CN107676501A - 一种防垢阀门 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防垢阀门，包括阀体、阀体的阀腔内安装的阀芯、以及阀体上安装的防垢单元；所述阀芯与阀体底部的阀轴连接，阀芯包括与阀腔内表面配合的弧面，所述阀芯上安装有控制其旋转的阀杆，该阀杆伸出阀体的一端上安装有手柄；所述防垢单元包括安装在阀体上的第一通口以及第二通口，每个通口上都安装有密封外壳；所述密封外壳上安装有驱动单元，密封外壳内部安装有防垢件。这种防垢阀门的防垢单元可以随时进行更换，并且常备一个备用的防垢单元以备随时替换损坏或无效的防垢单元，无轮在阀门开启还是关闭的情况下都能通过手柄精确地封堵损坏或是失效的防垢单元，且不会影响正常的设备运转。

Description

一种防垢阀门
技术领域
本发明属于阀门设备领域，尤其是涉及一种防垢阀门。
背景技术
在我国，工业用循环水因环境保护的需要，大多采用封闭循环使用的方式。在反复使用过程中，水会蒸发、泄露消耗掉一些。因此，人们会根据需要适时补充循环水。循环水的补充多采用地下水(北方地区尤甚)。由于水中都不同程度的溶有一部分盐类物质，如：CaCO3、MgCO3等。它们均以带电离子形态存在。当溶质浓度增加时,在温度、压力等热力学条件发生改变的情况下，都会以不溶于水的固态物质从水中析出，并附着在管道和阀门的表面。这种现象我们俗称为“结垢”。管道及阀门结垢后，对工业生产危害极大。不仅影响了介质的传输、降低生产效率，而且，严重时会造成设备提前报废甚至引发安全事故。
现有的防垢除垢方法主要有：化学方法，即通过加入一定量的阻垢剂，改变水的一系列物理化学特性，从而起到较好的阻垢作用。它的缺点是成本较高，易造成二次污染和对管道阀门有一定的腐蚀且除垢的作用十分有限。物理方法，目前比较认可的方式有超声波、磁化、共振等方式。它们在阻垢、除垢方面都有一定的效果。但都需要外加能源，对野外、高空、高温使用时有一定的局限性。
现有技术中也有通过其他物理或化学方法防垢除垢的阀门，但现有的防垢除垢阀门大多结构复杂、体积大、安装不便，而且现有防垢除垢阀门为重新设计的异形阀门，不利于直接安装应用于工厂或是家庭；其防垢除垢构件在阀门使用或工作时无法更换，只能在发现阀门已经堵塞或与阀门连接的设备出现故障后将其拆下并进行更换，对设备的寿命及工厂生产速度都会造成十分不利的影响，造成设备损坏及停工；并且此类防垢阀门多为单向导通结构，没有多功能性和智能性。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种防垢阀门。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种防垢阀门，包括阀体、阀体的阀腔内安装的阀芯、以及阀体上安装的防垢单元；所述阀芯与阀体底部的阀轴连接，阀芯包括与阀腔内表面配合的弧面，所述阀芯上安装有控制其旋转的阀杆，该阀杆伸出阀体的一端上安装有手柄；所述防垢单元包括安装在阀体上的第一通口以及第二通口，每个通口上都安装有密封外壳，所述密封外壳上安装有驱动单元，密封外壳内部安装有防垢件；所述驱动单元通过连杆驱动防垢件；所述阀腔通流时，阀芯的弧面仅遮盖住第一通口或仅遮盖住第二通口；阀腔断流时，阀芯遮盖住进水口及与其靠近的第一通口，或是遮盖住出水口及与其靠近的第二通口。
进一步的，所述进水口和出水口相对安装在阀体上。
进一步的，所述阀杆与阀体连接处安装有U型密封圈，所述阀体上对应所述阀杆伸出的位置设有带刻度的旋转指示盘。
