CN105351558A - 一种自复位电动球阀及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自复位电动球阀，包括执行器和与执行器相连的阀体组件，执行器中包括执行电机和可控制执行电机动作的控制器，该自复位电动球阀还包括设置在执行器内的备用电源，且控制器在外部供电断开后控制备用电源为执行电机供电。由于备用电源设置在自复位电动球阀的内部，因而就实现了备用电源与自复位电动球阀的一一对应，自复位电动球阀内部的备用电源的损坏，并不会影响到其他自复位电动球阀的工作，这就有效减小了备用电源出现故障后所影响的范围；另外将备用电源内置在自复位电动球阀中，还使得自复位电动球阀的外部供电电路无需作任何更改，因而也就有效降低了布线难度。本发明还公开了一种上述自复位电动球阀的控制方法。

Description

一种自复位电动球阀及其控制方法

技术领域

本发明涉及供暖控制技术领域，特别涉及一种在供暖过程中所应用到的自复位电动球阀及其控制方法。

背景技术

在供热采暖过程中，需要用到通断阀来控制热量的通断，电动球阀为目前行业中运用较为普遍的一种通断阀。

电动球阀通常采用可逆同步磁滞电机驱动阀门通断，当阀门需要开启时，电机顺时针或者逆时针旋转，带动阀杆开启阀门；当阀门需要关闭时，电机反向旋转，带动阀杆关闭阀门。然而，在供暖过程中，对于不同要求的场合往往会有常开或者常闭的不同需求，因而必须考虑到，一旦电动球阀的供电出现故障时，需要保证电动球阀自动复位至需要保持的常开或者常闭状态。

保持常开状态是较为常见的情况，为了在电动球阀的供电出现故障时，电动球阀能够自动复位到常开状态，目前厂家的方案是在供电系统中安装一个UPS电源箱(UninterruptiblePowerSystem不间断电源)，用UPS电源箱作为备用电源，当市电中断时，由UPS为电动球阀供电，保证电动球阀能够复位至常开状态，不影响用户取暖。

然而，UPS电源箱为电动球阀的外置供电设备，因受到功率的限制，一个UPS电源箱所控制的电动球阀的数量有限，因此系统中就需要增加多个UPS电源箱，这就增大了系统安装布线的难度；另外，一旦UPS电源箱出现问题，以该UPS电源箱作为备用电源的电动球阀都将无法复位，影响范围较大。

因此，如何能够在不增加系统布线难度的情况下，能够实现电动球阀在市电供应断开时自动复位是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种自复位电动球阀，以便能够实现电动球阀在市电供应断开时能够自动复位。

本发明的另一目的在于提供一种上述自复位电动球阀的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的自复位电动球阀，包括执行器和与所述执行器相连的阀体组件，所述执行器中包括执行电机和可控制所述执行电机动作的控制器，该自复位电动球阀还包括设置在所述执行器内的备用电源，且所述控制器在外部供电断开后控制所述备用电源为所述执行电机供电。

