CN103711972B - 一种采用电机驱动的二位三通先导控制阀 - Google Patents

一种采用电机驱动的二位三通先导控制阀 Download PDF

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Abstract

一种采用电机驱动的二位三通先导控制阀，涉及自动滴灌系统的先导控制阀。它是由以电机为主要元件的驱动控制装置和先导控制阀两大部分组成。驱动控制装置中电机输出的转动通过外齿轮与内齿轮的啮合运动传递到电动摇柄，带动切换块向一侧摆动，推动同侧阀芯向下运动，堵塞同侧的型腔，使得先导控制阀完成输出控制压力；改变电机的转向，带动切换块向另一侧摆动，推动另一侧阀芯向下运动，堵塞另一侧的型腔，使得先导控制阀卸荷。本发明是一种采用电机驱动的二位三通先导控制阀，摆脱了目前野外灌溉中对电池的依赖，是一种耗电少，且可以快速实现大流量阀门的开启、闭合，并将大流量阀门的某种状态保持的装置，满足了人们对于野外滴灌系统的远程控制需求。

Description

一种采用电机驱动的二位三通先导控制阀
技术领域
本发明涉及一种用于自动滴灌系统的先导控制阀，具体为一种采用电机驱动的二位三通先导控制阀，达到输出控制压力的目的。
背景技术
先导阀是一种利用介质能量，以较小的控制能量控制大口径阀门开闭的辅助阀。由于电控阀门开关方便、可以实现远程控制，是目前应用较为广泛的控制元件，在大口径流体管道的开关阀门中大量使用。
滴灌是通过安装在毛管上的滴头、孔口或滴灌带等灌水器将水一滴一滴均匀而又缓慢地滴入作物根区附近土壤中的灌水形式。目前，滴灌控制系统有靠人力控制的半自动化控制系统和高级程序化的智能化滴灌控制系统。
随着科学技术的发展，机电一体化在生活中的应用，以及人们对于远程控制的需求，开发了各种自动化控制元件。目前，在滴灌系统中常用电磁阀作为先导阀来控制大口径阀门的开启和闭合。如果要保持大口径阀门的某种状态，必须对电磁阀（先导阀）进行持续供电，然而目前在野外使用的大都是电池供电，所需电池就必然要求有较大的容量，对电池的要求比较高。因此发明一种耗电少且可以快速的实现大流量阀门的开启和闭合控制并将其状态持续保持的先导控制阀具有重要意义。
发明内容
目前野外滴灌系统中先导阀的驱动装置多数使用电池供电，对电池的要求较高，当需要保持某种状态时，需要很大的电池容量才可以实现。本发明要解决的技术问题是摆脱在野外灌溉中对电池的依赖，研究一种耗电少，且可以快速实现大流量阀门的开启、闭合，并将大流量阀门的某种状态保持的采用电机驱动的二位三通先导控制阀。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种采用电机驱动的二位三通先导控制阀，它是由以电机为主要元件的驱动控制装置和先导控制阀两大部分组成。
