CN101787685A - 气动式闸门启闭系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动式闸门启闭系统，其包括有电源部分、能产生高压气体的气动装置、中控电路装置及闸门启闭传动装置，电源部分与气动装置电连接，气动装置连接闸门启闭传动装置，并为闸门启闭传动装置提供动力，闸门启闭传动装置连接有闸门，中控电路装置分别控制并电连接电源部分及气动装置。借由本发明的气动式闸门启闭系统，可实现对渠道水资源低能耗、无污染、可靠方便的闸门控制。

Description

气动式闸门启闭系统

技术领域

本发明有关一种闸门启闭系统，尤其是指一种用于农田水利工程中灌溉渠道的小型气动式闸门启闭系统。

背景技术

水利是农业的命脉，渠系便是农业的“供血”系统。渠道水资源的控制是保证农业生产顺利进行、水资源合理调配及利用的重要方法和途径。因渠道闸门相对较小，按启闭闸门的动力源来划分，目前闸门控制的方式主要有电动式、液压式、手动式等形式。电动式以电机作为闸门启闭的动力源，电机通过螺杆、缆绳等机构实施对闸门的启闭。液压式以液压油缸作为闸门启闭的直接动力，通过复杂的液压系统实现闸门的启闭。手动式是靠杠杆、滑轮等机械装置，通过人力完成闸门的启闭。以上闸门启闭系统虽应用广泛，但缺陷较多。电动式闸门启闭系统以大功率电机为动力源，控制闸门启闭装置需架设电力线路或配备较大功率发电装置，这不适用于面积广大的灌区，且该方式能耗较大，成本高，同时闸门启闭系统会因故障而造成电机电流增大，造成电机烧毁。液压式闸门启闭系统虽需较小的动力，但液压系统容易造成水源的油污染，且不便于维护与安装，压力油存储不宜在农田实现。手动式闸门启闭系统费时费力、效率低，与灌区现代化改造进程不符，无法实现灌区的现代化管理。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种低能耗、无污染且运行可靠的气动式闸门启闭系统。

为达到上述目的，本发明提供一种气动式闸门启闭系统，其包括有电源部分、能产生高压气体的气动装置、中控电路装置及闸门启闭传动装置，电源部分与气动装置电连接，气动装置连接闸门启闭传动装置，并为闸门启闭传动装置提供动力，闸门启闭传动装置连接有闸门，中控电路装置分别控制并电连接电源部分及气动装置。

电源部分包括有电源及与电源电连接的电源控制器，气动装置包括有换向阀、能产生高压气体的电动气泵、能储存高压气体的气罐及能为闸门提供动力的动力机构，电动气泵连接气罐，气罐连接换向阀，换向阀连接动力机构，动力机构连接闸门启闭传动装置，电源控制器与电动气泵电连接，中控电路装置分别电连接电源控制器、换向阀及动力机构。

动力机构为直行气缸，直行气缸内设有活塞，闸门启闭传动装置为连杆或绳索。

连杆一端与闸门固定连接，另一端与活塞连接。

绳索一端与闸门固定连接，另一端与活塞连接。

动力机构也可为旋转气缸，闸门启闭传动装置为螺杆，螺杆的一端与闸门固定连接，另一端与旋转气缸的螺旋装置螺接。

电动气泵与气罐之间设置有能调控气罐内气压的溢流减压阀，气罐与换向阀之间设置有能对高压气体进行恒压调节的气源调节装置，中控电路装置分别电连接并监测与控制溢流减压阀与气源调节装置。

溢流减压阀内设有压力变送器，气源调节装置内设有压力表。

优选地，电源为蓄电池，电源部分也可以为太阳能板或风力发电机。

借由本发明的气动式闸门启闭系统，可实现对渠道水资源低能耗、无污染、可靠方便的闸门控制，气动性闸门还可避免电动式启闭装置中因过载而引起的电机烧毁等问题，克服了电动式中的电效应和磁效应损耗，降低运行成本。

