CN102797895A - 开关信号位移反馈式电动先导阀 - Google Patents

Abstract

一种开关信号位移反馈式电动先导阀，包括阀腔流道，以及由阀芯、阀壁、阀盖组成的阀座，以及位移传感器和先导式驱动机构。其先导式驱动机构为在阀芯的顶面和阀壁之间用皮囊连接，由皮囊和阀盖构成阀顶空腔，阀芯的顶面与阀盖之间设有弹簧，在阀盖侧壁上设置先导块，所述先导块的上部设置电动驱动单元，其输出端的驱动触头的工位通过机械方式锁止。所述的位移传感器是在阀芯顶部嵌入式装设磁钢，并在阀盖中装有干簧管。该先导阀耗电省、开关状态自行保持、开关信号准确远程反馈、结构简单、成本低、易于组装和维护拆卸。是理想的农田灌溉自动化控制闸阀。

Description

开关信号位移反馈式电动先导阀

技术领域

本发明涉及一种阀件，具体为一种开关信号可位移反馈的电动先导阀。

背景技术

闸阀是对流体管路实现开关控制的重要元件。随着信息技术和机电一体化技术的发展应用，人们开发出了各种可实现远程控制和自动化控制的电磁阀。在工业控制系统中电磁阀被广泛应用于调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阎是用电磁效应进行控制，主要的控制方式由继电器控制。按工作原理，电磁阀可分为直动式、分布直动式、先导式。其中先导式电磁阀是在阎上部构造一个先导腔，通电时，电磁力把先导孔打开，先导腔压力迅速下降，在阀芯周围形成下高上低的压差，流体压力推动阀芯向上移动，打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速传达至先导腔，在阀芯周围形成下低上高的压差，流体压力推动阀芯向下移动，关闭。电磁阀具有通径较高，流体压力范围上限高，功率消耗低，可任意角度安装等优点。

近年来，随着农业灌溉自动化技术的发展，农田灌溉管网系统中大量使用了电磁阀。由于农田环境与一般工业环境相比具有控制范围广、流体压力变幅大、安装工位不平整、系统裸露受外界干扰多、每年须拆装各一次、使用管理相对粗放等特点，并且由于电磁阀数量多、在整个工程中造价占比高，因而对电磁阀的经济性和可靠性提出了更高的要求。

自20世纪80年代以来，中国从以色列、荷兰等国家引入一批灌溉自动化技术和设备进行了示范应用。但由于国外技术成本昂贵、操作复杂、系统维护困难、应用过程中技术服务无法保证等缺点，我国企业和科研单位开始进行自主研发。特别是与农业灌溉管理计算机控制系统、滴灌工程自动化优化设计等技术进行一体化组装开发，取得了较好的效果。作为滴灌节水技术的升级技术，自动化滴灌近几年来得到了快速发展和推广应用。

目前农业灌溉领域使用的先导式电磁阀，大多是利用电磁共轭方法通过电流信号的有无来实现对永磁体先导阀芯的上下移动从而实现先导孔的启闭，进而实现闸阀的开合。但该类电磁阀在灌溉工作时，闸阀处于打开状态时，永磁体先导阀芯由于磁吸作用力处于上移悬空状态，需要一直保持通电，不仅功率消耗大，而且在受到外力触碰时容易造成先导阀芯瞬间脱离磁吸而下落从而改变正常工况的情形。

另外由于灌溉系统的轮灌制度的要求，系统内的电磁阀被设计为多个独立的轮灌组，组内电磁阎工况相同。由于远程控制的电磁阀在线路、阀体灵敏性方面存在的故障率，致使系统指挥中心发出的开关指令不一定能实现闸阀的开启和关闭，不仅无法达到灌溉质量目标，而且会使流体压力等参数改变，对系统正常运行造成影响。因此需要反馈开关信号来掌握电磁阀的实际开关状态。早期的电磁阀反馈技术是利用设置在流体通道内的压力感应器来感应闸阀是否打开或关闭，但由于灌溉系统各轮灌组之间、以及每个阎体在不同时间段的实际工况压力变幅较大，致使压力传感器的灵敏性和准确性无法保证。

申请号为200720076241.X的中国专利远程信号反馈电磁阀，包括电磁线圈、阀体、阀芯，其电磁线圈包括漆包线圈、线圈外壳，其阀体包括隔磁管、阀盖，其阀芯包括动磁芯、弹簧、活塞、导向杆、感应磁钢。其电磁线圈与阀体顶部的隔磁管连接，阀芯设于阀体内。其信号反馈装置包括安装基座、信号传感器。该方案的信号反馈装置采用了位移传感器，能够实现开关信号的采集和远程反馈，但其传感器结构复杂价格昂贵。另外本闸阀属于一种电磁阀，其阀芯移动依靠电磁力驱动，其打开(或者关闭)状态下需要一直保持通电，能耗较高。