所述的驱动控制装置由底座、电机、过线孔密封圈、内齿轮、外齿轮、切换块、电动摇柄、外盖、开关防护门、手动旋钮、手动旋钮拨杆、手动旋钮帽组成。电机放置在底座的架板上，由两块架板固定其轴向的运动。电机的输出轴与外齿轮相连接，内齿轮与外齿轮相啮合，且内齿轮通过轴连接固定在底座上。电动摇柄穿过该轴，一侧摇柄嵌在内齿轮的弧形凹槽中，另一侧摇柄嵌在切换块的弧形凹槽中。切换块、电动摇柄、内齿轮位于同一轴上，并将切换块放置在底座的架板之间。外盖的顶端设有手动旋转旋钮，手动旋钮拨杆从外盖下端装入，手动旋钮通过胶连接嵌入到手动旋钮拨杆中，手动旋钮帽通过三角形的三个面与手动旋钮紧密贴合。外盖和底座通过螺栓连接将其固定。开关门通过轴连接固定在外盖上。
所述的先导控制阀部分由阀芯Ⅰ、阀芯Ⅱ、阀体、密封圈、弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ、堵头Ⅰ、堵头Ⅱ、堵头Ⅲ组成。阀芯Ⅰ、阀芯Ⅱ放置在切换块下，穿过底座上的两个孔。密封圈嵌入到阀体和底座之间，弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ分别装入阀体的两侧型腔中，当阀芯Ⅰ（或阀芯Ⅱ）压缩弹簧Ⅰ（或弹簧Ⅱ），推动密封圈变形、堵塞相应的型腔时，另一侧阀芯Ⅱ（或阀芯Ⅰ）在弹簧Ⅱ（或弹簧Ⅰ）弹力作用下复位。堵头通过螺纹连接固定在阀体上。阀体与底座通过螺栓连接定位。
本发明的二位三通先导控制阀的阀体由三个型腔组成，分别与不同的液口相连通，一个型腔与进水口相连，一个型腔与外界大气相通的卸荷口相连，另一个型腔与控制压力输出口相连。当与卸荷口相连通的型腔被堵塞时，控制压力输出口与进水口相连通，此时有控制压力输出，输出压力为进水口的压力，输出压力可以完成大流量阀门的控制；当与进水口相连通的型腔被堵塞时，此时控制压力输出口与卸荷口相连通，控制压力输出口与大气相通，控制压力输出口压力为零，卸荷口卸荷。
本发明是一种采用电机驱动的二位三通先导控制阀，通过手动旋钮在自动、手动打开和手动关闭三个位置之间的切换实现自动、手动打开、手动关闭三种工作方式。当选择自动位置时，进入自动工作模式，电机启动后，带动输出轴上的外齿轮转动，与外齿轮啮合的内齿轮随之开始旋转，并带动嵌在内齿轮弧形槽中的电动摇柄摆动，使得切换块朝一侧摆动，推动阀芯Ⅰ向下运动，压缩弹簧Ⅰ，推动密封圈变形，另一侧阀芯Ⅱ在弹簧Ⅱ弹力的作用下复位，从而使进水口关闭，控制压力输出口与卸荷口相通，控制压力输出为零；改变电机的旋转方向，外齿轮、内齿轮都会向相反的方向转动，使得切换块摆动到另一侧。这时，推动阀芯Ⅱ向下运动，压缩弹簧Ⅱ，推动密封圈变形，另一侧阀芯Ⅰ在弹簧Ⅰ弹力的作用下复位，从而使卸荷口关闭，进水口与控制压力输出口相通，输出控制压力。
当选择手动打开和手动关闭两个位置时，进入手动工作模式。当选择手动关闭时，手动旋钮拨杆带动切换块朝一侧摆动，推动阀芯Ⅰ向下运动，压缩弹簧Ⅰ，密封圈变形，另一侧阀芯Ⅱ在弹簧Ⅱ弹力的作用下复位，从而使进水口关闭，控制压力输出口与卸荷口相通，控制压力输出为零；当选择手动打开时，手动旋钮拨杆带动切换块朝另一侧摆动，推动阀芯Ⅱ向下运动，压缩弹簧Ⅱ，推动密封圈变形，另一侧阀芯Ⅰ在弹簧Ⅰ弹力的作用下复位，从而使卸荷口关闭，进水口与控制压力输出口相通，输出控制压力。
电动摇柄设计成了双摇柄机构，左右两侧摇杆分别嵌在切换块和内齿轮的弧形凹槽中，内齿轮的转动带动摇柄转动，带动切换块摆动。
