CN103115184A

CN103115184A - 一种流量计量网络控制阀

Info

Publication number: CN103115184A
Application number: CN201310053833XA
Authority: CN
Inventors: 程万胜; 常晓帆; 侯文浩; 王春岩
Original assignee: University of Science and Technology Liaoning USTL
Current assignee: University of Science and Technology Liaoning USTL
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2013-02-19
Publication date: 2013-05-22

Abstract

本发明涉及流体计量控制领域，具体涉及一种流量计量网络控制阀，其特征在于，包括壳体、流量计量机芯、自保持电磁阀门主体，壳体内设置有流量计量机芯和自保持电磁阀门主体；所述流量计量机芯包括叶轮、永磁环芯、感应式转数传感器及电路仓，叶轮位于壳体的进水通道上，叶轮轴的顶部设有永磁环芯，永磁环芯的上方设有非接触感应式转数传感器；所述自保持电磁阀门主体包括电源盒、阀进水口、自保持电磁阀和胶碗，胶碗位于自保持电磁阀的动铁芯端部，阀进水口与叶轮的排水侧相通，胶碗位于通向壳体出水通道的孔道上。与现有技术相比，本发明的优点是：实现全数字式、网络智能化，集流量计量与微功控制阀门于一体，保证企业生产的高效进行。

Description

一种流量计量网络控制阀

技术领域

本发明涉及流体计量控制领域，具体涉及一种流量计量网络控制阀。

背景技术

液体流量计量与累计流量的阀控技术，在现实生产和生活中应用极其广泛，凡是需要掌握流体流动的地方都有流量测量和控制的问题。流量与温度、压力、重量一样，是热工、化工生产过程的重要参数，人们依据这些参数对生产流程进行监督和控制，并实现生产流程的自动化，这对提高产品的质量与产量，保障生产安全，改进操作工艺，改善生产条件及科学实验等有着重要意义。同时，流量计量是企业经济核算的重要依据，流量计量准确可靠是保证企业生产高效进行，保证节能和最佳经济效益的重要手段之一。

传统的流量计量方法多是采用复杂的流量传感器、流量变送器，提取模拟流量信号，经过变换、放大再送入指针式或数显仪表进行显示，或送到控制器，对流量进行控制，这种方式称之为模拟测量和模拟控制。另一种是数字式测量或数字式控制，是将模拟信号转換成数字式信号，再送入微电脑进行处理和存储或控制，这种方式称之为数字测量和数字控制。

上述液体流量计量与累计流量的阀控技术的不足在于：

1）测量装置复杂，连线多，成本高；

2）测量以模拟信号传递为主，信号易受干扰，测量精度和分辩率均低；

3）流量的模拟测量和流量的控制，不便于智能化处理和数据的累计及存储；

4）流量的控制多采用电动、气动或液压等阀门，其装置庞大、功耗大、成本高，且流量计量装置与控制阀门分体设置，其安装占地大，连接线(管) 路复杂。

发明内容

本发明的目的是借助于微电脑、微型机构和网络智能技术的发展，提供一种全数字式、有线、无线的网络智能化，集流量计量与微功耗控制阀门于一体的流量计量网络控制阀。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种流量计量网络控制阀，包括壳体、流量计量机芯、自保持电磁阀门主体，壳体内设置有流量计量机芯和自保持电磁阀门主体；所述流量计量机芯包括叶轮、永磁环芯、感应式转数传感器及电路仓，叶轮位于壳体的进水通道上，叶轮轴的顶部设有永磁环芯，永磁环芯的上方设有感应式转数传感器，电路仓位于壳体的最顶部；所述自保持电磁阀门主体包括电源盒、阀进水口、自保持电磁阀和胶碗，胶碗位于自保持电磁阀的动铁芯端部，阀进水口与叶轮的排水侧相通，胶碗位于通向壳体出水通道的孔道上。

