CN109058511B - 一种基于物联网的电磁控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网的电磁控制阀包括电磁线圈、弹簧、阀芯、阀体及压力传感器。阀体上设有第一出口和第二出口，并且至少设置一个进口。压力传感器可检测弹簧对其施加的压力，从而根据所述压力来判断阀芯所处的位置。阀芯具有凹口结构，所述凹口结构根据进口和出口的位置以及流量需求而具有不同的形状。本发明通过调节控制供应给两个电磁线圈的电流的大小，实现第一出口流量与第二出口流量之间的比例的精确控制。

Description

一种基于物联网的电磁控制阀

技术领域

本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种基于物联网的电磁控制阀。

背景技术

用于控制流量的电磁阀可配合不同的电路来实现预期的控制而被广泛应用在各种工业控制系统中，其控制的精度和灵活性都能够保证。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可实现双路输出的多功能基于物联网的电磁控制阀。

具体通过如下技术手段实现：

一种基于物联网的电磁控制阀，所述基于物联网的电磁控制阀包括第一端盖（1A）、第二端盖（1B）、第一电磁线圈（3A）、第二电磁线圈（3B）、第一弹簧（4A）、第二弹簧（4B）、阀芯（5）、阀体（7）、第一出口（8）、第二出口（9）、第一压力传感器（10A）、第二压力传感器（10B）以及进口（11）。

所述第一端盖（1A）设置在所述阀体（7）的一端并与所述阀体固定连接，所述第二端盖（1B）设置在所述阀体（7）另一端并与所述阀体固定连接，阀体（7）上设有第一出口（8）和第二出口（9），并且至少设置一个进口（11）。

所述第一端盖（1A）内部设有用于容纳第一压力传感器（10A）的端部凹腔（12），所述第二端盖（1B）内部设有用于容纳第二压力传感器（10B）的端部凹腔。

所述阀芯（5）的一端设有容纳第一弹簧（4A）的内凹腔（13），阀芯（5）的另一端设有容纳第二弹簧（4B）的另一内凹腔。

第一弹簧（4A）的一端抵靠在所述容纳第一弹簧（4A）的内凹腔（13）内，第一弹簧（4A）的另一端抵靠在第一压力传感器（10A）上，使得第一压力传感器（10A）检测第一弹簧（4A）对其施加的第一压力，并且第二弹簧（4B）的一端抵靠在所述容纳第二弹簧（4B）的内凹腔内，第二弹簧（4B）的另一端抵靠在第二压力传感器（10B）上，使得第二压力传感器（10B）检测第二弹簧（4B）对其施加的第二压力，从而根据所述第一压力和所述第二压力中的一个来判断阀芯所处的位置，并且利用所述第一压力和所述第二压力中的另一个进行校验。

在所述阀芯（5）与第一端盖之间限定有第一预定空间，在所述阀芯（5）与第二端盖之间限定有第二预定空间。

由所述第一预定空间所限定的阀体（7）的内壁上表面固定设置多匝磁线圈（3A），由所述第二预定空间所限定的阀体（7）的内壁上表面固定设置多匝磁线圈（3B），所述第一电磁线圈（3A）的匝数与所述第二电磁线圈（3B）的匝数相同，使得在向第一电磁线圈或第二电磁线圈供应电流时产生用于吸引阀芯的电磁力，从而使阀芯运动。

由所述第一预定空间和所述第二预定空间所限定的阀体上均设置有回流槽（16），所述回流槽（16）从由所述第一预定空间和所述第二预定空间所限定的阀体的内壁延伸到阀体的外壁，并且回流槽与阀体外部的回流管路连接，所述回流管路将流入第一预定空间和所述第二预定空间油液输送到阀体之外，避免通过密封圈（6）流到第一预定空间和所述第二预定空间的液体影响第一弹簧和第二弹簧的控制。

所述阀芯具有凹口结构，所述凹口结构具有沿阀芯的径向方向和轴向方向的对称结构，并且阀芯在所述凹口处的直径小于阀芯的最大直径，在所述凹口的对称中心处的直径最小。所述密封圈（6）设置在除凹口结构之外的阀芯上，以阻止油液通过阀芯与阀体内壁的间隙流到第一预定空间和第二预定空间。

所述凹口结构设置在所述阀芯上，并且所述凹口结构具有预定长度b，所述阀芯具有长度a，预定长度b大于第一出口和第二出口之间的距离c，所述凹口具有沿阀芯的径向方向和轴向方向的对称结构，并且阀芯在所述凹口处的直径d小于阀芯最外端处的直径D，在所述凹口的对称中心处的直径最小，并且所述凹口的直径d从凹口的对称中心处递增，直到达到直径D。

