一種脈沖控制式微功耗位置反饋雙穩(wěn)態(tài)電控閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電控閥的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種脈沖控制式微功耗位置反饋雙穩(wěn)態(tài)電控閥。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市場(chǎng)上普遍使用的電控閥有:電池供電電磁閥、脈沖式雙穩(wěn)態(tài)電磁閥、位置反饋電磁閥和微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙穩(wěn)態(tài)電磁閥。
[0003]電池供電電磁閥:采用雙線圈設(shè)計(jì)，吸合線圈產(chǎn)生足夠強(qiáng)的電磁力以克服彈簧力使連在動(dòng)鐵芯上的密封件產(chǎn)生位移到達(dá)目標(biāo)位置；保持線圈產(chǎn)生相對(duì)小的電磁力用以維持動(dòng)鐵芯的狀態(tài)不變；不給線圈供電則動(dòng)鐵芯在彈簧力的作用下恢復(fù)到初始位置。可參考的燃?xì)庠罹哂秒姵亻y產(chǎn)品:默認(rèn)狀態(tài)封閉，外部泄漏〈0.02L/h，有溫升。3V電池供電，吸合線圈6歐姆，保持線圈380歐姆；而吸合功率為1.50W，保持功率為0.02368W。存在的問(wèn)題:
(I)功耗比較低，但無(wú)法滿足電池持續(xù)使用I年以上的要求；(2)線圈需持續(xù)供電，電壓不穩(wěn)會(huì)引起狀態(tài)不穩(wěn)；(3)無(wú)位置反饋；(4)存在外泄漏；(5)需要兩個(gè)控制對(duì)象(或控制信號(hào))。
[0004]脈沖式雙穩(wěn)態(tài)電磁閥:雙電控自保持脈沖電磁閥初始狀態(tài)關(guān)閉狀態(tài)，電磁閥的打開和關(guān)閉，分別單獨(dú)由一個(gè)線圈控制。自動(dòng)化控制時(shí)，向開閥線圈輸入一個(gè)脈沖電源(小于3秒)，電磁閥打開，斷電后，電磁閥仍然處于打開狀態(tài)；需要關(guān)閉時(shí)，向關(guān)閥線圈輸入一個(gè)脈沖電源(小于3秒)，電磁閥關(guān)閉，斷電之后，電磁閥仍然處于關(guān)閉狀態(tài)。也有正負(fù)脈沖控制同一線圈實(shí)現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)的設(shè)計(jì)。通常供電DC12V、功率10W。存在的問(wèn)題:(I)長(zhǎng)期工作功耗很高；⑵無(wú)位置反饋；⑶存在外泄漏；⑷需要兩個(gè)控制對(duì)象(或控制信號(hào))。
[0005]位置反饋電磁閥:在雙穩(wěn)態(tài)電磁閥的基本結(jié)構(gòu)上，安裝一個(gè)位置傳感器，同時(shí)采用非固定脈寬驅(qū)動(dòng)；方案還設(shè)計(jì)了具有自動(dòng)糾錯(cuò)功能的驅(qū)動(dòng)電路。存在的問(wèn)題:(I)長(zhǎng)期工作功耗高；(2)有傳感器和專用驅(qū)動(dòng)電路，成本高；(3)存在外泄漏；(4)需要兩個(gè)控制對(duì)象(或控制信號(hào))。
[0006]一種微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙穩(wěn)態(tài)電磁閥，包括由閥座、閥蓋組成的帶密閉的內(nèi)腔的閥體。所述閥體內(nèi)腔里設(shè)置有可活動(dòng)的膜片，膜片將閥體內(nèi)腔分隔為第一空腔和第二空腔，膜片上設(shè)置有穿透膜片的連接第一空腔和第二空腔的細(xì)水道；閥座上設(shè)置有進(jìn)水水道連通第一空腔，閥座上還設(shè)置有出水水道，膜片覆蓋在出水水道上分隔出水水道和第一空腔，其特征在于:所述第二空腔上設(shè)置有連通出水水道的泄壓水道，所述泄壓水道上設(shè)置有陶瓷閥芯開關(guān)，所述閥蓋上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)陶瓷閥芯開關(guān)動(dòng)作的微型電機(jī)。存在的問(wèn)題:(I)長(zhǎng)期工作功耗高；(2)無(wú)位置反饋；(3)存在外泄漏。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]基于以上的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種符合低功耗、位置反饋、單一信號(hào)控制、無(wú)外泄漏和多種工作模式的要求，可普遍應(yīng)用于需要精準(zhǔn)控制或測(cè)量的流體管道系統(tǒng)的脈沖控制式微功耗位置反饋雙穩(wěn)態(tài)電控閥。