进一步的，所述旋转指示盘与阀体连接处安装有第一密封件，旋转指示盘上的零刻度线与手柄对齐；所述手柄与阀芯的任一侧边对齐安装。
进一步的，所述防垢件为带孔板状构件，防垢件上安装有通过导线与驱动单元连接的流量传感器，所述导线设置在连杆内。
进一步的，所述驱动单元与密封外壳连接处安装有第二密封件，驱动单元包括控制模块和驱动连杆沿密封外壳径向移动的执行机构；所述控制模块与警报灯以及流量传感器连接；所述控制模块包括处理流量信息的单片机以及发送报警信息到手机的SIM通讯模块。
进一步的，所述连杆与密封外壳之间设有O型密封圈。
进一步的，所述密封外壳与通口之间设有矩形密封圈。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
1)本发明使用特殊的化学反应原理，不仅无需向流过阀门的液体添加任何其他物质，而且在不改变液体本身的物质属性的同时进行防垢除垢作业，结构简单，体积大小规格与普通的半球阀基本一直，可以广泛适用于现有工厂和家庭中，无需再进行管道的更换作业，大大节约了安装成本和安装时间。
2)这种防垢阀门的防垢单元可以随时进行更换，并且常备一个备用的防垢单元以备随时替换损坏或无效的防垢单元，无轮在阀门开启还是关闭的情况下都能通过手柄精确地封堵损坏或是失效的防垢单元，并可以很简单的将其拆下。从而从源头避免了由于阀门堵塞而造成设备损坏的问题，对设备的使用寿命十分有利，同时也不会影响工厂生产速度，并且此防垢阀门为双向导通结构，具有多功能性和智能性；在吸附足够的水垢后还可自动检测并提示用户更换，十分智能化。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的内部结构剖视图；
图2为图1所示发明的左剖视图；
图3为本发明实施例的内部具体结构剖视图；
图4为图1中B处的局部放大图。
附图标记说明：
1-阀体；2-阀腔；3-阀芯；4-进水口；5-防垢单元；6-阀轴；7-阀杆；8-手柄；9-密封外壳；10-防垢件；11-驱动单元；12-U型密封圈；13-旋转指示盘；14-第一密封件；15-第二密封件；16-警报灯；17-O型密封圈；18-连杆；19-矩形密封圈；20-第一通口；21-第二通口。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种防垢阀门，如图1至图4所示，包括阀体1、阀体1的阀腔2内安装的阀芯3、以及阀体上安装的防垢单元5；所述阀芯3与阀体底部的阀轴6连接，阀芯3包括与阀腔2内表面配合的弧面，所述阀芯上安装有控制其旋转的阀杆7，该阀杆7伸出阀体的一端上安装有手柄8；所述防垢单元5包括安装在阀体上的第一通口20以及第二通口21，每个通口上都安装有密封外壳9；所述密封外壳9上安装有驱动单元11，密封外壳内部安装有防垢件10；所述驱动单元11通过连杆18驱动防垢件10；所述阀腔2通流时，阀芯3的弧面仅遮盖住第一通口20或仅遮盖住第二通口21；阀腔断流时，阀芯遮盖住进水口41及与其靠近的第一通口20，或是遮盖住出水口42及与其靠近的第二通口21。
上述弧面的弧度在在110℃-160℃之间，所述密封外壳可以与通口通过螺栓连接。
上述阀芯3与通口之间的密封方法与现有技术中的半球阀一致，在此不再赘述；阀芯通过与阀轴连接实现转动。
所述进水口41和出水口42相对安装在阀体1上。进水口和第一通口之间的夹角在60℃-90℃之间，出水口和第二通口之间的夹角也在60℃-90℃。
所述阀杆7与阀体1连接处安装有U型密封圈12，所述阀体上对应所述阀杆伸出的位置设有带刻度的旋转指示盘13。由于阀杆需要带动阀芯进行转动，选用U型密封圈在阀杆转动时也可以很好的起到密封作用。