优选的，所述备用电源为超级电容。

优选的，所述执行器包括：

壳体；

设置在所述壳体内部的安装板；

固定设置在所述安装板上的减速器；

与所述减速器输入端相连的执行电机；

与所述减速器输出端齿轮通过传动齿轮啮合，且用于与所述阀体组件相连的传动轴。

优选的，所述阀体组件包括：

阀体；

设置在所述阀体内的阀座；

设置在所述阀座中的球体阀芯；

一端与所述球体阀芯固连，另一端用于与所述传动轴相连的阀杆。

优选的，所述执行器中还包括：

固定设置在所述传动齿轮上，且可绕所述传动齿轮的中心旋转的转动体；

在所述阀芯旋转至开启状态以及关闭状态时，均可被所述转动体触动断开的限位开关，所述限位开关与所述执行电机的正转供电电路和反转供电电路串联。

优选的，所述减速器中包括：

动力输入齿轮；

与所述动力输入齿轮啮合的中间齿轮；

所述执行电机的电机轴上设置有电机齿轮，且所述电机齿轮可在凸轮的推动下与所述动力输入齿轮啮合，或者与所述中间齿轮啮合。

优选的，所述执行电机为直流电机。

本发明中还公开了一种上述自复位电动球阀的控制方法，包括步骤：

1)判断是否有电源供电，若是则进入步骤2)，若否，则进入步骤3)；

2)检测所述备用电源是否充满，若是，则进入步骤21)，若否，则给所述备用电源充电；

21)根据控制信号，控制所述执行电机动作，从而实现电动球阀的开通或关闭；

3)备用电源为所述执行电机供电，使所述执行电机动作，从而实现电动球阀保持在常开或者常闭状态。

由以上技术方案中可以看出，本发明中所公开的自复位电动球阀，包括执行器和与执行器相连的阀体组件，并且执行器中包括执行电机和可控制执行电机动作的控制器，该自复位电动球阀还包括设置在执行器内部的备用电源，控制器在外部供电断开后控制备用电源为执行电机供电。

可见，本发明中所公开的自复位电动球阀设置了内置的备用电源，该备用电源在外部供电断开后可为执行电机供电，从而使执行电机带动阀体组件动作，使阀体组件自动复位至常开或者常闭状态；由于备用电源设置在自复位电动球阀的内部，因而就实现了备用电源与自复位电动球阀的一一对应，自复位电动球阀内部的备用电源的损坏，并不会影响到其他自复位电动球阀的工作，这就有效减小了备用电源出现故障后所影响的范围；另外将备用电源内置在自复位电动球阀中，还使得自复位电动球阀的外部供电电路无需作任何更改，因而也就有效降低了布线难度。

本发明中所公开的自复位电动球阀的控制方法中，在有电源供电的情况下，为备用电源充电，当外界供电断开后，控制器将控制备用电源为执行电机供电，使执行电机动作，从而实现电动球阀保持在常开或者常闭的状态。

附图说明

图1为本发明实施例中所提供的自复位电动球阀的剖视示意图；

图2为本发明实施例中所提供的转向齿轮与中间齿轮或阀杆齿轮的配合示意图；

图3为本发明实施例中所提供的自复位电动球阀的控制方法流程图。

其中，1为阀体，2为阀座，3为球体阀芯，4为阀杆，5为密封圈，6为导线，7为连接螺母，8为执行器上壳，9为执行器下壳，10为托板，11为传动轴，12为传动齿轮固定螺钉，13为传动齿轮，14为输出端齿轮，15为限位开关，16为安装板，17为减速器固定螺钉，18为减速器，19为执行电机，20为控制器，21为转动体，22为备用电源，23为安装板固定螺钉，24为电机齿轮，25为中间齿轮，26为动力输入齿轮。

具体实施方式

本发明的核心之一是提供一种自复位电动球阀，以便能够实现电动球阀在市电供应断开时能够自动复位。

本发明的另一核心在于提供一种上述自复位电动球阀的控制方法。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明实施例中所提供的自复位电动球阀的剖视示意图。

本发明所提供的自复位电动球阀中，包括执行器和与执行器相连的阀体组件，其中执行器中包括执行电机19和控制器20，控制器20可控制执行电机19动作，使执行电机19正转或者反转，从而带动阀体组件打开或者关闭，该电动球阀还包括设置在执行器内部的备用电源22，并且控制器20在外部电源供电断开后可控制备用电源20为执行电机19供电，从而使执行电机19按照预设的旋转方向进行转动，使阀体组件保持常开或者常闭状态。

可见，上述实施例中所公开的自复位电动球阀设置了内置的备用电源22，该备用电源22在外部供电断开后可为执行电机19供电，从而使执行电机19带动阀体组件动作，使阀体组件自动复位至常开或者常闭状态；由于备用电源22设置在自复位电动球阀的内部，因而就实现了备用电源22与自复位电动球阀的一一对应，自复位电动球阀内部的备用电源22的损坏，并不会影响到其他自复位电动球阀的工作，这就有效减小了备用电源22出现故障后所影响的范围；另外将备用电源22内置在自复位电动球阀中，还使得自复位电动球阀的外部供电电路无需作任何更改，因而也就有效降低了布线难度。

可以理解的是，备用电源22的种类可以有多种，例如电池类备用电源、电容类储能器等，本实施例中优选的采用超级电容作为备用电源22，超级电容可快速完成充放电过程，并且超级电容还具有很高的使用寿命，这可以有效保证备用电源22的可靠性。

