CN102692049B - 一种节水阀 - Google Patents
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Abstract
一种节水阀，其有一个进水口，两个出水口，每个出水口有一个电磁阀门控制，其特征在于，所述节水阀包括如下部件组成：两个电磁阀门，对称设置，每个电磁阀门控制一个出水口，电磁阀门可在电控制模块的控制下，打开或关闭，且同一时刻只有一个阀门打开；传感器，位于进水口，用于检测入水的水温，并将温度信息传输给电控制模块；电控制模块，根据传感器检测到的水温，控制两个电磁阀门的开关。
Description
技术领域
本发明涉及一种节水阀，属于水暖阀门控制技术领域。
背景技术
今年来，随着阀门技术的发展和电子控制技术的不断进步，出现了很多种电控阀门，在诸多领域得到了广泛应用。但是这些电控阀门一般结构比较复杂，因此不但成本高，而且可靠性也不强；或者需要用220V交流供电，对于管路来说，电压超出安全电压范围，一旦漏电给人员和电力系统会带来极大的安全隐患。而且这类电控阀门一般体积较大，不适合应用到民用设备上，尤其是热水器等设备。
对于热水器，例如家用太阳能热水器、宾馆用大型太阳能热水器，或者家用燃气热水器等，众所周知的，当需要洗澡的热水时，刚开始打开龙头，必然有一段冷水。拿燃气热水器来说，燃气热水器刚开始工作时，初始水温达不到使用标准，通常只能放掉，这是对水资源的极大浪费。等过一段时间，水温上升之后，才可正常洗澡使用。每年仅此一项，将会浪费数目相当可观的清洁用水。
因此，本领域亟需一种成本低、可靠性高、简易安全的电控节水阀，可以不需人为干预，自动判断水温，如果水温不能达到设定温度，则将水切换到回流管道统一处理；仅当水温达到设定温度后，才将热水切换到输出口，正常使用。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种结构简单，易于使用的冷热水节水阀门，能够节省冷水的浪费。技术方案如下：
一种节水阀，其有一个进水口，两个出水口，每个出水口有一个电磁阀门控制，其特征在于，所述节水阀包括如下部件组成：两个电磁阀门，对称设置，每个电磁阀门控制一个出水口，电磁阀门可在电控制模块的控制下，打开或关闭，且同一时刻只有一个阀门打开；传感器，位于进水口，用于检测入水的水温，并将温度信息传输给电控制模块；电控制模块，根据传感器检测到的水温，如果入水水温低于预设温度，分别向两个电磁阀门输出电脉冲，使得左右阀门的电磁线圈分别得到电流产生磁力，吸附左阀门阀芯向上移动而同时右阀门阀芯向下运动，则此时左阀门打开而右阀门关闭；如果判断水温已经开始高于某一个预设温度值，输出一另个极性相反电脉冲，使得左右阀门的电磁线圈分别得到电流产生磁力，吸附左阀门阀芯向下移动而同时右阀门阀芯向上运动，则此时左阀门关闭而右阀门打开。
优选地，其中每个电磁阀门包括：大活塞，其上有一个穿透大活塞的泄压孔，当泄压孔没有被堵塞时可以将大活塞密封件上部的水压释放；大活塞密封件，其上有一个穿透大活塞密封件的进压孔，入水可以通过进压孔进入到大活塞密封件上部，从而在大活塞密封件上下两面产生压力；电磁线圈，当电流通过时，产生磁场，可吸附阀芯上下移动；阀芯，位于电磁线圈内部，在电磁线圈的磁场下可上下移动；阀芯活塞，位于阀芯下部，当阀芯向下移动时，可以堵塞大活塞上的泄压孔，复位簧，套在阀芯上，当阀芯向下移动后，给予阀芯向下复位的力；磁组件，在阀芯上部，当阀芯向上移动后，吸附阀芯固定在上部。
优选地，电控制模块包括：MCU单片机控制器，输出管脚控制向两个阀门输出正、负两个电平的脉冲波，这两个正负电平的脉冲波输出给电磁线圈，可产生反向的磁场，吸附阀芯上、下移动，从而控制所述左右两个阀门的开、闭；存储器，用于存储MCU单片机的程序数据和阀门控制数据。
优选地，所述节水阀包括：可充电池，用于向MCU单片机控制器和整个电路供电；充电口，用于外接电源，向可充电池充电。
优选地，所述预设温度为35-38摄氏度。
优选地，所述节水阀包括：外部输入按钮，用户可以手动输入预设温度的值。
关于本发明的优点与精神可通过接下来的发明详述及附图得到进一步的了解。
附图说明
图1是本发明所述节水阀门结构示意图；
图2是本发明所述节水阀左阀门关闭时示意图；
图3是本发明所述节水阀左阀门开启时示意图；
图4是本发明所述节水阀的电路原理图；
图5是本发明所述节水阀的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