在驱动控制装置的底座与阀体连接处，使用了弹簧和密封圈，弹簧可以保证切换块的准确切换和复位，密封圈可以防止阀体内部液体的渗漏以及保证堵塞型腔时的密封性。
在手动旋钮的外面设计了手动旋钮帽，而且在手动旋钮帽的两侧设计了一些凹槽，增大了旋转时的摩擦力，使得旋转换位时变得容易，用力较小。
为了避免开关按钮被不经意更换位置，设计了开关防护门，当需要使用旋钮进行位置切换时，将开关防护门开启，当旋钮处于某一档工作时，及时关闭开关防护门，以保证该阀体的正常工作。
附图说明
图1是本发明的爆炸视图。
图2是本发明的主视图。
图3是本发明的俯视图。
图4是本发明的左视图。
图5是本发明的轴测视图。
图6是本发明的A-A剖视图。
图7是本发明的B-B剖视图。
图8是本发明的C-C剖视图。
图9是本发明的D-D剖视图。
图10本发明的H向局部视图。
结合图1～图10，本发明的一种基于电机驱动的二位三通先导控制阀，主要包括了如下零部件：1底座、2电机、3内齿轮、4外盖、5开关防护门、6手动旋钮、7手动旋钮帽、8手动旋钮拨杆、9切换块、10外齿轮、11电动摇柄、12阀芯Ⅰ、13阀芯Ⅱ、14密封圈、15阀体、16堵头Ⅰ，17堵头Ⅱ、18堵头Ⅲ，19过线孔密封圈，20弹簧Ⅰ，21弹簧Ⅱ。
本发明的一种基于电机驱动的二位三通先导控制阀可以通过手动旋钮选择该先导阀的工作模式。手动旋钮（6）通过胶粘接嵌入在手动旋钮拨杆（8）中，手动旋钮帽（7）中间呈三角形，与手动旋钮（6）通过过盈配合相连接，三个面紧密配合。手动旋钮（6）旋转时，有三个位置，分别是手动打开、手动关闭、自动。当转动手动旋钮帽（7）时，手动旋钮（6）随之一起转动，带动手动旋钮拨杆（8）转动，控制切换块（9）的摆动方向，使得阀芯Ⅰ（12）或阀芯Ⅱ（13）向下运动，推动密封圈（14）一边变形堵塞相应型腔，而另外两个型腔连通，从而使得控制压力输出口输出控制压力或者是与卸荷口相通（压力卸荷）。
当手动旋钮（6）旋转到自动位置时，进入自动工作模式，手动旋钮拨杆（8）处于非工作状态，可以通过电机（2）的转动方向控制切换块（9）的摆动方向。具体操作方式：外部电线通过固定在底座（1）上的过线孔密封圈（19）穿入，与放置在底座（1）架板上的电机（2）相连接。待接通电源后，电机（2）启动，与电机（2）通过轴连接的外齿轮（10）旋转，与外齿轮（10）啮合并通过轴连接固定在底座（1）架板旁的内齿轮（3）转动。电动摇柄（11）的一侧摇杆嵌在内齿轮（3）的弧形凹槽中，另一侧摇杆嵌在切换块（9）的弧形凹槽中，且内齿轮（3）、电动摇柄（11）、切换块（9）位于同一轴上，通过轴连接在底座（1）上定位。从B-B剖面方向看过去，内齿轮（3）顺时针旋转时，电动摇柄（11）随内齿轮（3）同向转动，切换块（9）右侧向下运动，右侧阀芯Ⅱ（13）下移，推动密封圈（14）变形，压缩弹簧Ⅱ（21）堵塞型腔Q3，由于型腔Q3通过卸荷口K3与外界大气相连通，水流依次通过进水口K1、型腔Q1、型腔Q2、控制压力输出口K2流出，完成控制压力的输出，输出压力为进水口的压力，输出压力可以完成大流量阀门的控制。