CN102444172A - 叠压变频增压供水水箱及管网流量配比柔性智能控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叠压变频增压供水水箱及管网流量配比柔性智能控制装置，包括了一台驱动电机、一套传动机构、阀芯、两套流量计、一套文丘里结构管件以及一套智能控制器。驱动电机安装在管件外壁，经传动机构带动阀芯前后运动，实现城市自来水管网供水流量的柔性调节；随着喷嘴流量的变化形成的抽吸负压大小的变化，使得水箱水流量也会随之变化，两套流量计分别安装在自来水管网入口处以及水箱水入口处，监控两个入水口的流量状况，当两者流量达到配比要求时，完整调节，以随时满足水箱水的适时循环以及不同情况下的供水需求。本发明结构简便，调节简便，自动化程度高，适合在城市供水系统中大面积推广使用。

Description

叠压变频增压供水水箱及管网流量配比柔性智能控制装置

技术领域

本发明涉及一种供水设备，特别是一种叠压变频增压供水水箱及管网流量配比柔性智能控制装置。

背景技术

在我国，随着城市化的一步步加快和高层建筑的增多，二次供水的应用范围越来越广泛。现有的多数二次供水设备大都存在供水保障性不足、水力损耗大等问题，在保证平衡水箱水定期适时循环，水流量实时监控与按需配比等方面都还缺乏完善的技术装置，而国家对于二次供水设备的节能标准正在不断提高，二次供水设备的类型和使用地域也不断提出新的要求。基于这两方面的原因，不少企业正积极自主或与高校、科研院所合作研发智能化、低能耗的二次供水设备，以提高自己产品的市场竞争力。

专利号为200720111035.8的专利中公开了一种自来水管网内的二次供水装置，其特征在于包含了储水囊和连接储水囊的气压式恒压给水设备，能够在供水压力低于或高于需求压力的情况下利用储水囊进行压力平衡，从而实现二次恒压供水，该装置中存在的问题是，虽然储水囊采用了无毒塑料与网状纤维热熔而成的耐水压软性囊体，但是如果管网供水长时间符合要求，无需使用储水囊时，其中的水无法得到有效适时循环，长时间不循环必然会对其中储存水质造成不好的影响。

专利号为93241935.6的专利中公开了一种可调节的比例射流器，与其原理相似的射流装置其被广泛用于当前的射流式增压供水系统中，解决了射流器本身不能够控制与调节进入射流器混合室的被吸入流体的问题，其特征在于在喷嘴处设有封水片，通过转动手柄可以调节和控制被吸入流体进入混合室的量，从而任意调节管网进水量与水箱进水量之间的比例，以满足不同用水需求，可以实现射流增压供水的节能效应，但这里存在的问题是：缺乏对流量的实时监控与自动化调节，不能够保证水箱水的定期循环，在及时性、自动化程度以及工作效率等方面都需要进一步改进。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种结构简单的叠压变频增压供水水箱及管网流量配比柔性智能控制装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种叠压变频增压供水水箱及管网流量配比柔性智能控制装置，包括直流无刷驱动电机、齿轮传动机构、第一流量计、第二流量计、文丘里结构管件、智能型控制器，所述文丘里结构管件的第一入口与第一流量计相连接，文丘里结构管件的第二入口通过齿轮传动机构与第二流量计相连接，直流无刷驱动电机和智能型控制器相连接并位于文丘里结构管件的外部，该直流无刷驱动电机在智能型控制器的控制下工作，所述直流无刷驱动电机的输出轴与齿轮传动机构相连接，带动齿轮传动机构工作，所述第一流量计和第二流量计分别与智能型控制器相连接，将检测到的流量信号传输给智能型控制器。

本发明的工作原理为：直流无刷驱动电机驱动第一传动齿轮，经第二传动齿轮与第三传动齿轮，带动第三传动轴旋转，第三传动轴通过矩形传动螺纹带动阀芯前后运动。随着阀芯向市政自来水管网出水口的不断靠近，上述出水口有效出水面积变小，局部压力变大，从而增大了抽吸水箱水进入市政供水管网的局部负压大小，反方向运动则使负压减小，从而实现通过阀芯前后运动改变第一入口与第二入口水流量的效果。智能控制器根据采集得到的第一入口与第二入口实时流量数据，发出指令驱动电机带动阀芯前后运动，改变第一入水口与第二入水口的流量情况，进行按需调节，实现对两个入口水流量的柔性配比控制，以满足不同时段不同情况下的供水需求。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）可以通过对水箱水与管网入口水流量的柔性配比控制来保障水箱水得到定期适时循环，保障供水安全；2）此套设备可以根据不同用水量需求进行柔性控制调节，具有非常显著的节能效用；3）采用智能型控制器对阀芯运动进行控制调节，智能性和自动化程度得到大大提高，二次增压供水的工作效率与控制精度得到显著提升；4）采用直流无刷电机、齿轮等常用驱动与传动工具，以及流量计等设备，保证整个系统结构简单、成本合理，适用于批量生产。

