CN106439083A - 一种智能型球阀 - Google Patents

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Abstract

一种智能型球阀，包括具有进水口、出水口以及位于进水口和出水口之间用于调节水流量的球阀的阀体，阀体上设置有与出水口相连的止回阀组件，阀体上还设置有与球阀相连的球阀驱动组件，阀体的下部设置有与阀体内部相连用于检测阀体内水流温度的测温组件，球阀驱动组件上设置有信号输入端分别与止回阀组件和测温组件相连用于采集阀体内水流量信号和水流温度信号的控制器，控制器的输出端连接球阀驱动组件的输入端，用于根据所采集的水流量信号通过球阀驱动组件控制球阀的旋转角度。本发明解决了现有的球阀功能单一、不能应用于供热自动控制的问题，成功的将阀的调节及截止功能与信号反馈结合起来，解决了供热系统恶意放水与意外漏水及温度反馈的问题。

Description

一种智能型球阀
技术领域
本发明涉及一种球阀。特别是涉及一种用于集中供热的智能型球阀。
背景技术
城市集中供热管网的压力需要保持在一个稳定范围内才能够平稳运行，才能够保证管网内各用户的采暖温度要求。集中供热管道中的热水，只有处于全封闭循环系统中才能传导热能。供热管道内热水被泄放，供热单位则需要补充冷水，严重影响供热的温度。同时，空气进入管网系统中形成气堵，会使供热系统中产生倒空现象，影响供热的效果，甚至造成停热事故。在实际运行中某些时候居民供热管网内循环水会出现流失，此类情况集中发生在家庭用户和企业的进户节点处，分析原因集中于两点：人为泄放供热管道水和供热管道意外破裂。
以上两点原因，目前应用的策略仅能应对人为泄放的问题，采取的方案是向供热循环水中加药、加色素、加油或加臭味剂等化学制剂。如此一来，居民私自泄放的暖气水，就带有颜色或难闻的气味，能够在一定程度上抑制居民放水家用的现象。但是，添加化学制剂使运营成本增加，需要大量经费的连续投入。而且化学制剂对管网也有腐蚀作用，长期使用后患无穷。同时，此种方案无法解决因意外情况造成管道破裂而产生的泄压问题，还可能由于药剂的添加使原本单纯的漏水事故升级。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种将阀的调节及截止功能与信号反馈结合起来，能够解决供热系统恶意放水与意外漏水及温度反馈问题的智能型球阀。
本发明所采用的技术方案是：一种智能型球阀，包括具有进水口、出水口以及位于进水口和出水口之间用于调节水流量的球阀的阀体，所述阀体上设置有与所述的出水口相连用于检测出水流量的止回阀组件，所述的阀体上还设置有与所述的球阀相连用于驱动球阀通过自身的旋转来调节水流量的球阀驱动组件，所述阀体的下部设置有与阀体内部相连用于检测阀体内水流温度的测温组件，所述球阀驱动组件上设置有信号输入端分别与所述止回阀组件和测温组件相连用于采集阀体内水流量信号和水流温度信号的控制器，所述控制器的输出端连接所述的球阀驱动组件的输入端，用于根据所采集的水流量信号通过球阀驱动组件控制所述的球阀的旋转角度。
所述的止回阀组件包括：H形螺母，所述H形螺母的下部通过外螺纹连接在阀体的上端口内，所述H形螺母的上部凹槽口盖有上端盖，所述H形螺母的下部凹槽的下端口设置有位于阀体内的下端盖；所述H形螺母上部凹槽内设置有与所述的控制器相连的磁感应关；所述H形螺母下部凹槽内通过磁铁架设置有磁铁，所述磁铁架的下部贯穿所述下孔盖位于阀体的出水口内，所述磁铁架的下部设置有阀瓣，其中，所述的阀瓣能够在水流的作用下带动所述磁铁架定轴旋转一定角度，从而通过磁铁的磁力导通或关闭磁感应关。
所述的H形螺母与所述的阀体上端口之间设置有密封垫。
所述的磁感应关为干簧管或接近开关或霍尔开关。