请参考图1，本发明实施例中的执行器壳体是由执行器上壳8和执行器下壳9构成，执行器壳体内设置有安装板16，安装板16通过安装板螺钉23固定安装在执行器上壳8中，减速器18通过减速器固定螺钉17固定设置在安装板16上，执行电机19与减速器18的输入端相连，减速器18的输出端设置有输出端齿轮14，传动轴11的端部设置有传动齿轮13，如图1中所示，传动齿轮13通过传动齿轮固定螺钉12安装在传动轴11上，传动齿轮13与输出端齿轮14啮合，从而将执行电机19的扭矩传递至传动轴11上，通常情况下，传动齿轮13较输出端齿轮14更大，这可以进一步降低转速，增大扭矩，传动轴11最终带动阀体组件内部的部件旋转，从而实现阀体组件的打开或者关闭。

如图1中所示，阀体组件通过连接螺母7连接在执行器上，为了防止连接螺母7脱落，在执行器上还设置有凸起的托板10，阀体组件中具体包括阀体1、阀座2、球体阀芯3以及阀杆4，其中阀体1两端带有内螺纹，以方便用户管道的连接，阀座2固定设置在阀体1中，球体阀芯3密封设置在阀座2中，球体阀芯3中设置有流体通道，通过球体阀芯3在阀座2内的转动，可以控制流体介质的通断，阀杆4的一端与球体阀芯3固连，另一端用于与传动轴11相连，阀杆4与阀体组件的外壳之间设置有密封圈5，以避免流体介质的泄露。

在外部电力供应正常的状态下，控制器20将根据接收到的信号控制执行电机19的旋转，通过控制执行电机19的正转和反转可以实现阀体组件的通断，执行电机19的转动首先经过减速器18，然后通过输出端齿轮14与传动齿轮13的啮合传递至传动轴11，传动轴11将转动传递给阀杆4，阀杆4最终带动球体阀芯3在阀座2内旋转；在外部电力供应断开的状态下，控制器20将控制备用电源22(超级电容)为执行电机19提供电力供应，并且按照出厂时的设置，使执行电机19进行正转或者反转，以便使电动球阀保持在常开或常闭状态。

为了进一步优化上述实施例中的技术方案，本实施例中所公开的自复位电动球阀中，执行器中还包括转动体21和限位开关15，其中转动体21固定设置在传动齿轮13上，并且转动体21可随着传动齿轮13绕传动齿轮13的中心旋转，限位开关15与执行电机19的正转供电电路和反转供电电路串联，并且在球体阀芯3旋转至开启状态或者关闭状态时，转动体21均可触动限位开关15断开，从而使整个自复位电动球阀节能运行。

例如，执行电机19的正转可以使球体阀芯打开，那么当控制器20接收到打开电动球阀的信号时，将控制执行电机19正转，由减速器18带动输出端齿轮14和传动齿轮13旋转，传动齿轮13带动传动轴11旋转，传动轴11与阀杆4相连，从而带动球体阀芯3旋转打开电动球阀，同时旋转体21触动限位开关15，限位开关15切断执行电机19正转供电电路的供电，整个自动复位电动球阀处于节能运行状态；电动球阀关闭时的原理与此类似，本发明实施例中不再赘述。

本领域技术人员可以理解的是，自复位电动球阀在出厂时已经将其设定好为常开状态或者是常闭状态，即备用电源22在给执行电机19供电时，执行电机19的转动方向已经确定，用户无法进行更改，因而用户必须根据需要去购买常开自复位电动球阀或者是常闭自复位电动球阀，这不仅会增加用户选购的困难，同时也会给生产厂家制作和分类带来不便，为此本实施例中所公开的自复位电动球阀中，减速器中包括动力输入齿轮26和与动力输入齿轮26相啮合的中间齿轮25，并且执行电机19的电机轴上设置有电机齿轮24，电机齿轮24在凸轮的推动下可直接与动力输入齿轮26啮合或者与中间齿轮25啮合，如图2中所示，由于传动轴11的转向一定，因而两种啮合状态下，阀杆4的转向是相反的，这就实现了阀杆4的正转和反转，从而使得同一个复位电动球阀既可作为常开阀使用，又可作为常闭阀使用。

具体的，减速器18上固定设置有电机安装板，执行电机19悬挂安装在电机安装板上，电机安装板上还设置有供执行电机19进行移动的滑槽，并且电机安装板与执行电机19之间还设置有复位弹簧，电机齿轮24与凸轮相接触，凸轮上设置有旋转手柄，旋转手柄带动凸轮运转，从而推动电机齿轮24分别与动力输入齿轮26或者中间齿轮25相啮合。

