說(shuō)到大口徑智能水表控制閥門(mén)先要從小口徑的說(shuō)起,市場(chǎng)上有很多的智能水表制造商,采用的閥門(mén)結(jié)構(gòu)基本是球閥加上減速機(jī)構(gòu)達(dá)到控制使用的目的。
球閥是自來(lái)水管道中zui常使用的一種閥門(mén),我們很清楚球閥使用一段時(shí)間后,就會(huì)在驅(qū)動(dòng)球轉(zhuǎn)動(dòng)的閥桿處慢慢的滲出水來(lái),時(shí)間一長(zhǎng)慢慢的滲水成了線(xiàn)狀流水的現(xiàn)象。為什么球閥作為智能水表的自動(dòng)控制用閥門(mén)會(huì)出現(xiàn)這樣的結(jié)果呢?
為了搞清楚球閥在智能水表上使用的結(jié)果,筆者對(duì)球閥和平面疊閥進(jìn)行了比較試驗(yàn),試驗(yàn)采用了兩組兩節(jié)堿性普通電池(3V),通過(guò)電阻式放電至負(fù)載電壓在2.6V時(shí)備用。分別將球閥結(jié)構(gòu)和平面疊閥的智能水表基表安裝在0.4~1.8MPa水壓可調(diào)的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)裝置上。
其試驗(yàn)的結(jié)果如下:
| 閥門(mén)形式 | 0.4MPa 動(dòng)態(tài)壓力 | 0.6MPa 動(dòng)態(tài)壓力 | 1.0MPa 動(dòng)態(tài)壓力 | 1.8MPa 動(dòng)態(tài)壓力 |
| 球閥結(jié)構(gòu) | 全開(kāi) | 全關(guān) | 半開(kāi) | 半關(guān) | 半開(kāi) | 不可關(guān) | 無(wú)動(dòng)作 | 無(wú)動(dòng)作 |
| 平面疊閥 | 全開(kāi) | 全關(guān) | 全開(kāi) | 全關(guān) | 全開(kāi) | 全關(guān) | 全開(kāi) | 全關(guān) |
試驗(yàn)得到的結(jié)果現(xiàn)實(shí):球閥在智能水表上作為控制器使用,在短時(shí)間內(nèi)是可行的,但是作為長(zhǎng)期使用必定會(huì)產(chǎn)生閥門(mén)zui終不可關(guān)的現(xiàn)象,所以,智能水表就變成了無(wú)限制的透支使用了。嚴(yán)重的損害了用戶(hù)的利益。上述試驗(yàn)是直接采用電池,如果是產(chǎn)品狀態(tài)還有電子器件,電池的電壓還有一個(gè)電壓降,所以,就是在水壓0.4MPa時(shí)一些同軸度很差的就會(huì)不能實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)閥門(mén)的功能了。
我們可以通過(guò)進(jìn)一步的分析來(lái)看球閥為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象的?
*,智能水表的基表就是因?yàn)槠湓煨?而只能采用鑄造完成表殼生產(chǎn)。鑄造表殼外型尺寸理論上誤差±0.3mm以上,而加工球閥的*基準(zhǔn)面也是以鑄造外型為基準(zhǔn)。
球閥需要的驅(qū)動(dòng)靠微特電機(jī)的能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,所以就需要一個(gè)大約1100:1左右的減速器來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)球體轉(zhuǎn)動(dòng)。那么減速器需要在表殼球閥位置處的基準(zhǔn)面進(jìn)行定位,這個(gè)定位是依靠二次加工后獲得的基準(zhǔn)面,采用鉆模來(lái)保證其精度的。由于這項(xiàng)操作是工業(yè)化生產(chǎn),所以靠模與基準(zhǔn)孔之間必定要留有0.10mm左右的間隙,來(lái)加快鉆模裝配撤卸的速度。而位置度*依靠鑄造外形進(jìn)行定位。因?yàn)殍T造外形的尺寸偏差在0.3mm左右,所以加工第二基準(zhǔn)面時(shí)隱藏了球閥的閥桿和減速器驅(qū)動(dòng)之間不同軸的隱患。當(dāng)電池是全新?tīng)顟B(tài)時(shí),因?yàn)榭梢葬尫糯箅娏鳎鰪S(chǎng)時(shí)閥門(mén)開(kāi)關(guān)不會(huì)有什么大問(wèn)題,但是在實(shí)際使用過(guò)程中,電能量會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸的下降,當(dāng)電池不能釋放大電流來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí),那么就會(huì)出現(xiàn)無(wú)限制的透支現(xiàn)象,這就是球閥本身的減速器與被閥桿之間的不同軸和電池總能量下降造成閥門(mén)不能關(guān)閉的原因。
第二,球閥的密封是采用閥桿與孔之間的徑向,加以O(shè)型橡膠密封圈來(lái)進(jìn)行密封的。雖然在徑向密封上加了雙道的O型橡膠密封圈,但是,橡膠材料的老化是有時(shí)間的,一般在兩年的時(shí)間橡膠圈就會(huì)失去密封的作用。所以,剛新安裝的智能水表肯定不會(huì)漏水,但是經(jīng)過(guò)一年或者兩年時(shí)間,球閥閥桿處由滴水逐漸的轉(zhuǎn)變?yōu)榫€(xiàn)狀的漏水了。
球閥的密封也是很關(guān)鍵的,密封過(guò)緊會(huì)加大電流,密封過(guò)松會(huì)產(chǎn)生滲水。從工藝角度來(lái)分析,要制造符合智能水表使用的閥門(mén)那是難上加難。
第三,球閥結(jié)構(gòu)的智能水表制造時(shí),沒(méi)有在智能水表嚴(yán)酷的使用狀態(tài)進(jìn)行模擬試驗(yàn)和檢驗(yàn)其特性。我們知道電池的能量是在使用過(guò)程和隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐步的下降,電池它有壽命的,不會(huì)永遠(yuǎn)是出廠(chǎng)時(shí)的電壓和能量,下面是典型的一組鋰電池以100mA的電流進(jìn)行放電曲線(xiàn)圖:
我們可以看到電池放電的曲線(xiàn),在快要失去全部電能前,能量消失是直線(xiàn)下降的。所有的智能水表都會(huì)出現(xiàn)這個(gè)狀態(tài),因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)的程序都有一個(gè)電壓低于某個(gè)電壓時(shí),關(guān)閉閥門(mén)停止工作的程序。但是由于球閥的特殊性和加工過(guò)程隱藏了不同軸的質(zhì)量隱患,所以在這個(gè)時(shí)候閥門(mén)就沒(méi)有能力服從單片機(jī)的控制了,因?yàn)殡姵夭荒茚尫糯箅娏髁恕?br />
綜上所述,球閥作為智能水表的自動(dòng)控制用閥門(mén)機(jī)構(gòu)從設(shè)計(jì)上來(lái)說(shuō)*可行,但是實(shí)際生產(chǎn)的加工工藝不能保證設(shè)計(jì)要求的精度?,F(xiàn)在制造智能水表的廠(chǎng)商幾乎都是采用球閥作為自動(dòng)控制用的閥門(mén)。