所述的测温组件包括有与所述的控制器相连的测温元件，所述测温元件的测温头插入到球阀的过水通道内，且置于水的封闭腔内，所述测温元件的下部固定体通过紧固螺母固定在所述阀体的底部开口处，并通过密封圈密封。
所述的球阀驱动组件包括有信号输入端与所述的控制器相连的电机，一端通过连轴器与所述电机的输出轴相连的传动轴，所述传动轴的另一端贯穿所述阀体的上部开口与所述的球阀的上端固定相连，从而在控制器的控制下通过驱动球阀的旋转调节阀体的水流量。
所述的传动轴的下部分是通过导向螺母设置在所述阀体的上部，所述导向螺母的外周还套有用于检看传动轴旋转角度的刻度盘。
所述的控制器包括控制单元，分别与所述控制单元相连的用于接收远程控制信号的接收单元、用于进行数据上传的发送单元、232通信单元和用于现场调试使用的显示单元，以及用于提供电源原电源接口电路，其中，所述的接收单元、发送单元和232通信单元分别通过通信接口连接通信总线，所述控制单元的GPIO端分别连接球阀驱动组件中的电机、止回阀组件中的磁感应关以及测温组件中的测温元件。
本发明的一种智能型球阀，当水由右端进入阀体，阀瓣发生偏转，触动干簧管，系统正常工作；当进入阀体水的流量很小或没有时，阀瓣逐渐关闭，磁场对干簧管的作用消失，系统无法正常工作而关闭。水的温度由温度传感器反馈给系统；水流量的调节与关断，由球阀组实现。本发明解决了现有的球阀功能单一、不能应用于供热自动控制的问题，成功的将阀的调节及截止功能与信号反馈结合起来，解决了供热系统恶意放水与意外漏水及温度反馈的问题。
附图说明
图1是本发明智能型球阀的外部结构示意图；
图2是本发明智能型球阀的内部结构示意图；
图3是本发明智能控制器的整体结构框图；
图4是本发明实施例中控制单元的电路原理图；
图5是本发明实施例中接收单元的电路原理图；
图6是本发明实施例中发送单元的电路原理图；
图7是本发明实施例中232通信单元的电路原理图；
图8是本发明实施例中通信接口的电路原理图；
图9是本发明实施例中电源接口电路的电路原理图；
图10是本发明实施例中显示单元的电路原理图。
图中
1：阀体 11：进水口
12：出水口 13：球阀
2：止回阀组件 21：下端盖
22：密封垫 23：H形螺母
24：磁铁 25：磁铁架
26：磁感应关 27：上端盖
28：阀瓣 3：球阀驱动组件
31：电机 32：连轴器
33：传动轴 34：导向螺母
35：刻度盘 4：测温组件
41：紧固螺母 42：密封圈
43：测温元件 431：测温头
432：下部固定体 5：控制器
51：控制单元 52：接收单元
53：发送单元 54：通信接口
55：232通信单元 56：显示单元
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种智能型球阀做出详细说明。
如图1所示，本发明的一种智能型球阀，包括具有进水口11、出水口12以及位于进水口11和出水口12之间用于调节水流量的球阀13的阀体1，所述阀体1的进水口处还设置有压紧体6。所述阀体1上设置有与所述的出水口12相连用于检测出水流量的止回阀组件2，所述的阀体1上还设置有与所述的球阀13相连用于驱动球阀13通过自身的旋转来调节水流量的球阀驱动组件3，所述阀体1的下部设置有与阀体1内部相连用于检测阀体1内水流温度的测温组件4，所述球阀驱动组件3上设置有信号输入端分别与所述止回阀组件2和测温组件4相连用于采集阀体1内水流量信号和水流温度信号的控制器5，所述控制器5的输出端连接所述的球阀驱动组件3的输入端，用于根据所采集的水流量信号通过球阀驱动组件3控制所述的球阀13的旋转角度。
