CN103115183A - 自动疏堵电动阀门 - Google Patents
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Abstract
一种自动疏堵的电动阀门，包括：阀体和电动执行机构。电动执行机构包括：直流电机；自动开阀装置，其只在电动阀门的外接电源不足以为直流电机提供电力时，使阀体向电动阀门打开的方向动作；和PTC自恢复保险丝，其串接在所述电动阀门的外接电源的输入端后、所述电动执行机构之前，在直流电机正常工作时，PTC自恢复保险丝处于低阻状态，当直流电机堵转时，PTC自恢复保险丝进入高阻状态，自动开阀装置启动以使所述电动阀门执行开阀操作，之后PTC自恢复保险丝在经过自恢复时间后恢复低阻状态，从而外接电源导通，所述电动阀门继续执行关阀操作，所述电动阀门自动重复上述关阀和开阀操作一次或多次，最终实现堵塞物的自动去除。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动疏堵电动阀门，尤其是直流电机驱动的自动疏堵电动阀门。
背景技术
在电动阀门的很多应用场合，譬如小区供暖和空调系统，管道内常出现一些杂物，如泥沙、石子、铁锈等。在电动阀门关闭的过程中，常会因这些杂物的存在，而发生卡住关不上的情况。
在阀门堵塞的情况下，现有技术的阀门没有相应的自动疏堵的措施。当发生这种情况时，解决办法只能是派人到阀门所在现场，手工去除堵塞物。
PTC自恢复保险丝是正温度系数自恢复保险丝的简称。在现有技术中，PTC自恢复保险丝是自恢复保险丝的一种，用作电路短路而导致电流过大时的过流保护元件，以避免发生烧毁电源、发生火灾等重大事故。在正常工作状态下，PTC自恢复保险丝串接在电路中，阻值小，不影响电路的正常工作；当电路发生短路故障时，由于短路造成通过PTC自恢复保险丝的电流大于其标称的保护电流值，PTC自恢复保险丝温度升高，其阻值急剧增大，能够阻断电路中的大电流，使电路得到有效保护。当短路故障排除后，PTC自恢复保险丝又恢复到低阻状态，继续导通电路。
发明内容
本发明目的是提供一种自动疏堵电动阀门，该电动阀门能够利用PTC自恢复保险丝的特性，利用简单的分立元件组成的电路实现电动阀门的自动疏堵。
所述自动疏堵的电动阀门包括：阀体；和电动执行机构，所述电动执行机构包括：直流电机，该直流电机为所述阀体提供驱动力；自动开阀装置，该自动开阀装置只在电动阀门的外接电源不足以为直流电机提供电力来保证该直流电机正常工作时，使阀体向电动阀门打开的方向动作，在外接电源给直流电机正常供电时，该自动开阀装置不动作；和PTC自恢复保险丝，该PTC自恢复保险丝串接在所述电动阀门的外接电源的输入端后、所述电动执行机构之前，在直流电机正常工作时，PTC自恢复保险丝处于低阻状态，由外接电源给直流电机供电，当直流电机堵转时，流经PTC自恢复保险丝的电流大于其动作电流而使PTC自恢复保险丝进入高阻状态，进而使电动阀门的外接电源不足以为直流电机提供正常工作电流，从而自动开阀装置启动以使所述电动阀门执行开阀操作，之后PTC自恢复保险丝在经过自恢复时间后恢复低阻状态，从而外接电源导通，所述电动阀门继续执行关阀操作，所述电动阀门自动重复上述关阀和开阀操作一次或多次，最终实现堵塞物的自动去除。
可选地，所述自动开阀装置包括复位弹簧，当自动开阀装置启动时，所述电动阀门在该复位弹簧的偏压作用下进行开阀操作。
可选地，所述电动阀门是推杆阀。
可选地，所述自动开阀装置包括电源切换电路和备用电源，在电动阀门的外接电源不足以为直流电机提供正常工作电流时，电源切换电路进行切换操作以启用备用电源给所述直流电机供电，进而执行开阀操作。