所述旋转指示盘13与阀体1连接处安装有第一密封件14，旋转指示盘上的零刻度线与手柄8对齐；所述手柄8与阀芯3的任一侧边对齐安装。这样就可以通过手柄8的位置确定内部阀芯3的侧边位置，从而就可以精准的转动阀芯3。
上述旋转指示盘13用于帮助用户精确地定位阀体内阀芯的位置，更好的开关阀门；由于将阀芯弧面的弧度在110℃-160℃之间的弧形，并将相邻的进水口和通口的夹角控制在60℃-90℃之间，在阀门闭合时就可以很好的封堵一个连接管道的进水口和一个安装有防垢单元的通口，并且不妨碍另一个通口的防垢单元工作；所述进水口在安装时也可当作出水口使用，这样不仅方便安装，也不会对正常的防垢作业产生影响。
当阀门打开时，由于阀芯弧面的弧度小于180℃，因此也不会阻碍正常的液体流通；
无论阀门开关还是闭合，始终都有一个防垢单元工作，另一个处于备用待机状态；所以当其中一个防垢单元损坏或是失效后，能立即在不影响阀门当前工作状态的情况下，通过精确转动手柄，封堵损坏或失效防垢单元，启用备用防垢单元。
通过U型密封圈密封12后的阀杆1，又通过旋转指示盘13与阀体1连接处的第一密封件14进行二次密封，保证了阀体的密封性。
所述防垢件10为带孔板状构件，防垢件上安装有通过导线与驱动单元11连接的流量传感器，所述导线设置在连杆18内。
上述防垢件10可以为图3中防垢件所示结构，也可为其他带孔板状构件；这种结构在保证了液体正常流通的情况下，增大了防垢件与液体的接触面积，更有利于防垢及除垢作业；防垢件主要采用的材质是Cu-Ni-Zn三元合金，哈尔滨工业大学2009年学报公开的《合金材料的防垢防腐蚀机理及实验研究》记载了上述材料。
所述驱动单元11与密封外壳9连接处安装有第二密封件15，驱动单元包括控制模块和驱动连杆沿密封外壳径向移动的执行机构；所述控制模块与用于监测流量变化的流量传感器连接；所述控制模块包括与其连接的警报灯16、以及处理流量信息的单片机、以及发送报警信息到手机的SIM通讯模块；所述执行机构可以使用伺服电动缸。
上述单片机型号可以采用C51系列单片机或430系列单片机，单片机功能强大，体积小，功耗低，可以很好的安装在驱动单元内。
上述SIM通讯模块可以直接与单片机连接，由单片机为其供电；SIM通讯模块用于向用户手机发送监测或报警信息，无论用户在哪，都可在收到信息后，对操作人员做出指示，十分方便。单片机和SIM通讯模块的采用使这种防垢阀门实现了智能化，可以进行实时的人机交互，方便实用，对工厂的设备的做到了实时保护，大大降低了设备的损坏机率。
当防垢单元5工作时，伺服电动缸通过带动连杆来驱动防垢件伸入阀体的阀腔中，流量传感器开始工作，监测阀体内的液体流量信息，并及时反馈到单片机中，经过处理判断阀腔内是否出现水垢堆积；若出现水垢堆积则证明防垢件已经失效，放垢单元中的防垢件通过伺服电动缸带动归位，并通过SIM通讯模块发送短信到用户手机，同时警报灯闪烁报警，提醒用户启用备用防垢单元。
所述连杆18与密封外壳11连接处安装有O型密封圈17。通过连杆与密封外壳连接处的O密封圈，驱动单元与密封外壳连接处安装的第二密封件实现了双重密封，保证了密封外壳的密封性，驱动模块不会进水导致发生危险。
所述密封外壳9与通口20连接处安装有矩形密封圈19。当密封外壳与通口通过螺栓紧密连接后，矩型密封圈由于受到密封外壳与通口的挤压，使矩形贴合面的径向和轴向方向上都产生良好的密封性能，密封矩形密封圈就可很好的起到密封作用，螺栓连接也是工厂中管道的普遍连接方法，简单实用。矩形密封圈主要安装在外圆或内圆上截面为矩形的沟槽内起密封作用，压力为5～50Mpa。矩型圈工作介质：水、空气、矿物油、液压油、乳化液等。