附图说明

图1为本发明气动式闸门启闭系统的原理框图；

图2为本发明气动式闸门启闭系统的其中一个实施例的结构原理示意图；

图3为本发明气动式闸门启闭系统的另一实施例的结构原理示意图；

图4为本发明气动式闸门启闭系统的又一实施例的结构原理示意图；

图5为本发明气动式闸门启闭系统的再一实施例的结构原理示意图。

具体实施方式

为便于了解本发明的结构及达到的效果，现配合附图及较佳实施例详细说明如下。

如图1所示，本发明气动式闸门启闭系统包括有电源部分1、能产生高压气体的气动装置2、中控电路装置4及闸门启闭传动装置3。本发明中的电源部分1与气动装置2电连接，气动装置2连接闸门启闭传动装置3，为闸门启闭传动装置3提供动力，闸门启闭传动装置3连接有闸门5，本发明中的中控电路装置4分别控制并电连接电源部分1及气动装置2，中控电路装置4是本发明气动式闸门启闭系统的“大脑”，完成对系统的控制、检测、故障报警和远程数据交换。

如图2所示，本发明中的电源部分1包括有低功率电源10及与之电连接的电源控制器11。气动装置2包括有电动气泵20、气罐21、换向阀22及动力机构23。电动气泵20通过动力线路连接该气罐21，该气罐21通过动力线路连接换向阀22，换向阀22通过动力线路连接动力机构23，该动力机构23连接闸门启闭传动装置3(图中用实线表示动力线路)。本发明中的电源控制器11与电动气泵20电连接，中控电路装置4分别电连接电源控制器11、换向阀22及动力机构23(图中用虚线表示控制线路)。

本发明中的低功率电源10是小电流电源，如蓄电池，在中控电路装置4的控制下由电源控制器11完成电流的调控，保证电动气泵20稳定工作；本发明中的电源部分1根据需要可用太阳能发电设备、风能发电设备(如小功率的太阳能板12(如图4所示)或小功率的风力发电机)，能将光能或风能转换为电能。电动气泵20将吸入的空气压缩为高压气体，并将高压气体存储在气罐21中，高压气体通过换向阀22进入动力机构23中。本发明中的动力机构23为气动装置2的执行元件，其可为直行气缸(如图2至4所示)，该直行气缸内设有活塞230，该活塞230将直行气缸分为上下两个腔室，换向阀22通过两个通路将高压气体导入直行气缸的上下腔室中。本发明中的闸门启闭传动装置3为连杆，该连杆两端分别与活塞230及闸门5固定连接，通过换向阀22的换向作用使高压气体进入直行气缸的下腔室或上腔室，使活塞230向上或向下移动，借此通过连杆将闸门5开启或关闭。本发明中的闸门启闭传动装置3也可以为绳索，该绳索两端分别与活塞230及闸门5固定连接。本发明中的气缸并不限制于直行气缸，也可选用其他气缸或多个气缸以满足需要。

如图5所示，本发明中的动力机构23也可以为旋转气缸，闸门启闭传动装置3为螺杆，螺杆的一端与闸门5固定连接，另一端与旋转气缸的螺旋装置231螺接，高压气体通过换向阀22的换向由进气孔进入旋转气缸，使旋转气缸的螺旋装置231正转或反转，通过螺旋装置231的正反向旋转使螺杆向上或向下移动，进而开启与关闭闸门5。

如图3所示，在本实施例中，本发明中的电动气泵20与气罐21之间可以设置有溢流减压阀24；气罐21与换向阀22之间设置气源调节装置25，中控电路装置4分别电连接并监测与控制溢流减压阀24与气源调节装置25。

溢流减压阀24内设有压力变送器，可调控气罐21内的气压，防止气罐21中气压过大，当气罐21中的压力过大时，溢流减压阀24向中控电路装置4发出预警信号，中控电路装置4会使电动气泵20及时关停，达到安全的目的，因此中控电路装置4能根据溢流减压阀24中的压力变送器控制电动气泵20的起停。气源调节装置25内设有压力表，能实现对高压气体的恒压调节、过滤及对直行气缸内润滑油的雾化。气罐21中的高压气体通过由中控电路装置4控制的换向阀22进行动力机构23的动作(如动力机构为直行气缸时，使直行气缸的活塞230正反向移动，当动力机构23是旋转气缸时，使螺旋装置231正反向旋转)，以达到闸门5的启闭。如果气源调节装置25中压力表过高，中控电路装置4会通过换向阀22进行管道气体的减压，以保证动力机构23及整个系统的安全。