所述电路仓内设有DSP嵌入式微电脑电路板，电路板上设有LCD显示屏，LCD显示屏的上方设有盖板。所述DSP嵌入式微电脑电路板中微电脑分别与电源、蓝牙收发器、GPRS无线模块、显示屏、按键、放大整形电路、RS-485驱动电路以及电磁线圈驱动电路相连，电磁线圈驱动电路设有A、B、C、D四个输入端。

所述电磁线圈驱动电路中A、B、C、D端分别接入控制信号，U_A、U_B、U_C、U_D 为光电耦合器，R_A1、R_B1、R_C1、R_D1为各光电耦合器中发光二极管的限流电阻，四个光电耦合器中的光电三极管分别在信号A、B、C、D 端为低电平时，发光二极管导通，进而使光电三极管基导通，进而通过R_A2、R_A3或R_B2、R_B3或R_C2、R_C3或R_D2、R_D3分压，使T_A、T_B、T_C、T_D四个驱动三极管中各相应基极导通，使电磁线圈L有电流流过，动铁芯动作。

所述感应式转数传感器包括外壳、上感应体、下感应体、转轴和电路板，密闭外壳内垂直设有转轴，下感应体与转轴通过支撑轴承套相连，下感应体底部设有磁环，上感应体设于与外壳相连的电路板下方。

所述下感应体为两个扇环形左右对称设于托板上，每个扇环形面积不少于托板表面积的1/4。

所述自保持电磁阀包括塑料罩、动铁芯、线圈和永磁体，塑料罩内线圈设于永磁体下方，动铁芯设于线圈中心，动铁芯根部设有复位弹簧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：实现全数字式、有线和无线的网络智能化控制，集流量计量与微功耗控制阀门于一体，结构紧凑，功耗低，可参与生产流程的监督和控制，特别是遥控下也可用于移动式液体定量供给，如罐车液体定量供给或农业用水定量灌溉等场合，实现生产流程的自动化，提高产品的质量与产量，保障生产安全，保证企业生产的高效进行。

附图说明

图1是本发明实施例结构示意图；

图2是图1中感应式转数传感器结构示意图；

图3是图2中沿A—A线剖视显示的下感应体布置结构示意图；

图4是图1中自保持电磁阀结构示意图；

图5是本发明控制系统原理框图；

图6是图5中电磁电线圈驱动电路原理图。

其中：1-显示屏保护罩 2-LCD显示屏 3-DSP嵌入式微电脑电路板 4-显示屏上盖　5-感应式转数传感器 6-电源　7-电源盒8-自保持电磁阀 9-密封垫一 10-自保持电磁阀门主体11-密封垫二 12-阀进水口 13-永磁环芯 14-壳体 15-叶轮 16-流量计量机芯 17-滤网 18-密封圈一 19-密封圈二 20-机芯上盖 21-机芯压盖 22-电路仓 23-螺钉24-螺钉 25-外壳 26-支撑轴承套 27-下轴承铜外套28-宝石止推轴承 29-径向宝石轴承 30-磁环 31-托板32-下感应体 33-上感应体 34-电路板 35-电子器件 36-密封材料 37-上轴承铜外套 38-调整螺钉 39-上止推宝石轴承 40-引线 41-上径向宝石轴承 42-转轴 43-线圈引线 44-线圈 45-线圈框架 46-胶碗下压圈 47-胶碗上压圈 48-垫圈 49-螺钉 50-压环 51-胶碗 52-不锈钢衬套 53-动铁芯 54-塑料罩 55-复位弹簧 56-永磁体