本发明所述的节水阀由左右两个电磁阀门组成，有一个进水口，有左右两个出水口，这两个出水口分别有左右两个电磁阀门控制，且同一时间只有一个出水口打开出水，另一个出水口处于关闭状态。
如附图1中所示，各个附图标记所指部件如下所述(左右两个阀门是对称的，因此图1中只标注的部分部件，不再重复标注)：1左出水口，2大活塞(其上有一个泄压孔，如图2所示)，3大活塞密封件(其上有一个进压孔，如图2所示)，4阀芯活塞，5阀芯，6复位簧，7电磁线圈，8磁组件，9可充电池，10电控线路板，11阀芯套，12电磁阀罩，13充电口，14传感器，15右出水口，16进水口，17腔体1，18腔体2，19腔体3，20腔体4。
附图2为附图1左边阀门的放大图，2-1为泄压孔，2-2为进压孔。
水流方向见图1中箭头，电控部分安装在盒内；左，右电磁阀的结构、动作原理完全一样，但工作时一只开、一只关处于交替状态；其中电磁线圈(7)、磁组件(8)、电控线路板(10)，复位簧(6)组成双稳态脉冲电磁控制系统，系统电磁线圈(7)得电工作只有一秒钟左右，其余时间处于断电状态；
图中示意左阀门工作在关闭状态，右阀门工作在开启状态；本阀主要应用在太阳能或者燃气热水器热水供应系统，此时左阀门定义为冷水回收口，右阀门定义为热水出口。当使用者需要热水时，打开16进水口，刚开始由于热水供应设备还未充分工作，或者管路里面存有冷水，此时如果把水直接从右阀门流出，由于水温较低势必造成使用者不适，因此应当把右阀门关闭，让冷水从左阀门流出，左阀门可以连接到冷水存储装置以便这些水留作它用，也可以连接到加压装置然后重新注回到自来水管道里面直接回收利用。当水温逐渐上升后，传感器14检测到水温已经达到预设温度，则电控部分控制左阀门关闭，右阀门打开，使用者从右阀门得到的就直接是温度达标的热水了。
显然如果没有自动检测水温并切换的阀门，则不可避免地会造成冷水的浪费；因此才有了本发明。
本发明工作原理简述：
参见图1和图2(图2是图1左边活塞的放大示意图)所示状态，左阀门的阀芯5在复位簧6向下的力的作用下，在下端阀芯活塞4顶住了大活塞2，大活塞2上的泄压孔(参见附图2)也被堵住。此时从进水口16进入腔体1的水穿过大活塞密封件3上的进压孔(参见附图2)进入到大活塞2上部。此时由于大活塞上下都有水压，因此只要在复位弹簧的维持下，进水水压无法向上顶开大活塞密封件3，因此进水也就无法进入腔体2，从而不能流到左出水口。右阀门阀芯在磁阻件的吸附下，移动到上部，阀芯带动下端的阀芯活塞离开大活塞中间的泄压孔，大活塞密封件上端面的水压通过泄压孔一瞬间被卸掉，大活塞密封件的上、下端面形成压差，进入到腔体3的进水水压将大活塞密封件顶开，从而进水进去到腔体4，从而流向右出水口。此时由于大活塞下部有水压，因此只要在磁阻件的维持下，阀芯就固定在上部，不封闭泄压孔。
电控线路板(10)中的电控系统由MCU配合传感器14检测从进水口16进来的水温的变化，并与MCU程序设定的动作温度进行比较，当入水温度高于设定温度值时(比如设定温度为40摄氏度，或者35-38摄氏度)，MCU控制向两电磁线圈(7)输出电流，而且左右两个电磁线圈的电流方向相反，这样产生的磁场也相反，这样磁场控制左右两个阀芯向相反的方向运动：左阀芯向下移动，封闭左泄压孔，从而关闭左出水口；右阀芯向上移动，离开右泄压孔，从而打开右出水口。(这也就是图1所示的状态)
当传感器14检测到入水温度低于设定温度值时，MCU控制向两电磁线圈输出电流，而且左右两个电磁线圈的电流方向相反，这样磁场控制左右两个阀芯向相反的方向运动：左阀芯向上移动，离开左泄压孔，从而打开左出水口；右阀芯向下移动，封闭右泄压孔，从而关闭右出水口。左阀通过电磁耦合吸合阀芯(5)向上移动，参见附图3，阀芯(5)带动下端的阀芯活塞(4)离开大活塞(2)中间的泄压孔，大活塞密封件上端面的水压通过左泄压孔一瞬间被卸掉；大活塞(2)的上、下端面形成压差，进入到腔体1的进水水压将大活塞密封件3顶开，从而进水进去到左边腔体2，从而流向左出水口。此时由于大活塞下部有水压，因此只要在磁阻件的维持下，阀芯就固定在上部，不封闭泄压孔。与此同时右阀电磁线圈得电(电源方向与左阀的相反)，推动阀芯向下运动封堵住大活塞中央的泄压孔，则右边阀门的大活塞密封件上下都有压力，因此只要在右边复位弹簧的维持下，进水水压无法向上顶开大活塞密封件，因此进水也就无法进入腔体4，从而不能流到右出水口，右侧阀门关断。
当传感器检测到水温再次高于设定温度时，就再次给左右两个电磁线圈加电，重复开关动作，与前面原理相同，不再赘述。