申请号为201110045326.2的中国专利“一种带有阀位反馈信号的先导式电磁阀”公开了一种带有阀位反馈信号的先导式电磁阀，包括先导阀、电磁阀线圈和主阀，先导阀由护套和设于其内的并可在线圈电磁力驱动下滑动的阀芯构成，主阀阀体内腔设有可沿其内壁滑动的主阎关闭件，先导阀和主阀的腔室相通，并设置了用于指示主阀阀位状态的第一触点开关和用于指示先导阀阀位状态的第二触点开关，第一触点开关位于主阀内腔上顶面与主阀关闭件上端面之间，第二触点开关位于护套内腔上顶面与阀芯上端面之间。该技术方案先导阀阀芯为磁力驱动，打开状态下需要稳定供电；其阎位状态显示利用了机械式触碰接通信号电路的方式，其灵敏性容易受到流体介质状况、触碰机构可靠性等因素的影响；并且其信号反馈机构相对复杂，先导阀体与主阀体一体化设计，不便于维护拆卸。

发明内容

本发明的目的是提供一种耗电省、开关状态自行保持、开关信号准确远程反馈、结构简单、成本低、易于组装和维护拆卸的灌溉闸阀。

本发明提供的一种开关信号位移反馈式电动先导阀，包括阀腔流道，以及由阀芯、阀壁、阀盖组成的阀座，并且阀腔流道进口端与阀座成钝角。该阀还包含有位移传感器和先导式驱动机构。

所述的先导式驱动机构的组成为：在阀芯的顶面和阀壁之间用皮囊连接，由皮囊和阀盖构成阀顶空腔，阀芯的顶面与阀盖之间设有弹簧，阀芯中设有通孔将阀腔流道前端和阀顶空腔连通；在阀盖侧壁上设置先导块，该先导块上部有先导室，所述的先导室与阀顶空腔之间设有上通孔；在该先导室中设立支点触头和开关触嘴，其中开关触嘴与通向阎腔的下通孔相连；所述先导块的上部设置电动驱动单元，该电动驱动单元的输出端为分别与支点触头和开关触嘴相对应的两个驱动触头，并且驱动触头的工位通过机械方式锁止。

所述的位移传感器的构成为：在阀芯顶部嵌入式装设磁钢，在阀盖中心设置密封室，在密封室中装有干簧管。

该开关信号位移反馈式电动先导阀，由于将先导阀芯移动方式由磁动式改为机械驱动，使驱动触头达到开关两种工位后被固定，从而不需要一直供电维持。另外位移式开关信号反馈方式为利用干簧管的特性通过磁钢与其的接近距离实现干簧管导电或断路，从而用电路信号反应阀芯的位置，实现开启状态实时反馈。其结构简单、工作稳定、能耗低、灵敏性高。

附图说明

图1为本发明轴向剖面结构示意图。

图2为本发明的电动驱动装置立体示意图。

具体实施方式

如图1及图2，本发明的开关信号位移反馈式电动先导阀，包括阀腔流道1，以及由阀芯2、阀壁6、阀盖9组成的阀座，阀腔流道1进口端与阀座成钝角；该先导阀还包括位移传感器、先导式驱动机构。

所述的先导式驱动机构的组成为：在阀芯2的顶面和阀壁6之间用皮囊7连接，由皮囊7和阀盖9构成阀顶空腔10，阀芯2的顶面与阀盖9之间设有弹簧8，阀芯2中设有通孔3将阀腔流道1前端和阀顶空腔10连通；在阀盖9侧壁上设置先导块11。所述的先导块11上部有先导室17，该先导室17与阀顶空腔10之间设有上通孔16；在该先导室17中设立开关触嘴14a和支点触头14b，其中开关触嘴14a与通向阀腔的下通孔18相连；先导块11的上部设置电动驱动单元12，该电动驱动单元12的输出端为分别与开关触嘴14a和支点触头14b相对应的两个驱动触头13a、13b。

电动驱动单元12的具体结构为：电动机22的输出轴31末端设置齿轮21与驱动盘20内切啮合，驱动盘20的转轴32与单元底座相连接，驱动盘20上开设拨槽24，该拨槽24通过摇臂25与前端摆梯23相连。所述的摆梯23架设于单元底座的转轴支点30之上，其下部为两个驱动触头13a、13b，上部内壁两侧装设弹性侧壁28，弹性侧壁28内室安装凸轮27，该凸轮27与摇臂25的前端相连；并且在摇臂25的下方设置止回挡块26。

所述的位移传感器的构成为：在阀芯2顶部嵌入式装设磁钢5，在阀盖9中心设置密封室4，在密封室4中装有干簧管18。

本实施例中阀盖9与阀壁6之间，皮囊7与阀壁6之间，先导块11与阀盖9以及与电动驱动单位12之间均为法兰式活动连接；并且所述的密封室4与阀盖9为螺旋连接。阀腔流道1的内壁与阀芯2底面边沿为楔形配合，并且在通孔3的进口端设置滤网。