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1，是本发明一种流量计量网络控制阀实施例结构示意图，包括壳体14、流量计量机芯16、自保持电磁阀门主体10，壳体14内设置有流量计量机芯16和自保持电磁阀门主体10；流量计量机芯16包括叶轮15、永磁环芯13、感应式转数传感器5及电路仓22，电路仓22通过螺钉24连接在机芯压盖21上，机芯压盖21下方是机芯上盖20，流量计量机芯与壳体之间设有密封圈一18，机芯上盖20与壳体之间设有密封圈二19，叶轮15位于壳体14的进水通道上，叶轮入水侧设有滤网17，叶轮轴的顶部设有永磁环芯13，永磁环芯13的上方设有感应式转数传感器5，电路仓22位于壳体的最顶部；自保持电磁阀门主体10包括电源盒7、阀进水口12、自保持电磁阀8和胶碗51，电源盒7内设有电源6，电源6为锂电池3.4V或DC /DC变换器，胶碗51位于自保持电磁阀8的动铁芯端部，阀进水口12与叶轮15的排水侧相通，胶碗51位于通向壳体14出水通道的孔道上。自保持电磁阀门主体10上部与壳体之间设有密封垫一9，下部与壳体之间设有密封垫二11。

电路仓22内设有DSP嵌入式微电脑电路板3，电路板上设有LCD显示屏2，LCD显示屏2的上方设有透明的盖板4，盖板4的上方设有显示屏保护罩1，DSP嵌入式微电脑电路板3由螺钉23固定在电路仓22内。

见图2，感应式转数传感器包括外壳25、上感应体33、下感应体32、转轴42和电路板34，密闭外壳25内垂直设有转轴42，转轴上端与外壳之间通过上轴承铜外套37相连，转轴下端与外壳之间通过下轴承铜外套27相连，转轴上端与上轴承铜外套37之间设有径向宝石轴承29和宝石止推轴承28，转轴下端与下轴承铜外套27之间设有上径向宝石轴承41和上止推宝石轴承39，上轴承铜外套37内设调整螺钉38，调整螺钉38与上止推宝石轴承39相连，下感应体32与转轴42通过支撑轴承套26相连，下感应体32底部设有磁环30，下感应体32与磁环30之间设有托板31，上感应体33设于与外壳相连的电路板34的下方，密封材料36将外壳完全密封，引线40由外壳的一侧引出。

感应式转数传感器的脉冲直接采自于叶轮的转动，通过磁耦合，不经任何齿轮，没有附加阻力。叶轮转动一周产生两个计量脉冲，经过放大整形后送到数据处理系统进行计量。通过流量计量机芯的合理设置，使每升液体流过时，产生近2000个流量计量脉冲，满足了高分辩率要求，且流量计量精度可达0.5％。

见图3，下感应体32为两个扇环形左右对称设于托板31上，每个扇环形面积不少于托板表面积的1/4。上感应体33形状与下感应体32一致。

见图4，自保持电磁阀包括塑料罩54、动铁芯53、线圈44和永磁体56，塑料罩54内线圈44设于永磁体56下方的线圈框架45内，动铁芯53设于线圈44中心，动铁芯53与线圈44之间设有不锈钢衬套52，动铁芯53根部设有复位弹簧55，线圈引线43由塑料罩54的一侧引出，线圈框架的底部设有压环50，胶碗51通过螺钉49、垫圈48与动铁芯53端部相连，胶碗51中心与动铁芯之间设有胶碗上压圈47，胶碗边缘通过胶碗下压圈46与压环50相连。

见图5， DSP嵌入式微电脑电路板中DSP嵌入式微电脑分别与电源、蓝牙收发器、GPRS无线模块、显示屏、按键、放大整形电路、RS-485驱动电路以及电磁线圈驱动电路相连，电磁线圈驱动电路设有A、B、C、D四个输入端。

见图6，电磁线圈驱动电路中A、B、C、D端分别接入控制信号，U_A、U_B、U_C、U_D 为光电耦合器，即隔离器，防止电磁线圈接有高电压时，损坏网络流量计量控阀的控制系统。R_A1、R_B1、R_C1、R_D1为各光电耦合器中发光二极管的限流电阻，通过供电电源VCC和限流电阻R_A1、R_B1、R_C1、R_D1给发光二极管提供合适的电流，一般为5mA～10 mA，四个光电耦合器中的光电三极管分别在信号A、B、C、D 端为低电平时，发光二极管导通，进而使光电三极管基导通，进而通过R_A2、R_A3或R_B2、R_B3或R_C2、R_C3或R_D2、R_D3分压，使T_A、T_B、T_C、T_D四个驱动三极管中各相应基极导通，使电磁线圈L有电流流过，动铁芯动作，当A、B端为低电平时，电磁线圈L有实线电流方向流过，控制电磁阀关闭；当C、D端为低电平时，电磁线圈L有虚线电流方向流过，控制电磁阀打开。