[0008]一種脈沖控制式微功耗位置反饋雙穩(wěn)態(tài)電控閥，包括閥體和閥蓋，所述閥體內(nèi)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)磁力開關(guān)結(jié)構(gòu)、位置檢測(cè)結(jié)構(gòu)、磁離合傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和傳感器，所述旋轉(zhuǎn)磁力開關(guān)結(jié)構(gòu)，包括動(dòng)芯組件、動(dòng)芯內(nèi)置的磁鐵組件和彈簧組件，所述動(dòng)芯組件包括動(dòng)芯、動(dòng)芯蓋板和動(dòng)芯驅(qū)動(dòng)盤，所述彈簧組件包括設(shè)置于動(dòng)芯上部的副彈簧和下部的主彈簧，所述磁鐵組件包括設(shè)置于動(dòng)芯內(nèi)部的主磁鐵和動(dòng)芯驅(qū)動(dòng)盤內(nèi)部的副磁鐵。
[0009]優(yōu)選地，所述磁離合傳動(dòng)結(jié)構(gòu)包括閥體、閥體內(nèi)置的磁離合片和與磁離合片相咬合的手動(dòng)機(jī)構(gòu)齒條，所述手動(dòng)機(jī)構(gòu)齒條上部設(shè)置有手動(dòng)推桿、手動(dòng)推桿柄和相配合的復(fù)位彈簧，手動(dòng)機(jī)構(gòu)齒條下方設(shè)置有復(fù)位彈簧，所述手動(dòng)推桿卡設(shè)于導(dǎo)向定位槽中。
[0010]優(yōu)選地，所述位置檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括動(dòng)芯驅(qū)動(dòng)盤和閥體上蓋板，所述動(dòng)芯驅(qū)動(dòng)盤上均勻設(shè)置有凸點(diǎn)，所述閥體上蓋板上設(shè)置有定位槽，所述定位槽內(nèi)置有微型檢測(cè)開關(guān)。
[0011]優(yōu)選地，所述傳感器包括流量傳感器和壓力傳感器。
[0012]優(yōu)選地，所述流量傳感器包括傳感器殼體和卡扣于傳感器殼體表面筋條的傳感器蓋體，所述傳感器殼體內(nèi)置有導(dǎo)向環(huán)，所述導(dǎo)向環(huán)上方設(shè)置有導(dǎo)輪，導(dǎo)輪內(nèi)置有磁體。
[0013]優(yōu)選地，所述壓力傳感器包括傳感器殼體與傳感器蓋體通過(guò)螺紋連接，所述傳感器殼體內(nèi)置有密封件和電路板，所述電路板上設(shè)置有MCU和傳感器芯片。
[0014]優(yōu)選地，所述磁離合片卡設(shè)于動(dòng)芯驅(qū)動(dòng)盤和動(dòng)芯之間。
[0015]優(yōu)選地，所述凸點(diǎn)為上下兩排，凸點(diǎn)相互錯(cuò)開。
[0016]優(yōu)選地，所述導(dǎo)輪上均勻分布有數(shù)個(gè)柱孔，柱孔內(nèi)設(shè)置有磁體。
[0017]優(yōu)選地，所述動(dòng)芯驅(qū)動(dòng)盤與齒輪組間的驅(qū)動(dòng)方式為電機(jī)驅(qū)動(dòng)或線圈驅(qū)動(dòng)。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果:(I)微功耗設(shè)計(jì):本實(shí)用新型采用了一組齒輪，通過(guò)選擇合適的變比，可以將起始齒輪細(xì)微的驅(qū)動(dòng)力量進(jìn)行累加放大，用以推動(dòng)動(dòng)芯驅(qū)動(dòng)盤轉(zhuǎn)過(guò)相應(yīng)角度。樣機(jī)中，變比1:40，微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)芯驅(qū)動(dòng)盤轉(zhuǎn)過(guò)45度角，完成一個(gè)電磁工作位的改變。本設(shè)計(jì)用較小的驅(qū)動(dòng)力完成相應(yīng)動(dòng)作，很大程度上降低了驅(qū)動(dòng)功率要求。根據(jù)電磁力特性，徑向位移所需作用力遠(yuǎn)小于軸向位移所需作用力，相互作用距離越短，相差比例越大；本設(shè)計(jì)采用徑向相切位移實(shí)現(xiàn)電磁工作位的改變，從而用較小的力完成相應(yīng)動(dòng)作，再次在很大程度上降低了驅(qū)動(dòng)功率要求；