本实施例的电动先导阀工作过程为：当给予电动机22关阀电流信号时，齿轮21与驱动盘20均逆时针旋转，拨槽24中的摇臂25也逆时针旋转，从而带动凸轮27压向左侧弹性侧壁28，摇臂25停止于左侧止回挡块26的位置，此时摆梯23围绕转轴支点30逆时针转过一定角度，驱动触头13a向下而13b向上运动。驱动触头13a与开关触嘴14闭合，先导室17内的水流被截止，阀顶空腔10注水满后压力增大，加之弹簧8作用力推动，阀芯2向下移动关闭通道1，实现闸阀关闭。

同理当给予电动机22开阀电流信号时，齿轮21与驱动盘20均顺时针旋转，拨槽24中的摇臂25也顺时针旋转，从而带动凸轮27压向右侧弹性侧壁28，摇臂25停止于右侧止回挡块26的位置，摆梯23围绕转轴支点30顺时针转过一定角度，驱动触头13a向上而13b向下运动。驱动触头13a与开关触嘴14断开，先导水路通畅，阀顶空腔10压力减小，在水道1前端水压作用下，当水压＞(弹簧8弹力+皮囊7变形阻力+阀芯2自重)时，阀芯2被向上顶起，闸阀处于打开位。此时由于磁钢5与干簧管18比较接近，干簧管18导电产生电流信号，将闸阀开启信号反馈给指挥中心。同理当阀芯2下落关闭时，干簧管18不导电，无电流产生，控制中心无电流信号显示。

本实施例电动机22的工作电流及电压参数为：120mA\6-12v，脉冲宽度50ms。

本实施例由于将先导阀芯移动方式由磁动式改为机械驱动，并且由于电动驱动单元中使用了弹性侧壁28及凸轮27的配合设计，使驱动触头13a、13b达到既定工位后被固定，从而不需要一直供电维持，稳定性好，省电节能。

用干簧管18的磁吸导电性反馈阀芯2的位置，结构简单，准确性高。并且密封室4与阀盖9为螺旋连接，不仅可调节干簧管18的安装深度实现精确反馈，而且方便维修更换。

另外由于阀盖9与阎壁6之间，皮囊7与阎壁6之间，先导块11与阀盖9以及与电动驱动单位12之间均为法兰式活动连接，可方便组装和维修拆卸。阀腔流道1的内壁与阀芯2底面边沿为楔形配合，封闭可靠。并且通孔3的进口端设置滤网，可预防水中杂质进入阀顶空腔10和先导室17，保证先导驱动的灵敏性和可靠性。

Claims (3)

1.一种开关信号位移反馈式电动先导阀，包括阀腔流道(1)，以及由阀芯(2)、阀壁(6)、阀盖(9)组成的阀座，阀腔流道(1)进口端与阀座成钝角；该先导阀还包括位移传感器、先导式驱动机构，其特征在于：

所述的先导式驱动机构的组成为：在阀芯(2)的顶面和阀壁(6)之间用皮囊(7)连接，由皮囊(7)和阀盖(9)构成阀顶空腔(10)，阀芯(2)的顶面与阀盖(9)之间设有弹簧(8)，阀芯(2)中设有通孔(3)将阀腔流道(1)前端和阀顶空腔(10)连通；在阀盖(9)侧壁上设置先导块(11)，所述的先导块(11)上部有先导室(17)，该先导室(17)与阀顶空腔(10)之间设有上通孔(16)；在该先导室(17)中设立开关触嘴(14a)和支点触头(14b)，其中开关触嘴(14a)与通向阀腔的下通孔(18)相连；先导块(11)的上部设置电动驱动单元(12)，该电动驱动单元(12)的输出端为分别与开关触嘴(14a)和支点触头(14b)相对应的两个驱动触头(13a、13b)；

所述的电动驱动单元(12)的具体结构为：电动机(22)的输出轴(31)末端设置齿轮(21)与驱动盘(20)内切啮合，驱动盘(20)的转轴(32)与单元底座相连接，驱动盘(20)上开设拨槽(24)，该拨槽(24)通过摇臂(25)与前端摆梯(23)相连；所述的摆梯(23)架设于单元底座的转轴支点(30)之上，其下部为两个驱动触头(13a、13b)，上部内壁两侧装设弹性侧壁(28)，弹性侧壁(28)内室安装凸轮(27)，该凸轮(27)与摇臂(25)的前端相连；并且在摇臂(25)的下方设置止回挡块(26)；

所述的位移传感器的构成为：在阀芯(2)顶部嵌入式装设磁钢(5)，在阀盖(9)中心设置密封室(4)，在密封室(4)中装有干簧管(18)。

2.如权利要求1所述的电动先导阀，其特征在于所述的阀盖(9)与阀壁(6)之间，皮囊(7)与阀壁(6)之间，先导块(11)与阀盖(9)以及与电动驱动单位(12)之间均为法兰式活动连接；并且所述的密封室(4)与阀盖(9)为螺旋连接。

3.如权利要求1或2所述的电动先导阀，其特征在于所述的阀腔流道(1)的内壁与阀芯(2)底面边沿为楔形配合，并且通孔(3)的进口端设置滤网。 

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