优选的，本发明中所公开的自复位电动球阀中，执行电机19为直流电机，直流电机具有功耗低转矩大的优点，这可以进一步降低自动复位球阀在工作过程中的能耗。

本发明实施例中还公开了一种上述自复位电动球阀的控制方法，该方法具体包括步骤：

1)首先判断是否有外部电源供电，若是则进入步骤2)，若否，则进入步骤3)；

2)检测备用电源是否充满，若是，则进入步骤21)，若否，则给所述备用电源22充电；

21)根据控制信号，控制执行电机19动作，从而实现电动球阀的开通或关闭；

3)备用电源22为所述执行电机19供电，使所述执行电机19动作，从而实现电动球阀保持在常开或者常闭状态。

可见，在该控制方法中，在有外部电源供电的状况下，首先保证备用电源22的电量充满，以备使用，然后再执行相应的操作，在接收到打开或者关闭电动球阀的信号后，控制器控制执行电机19进行相应方向的旋转，以使自复位电动球阀打开或者关闭；在外部电源供电断开的情况下，控制器将控制备用电源22为执行电机19提供电能，执行电机19进行相应旋转使自复位电动球阀保持在常开或者常闭状态。

该控制方法中所提到的备用电源22优选的为超级电容，以便实现备用电源22的快速充放电，并有效提高备用电源22使用寿命。

以上对本发明所提供的自复位电动球阀及其控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种自复位电动球阀，包括执行器和与所述执行器相连的阀体组件，所述执行器中包括执行电机(19)和可控制所述执行电机(19)动作的控制器(20)，其特征在于，还包括设置在所述执行器内的备用电源(22)，且所述控制器(20)在外部供电断开后控制所述备用电源(22)为所述执行电机(19)供电。

2.根据权利要求1所述的自复位电动球阀，其特征在于，所述备用电源(22)为超级电容。

3.根据权利要求1所述的自复位电动球阀，其特征在于，所述执行器包括：

壳体；

设置在所述壳体内部的安装板(16)；

固定设置在所述安装板(16)上的减速器(18)；

与所述减速器输入端相连的执行电机(19)；

与所述减速器(18)的输出端齿轮(14)通过传动齿轮(13)啮合，且用于与所述阀体组件相连的传动轴(11)。

4.根据权利要求3所述的自复位电动球阀，其特征在于，所述阀体组件包括：

阀体(1)；

设置在所述阀体(1)内的阀座(2)；

设置在所述阀座(2)中的球体阀芯(3)；

一端与所述球体阀芯(3)固连，另一端用于与所述传动轴(11)相连的阀杆(4)。

5.根据权利要求4所述的自复位电动球阀，其特征在于，所述执行器中还包括：

固定设置在所述传动齿轮(13)上，且可绕所述传动齿轮(13)的中心旋转的转动体(21)；

在所述球体阀芯(3)旋转至开启状态以及关闭状态时，均可被所述转动体(21)触动断开的限位开关(15)，所述限位开关(15)与所述执行电机(19)的正转供电电路和反转供电电路串联。

6.根据权利要求5所述的自复位电动球阀，其特征在于，所述减速器中包括：

动力输入齿轮(26)；

与所述动力输入齿轮(26)啮合的中间齿轮(25)；

所述执行电机的电机轴上设置有电机齿轮(24)，且所述电机齿轮(24)可在凸轮的推动下与所述动力输入齿轮(26)啮合，或者与所述中间齿轮(25)啮合。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的自复位电动球阀，其特征在于，所述执行电机为直流电机。

8.一种如权利要求1中所述的自复位电动球阀的控制方法，其特征在于，包括步骤：

1)判断是否有外部电源供电，若是则进入步骤2)，若否，则进入步骤3)；

2)检测所述备用电源(22)是否充满，若是，则进入步骤21)，若否，则给所述备用电源(22)充电；

21)根据控制信号，控制所述执行电机(19)动作，从而实现电动球阀的开通或关闭；

3)备用电源(22)为所述执行电机(19)供电，使所述执行电机(19)动作，从而实现电动球阀保持在常开或者常闭状态。