如图2所示，所述的止回阀组件2包括：H形螺母23，所述H形螺母23的下部通过外螺纹连接在阀体1的上端口内，所述的H形螺母23与所述的阀体1上端口之间设置有密封垫22。所述H形螺母23的上部凹槽口盖有上端盖27，所述H形螺母23的下部凹槽的下端口设置有位于阀体1内的下端盖21；所述H形螺母23上部凹槽内设置有与所述的控制器5相连的磁感应关26，所述的磁感应关26为干簧管或接近开关或霍尔开关。所述上端盖27上开有磁感应关26与所述控制器5相连接的过线孔；所述H形螺母23下部凹槽内通过磁铁架25设置有磁铁24，所述磁铁架25的下部贯穿所述下孔盖21位于阀体1的出水口12内，所述磁铁架25的下部设置有阀瓣28，其中，所述的阀瓣28能够在水流的作用下带动所述磁铁架25定轴旋转一定角度，从而通过磁铁24的磁力导通或关闭磁感应关26。
当水由阀体1右端进入阀体，阀瓣28发生偏转，触动磁感应关26，系统正常工作；当进入阀体1的水的流量很小或没有时，阀瓣28逐渐关闭，磁场对磁感应关26的作用消失，系统无法正常工作而关闭。即阀瓣28处于零位时，阀门1关闭。
所述的测温组件4包括有与所述的控制器5相连的测温元件43，所述测温元件43的测温头431插入到球阀13的过水通道内，且置于水的封闭腔内。所述测温元件43的下部固定体432通过紧固螺母41固定在所述阀体1的底部开口处，并通过密封圈42密封。水的温度由测温元件43反馈给控制器5；水流量的调节与关断，由控制器5通过控制球阀驱动组件3驱动球阀实现。当温度低于要求值，系统的供水温度或流量适当调节，满足供热温度的要求。
所述的球阀驱动组件3包括有信号输入端与所述的控制器5相连的电机31，一端通过连轴器32与所述电机31的输出轴相连的传动轴33，所述传动轴33的另一端贯穿所述阀体1的上部开口与所述的球阀13的上端固定相连，从而在控制器5的控制下通过驱动球阀13的旋转调节阀体1的水流量。所述的传动轴33的下部分是通过导向螺母34设置在所述阀体1的上部，所述导向螺母34的外周还套有用于检看传动轴33旋转角度的刻度盘35。
所述控制器5包含16位模拟量转换通道，能够接收4-20mA或0-5V的仪表用模拟信号，也可以通过Modbus等现场总线协议接收数字式仪表的信号。智能控制器与集中控制中心之间采用Mbus总线协议，便于集中测量信息，远程更改控制阀参数和数据长期监控。搭配GPRS等远程通讯模块能实现有线或无线通讯。智能控制系统能通过晶闸管或继电器等方式搭配不同种类的电控执行部件，用于驱动阀的关断机构。
如图3所示，所述的控制器5包括控制单元51，分别与所述控制单元51相连的用于接收远程控制信号的接收单元52、用于进行数据上传的发送单元53、232通信单元55和用于现场调试使用的显示单元56，以及用于提供电源原电源接口电路，其中，所述的接收单元52、发送单元53和232通信单元55分别通过通信接口54连接通信总线MBUS，所述控制单元51的GPIO端分别连接球阀驱动组件3中的电机31、止回阀组件2中的磁感应关26以及测温组件4中的测温元件43。其中：
所述的控制单元21可以采用型号为MSP430或LPC1768等控制芯片。如图4所示，本发明实施例是采用型号为STM32F103的控制芯片。
所述的接收单元22和发送单元23主要任务是通过图5和图6的电路完成数据信号的发送和接受，具体过程符合MBUS协议的通讯标准。
所述的232通信单元25可以采用型号为SP3232或MAX3250的串口通信芯片。如图7所示，本发明实施例是采用型号为MAX3232CSE的通信芯片，MAX3232CSE的肢13和脚14是串口芯片的接收和发送端。
所述的通信接口24如图8所示，分别提供了232通讯接线端子、485通讯接线端子、MBUS通讯接线端子。所述的电源接口电路如图9所示。所述的显示单元26如图10所示。
本发明的一种智能型球阀，阀体1中的球阀13在控制器5、传动轴33作用下旋转一定角度，即可调节流量大小；当控制器5接到系统信号后，控制传动轴33驱动球阀13旋转90度，即可关断阀门1。

Claims (8)

