殊结构，使阀门的驱动功率大幅度的下降，在具有电动阀与电磁阀的全部优点的同时，还实现了阀门开度调节的功能，使其具有了极高的运用价值。

附图说明：本申请的技术方案由以下的附图和实施例给出：

图1是本申请的结构示意图；

图2是压板置于活门下方时本申请的结构示意图。

图例：a、出水腔，b、进水腔，c、压力腔，1、阀体，2、阀盖，3、阀芯，4、活门，5、丝杆，6、压板，7、缓冲弹簧，8、弹性皮碗，9、驱动机构，10、进水孔，11、排水孔，12、密封圈，13、密封装置，14、滤网。

具体实施方式：

本申请不受下述实施例的限制，可根据本申请的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

实施例：如图1所示，一种助力式阀门结构包括三通阀体1，其中一通端口处加盖阀盖2，在阀盖2内侧处通过弹性皮碗8装设有内为空腔的阀芯3，弹性皮碗8、阀芯3和阀盖2间所围空腔形成压力腔c；三通中的另外一通为进水腔b，除进水腔b和压力腔c外的阀体1内空腔为出水腔a；阀芯3上端口半封闭，在阀芯3上开设有用以与进水腔b导通的进水孔10，用以与出水腔a导通的排水孔11，在排水孔11处设置有可封堵排水孔11的活门4，所述活门4通过连接在阀体1外的驱动机构9控制升降，活门4升降时可带动阀芯3升降。

所述排水孔11与阀芯3上端口间留有行程间隙，所述活门4设置在该行程间隙内。

活门4位于行程间隙的下端时可以堵塞住阀芯3上的排水孔11，当活门4堵塞住阀芯3上的排水孔11时，出水腔a和压力腔c的连通被阻断；活门4继续向下时即可压动阀芯3向下运动，直至阀芯3阻塞进水腔b与出水腔a的连通，阀门关闭。

当活门4位于行程间隙的上端时，阀芯3上的排水孔11打开，出水腔a和压力腔c连通；活门4继续向上时即可拉动阀芯向上运动，进水腔b与出水腔a连通，阀门开启。

如图1所示，所述驱动机构9为现有技术，其可以是电动机，驱动机构9的动力输出端与伸入压力腔c的丝杆5相连，在丝杆5上旋套有压板6，压板6下端装设有缓冲弹簧7，缓冲弹簧7下端与活门4相连。

如图2所示，驱动机构9的动力输出端与伸入压力腔c的丝杆5相连，丝杆5穿过活门4与设置在活门4下方的压板6旋接，在压板6和活门4之间的丝杆5上设置有缓冲弹簧7。

通过上述两种丝杆5带动活门的方式，通过缓冲弹簧7可有效降低作用于活门4上的功率，对丝杆5起到很好的保护作用。

所述活门4具有封堵排水孔11的活门本体，所述活门本体为扁平的薄板。

所述进水孔10和排水孔11内设置有滤网14。

在排水孔11内端口处设置有密封圈12，密封圈12可与活门4配合密封。

在丝杆5与阀体1连接处设置有密封装置13，所述密封装置13可以是密封圈。

本申请的工作过程及原理如下：阀门关闭状态时，活门4阻塞住阀芯组件3上的排水孔11，压力腔c与进水腔b施加于阀芯组件3压力差为向下的压力；进水腔b与出水腔a之间被阀芯组件3阻断，阀门关闭。

阀门从关闭进入开启过程：首先，驱动机构9驱动丝杆5旋转，压板6随之向上做直线运动；压板6拉伸缓冲弹簧7、缓冲弹簧7下端拉动活门4一起向上运动；由于活门4与阀芯组件3的行程间隙的存在，活门4先行打开了阀芯组件3上的排水孔11，压力腔c液体通过排水孔11泄放到出水腔a；压力腔c压力下降，压力腔c与进水腔b施加于阀芯组件3压力差由向下的压力开始转换为向上的压力；活门4继续上行拉动阀芯组件3向上运动，阀门打开。

阀门从开启进入关闭过程：首先，驱动机构9驱动丝杆5旋转，压板6随之向下做直线运动；压板6挤压缓冲弹簧7、缓冲弹簧7推动活门4一起向下运动；由于活门4与阀芯组件3的行程间隙的存在，缓冲弹簧7下端推动活门4先行阻塞了阀芯组件3上的排水孔11，压力腔c压力升高；压力腔c与进水腔b施加于阀芯组件3压力差由向上的压力开始转换为向下的压力；活门4继续下行推动阀芯组件3向下运动，阀门关闭。

一种助力式阀门结构启闭的控制方法：通过一设置于阀芯3内的活门4主动带动阀芯3上升或下降；并通过该活门4阻断或连通压力腔c和出水腔a，从而调节压力腔c内的压力，进而调节阀芯3上下两端所受到压力的压力差，也即进水腔b和压力腔c之间的压力差，从而通过该压力差辅助调节阀芯3在阀体1内所处位置，最终完成开启或关闭阀门。

在阀门开启或关闭的过程中，先通过驱动机构9带动活门4上升或下降对排水孔11开启或阻塞，通过与出水腔a的连通或阻塞先调节压力腔c内的压力，后通过驱动机构9带动活门4，并带动阀芯3上升或下降，同时通过进水腔b和压力腔c之间的压力差辅助调节阀芯3在阀体1内所处位置，最终完成开启或关闭阀门。

在阀门开启或关闭过程中，通过驱动机构9控制丝杆5旋转度，调节活门4的上升或下降距离，进而通过活门4来限制阀芯组件3上升或下降的距离，从而完成阀门整体的开度控制。在活门4对阀芯组件3限位时，阀芯组件3受阀体1内水的压力作用，在阀体1内达到自平衡。对阀门开度的调节，是本申请区别于现有技术的一项重要功能，其实现了低功耗流量调节的目的。

以上技术特征构成了本申请的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要技术特征，来满足不同情况的需要。