所述第一出口和第二出口的直径均小于(a-b)/2，使得阀芯在向左运动到极限位置时能完全堵塞第二出口，并且使得阀芯在向右运动到极限位置时能完全堵塞第一出口。

当第一电磁线圈和第二电磁线圈均未通电并且阀芯处于平衡状态时，将第一出口（8）、第二出口（9）和进口（11）的位置设置为使得流体通过进口（11）时，流过第一出口的流量与流过第二出口的流量相同。

当阀芯向左运动到极限位置时，第一出口（8）、第二出口（9）和进口（11）的位置设置为使得通过进口流体仅从第二出口流出。

当阀芯在向右运动到极限位置时，第一出口（8）、第二出口（9）和进口（11）的位置设置为使得通过进口流体仅从第一出口流出。

当阀芯处于其他位置时，流到第一出口的流量与流到第二出口的流量不相同。

根据本发明的一个实施例，所述基于物联网的电磁控制阀被设置为：当所述第一压力大于所述第二压力时，使得第一出口的流量大于第二出口的流量。

根据本发明的一个实施例，当针对第一出口的流量的需求与针对第二出口的流量的需求不同时，设置不同的第一弹簧和第二弹簧。

根据本发明的一个实施例，所述第一出口与第二出口相对于所述进口对称布置。

根据本发明的一个实施例，所述第一弹簧和第二弹簧具有相同规格。

作为优选，在所述第一压力传感器和第二压力传感器上设置有信号传输模块，所述信号传输模块将所述第一压力传感器和第二压力传感器的数据实时传送到外部智能终端。所述信号传输模块为无线信号传输模块，如内置有wifi无线信号传输模块的信号传输模块。所述外部智能终端为智能手机、平板电脑等智能设备。

本发明的效果在于：

1，通过在电磁控制阀内设置两个电磁线圈，可实现阀芯的双重控制，例如，通过对两个电磁线圈供应反相电流而更快速地调节阀芯运动的速度，并且在其中一个电磁线圈失效的情况下能够正常工作，从而提高基于物联网的电磁控制阀的可靠性。

2，通过精确控制供应给两个电磁线圈的电流的大小，实现第一出口流量与第二出口流量之间的比例的精确控制，并且通过保持电流的大小而能够稳定地控制阀芯的动作位置。

3，设置两个压力传感器，进行彼此校验，从而提高阀芯位置的判断准确性，同时还可在其中一个压力传感器出现故障时能确保基于物联网的电磁控制阀的正常工作，从而提高电磁阀的可靠性。

4，通过将第一弹簧和第二弹簧设置为相同规格或不同规格而适用于不同进口出口的布置形式。

5，通过设置并且所述凹口结构、阀芯等部件的长度和直径等相互关系，使得该基于物联网的电磁控制阀控制精度得到保证，并且控制效率得到大幅度提升。

6，可将其中一个出口设置为常用出口，并且将另一出口设置为备用出口，使得在常用出口不可用或者需要维修时，电磁控制阀能够正常执行操作。

附图说明

图1是基于物联网的电磁控制阀的剖视图。

图2是基于物联网的电磁控制阀的一个工作状态的剖视图。

图3是基于物联网的电磁控制阀的另一工作状态的剖视图。

图4是电磁阀的立体图。

其中：1A-第一端盖，1B-第二端盖，2-螺栓，3A-第一电磁线圈，3B-第二电磁线圈，4A-第一弹簧，4B-第二弹簧，5-阀芯，6-密封圈，7-阀体，8-第一出口，9-第二出口，10A-第一压力传感器，10B-第二压力传感器，11-进口，12-端部凹腔，13-内凹腔，14-预定空间，15-凹口结构，16-回流槽。

具体实施方式

参照图1，基于物联网的电磁控制阀包括第一端盖1A、第二端盖1B、第一电磁线圈3A、第二电磁线圈3B、第一弹簧4A、第二弹簧4B、阀芯5、密封圈6、阀体7、第一出口8、第二出口9、第一压力传感器10A、第二压力传感器10B、进口11、端部凹腔12。

第一端盖1A设置在阀体7的一端，第二端盖1B设置在阀体7的另一端，第一端盖1A通过螺栓2与阀体7固定连接，第二端盖1B通过螺栓2与阀体7固定连接，阀体7上设有两个出口，分别为第一出口8和第二出口9，并且至少设置有一个进口11。第一端盖1A内部设有用于容纳第一压力传感器10A的端部凹腔12，第二端盖1B内部设有用于容纳第二压力传感器10B的凹腔。

阀芯5设置在阀体7内部。阀芯5具有与阀体7相同的形状，例如，当阀体7位空心圆柱体时，阀芯也为圆柱体。用于容纳弹簧4A的内凹腔13设置在阀芯5的一端，用于容纳第二弹簧4B的凹腔设置在阀芯5另一端。

