论IC卡水表阀门的结构

       IC卡水表完全是在安装条件下依靠量值传感器、单片机、执行器、IC卡进行自动计量、控制的智能化仪表。运行在所有水司的环境。
    
    　水司的环境有：水压1.0MPa左右的；含铁量偏高的；长期运行水垢严重的；初装水管网的泥沙；甚至少数想要恶意攻击的使用用户等等。这些不利环境对IC卡水表是严峻的考验。尤其是长期的管网水压将对所有的橡胶密封产生直接的泄漏威胁。因此，如何正确的选择IC卡水表的结构是至关重要的课题。
    
    　本文提出IC卡水表采用的结构为平面叠阀，采用的密封结构为机械密封这样可以覆盖全国水司的各种环境。
    
    　第一.平面叠阀结构具有在压力环境下的稳定工作的特点。在动态水压高的状态下，笔者对平面叠阀与球阀进行了试验，试验的结果是，平面叠阀开关阀门功能完全正常，而球阀在压力升到一定时候，就出现了阀门关不严，甚至不关。试验的条件是：
    
    　1.电池电压：2.6V。采用普通碱性电池2节，使用25Ω直流电阻值的进行第一次放电至2.6V;间隔20min时间，测量电池电压为：2.9V；第二次再放电至2.6V。20min后负载测量电池电压为2.65V左右。电池采用2组，平面叠阀1组，球阀1组。
    
    　2.式样环境：负载压力采用120m扬程水泵直接供水，管路中接三通，三通装截止阀1只作为调节水泵直供水的压力。
    
     3.试验阀门功能的开关阀门时间：≤8s。
    
     4.试验设备：加速磨合试验台、Φ150的压力表，量程为0～5MPa。
    
     压力分段试验的结果如下：
    
    
     试验结束后，测量电池电压为：2.55V。在试验中基表的泄漏暂时不论。
    
     第二.平面叠阀在水压升高后扭距的增加率在20％左右。在动态水压逐渐升高的环境，笔者对各阶段的过程进行了试验。其试验条件：
    
    1.电源电压：2.6V。锂锰性电池1节，双向指示指针式电流表0.5级，0～250mA。
    
    2.试验环境：负载压力采用120m扬程水泵直接供水，管路中接三通，三通装一只截止阀1只作为调节水泵直供水的压力。
    
     通过上的环境和压力分段试验述获得了一组数据：
    
    
    
     从试验结果看到，水压对叠片阀的影响是很小的，从电流上的变化看是5mA至10mA。水压从1.0MPa升至1.5MPa增加了50％；电流从50mA升至55mA和从110mA升至120mA左右，增加了10％左右，因此，在叠片阀中水压升高对阀门开启的力影响是比较小的，关系是1：5。当然这必须是在特定的材料与摩擦系数的基础上。
    
     平面叠阀的减速机构开关时间为6秒和10秒。对两种时间的阀门进行了试验，试验环境为1.0MPa和1.6MPa，供电方式是电池直供给。试验用的是新电池。试验结果：
    
     6秒平面叠阀在1.0MPa的动态环境开关正常；
    
     10秒平面叠阀在1.6MPa的动态环境开关正常。
    
     第三.平面叠阀采用机械密封结构，在水表允许最大的压力条件下不会出现泄漏，特别是驱动叠阀进行旋转的运动杆密封处更不会出现泄漏的问题。
    
     机械密封是化工行业在用的可靠密封结构，也是水泵行业采用的动密封结构。特别是化工行业在反应釜中进行的有毒、有污染的气体、液体、挥发性物质的反应时，能够保证其反应釜中的气体、液体不泄漏，这足以说明机械密封结构的可靠和安全性。若在IC卡水表结构中采用机械密封，则对IC卡水表传动的密封是完全可靠的。
    
     我们知道球阀采用旋转杆驱动球阀完成功能动作，旋转杆与水表壳体之间的密封是采用O型橡胶密封圈作为密封的，而在实际使用中，橡胶密封圈的位置在一定时间后，由于水压对橡胶的作用，使得O型密封圈永久变形而失去了密封的作用。在用户使用中出现的状态就是，水漏了满厨房。有些设计甚至是在旋转杆密封位置上特意的开了几个让水流出来的位置口，这足以说明这种结构的密封是一定会泄漏水的。
    
    　从上图的结构中我们可以看出，旋转杆与壳体之间采用的O型密封圈是在动态状态下进行密封的，性质是径向密封。在动态时第一：O型橡胶密封圈受到径向摩擦，使得摩擦力增大；第二：旋转杆与壳体之间的采用间隙配合，水压将对橡胶采生作用，长期在水的压力下，橡胶将发生永久变形而使得O型橡胶密封圈失去密封的功能，这只要两年左右的时间就会出现漏水；第三：转动杆与球阀两处的密封在制造工艺上难度比较大，过于松会出现泄漏。过于紧会出现摩擦力增加，造成开关阀门扭距加大。所以径向密封的结构在IC卡水表上采用不是最佳的选择。
    
     机械结构的密封是靠两个平面的摩擦进行密封的（详见机械密封结构图）。上摩擦片与动环连接成一体，用螺母将O向密封圈锁紧在上摩擦片与旋转杆中间作为密封件。下摩擦片与定位环一体，直接与隔水壳体注塑成一体。开关阀门时，上摩擦片和旋转杆一起转动，靠上摩擦片和下摩擦片之间的摩擦来保证密封。机械密封的结构可以互换，完全能根据设计的空间来进行布局。机械结构的密封从图中可以看出，其可靠性与径向靠O型密封圈进行密封要安全和可靠。
    
     根据试验的参数，机械密封结构的动摩擦对扭距的增加是有限的，如果电机不变，则在原来的减速比上再加大比速即可，按时间计算则需要增加3s左右，总需要开关阀门的时间大约需要10s～12s时间。由机械密封结构制造的IC卡水表，可以覆盖全部水司的管网压力。
    
    
    
    　结束语：
    
     球阀是在电磁先导阀和电机先导阀结构出现各种各样的问题后，开发出来的一种结构，任何新的结构经过一定时间的运行和验证，才能得出是否可靠的结论。从球阀运行的一段时间反映情况看，短时间运行唯有问题，当长时间在管网的水压作用下，泄漏是难免的。
    
     如果采用了平面叠阀，制造过程的负载检测是必不可少的，因为人为的因素是要影响到质量的。