[0019](2)單一控制信號(hào):本實(shí)用新型采用齒輪組傳動(dòng)，在對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)比下，完成工作狀態(tài)改變只需驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的角度。無(wú)論采用微電機(jī)還是電磁線圈做驅(qū)動(dòng)源，每次達(dá)到預(yù)定齒數(shù)就可以，可以用單一的驅(qū)動(dòng)信號(hào)改變工作狀態(tài)，簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)要求。結(jié)合位置反饋設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)可靠的驅(qū)動(dòng)控制；
[0020](3)無(wú)外泄漏:本實(shí)用新型采用電磁力驅(qū)動(dòng)一非接觸式的驅(qū)動(dòng)原理，動(dòng)芯驅(qū)動(dòng)盤和動(dòng)芯中都裝有永磁體，在動(dòng)芯驅(qū)動(dòng)盤和動(dòng)芯之間可以不用物理連接實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，因此，在流體腔和機(jī)構(gòu)腔之間采用非磁導(dǎo)體的動(dòng)芯蓋板和O型密封圈進(jìn)行完全密封，杜絕了外泄漏的途徑和可能性；
[0021](4)機(jī)械式位置反饋:由于動(dòng)芯最終工作狀態(tài)的改變是通過(guò)動(dòng)芯驅(qū)動(dòng)盤的角度變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電磁力的特性決定了其對(duì)應(yīng)變化相當(dāng)于機(jī)械連接，所以，在動(dòng)芯驅(qū)動(dòng)盤上按90度均布設(shè)計(jì)有上下兩排相互錯(cuò)開45度的小凸點(diǎn)，在閥體蓋板上設(shè)有定位槽，插入微型檢測(cè)開關(guān)，芯驅(qū)動(dòng)盤轉(zhuǎn)到相應(yīng)位置時(shí)開關(guān)閉合，偏離I度后開關(guān)松開，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)芯位置的可靠反饋一即閥門啟閉位置的反饋；
[0022](5)可手動(dòng)關(guān)閉:本實(shí)用新型通過(guò)動(dòng)芯驅(qū)動(dòng)盤與動(dòng)芯上的永磁體相互作用，將動(dòng)芯驅(qū)動(dòng)盤的角度變化轉(zhuǎn)換為動(dòng)芯上在垂直方向或同軸方向上的位移，通過(guò)動(dòng)芯上下兩組彈簧力與不同角度下永磁力的相互作用和平衡，實(shí)現(xiàn)動(dòng)芯處于不同位置的穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)閥門雙穩(wěn)態(tài)的啟/閉。本實(shí)用新型在動(dòng)芯驅(qū)動(dòng)盤與動(dòng)芯之間設(shè)計(jì)有一個(gè)良磁導(dǎo)體部件一離合片，在工作角度上能削弱或加強(qiáng)兩者之間電磁力的相互作用強(qiáng)度從而打破力平衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)閥門的手動(dòng)關(guān)閉。離合片由手動(dòng)機(jī)構(gòu)齒條驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)手動(dòng)機(jī)構(gòu)齒條往復(fù)運(yùn)動(dòng)的部件為手動(dòng)推桿、手動(dòng)推桿柄(手動(dòng)旋鈕)和相配合的復(fù)位彈簧；手動(dòng)推桿上有一個(gè)斜面與手動(dòng)機(jī)構(gòu)齒條的頂端面配合，在復(fù)位彈簧的作用下，實(shí)現(xiàn)了位移換向和往復(fù)運(yùn)動(dòng)；
[0023](6)多種工作模式:本實(shí)用新型通過(guò)更換不同驅(qū)動(dòng)零部件，能分別實(shí)現(xiàn)以微型步進(jìn)電機(jī)或電磁線圈作為驅(qū)動(dòng)源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；本實(shí)用新型通過(guò)更換不同零部件，能分別以雙穩(wěn)態(tài)或比例調(diào)節(jié)模式工作，能實(shí)現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)啟閉或不同程度的比例啟閉；本實(shí)用新型通過(guò)可選部件流量傳感器，能實(shí)現(xiàn)流量檢測(cè)和計(jì)量功能；本實(shí)用新型通過(guò)可選部件壓力傳感器，能實(shí)現(xiàn)壓力檢測(cè)功能。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型一種脈沖控制式微功耗位置反饋雙穩(wěn)態(tài)電控閥的關(guān)鍵零部件總裝配示意圖；