改变电机（2）的旋转方向，外齿轮（10）、内齿轮（3）的旋转方向随之改变，内齿轮（3）逆时针旋转时，电动摇柄（11）带动切换块（9）向左摆动，左侧阀芯Ⅰ（12）向下移动，推动密封圈（14）变形，弹簧Ⅰ（20）被压缩，堵塞型腔Q1，右侧阀芯Ⅱ（13）在弹簧Ⅱ（21）弹力的作用下向上运动，阀芯Ⅱ（13）复位，此时与控制压力输出口相通的型腔Q2和与卸荷口相连通的型腔Q3连通，水流依次通过型腔Q2、型腔Q3、卸荷口K3流出，此时，控制压力输出口与卸荷口相连通，无控制压力输出，卸荷口卸荷。
当手动旋钮（6）在其他两个位置时，进入手动工作模式，手动旋钮拨杆（8）处于工作状态。手动旋钮（6）处于不同的位置时，手动旋钮拨杆（8）推动切换块（9）切换到不同的位置。手动旋钮（6）选择手动打开时，切换块（9）向右摆动，推动阀芯Ⅱ（13）向下运动，推动密封圈（14）变形，压缩弹簧Ⅱ（21），堵塞型腔Q3，通过控制压力输出口输出控制压力，输出压力为进水口的压力，输出压力可以完成大流量阀门的控制。手动旋钮（6）选择手动关闭时，手动旋钮拨杆（8）使得切换块（9）向左摆动，阀芯Ⅰ（12）向下移动，推动密封圈（14）变形，弹簧Ⅰ（20）被压缩，堵塞型腔Q1，阀芯Ⅱ（13）在弹簧Ⅱ（21）弹力的作用下向上运动，阀芯复位，型腔Q2与型腔Q3相连通，即控制压力输出口与卸荷口相连通，水流依次通型腔Q2、型腔Q3、卸荷口K3流出，此时，无控制压力输出，卸荷口卸荷。
以上所述只是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种采用电机驱动的二位三通先导控制阀，其特征在于：由底座(1)、电机(2)、内齿轮(3)、外盖(4)、开关防护门(5)、手动旋钮(6)、手动旋钮帽(7)、手动旋钮拨杆(8)、切换块(9)、外齿轮(10)、电动摇柄(11)、阀芯Ⅰ(12)、阀芯Ⅱ(13)、密封圈(14)、阀体(15)、堵头Ⅰ(16)、堵头Ⅱ(17)、堵头Ⅲ(18)、过线孔密封圈(19)、弹簧Ⅰ(20)、弹簧Ⅱ(21)组成；电机(2)放置在底座(1)的架板上，由底座(1)的两块凸起架板固定其轴向的方向；外齿轮(10)通过轴连接与电机(2)的输出轴相连接；内齿轮(3)与外齿轮(10)相啮合，通过轴连接固定在底座(1)架板旁，并与电动摇柄(11)、切换块(9)在同一轴上，电动摇柄(11)一侧摇杆嵌在内齿轮(3)的弧形槽中，另一侧摇杆嵌在切换块(9)的弧形凹槽中，且该轴固定在底座(1)架板上；切换块(9)放置在底座(1)的架板之间，由电动摇柄(11)带动其摆动；过线孔密封圈(19)固定在底座(1)上；外盖(4)通过螺栓连接固定在底座(1)上；手动旋钮(6)通过胶粘接并嵌入到手动旋钮拨杆(8)连接，带动手动旋钮拨杆(8)同时转动，并安装在外盖(4)上，手动旋钮拨杆(8)的位置影响切换块(9)的摆动方向；手动旋钮帽(7)通过三角形三个面的紧密配合与手动旋钮(6)连接，与手动旋钮同时转动；开关防护门(5)左右凸起的轴穿过外盖(4)上端的孔固定在外盖(4)上，可以进行旋转选择打开或关闭，以防止手动旋钮(6)被不经意的转动；阀芯Ⅰ(12)、阀芯