 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的叠压变频增压供水水箱及管网流量配比柔性智能控制装置总体结构示意图。

图2为本发明的叠压变频增压供水水箱及管网流量配比柔性智能控制装置传动系统结构示意图。

图3为本发明的叠压变频增压供水水箱及管网流量配比柔性智能控制装置在供水系统中的工作状态图。

具体实施方式

结合图1，本发明的一种叠压变频增压供水水箱及管网流量配比柔性智能控制装置，包括直流无刷驱动电机4、齿轮传动机构5、第一流量计1、第二流量计6、文丘里结构管件2、智能型控制器3，所述文丘里结构管件2的第一入口与第一流量计1相连接，文丘里结构管件2的第二入口通过齿轮传动机构5与第二流量计6相连接，直流无刷驱动电机4和智能型控制器3相连接并位于文丘里结构管件2的外部，该直流无刷驱动电机4在智能型控制器3的控制下工作，所述直流无刷驱动电机4的输出轴与齿轮传动机构5相连接，带动齿轮传动机构5工作，所述第一流量计1和第二流量计6分别与智能型控制器3相连接，将检测到的压力信号传输给智能型控制器3。

结合图2，所述齿轮传动机构5包括第一传动齿轮16、第二传动齿轮13、第三传动齿轮8、第一传动轴15、第二传动轴13、第三传动轴10、导向杆20、阀芯7，支架17、轴承18；所述三个传动轴上均安装在支架17上、轴承18安装在第一传动轴的阶梯轴端；所述第一传动轴15的一端与电机的输出轴相连接，在电机的驱动下旋转，该第一传动轴15的另一端固连第一传动齿轮16，该第一传动齿轮16与第二传动齿轮13相啮合，所述第二传动齿轮13同时与第三传动齿轮8相啮合，上述第二传动齿轮13、第三传动齿轮8分别固连在第二传动轴13、第三传动轴10上，所述第三传动轴10的另一端通过矩形传动螺纹与阀芯7相连接，该阀芯7与导向杆20固连，所述电机通过三个传动齿轮带动第三传动轴10旋转，该第三传动轴10通过矩形传动螺纹最终带动阀芯7前后运动。

所述齿轮传动机构5、文丘里结构管件2的材料均为食品卫生级的0Cr18Ni9(SUS304)不锈钢。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述：

一种叠压变频增压供水水箱及管网流量配比柔性智能控制装置，包含了一台45W、100rpm的无刷直流驱动电机、一套齿轮传动机构、一根运动阀芯、两套流量计、一套文丘里结构管件、一套智能流量配比控制器。两套流量计分别监控水箱入口与管网入口处地流量数据，并将两组数据信号传输给流量配比控制器，控制器根据预先设定的流量配比值，向驱动电机发出相应指令，电机带动传动结构，最终驱动阀芯运动，实现流量调节，直至流量计监控到的流量数据满足配比要求时停止调节，从而实现不同供水需求状况下水箱水的适时循环以及流量配比的智能柔性调节。

结合图1，所述第一流量计1与第二流量计6，分别用以监控采集水箱入口与管网入口处地流量数据，并将相应的流量信号传输给控制器3；控制器3固定在管件下方，主要有两组输入，即流量计(1)与(6)检测得到的水箱入口与管网入口处的流量信号与外部输入的流量配比需求信号，输出主要对电机输出4~20mA的工作信号，具体实施过程是第一流量计1和第二流量计6将两组流量信号实时传输给控制器3，控制器3根据预先设定的流量配比值，向驱动电机4发出相应指令，电机带动传动机构5，驱动阀芯7运动，直至两组流量计1和6采集监控到的流量数据满足配比要求时停止调节，从而实现不同供水需求状况下水箱水的定期适时循环和水流量的智能柔性调节；此外，结合图1可见在装置出口处设计成文丘里结构2，水箱水与管网入口水经过柔性配比混合后，进入文丘里结构的混合室并喷射出来，其带来了一定的增压功能，这部分压力可以节省后续增压泵的工作能耗，从而实现节能作用。

