图1 球阀的结构
Fig. 1 Structure of ball valve

    3）缺点及需要解决的问题
 
    A.起动力矩及工作力矩大，电机工作电流大，一般在80～120mA范围。阻力主要来源于球体与阀体间的密封面，和阀杆与阀体间的密封面，阻力随着管道流体压力的增大而增大。由于电机起动电流大，压降也很大，严重时会造成单片机低压死机。

    B.开关阀时间长：厂家为提高电机的负载力矩，常采用提高减速器的速比，这样又造成开关阀时间加长，耗电增加。

    C.防泄漏困难：球面与阀体间的密封因开关阀时球体旋转运动而磨损，造成阀门内泄，关不严；阀杆与阀体间的动密封因转动磨损而造成阀门外泄。

    D.阀门动作失灵、卡死：球面与阀体间密封被磨损后，两者间隙增大，当水中有杂质及水垢会将球体卡死，从而造成阀门关不上、打不开。

    2、先导式阀门

    1）结构原理：当前IC卡水表行业广泛采用的先导式阀门结构形式分为先导活塞式、先导波纹管式和先导薄膜式。驱动方式上多采用直流微型电机驱动，这种阀门我们称其为电机驱动先导式截止阀门（以下简称先导式阀门）。

    先导式阀门由主阀、导阀、电机、减速器、阀芯等组成，先导阀门是利用阀门进出口压力差通过导阀放大来控制主阀开关动作。下面以膜片作为压力分区部件的先导阀门为例说明其工作原理。

    阀门由阀瓣与阀座、皮膜与上盖将主阀分割为A、B、C三个压力区，通过控制导阀来改变A、B、C三个区域间的压力差，即可控制主阀可靠、平稳开启与关闭。

    开阀：打开导阀2，关闭导阀1，阀门C区的水通过泄流管进入B区，C区的压力与B区相等，A区进口压力远远高于C区，阀瓣受向上的压力，使阀芯上移将阀门打开。

    关阀：打开导阀1，关闭导阀2，阀门进口A区的水经引流管进入C区，使C区压力与A区相等，由于膜片受力面积大于阀座面积，使阀芯向下移动，直至关闭阀门。（见图2）

    图 2  先导阀的结构
Fig.2 Structure of pilot-actuated -valve

    2）优点：

    A.阀门的开启和关闭的主要驱动力来源于管道内介质的压力，因此阀门开、关所需起动力矩及工作力矩很小，类似晶体管放大原理或杠杆原理。

    B.阀瓣是橡胶的，属软密封，留有一定压量，因此密封性好，开关可靠，滴水不漏，且使用寿命长。

    C.耗电省，有利于电池供电，甚至公称通径几百mm的大口径阀门，一节3.6V的锂电池都能使其正常工作。

    3）缺点：

    A.先导孔较小，易堵塞。

    B.结构较复杂。

    C.成本稍高。

    四、改进型先导式阀门

    宁波龙康智能仪表有限公司在二十世纪九十年代就对先导阀门进行了研究开发，至今已有十多年的经验，在吸收国外（特别是以色列伯尔梅斯公司）的先进技术的基础上开发生产了DN15～DN300先导阀门，经过设计、生产、工业试验和市场考验，积累了丰富的经验，产品不断改进，并成熟地应用于IC卡水表中，其中很多技术是我公司自有知识产权的专利技术。至今龙康公司生产的先导式阀门近百万只，供给全国几十家IC卡水表生产厂家使用。实践证明，龙康公司开发生产的电机驱动先导阀门是十分成功的。

    下面就我公司产品技术上改进的情况做简要介绍：（见图3）

    1.先导孔堵塞问题：这个问题是应用先导式阀门的用户最为担心问题，我们采取三项技术加以解决，一是在导孔上游加装过滤器，过滤器的滤孔小于导阀引流孔，可滤除水中颗粒形杂质和水垢等；二是采用防结垢材料制造引流孔器件；三是将引流孔设计在阀芯的膜片上，这样在阀门开关动作时可冲洗引流孔，通过以上设计彻底解决了先导孔堵塞问题。多年市场应用调查，没有因先导孔阻塞造成阀门故障的问题。（专利号：ZL 01 2 18838 7）

图3 改进型先导阀的结构
Fig.3 Structure of improved pilot-actuated -valve

    2.采用膜片作为敏感元件，解决了活塞式间隙大，易被杂物和水垢卡死和小压差时不动作问题。

    3.采用电机驱动方式，阀门运行平稳可靠。自行设计的低功耗、大扭矩电机，工作电流小，抗干扰能力强。

    4.采用磁力、水力相结合技术，使阀门在零压差下也可单独通过磁力开关阀门，因其靠磁力非接触性传动，没有传动轴的动密封环节，彻底解决阀门外泄问题，并且使阀门水路与电控部分彻底隔离，确保控制线路运行安全。

    5.选用具有耐氧化性能好的磁钢：经过多年摸索和大量试验，我们选用耐氧化性能好的钐钴和铁氧体磁钢作为阀门采样磁钢和传动磁钢。且磁钢的B值选择要考虑其温度特性和随时间逐渐降低的问题，经优化设计使其既能使IC卡水表可靠运行，且留有充分余地，确保十年内稳定工作。

    6.独特的驱动装置：电机减速后，通过驱动器将旋转运动变成直线运动，驱动外磁钢就可带动阀门内磁钢上下运动，从而控制阀芯运动，完成阀门的开关动作。驱动器到位开关选择优质鼠标开关，位置控制准确、寿命长。（专利号：ZL 00 2 05851 0）

    7.阀座密封面不易积垢，防内泄效果好。
   
    结束语：我公司经过多年的研究与实际应用，电机驱动先导式阀门用在IC卡水表上作为控制执行部件具有十分明显的优越性，龙康公司生产该阀门十几年历史经验充分证明，电机驱动先导阀门的可靠性高，是值得IC卡用户信赖和选用的优质产品。且该产品已通过建设部专家的产品鉴定，并被建设部列为2004年推广产品。

    通过上述分析，希望能对IC卡水表用户有所启迪，使IC卡水表能更好的满足用户需求。（完）

                                           
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