可选地，所述电动阀门的执行机构采用纯电路控制，不使用单片机。
可选地，所述PTC自恢复保险丝位于邻近直流电机绕组的直流电机外壳上。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的示意图。
图2是根据本发明的第一实施例的直流电机的典型稳态工作曲线图。
图3是根据本发明的第二实施例的示意图。
图4是根据本发明的第三实施例的示意图。
具体实施方式
根据本发明的电动阀门能实现自动疏堵。如图1所示，根据本发明第一实施例的自动疏堵电动阀门1包括：阀体2；和电动执行机构3。所述电动执行机构3包括：直流电机10，该直流电机为所述阀体2提供驱动力；作为自动开阀装置的复位弹簧20，只在电动阀门的外接电源不足以为直流电机提供电力来保证该直流电机正常工作时，使阀体2执行开阀动作；以及PTC自恢复保险丝30，该PTC自恢复保险丝串接在所述电动阀门的外接电源的输入端后、所述电动执行机构之前，在直流电机正常工作时，PTC自恢复保险丝处于低阻状态，当直流电机堵转时，流经PTC自恢复保险丝的电流大于其动作电流而使PTC自恢复保险丝进入高阻状态，进而使外接电源不足以为直流电机提供电力来保证该直流电机正常工作。可选地，所述电动执行机构3还包括位于阀体和直流电机输出轴之间的减速机构40。
图2为直流电机典型稳态工作曲线，其中线1为电流，线2为转速，竖线位置为电机额定工况点位置，图中最右边的虚线位置为失速工作点位置，即堵转工况点位置。在直流电机进入堵转状态后，如果不消除堵转因素，直流电机稳定地在该堵转工况点工作，电流稳定在堵转电流。直流电机的堵转电流明显大于额定工况点电流，一般为额定工况点工作电流的4倍以上，但该堵转电流显然不同于电路短路电流。根据直流电机的额定工作电流和堵转电流合理选取PTC自恢复保险丝，使得在直流电机正常工作时，PTC自恢复保险丝处于低阻状态，当直流电机堵转时，PTC自恢复保险丝进入高阻状态，使电机电路的电流不足以使直流电机正常运转。
下面对该实施例的自动疏堵电动阀门的自动疏堵过程进行说明。
在直流电机10执行关阀操作的同时，该复位弹簧20变形储能。在电动阀门的关阀操作由于有异物阻挡而无法继续时，直流电机堵转，增大的堵转电流使PTC自恢复保险丝进入高阻状态，这使得直流电机电路的电流急剧减小，使流经直流电机的电流低于可供所述直流电机正常工作的阈值。直流电机10停止运转并且处于不自锁状态，复位弹簧20释放弹簧储能，使阀体向电动阀门打开的方向动作。对于标称工作电流在一百到几百毫安的电机来说，上述阈值例如可为10毫安。本领域技术人员能够根据电机的型号和工程实践需要来合理地选取该阈值，这里不再赘述。
在阀体向开阀方向动作时，之前造成直流电机堵转的因素去除，PTC自恢复保险丝处于自恢复阶段，温度下降，阻值降低。由于PTC自恢复保险丝自恢复的时间比较长，例如大于5秒，优选地为十几至几十秒，而电动阀门的全程动作时间为几秒至几分钟，松开阀门卡住的异物需要的行程只占全行程1％的时间，因此，这段时间内，自动开阀的动作足以松开卡住的异物。此时，异物被水流冲走。
PTC自恢复保险丝完成自恢复后，堵转因素已经去除，外接电源的供电恢复，自动开阀装置不起作用。直流电机由外接电源正常供电，再次执行关阀动作。
如果异物尚未去除，根据本发明的电动阀门能够自动地反复执行上述开关阀的动作，利用关阀的动作夹击异物，通过开阀动作利用水流冲击异物，从而能自动地最终去除异物，实现电动阀门关阀时的自疏堵。