下面结合附图4介绍本发明的电路控制部分。电控线路板10上装有MCU单片机控制器、存储器。置于进水口的温度传感器14实时监测进水温度，并报告给MCU单片机控制器。可充电池9向MCU单片机控制器和整个电路供电，可充电池9可以使用阀门内置的充电口，经充电电路进行反复充电。存储器存有MCU单片机的程序数据和阀门控制数据。MCU输出管脚控制向左右两个阀门输出正、负两个电平的脉冲波，这两个正负电平的脉冲波输出给电磁线圈，可产生反向的磁场，吸附阀芯上、下移动，从而控制本发明所述左右两个阀门的开、闭。控制阀门开闭的过程中，电磁线圈只工作一秒左右，其余不需要控制阀门的时间，系统都处于待机状态，因此十分省电。
下面结合附图5介绍本发明的控制流程图。通电后MCU每隔一段时间就读取温度传感器14传来的温度信息。如果判断进水口16进入的水温低于预设温度(比如40摄氏度、或35-38摄氏度)，则MCU输出一个控制电平，使得左右阀门的电磁线圈分别得到电流产生磁力，吸附左阀门阀芯向上移动而同时右阀门阀芯向下运动，则此时左阀门打开而右阀门关闭，从进水口16进入的冷水流向左出水口，进行回收利用；如果判断水温已经开始高于某一个预设温度值，则MCU输出一另个控制脉冲，与刚才的脉冲反向，使得左右阀门的电磁线圈分别得到电流产生磁力，吸附左阀门阀芯向下移动而同时右阀门阀芯向上运动，则此时左阀门关闭而右阀门打开，从进水口16进入的热水水流向右出水口，进行正常使用。如此反复循环。
另外，本发明可以再设置外部输入按钮，用户可以通过按钮向单片机MCU输入预设温度。
由于本发明采用了2个电磁控制阀门对称设置，使用现有的成熟结构，结构简单、可靠性高、可以分别多两路出水口进行控制，通过单片机控制芯片进行控制，完美解决了热水温度不足时的节水问题。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的情况下，还可做出若干变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于电磁线圈控制的电磁切换阀，其有一个进水口，两个出水口，每个出水口有一个电磁阀门控制，其特征在于，所述切换阀包括如下部件组成：
两个电磁阀门，对称设置，每个电磁阀门控制一个出水口，电磁阀门可在电控制模块的控制下，打开或关闭，且同一时刻只有一个阀门打开；
传感器，位于进水口，用于检测入水的水温，并将温度信息传输给电控制模块；
电控制模块，根据传感器检测到的水温，如果入水水温低于预设温度，分别向两个电磁阀门输出电脉冲，使得左右阀门的电磁线圈分别得到电流产生磁力，吸附左阀门阀芯向上移动而同时右阀门阀芯向下运动，则此时左阀门打开而右阀门关闭；如果水温高于某一个预设温度值，输出另一个极性相反电脉冲，使得左右阀门的电磁线圈分别得到电流产生磁力，吸附左阀门阀芯向下移动而同时右阀门阀芯向上运动，则此时左阀门关闭而右阀门打开。
2.如权利要求1所述的切换阀，其特征在于，其中每个电磁阀门包括：
大活塞，其上有一个穿透大活塞的泄压孔，当泄压孔没有被堵塞时可以将大活塞密封件上部的水压释放；
大活塞密封件，其上有一个穿透大活塞密封件的进压孔，入水可以通过进压孔进入到大活塞密封件上部，从而在大活塞密封件上下两面产生压力；
电磁线圈，当电流通过时，产生磁场，可吸附阀芯上下移动；
阀芯，位于电磁线圈内部，在电磁线圈的磁场下可上下移动；
阀芯活塞，位于阀芯下部，当阀芯向下移动时，可以堵塞大活塞上的泄压孔，复位簧，套在阀芯上，当阀芯向下移动后，给予阀芯向下复位的力；
磁组件，在阀芯上部，当阀芯向上移动后，吸附阀芯固定在上部。
3.如权利要求1所述的切换阀，其特征在于，电控制模块包括：
MCU单片机控制器，输出管脚控制向两个阀门输出正、负两个电平的脉冲波，这两个正负电平的脉冲波输出给电磁线圈，可产生反向的磁场，吸附阀芯上、下移动，从而控制所述左右两个阀门的开、闭；
存储器，用于存储MCU单片机的程序数据和阀门控制数据。
4.如权利要求3所述的切换阀，其特征在于，所述切换阀包括：
可充电池，用于向MCU单片机控制器和整个电路供电；
充电口，用于外接电源，向可充电池充电。
5.如权利要求1所述的切换阀，其特征在于，所述预设温度为40摄氏度。
6.如权利要求1所述的切换阀，其特征在于，所述切换阀包括：
外部输入按钮，用户可以手动输入预设温度的值。
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