在阀体7内，阀芯5与第一端盖1A之间限定有预定空间14，预定空间14所限定的阀体7的内壁还设置有第一电磁线圈3A，所述第一电磁线圈可固定设置在阀体7的内壁上。以类似于布置第一电磁线圈3A方式，可在阀体7内布置第二电磁线圈3B。

阀芯具有凹口15结构，所述凹口具有沿阀芯的径向方向和轴向方向的对称结构，并且阀芯在所述凹口处的直径小于阀芯的最大直径，在所述凹口的对称中心处的直径最小。当第一电磁线圈和第二电磁线圈均未通电时，第一出口、第二出口和进口相对于所述凹口进行设置，使得流体通过进口时，流过第一出口的流量与流过第二出口的流量相同。根据进口和出口的相对位置以及流量需求，凹口15可具有不同的形状，例如，当第一出口8和出口9具有更宽间隔时，可使阀芯5具有尺寸更长的凹口15。另外，凹口15的形状不限于图中所示的弧形结构，还可具有矩形凹口或其他形状的凹口结构。

另外，可在阀芯两端布置若干密封圈6，防止工作介质泄漏。

由第一预定空间和所述第二预定空间所限定的阀体上均设置有回流槽16，回流槽16从由所述第一预定空间和所述第二预定空间所限定的阀体的内壁延伸到阀体的外壁，并且回流槽与回流管路连接，所述回流管路将流入第一预定空间和所述第二预定空间油液输送到阀体之外，避免通过密封圈流到第一预定空间和所述第二预定空间的液体影响第一弹簧和第二弹簧的控制。

密封圈6设置在除凹口结构之外的阀芯上，以阻止油液通过阀芯与阀体内壁的间隙流到第一预定空间和第二预定空间。

凹口结构设置在所述阀芯上，并所述凹口结构且具有预定长度b，所述阀芯具有长度a，预定长度b大于第一出口和第二出口之间的距离c，所述凹口具有沿阀芯的径向方向和轴向方向的对称结构，并且阀芯在所述凹口处的直径d小于阀芯最外端处的直径D，在所述凹口的对称中心处的直径最小，并且所述凹口的直径d从凹口的对称中心处递增，直到达到直径D；

所述第一出口和第二出口的直径均小于(a-b)/2，使得阀芯在向左运动到极限位置时能完全堵塞第二出口，并且使得阀芯在向右运动到极限位置时能完全堵塞第一出口。

如前所述，第一弹簧4A的一端抵靠在阀芯的内凹腔13内，第一弹簧4A的另一端抵靠在第一压力传感器10A上，从而使第一压力传感器可检测第一弹簧4A对其施加的压力，从而判断阀芯所处的位置，进而可控制两个出口流量比。例如，当第一压力传感器检测到的压力与第二压力传感器10B检测到的压力相同时，阀芯阀体的中间位置，此时第一出口8与第二出口9具有相同的流量输出；当第一压力传感器10A检测到较大压力时，同时第二压力传感器10B检测到较小压力时，阀芯5可能处于更靠近第一压力传感器10A的位置，此时第一出口8流量输出可能大于第二出口9的流量输出；当第一压力传感器10A检测到较小压力时，同时第二压力传感器10B检测到较大压力时，阀芯5可能处于更靠近压力传感器10B的位置，此时第一出口8流量输出可能小于第二出口9的流量输出。

如前所述，可通过改变流到电磁线圈的电流大小而改变电磁力，从而可使阀芯5水平移动至不同的位置，实现第一出口8和第二出口9的不同的流量输出。

例如，当第一电磁线圈3A和第二电磁线圈3B均不通电时，阀芯5处于中间位置，同时可将所述第一电磁线圈3A和第二电磁线圈3B均不通电时阀芯所处的位置设置为常用位置，以节省控制成本。

当流到第一电磁线圈3A的电流大于流到第二电磁线圈3B的电流（第二电磁线圈3B的电流可以为零）时，阀芯左移，导致第一出口8的流量输出逐渐增大，而第二出口9的流量输出逐渐减小（第二出口9的流量输出可以为零）。

当流到第一电磁线圈3A的电流（第一电磁线圈3A的电流可以为零）小于流到第二电磁线圈3B的电流时，阀芯右移，导致第一出口8的流量输出逐渐减小（可以为零），而第二出口9的流量输出逐渐增大。