所述第一密封件和第二密封件均为用于防水密封的橡胶材质制成。
本发明使用特殊的化学反应原理，不仅无需向流过阀门的液体添加任何其他物质，而且在不改变液体本身的物质属性的同时进行防垢除垢作业，结构简单，体积大小规格与普通的半球阀基本一直，可以广泛适用于现有工厂和家庭中，无需再进行管道的更换作业，大大节约了安装成本和安装时间。
这种防垢阀门的防垢单元可以随时进行更换，并且常备一个备用的防垢单元以备随时替换损坏或无效的防垢单元，无轮在阀门开启还是关闭的情况下都能通过手柄精确地封堵损坏或是失效的防垢单元，并可以松开螺栓连接，很简单的将其拆下，从而从源头避免了由于阀门堵塞而造成设备损坏的问题，对设备的使用寿命十分有利，同时也不会影响工厂生产速度。
并且此防垢阀门为双向导通结构，具有多功能性和智能性；在吸附足够的水垢后还可自动检测并提示用户更换，十分智能化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种防垢阀门，其特征在于：包括阀体(1)、阀体(1)的阀腔(2)内安装的阀芯(3)、以及阀体(1)上安装的防垢单元(5)；所述阀芯(3)与阀体(1)底部的阀轴(6)连接，阀芯(3)包括与阀腔(2)内表面配合的弧面，所述阀芯(3)上安装有控制其旋转的阀杆(7)，该阀杆(7)伸出阀体(1)的一端上安装有手柄(8)；所述防垢单元(5)包括安装在阀体(1)上的第一通口(20)以及第二通口(21)，每个通口上都安装有密封外壳(9)；所述密封外壳(9)上安装有驱动单元(11)，密封外壳(9)内部安装有防垢件(10)；所述驱动单元(11)通过连杆(18)驱动防垢件(10)；所述阀腔(2)通流时，阀芯(3)的弧面仅遮盖住第一通口(20)或仅遮盖住第二通口(21)；所述阀腔(2)断流时，阀芯(3)遮盖住进水口(41)及与其靠近的第一通口(20)，或是遮盖住出水口(42)及与其靠近的第二通口(21)。
2.根据权利要求1所述的一种防垢阀门，其特征在于：所述进水口(41)和出水口(42)相对安装在阀体(1)上。
3.根据权利要求1所述的一种防垢阀门，其特征在于：所述阀杆(7)与阀体(1)连接处安装有U型密封圈(12)，所述阀体(1)上对应所述阀杆(7)伸出的位置设有带刻度的旋转指示盘(13)。
4.根据权利要求3所述的一种防垢阀门，其特征在于：所述旋转指示盘(13)与阀体(1)连接处安装有第一密封件(14)，旋转指示盘(13)上的零刻度线与手柄(8)对齐；所述手柄(8)与阀芯(3)的任一侧边对齐安装。
5.根据权利要求1所述的一种防垢阀门，其特征在于：所述防垢件(10)为带孔板状构件，防垢件(10)上安装有通过导线与驱动单元(11)连接的流量传感器，所述导线设置在连杆(18)内。
6.根据权利要求5所述的一种防垢阀门，其特征在于：所述驱动单元(11)与密封外壳(9)连接处安装有第二密封件(15)，驱动单元(11)包括控制模块和驱动连杆(18)沿密封外壳(9)径向移动的执行机构；所述控制模块与警报灯(16)以及流量传感器连接；所述控制模块包括与处理流量信息的单片机以及发送报警信息到手机的SIM通讯模块。
7.根据权利要求1所述的一种防垢阀门，其特征在于：所述连杆(18)与密封外壳(9)之间设有O型密封圈(17)。
8.根据权利要求1所述的一种防垢阀门，其特征在于：所述密封外壳(9)与通口(20)之间设有矩形密封圈(19)。
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