1.一种智能型球阀，包括具有进水口(11)、出水口(12)以及位于进水口(11)和出水口(12)之间用于调节水流量的球阀(13)的阀体(1)，其特征在于，所述阀体(1)上设置有与所述的出水口(12)相连用于检测出水流量的止回阀组件(2)，所述的阀体(1)上还设置有与所述的球阀(13)相连用于驱动球阀(13)通过自身的旋转来调节水流量的球阀驱动组件(3)，所述阀体(1)的下部设置有与阀体(1)内部相连用于检测阀体(1)内水流温度的测温组件(4)，所述球阀驱动组件(3)上设置有信号输入端分别与所述止回阀组件(2)和测温组件(4)相连用于采集阀体(1)内水流量信号和水流温度信号的控制器(5)，所述控制器(5)的输出端连接所述的球阀驱动组件(3)的输入端，用于根据所采集的水流量信号通过球阀驱动组件(3)控制所述的球阀(13)的旋转角度。
2.根据权利要求1所述的一种智能型球阀，其特征在于，所述的止回阀组件(2)包括：H形螺母(23)，所述H形螺母(23)的下部通过外螺纹连接在阀体(1)的上端口内，所述H形螺母(23)的上部凹槽口盖有上端盖(27)，所述H形螺母(23)的下部凹槽的下端口设置有位于阀体(1)内的下端盖(21)；所述H形螺母(23)上部凹槽内设置有与所述的控制器(5)相连的磁感应关(26)；所述H形螺母(23)下部凹槽内通过磁铁架(25)设置有磁铁(24)，所述磁铁架(25)的下部贯穿所述下孔盖(21)位于阀体(1)的出水口(12)内，所述磁铁架(25)的下部设置有阀瓣(28)，其中，所述的阀瓣(28)能够在水流的作用下带动所述磁铁架(25)定轴旋转一定角度，从而通过磁铁(24)的磁力导通或关闭磁感应关(26)。
3.根据权利要求2所述的一种智能型球阀，其特征在于，所述的H形螺母(23)与所述的阀体(1)上端口之间设置有密封垫(22)。
4.根据权利要求2所述的一种智能型球阀，其特征在于，所述的磁感应关(26)为干簧管或接近开关或霍尔开关。
5.根据权利要求1所述的一种智能型球阀，其特征在于，所述的测温组件(4)包括有与所述的控制器(5)相连的测温元件(43)，所述测温元件(43)的测温头(431)插入到球阀(13)的过水通道内，且置于水的封闭腔内，所述测温元件(43)的下部固定体(432)通过紧固螺母(41)固定在所述阀体(1)的底部开口处，并通过密封圈(42)密封。
6.根据权利要求1所述的一种智能型球阀，其特征在于，所述的球阀驱动组件(3)包括有信号输入端与所述的控制器(5)相连的电机(31)，一端通过连轴器(32)与所述电机(31)的输出轴相连的传动轴(33)，所述传动轴(33)的另一端贯穿所述阀体(1)的上部开口与所述的球阀(13)的上端固定相连，从而在控制器(5)的控制下通过驱动球阀(13)的旋转调节阀体(1)的水流量。
7.根据权利要求6所述的一种智能型球阀，其特征在于，所述的传动轴(33)的下部分是通过导向螺母(34)设置在所述阀体(1)的上部，所述导向螺母(34)的外周还套有用于检看传动轴(33)旋转角度的刻度盘(35)。
8.根据权利要求1所述的一种智能型球阀，其特征在于，所述的控制器(5)包括控制单元(51)，分别与所述控制单元(51)相连的用于接收远程控制信号的接收单元(52)、用于进行数据上传的发送单元(53)、232通信单元(55)和用于现场调试使用的显示单元(56)，以及用于提供电源原电源接口电路，其中，所述的接收单元(52)、发送单元(53)和232通信单元(55)分别通过通信接口(54)连接通信总线(MBUS)，所述控制单元(51)的GPIO端分别连接球阀驱动组件(3)中的电机(31)、止回阀组件(2)中的磁感应关(26)以及测温组件(4)中的测温元件(43)。
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