本发明中的动力机构23设有压力、行程传感器，通过中控电路装置4的控制，可实现闸门5的行程调整以满足不同流量水的调控。当闸门5因故障或杂物淤积造成无法移动时，中控电路装置4会根据动力机构23所测得的行程及压力变化决策动力机构23的动停。动力机构23在高压气体作用下会保持一个输出力作用于闸门5，由于换向阀22的调节，虽长时间工作也不会故障，从而解决了电动式闸门启闭系统中因故障而造成电机电流增大，电机容易烧毁的技术难题。本发明中的闸门启闭传动装置3为连杆时，通过连杆进行对闸门5的力量传递，也可在一定程度上解决因少量杂物而使闸门5无法靠自重关闭的技术问题。

中控电路装置4通过GPRS(General Packet Radio Service，通用无线分组业务)网络实现与远程上位机的遥控、遥信、遥测和遥调，同时中控电路装置4预留有闸门流量、渠道水位两个传感器接口，装设相应传感器便可实现闸门的综合信息采集和处理。

本发明可实现小功率驱动的闸门自动启闭控制，结合远程控制系统，可实现渠道的自动化和远程化控制。气动性闸门还可避免电动式启闭装置中因过载而引起的电机烧毁等问题，克服了电动式中的电效应和磁效应损耗，降低运行成本，适用于渠道闸门这种启闭操作不频繁，动力要求低的控制系统。

本发明气动式闸门启闭系统不需专门动力线路，具有安装简单，维护方便，无污染、能耗低等技术特点，解决了渠道水外溢容易造成动力线路短路，水源会污染等技术问题，配合目前气带止水技术，可实现一套供气系统的闸门启闭及止水系统，减少了投资。本发明适用于农田水利灌溉中渠道、水池、实验室等水流控制场地，根据闸门启动力和气动输出力，系统可配备多个气缸来实现不同重量的闸门启闭，也可将其应用于水利行业中河道、渠系、水库等各种水量控制场地。

本发明中的中控电路装置、电源控制器及所涉及到的传感器为市售产品，在此不做详述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种气动式闸门启闭系统，其特征在于，其包括有电源部分、能产生高压气体的气动装置、中控电路装置及闸门启闭传动装置，所述电源部分与所述气动装置电连接，所述气动装置连接所述闸门启闭传动装置，并为所述闸门启闭传动装置提供动力，所述闸门启闭传动装置连接有闸门，所述中控电路装置分别控制并电连接所述电源部分及所述气动装置。

2.如权利要求1所述的气动式闸门启闭系统，其特征在于，所述电源部分包括有电源及与所述电源电连接的电源控制器，所述气动装置包括有换向阀、能产生高压气体的电动气泵、能储存高压气体的气罐及能为所述闸门提供动力的动力机构，所述电动气泵连接所述气罐，所述气罐连接所述换向阀，所述换向阀连接所述动力机构，所述动力机构连接所述闸门启闭传动装置，所述电源控制器与所述电动气泵电连接，所述中控电路装置分别电连接所述电源控制器、所述换向阀及所述动力机构。

3.如权利要求2所述的气动式闸门启闭系统，其特征在于，所述动力机构为直行气缸，所述直行气缸内设有活塞，所述闸门启闭传动装置为连杆或绳索。

4.如权利要求3所述的气动式闸门启闭系统，其特征在于，所述连杆一端与所述闸门固定连接，所述连杆另一端与所述活塞连接。

5.如权利要求3所述的气动式闸门启闭系统，其特征在于，所述绳索一端与所述闸门固定连接，所述绳索另一端与所述活塞连接。

6.如权利要求2所述的气动式闸门启闭系统，其特征在于，所述动力机构为旋转气缸，所述闸门启闭传动装置为螺杆，所述螺杆的一端与所述闸门固定连接，所述螺杆另一端与所述旋转气缸的螺旋装置螺接。

7.如权利要求2至6中任意一项所述的气动式闸门启闭系统，其特征在于，所述电动气泵与所述气罐之间设置有能调控所述气罐内气压的溢流减压阀，所述气罐与所述换向阀之间设置有能对所述高压气体进行恒压调节的气源调节装置，所述中控电路装置分别电连接并监测与控制所述溢流减压阀与所述气源调节装置。

8.如权利要求7所述的气动式闸门启闭系统，其特征在于，所述溢流减压阀内设有压力变送器，所述气源调节装置内设有压力表。

9.如权利要求2所述的气动式闸门启闭系统，其特征在于，所述电源为蓄电池。

10.如权利要求2所述的气动式闸门启闭系统，其特征在于，所述电源部分为太阳能板或风力发电机。

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