Ⅱ(13)穿过底座(1)架板间的两个孔，位于切换块(9)下，在切换块(9)及弹簧Ⅰ(20)、弹簧Ⅱ(21)的弹力作用下上下运动；弹簧Ⅰ(20)、弹簧Ⅱ(21)放置在阀体(15)的左右两个型腔中；密封圈(14)通过过盈配合分别嵌入到底座(1)和阀体(15)的凹槽中，并且阀体(15)通过螺栓连接固定在底座(1)上；在阀体(15)上还通过螺纹连接装有三个堵头Ⅰ(16)、堵头Ⅱ(17)、堵头Ⅲ(18)，以隔绝阀体与外界的接触。
2.根据权利要求1所述的采用电机驱动的二位三通先导控制阀，其特征是：外部电源通过过线孔密封圈(19)接入底部驱动控制装置，并与电机(2)相连接，接通电源后，电机(2)启动，带动输出轴上的外齿轮(10)转动，与之啮合的内齿轮(3)随之转动，嵌在内齿轮(3)弧形槽中的电动摇柄(11)也随之转动，带动电动摇柄(11)另一侧摇杆推动切换块(9)摆动，使得阀芯Ⅰ(12)或阀芯Ⅱ(13)向下运动，密封圈(14)一侧变形，压缩弹簧Ⅰ(20)或弹簧Ⅱ(21)变形，堵塞相应的型腔。
3.根据权利要求1所述的采用电机驱动的二位三通先导控制阀，其特征是：当推动阀芯Ⅰ(12)向下运动时，推动密封圈(14)变形，弹簧Ⅰ(20)被压缩，堵塞型腔Q1，阀芯Ⅱ(13)在弹簧Ⅱ(21)弹力的作用下向上运动，型腔Q2、Q3连通，由于Q3与外界大气相通，先导控制阀卸荷，无控制压力输出；当推动阀芯Ⅱ(13)向下运动时，推动密封圈(14)变形，弹簧Ⅱ(21)被压缩，堵塞型腔Q3，弹簧Ⅰ(20)在弹力的作用下推动阀芯(12)复位，推动密封圈向上运动，型腔Q1，Q2连通，由于Q3与外界大气相通，即隔绝大气，水流从先导控制阀中流出，输出控制压力，其压力可以用来完成其他阀的控制。
4.根据权利要求1所述的采用电机驱动的二位三通先导控制阀，其特征是：所述的采用电机驱动的二位三通先导控制阀具有自动和手动两个模式；当手动旋钮(6)位于自动时，手动旋钮拨杆(8)处于非工作状态，通过改变电机(2)的转动方向，随之改变外齿轮(10)、内齿轮(3)的转动方向，电动摇柄(11)在内齿轮(3)弧形凹槽中反向转动，推动切换块(9)改变摆动方向，阀芯Ⅰ(12)和阀芯Ⅱ(13)的上下移动影响阀体(15)的型腔的打开和闭合状态，控制先导控制阀压力的输出和卸荷；当手动旋钮(6)位于手动打开或手动关闭时，手动旋钮拨杆(8)影响切换块(9)的摆动方向，当选择手动打开时，手动旋钮拨杆(8)促使切换块(9)向右摆动，推动阀芯Ⅱ(13)向下运动，密封圈(14)一侧向下变形、弹簧Ⅱ(21)被压缩，堵塞型腔Q3，型腔Q1、Q2连通，由于Q3与外界大气相连通，即隔绝外界大气，所以输出控制压力，完成其他阀的控制；当选择手动关闭时，切换块(9)在手动旋钮拨杆(8)的推动下切换摆动方向，推动阀芯Ⅰ(12)向下运动、密封圈(14)一侧向下变形、弹簧Ⅰ(20)被压缩、堵塞型腔Q1，弹簧Ⅱ(21)在弹力作用下推动阀芯Ⅱ(13)复位，型腔Q2、Q3连通，即与大气相连通，卸荷口卸荷、无控制压力输出。
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