电磁电线圈控制原理：当信号端A、B同时为低电平，C、D同时为高电平时，T_A、T_B导通，T_C、T_D截止，电磁线圈L上有实线方向电流流过，假设电磁铁动铁芯向下运动，阀门关闭；而当信号端A、B同时为高电平，C、D同时为低电平时，T_A、T_B截止，T_C、T_D导通，电磁线圈L上有虚线方向电流流过，这时电磁铁动铁芯向上运动，阀门打开，且当信号端信号保持一段时间后，既使不加信号，电磁铁仍可保持原状态，即为自保持状态，从而实现降低能耗。

Claims

1.一种流量计量网络控制阀，其特征在于，包括壳体、流量计量机芯、自保持电磁阀门主体，壳体内设置有流量计量机芯和自保持电磁阀门主体；所述流量计量机芯包括叶轮、永磁环芯、感应式转数传感器及电路仓，叶轮位于壳体的进水通道上，叶轮轴的顶部设有永磁环芯，永磁环芯的上方设有感应式转数传感器，电路仓位于壳体的最顶部；所述自保持电磁阀门主体包括电源盒、阀进水口、自保持电磁阀和胶碗，胶碗位于自保持电磁阀的动铁芯端部，阀进水口与叶轮的排水侧相通，胶碗位于通向壳体出水通道的孔道上。

2.根据权利要求1所述的一种流量计量网络控制阀，其特征在于，所述电路仓内设有DSP嵌入式微电脑电路板，电路板上设有LCD显示屏，LCD显示屏的上方设有盖板。

3.根据权利要求2所述的一种流量计量网络控制阀，其特征在于，所述DSP嵌入式微电脑电路板中微电脑分别与电源、蓝牙收发器、GPRS无线模块、显示屏、按键、放大整形电路、RS-485驱动电路以及电磁线圈驱动电路相连，电磁线圈驱动电路设有A、B、C、D四个输入端。

4.根据权利要求3所述的一种流量计量网络控制阀，其特征在于，所述电磁线圈驱动电路中A、B、C、D端分别接入控制信号，U_A、U_B、U_C、U_D为光电耦合器，R_A1、R_B1、R_C1、R_D1为各光电耦合器中发光二极管的限流电阻，四个光电耦合器中的光电三极管分别在信号A、B、C、D 端为低电平时，发光二极管导通，进而使光电三极管基导通，进而通过R_A2、R_A3或R_B2、R_B3或R_C2、R_C3或R_D2、R_D3分压，使T_A、T_B、T_C、T_D四个驱动三极管中各相应基极导通，使电磁线圈L有电流流过，动铁芯动作。

5.根据权利要求1所述的一种流量计量网络控制阀，其特征在于，所述感应式转数传感器包括外壳、上感应体、下感应体、转轴和电路板，密闭外壳内垂直设有转轴，下感应体与转轴通过支撑轴承套相连，下感应体底部设有磁环，上感应体设于与外壳相连的电路板下方。

6.根据权利要求5所述的一种流量计量网络控制阀，其特征在于，所述下感应体为两个扇环形左右对称设于托板上，每个扇环形面积不少于托板表面积的1/4。

7.根据权利要求1所述的一种流量计量网络控制阀，其特征在于，所述自保持电磁阀包括塑料罩、动铁芯、线圈和永磁体，塑料罩内线圈设于永磁体下方，动铁芯设于线圈中心，动铁芯根部设有复位弹簧。