[0025]圖2為本實(shí)用新型一種脈沖控制式微功耗位置反饋雙穩(wěn)態(tài)電控閥的剖面圖；
[0026]圖3為本實(shí)用新型一種脈沖控制式微功耗位置反饋雙穩(wěn)態(tài)電控閥的旋轉(zhuǎn)磁力開關(guān)結(jié)構(gòu)的爆炸示意圖；
[0027]圖4為本實(shí)用新型一種脈沖控制式微功耗位置反饋雙穩(wěn)態(tài)電控閥的位置檢測(cè)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5為本實(shí)用新型一種脈沖控制式微功耗位置反饋雙穩(wěn)態(tài)電控閥的磁離合傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6為本實(shí)用新型一種脈沖控制式微功耗位置反饋雙穩(wěn)態(tài)電控閥的微量流量傳感器的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖7為本實(shí)用新型一種脈沖控制式微功耗位置反饋雙穩(wěn)態(tài)電控閥的壓力傳感器的爆炸示意圖；
[0031]圖8為本實(shí)用新型一種脈沖控制式微功耗位置反饋雙穩(wěn)態(tài)電控閥的電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖9為本實(shí)用新型一種脈沖控制式微功耗位置反饋雙穩(wěn)態(tài)電控閥的線圈驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明如下:1-閥體，2-旋轉(zhuǎn)磁力開關(guān)結(jié)構(gòu)，3-位置檢測(cè)結(jié)構(gòu)，4-磁離合傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，5-流量傳感器，6-壓力傳感器，7-底部進(jìn)口，8-側(cè)向出口，9-底部出口，21-動(dòng)芯，22-動(dòng)芯驅(qū)動(dòng)盤，23-動(dòng)芯蓋板，24-主彈簧，25-副彈簧，26-主磁鐵，27-副磁鐵，28-主密封件，32-閥體上蓋板，33-微型檢測(cè)開關(guān)，42-磁離合片，43-手動(dòng)機(jī)構(gòu)齒條，44-手動(dòng)推桿，45-手動(dòng)推桿柄，46-機(jī)構(gòu)限位條，47-復(fù)位彈簧，48-導(dǎo)向定位槽，51-第一傳感器殼體，52-第一傳感器蓋體，53-導(dǎo)向環(huán)，54-導(dǎo)輪，55-磁體，56-電路板，57-封蓋，61-第二傳感器殼體，62-第二傳感器蓋體，63-密封件，64-電路板，71-微型電機(jī)，72-電機(jī)座，73-蝸桿， 74-齒輪組，75-渦輪，81-線圈組件，82-線圈座，83-傳動(dòng)齒條，84-擬合齒輪。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0035]圖1和圖2分別為本實(shí)用新型一種脈沖控制式微功耗位置反饋雙穩(wěn)態(tài)電控閥的關(guān)鍵零部件總裝配示意圖和剖面圖，包括閥體1，旋轉(zhuǎn)磁力開關(guān)結(jié)構(gòu)2，位置檢測(cè)結(jié)構(gòu)3，磁離合傳動(dòng)結(jié)構(gòu)4，流量傳感器5，壓力傳感器6，底部進(jìn)口 7，側(cè)向出口 8，底部出口 9，
[0036]閥體I內(nèi)部由密封圈和動(dòng)芯蓋板23分割成兩個(gè)獨(dú)立密封的腔體:機(jī)構(gòu)腔和整個(gè)流體腔；流體腔分別由底部進(jìn)口 7、動(dòng)作腔、流量傳感器腔、壓力傳感器安裝口、側(cè)向出口 8和底部出口 9構(gòu)成，形成功能多樣應(yīng)用靈活的接口結(jié)構(gòu)，機(jī)構(gòu)腔和整個(gè)流體腔全密封無(wú)泄漏。根據(jù)不同的應(yīng)用，可以在對(duì)應(yīng)腔體或接口部位安裝流量傳感器5及壓力傳感器6。
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