图3示出了根据本发明的自疏堵电动阀门的第二个实施例，该实施例的电动阀门为电动推杆阀。图3所示的电动推杆阀的自动开阀装置包括复位弹簧200，在直流电机10执行关阀操作时，该复位弹簧200变形储能。当直流电机堵转，PTC处于高阻状态后，直流电机失去外部电源供电而停止关阀动作，这时复位弹簧200释放弹簧储能，由于直流电机10是非自锁电机，复位弹簧200使阀杆向上弹起，使阀门向开阀方向动作。在开阀动作后，PTC自恢复之后，外接电源对直流电机的正常供电恢复，直流电机驱动电动阀门继续进行关阀动作。如此往复一次或多次，实现阀门关闭时的自疏堵操作。
图4示出了根据本发明的自疏堵电动阀门的第三个实施例。该实施例的自动开阀装置包括备用电源50和电源切换电路60。该电源切换电路60在直流电机失去外部电源供电时切换至由备用电源50给直流电机10提供电力，并且使直流电机向开阀方向运转。优选地，在图3的实施例中，电源切换电路60为双路继电器。在开阀动作后，PTC自恢复之后，外接电源对直流电机的正常供电恢复，直流电机驱动电动阀门继续进行关阀动作。如此往复一次或多次，实现阀门关闭时的自疏堵操作。
PTC自恢复保险丝的另一特性是流经电路的电流越大，或工作的环境温度越高，其动作时间越短。利用该特性，在本发明中，可选地将PTC自恢复保险丝放置在邻近直流电机绕组的直流电机外壳上。直流电机堵转后，散热增大，电机外壳温度增高，使PTC自恢复保险丝温度升高，在PTC自恢复保险丝温度升高和流经电流增大的双重作用下，缩短了PTC自恢复保险丝的动作时间。
虽然对本发明的上述实施例进行了说明，但本技术领域中那些熟练人员应该明白的是，本发明不局限于上述内容，根据设计需要和其它因素，可以进行各种修改、组合、分组合以及替代，它们均落入所附权利要求的范围或者其等效范围之内。例如可以使用超级电容作为备用电源。这里不再一一赘述。
Claims (6)
1.一种自动疏堵的电动阀门，包括：
阀体；和
电动执行机构，所述电动执行机构包括：
直流电机，该直流电机为所述阀体提供驱动力；
自动开阀装置，该自动开阀装置只在电动阀门的外接电源不足以为直流电机提供电力来保证该直流电机正常工作时，使阀体向电动阀门打开的方向动作，在外接电源给直流电机正常供电时，该自动开阀装置不动作；和
PTC自恢复保险丝，该PTC自恢复保险丝串接在所述电动阀门的外接电源的输入端后、所述电动执行机构之前，在直流电机正常工作时，PTC自恢复保险丝处于低阻状态，由外接电源给直流电机供电，当直流电机堵转时，流经PTC自恢复保险丝的电流大于其动作电流而使PTC自恢复保险丝进入高阻状态，进而使电动阀门的外接电源不足以为直流电机提供正常工作电流，从而自动开阀装置启动以使所述电动阀门执行开阀操作，之后PTC自恢复保险丝在经过自恢复时间后恢复低阻状态，从而外接电源导通，所述电动阀门继续执行关阀操作，所述电动阀门自动重复上述关阀和开阀操作一次或多次，最终实现堵塞物的自动去除。
2.如权利要求1所述的自动疏堵电动阀门，其特征在于，所述自动开阀装置包括复位弹簧，当自动开阀装置启动时，所述电动阀门在该复位弹簧的偏压作用下进行开阀操作。
3.如权利要求2所述的自动疏堵电动阀门，其特征在于，所述电动阀门是推杆阀。
4.如权利要求1所述的自动疏堵电动阀门，其特征在于，所述自动开阀装置包括电源切换电路和备用电源，在电动阀门的外接电源不足以为直流电机提供正常工作电流时，电源切换电路进行切换操作以启用备用电源给所述直流电机供电，进而执行开阀操作。
5.如权利要求1所述的自动疏堵电动阀门，其特征在于，所述电动阀门的执行机构采用单纯电路控制，不使用单片机。
6.如权利要求1所述的自动疏堵电动阀门，其特征在于，所述PTC自恢复保险丝位于邻近直流电机绕组的直流电机外壳上。
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