结合图2，叠压变频增压供水水箱及管网流量配比柔性智能控制装置传动系统结构包含了包括第一传动齿轮16、第二传动齿轮13、第三传动齿轮8、第一传动轴15、第二传动轴13、第三传动轴10、导向杆20、阀芯7；其中第一传动齿轮16、第二传动齿轮13、第三传动齿轮8与第一传动轴15、第二传动轴13、第三传动轴10之间都分别通过第一止动螺钉14、第二止动螺钉11、第三止动螺钉9连接，电机输出轴与第一传动轴之间也通过第四止动螺钉19固连，从而保证运动的精确性，直流无刷电机4根据控制器3的指令带动齿轮传动，第三传动轴 10一端伸出，并外部带有矩形传动螺纹，阀芯(7)内部带有相应的矩形传动螺纹结构，两者配合安装，根据丝杆传动机构的原理，可以带动阀芯(7)在第三传动轴10上做前后运动，从而实现对管网流量的调节，阀芯支撑件20保障阀芯运动位置稳定；三个传动轴均安装在支架17上，保障了传动机构的位置稳定。 

结合图3，本发明叠压变频增压供水水箱及管网流量配比柔性智能控制装置22在城市二次供水系统中，入口处接市政供水管网，出口处接生活水增压泵23供给用户，上部接口接平衡水箱21，通过本发明可以通过将市政管网水与水箱水按一定比例配比混合，从而满足不同用水量需求状况下的供水调节，同时保障水箱水定期按要求得到循环。

本产品运用于二次增压供水现场时，结合远程监控系统，操作员在控制面板上设定流量配比值，系统便可以根据设定指令实时监控水箱水入口与管网入口处地流量，自动准确快速的完成流量配比调节，保障水箱水的适时循环，大大提升叠压供水的技术性能与节能指标，且结构简单，制造方便，因此适合于在二次增压供水行业大量推广使用。

Claims (3)

1.一种叠压变频增压供水水箱及管网流量配比柔性智能控制装置，其特征在于，包括直流无刷驱动电机[4]、齿轮传动机构[5]、第一流量计[1]、第二流量计[6]、文丘里结构管件[2]、智能型控制器[3]，所述文丘里结构管件[2]的第一入口与第一流量计[1]相连接，文丘里结构管件[2]的第二入口通过齿轮传动机构[5]与第二流量计[6]相连接，直流无刷驱动电机[4]和智能型控制器[3]相连接并位于文丘里结构管件[2]的外部，该直流无刷驱动电机[4]在智能型控制器[3]的控制下工作，所述直流无刷驱动电机[4]的输出轴与齿轮传动机构[5]相连接，带动齿轮传动机构[5]工作，所述第一流量计[1]和第二流量计[6]分别与智能型控制器[3]相连接，将检测到的压力信号传输给智能型控制器[3]。

2.根据权利要求1所述的叠压变频增压供水水箱及管网流量配比柔性智能控制装置，其特征在于，所述齿轮传动机构[5]包括第一传动齿轮[16]、第二传动齿轮[13]、第三传动齿轮[8]、第一传动轴[15]、第二传动轴[13]、第三传动轴[10]、导向杆[20]、阀芯[7]，支架[17]、轴承[18]；所述三个传动轴上均安装在支架[17]上、轴承[18]安装在第一传动轴的阶梯轴端；所述第一传动轴[15]的一端与电机的输出轴相连接，在电机的驱动下旋转，该第一传动轴[15]的另一端固连第一传动齿轮[16]，该第一传动齿轮[16]与第二传动齿轮[13]相啮合，所述第二传动齿轮[13]同时与第三传动齿轮[8]相啮合，上述第二传动齿轮[13]、第三传动齿轮[8]分别固连在第二传动轴[13]、第三传动轴[10]上，所述第三传动轴[10]的另一端通过矩形传动螺纹与阀芯[7]相连接，该阀芯[7]与导向杆[20]固连，所述电机通过三个传动齿轮带动第三传动轴[10]旋转，该第三传动轴[10]通过矩形传动螺纹最终带动阀芯[7]前后运动。

3.根据权利要求1或2所述的叠压变频增压供水水箱及管网流量配比柔性智能控制装置，其特征在于，所述齿轮传动机构[5]、文丘里结构管件[2]的材料均为食品卫生级的0Cr18Ni9(SUS304)不锈钢。

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