参照图1和图2，当阀芯5处于图1所示的中间状态时，第一弹簧4A、4B可被压迫或处于自由状态， 此时，第一电磁线圈3A、第二电磁线圈3B中可不被供给电流或供给相同的电流。当第一出口8的流量需求较低并且第二出口9的流量需求较大时，可分别控制供应给第一电磁线圈3A、第二电磁线圈3B电流，使得阀芯向右移动（如图2所示的状态），以减小第一出口8的流量，增大第二出口9的流量，同时，第一压力传感器10A、第二压力传感器10B可分别检测第一弹簧4A、第二弹簧4B的压力，从而实时地确定阀芯的位置，便于控制供给电磁线圈的电流大小。

参照图3，示出了基于物联网的电磁控制阀的另一工作状态。当仅仅需要一个出口供应流体时，或者需要对其中一个出口通道实施检修等操作时，可可分别对第一电磁线圈3A、第二电磁线圈3B供应适当的电流，使得阀芯向左移动，直到第二出口9没有流体输出为止。

另外，可根据进口和出口的相对位置而使用不同的第一弹簧4A、第二弹簧4B。例如，当第一出口8和第二出口9的位置相对于进口11不对称时，可相应地应用不同的弹簧。

Claims (6)

1.一种基于物联网的电磁控制阀，其特征在于，所述基于物联网的电磁控制阀包括第一端盖（1A）、第二端盖（1B）、第一电磁线圈（3A）、第二电磁线圈（3B）、第一弹簧（4A）、第二弹簧（4B）、阀芯（5）、阀体（7）、第一出口（8）、第二出口（9）、第一压力传感器（10A）、第二压力传感器（10B）以及进口（11）；

所述第一端盖（1A）设置在所述阀体（7）的一端并与所述阀体固定连接，所述第二端盖（1B）设置在所述阀体（7）另一端并与所述阀体固定连接，阀体（7）上设有第一出口（8）和第二出口（9），并且至少设置一个进口（11）；

所述第一端盖（1A）内部设有用于容纳第一压力传感器（10A）的端部凹腔（12），所述第二端盖（1B）内部设有用于容纳第二压力传感器（10B）的端部凹腔；

所述阀芯（5）的一端设有容纳第一弹簧（4A）的内凹腔（13），阀芯（5）的另一端设有容纳第二弹簧（4B）的另一内凹腔；

第一弹簧（4A）的一端抵靠在所述容纳第一弹簧（4A）的内凹腔（13）内，第一弹簧（4A）的另一端抵靠在第一压力传感器（10A）上，使得第一压力传感器（10A）检测第一弹簧（4A）对其施加的第一压力，并且第二弹簧（4B）的一端抵靠在所述容纳第二弹簧（4B）的内凹腔内，第二弹簧（4B）的另一端抵靠在第二压力传感器（10B）上，使得第二压力传感器（10B）检测第二弹簧（4B）对其施加的第二压力，从而根据所述第一压力和所述第二压力中的一个来判断阀芯所处的位置，并且利用所述第一压力和所述第二压力中的另一个进行校验；

在所述阀芯（5）与第一端盖之间限定有第一预定空间，在所述阀芯（5）与第二端盖之间限定有第二预定空间；

由所述第一预定空间所限定的阀体（7）的内壁上表面固定设置多匝磁线圈（3A），由所述第二预定空间所限定的阀体（7）的内壁上表面固定设置多匝磁线圈（3B），所述第一电磁线圈（3A）的匝数与所述第二电磁线圈（3B）的匝数相同，使得在向第一电磁线圈或第二电磁线圈供应电流时产生用于吸引阀芯的电磁力，从而使阀芯运动；

由所述第一预定空间和所述第二预定空间所限定的阀体上均设置有回流槽（16），所述回流槽（16）从由所述第一预定空间和所述第二预定空间所限定的阀体的内壁延伸到阀体的外壁，并且回流槽与阀体外部的回流管路连接，所述回流管路将流入第一预定空间和所述第二预定空间油液输送到阀体之外，避免通过密封圈（6）流到第一预定空间和所述第二预定空间的液体影响第一弹簧和第二弹簧的控制；

所述阀芯设置有凹口结构，所述密封圈（6）设置在除凹口结构之外的阀芯上，以阻止油液通过阀芯与阀体内壁的间隙流到第一预定空间和第二预定空间；

所述凹口结构设置在所述阀芯上，并且所述凹口结构具有预定长度b，所述阀芯具有长度a，预定长度b大于第一出口和第二出口之间的距离c，所述凹口结构具有沿阀芯的径向方向和轴向方向的对称结构，并且阀芯在所述凹口结构处的直径d小于阀芯最外端处的直径D，在所述凹口结构的对称中心处的直径最小，并且所述凹口的直径d从凹口结构的对称中心处递增，直到达到直径D；

所述第一出口和第二出口的直径均小于(a-b)/2，使得阀芯在向左运动到极限位置时能完全堵塞第二出口，并且使得阀芯在向右运动到极限位置时能完全堵塞第一出口；

当第一电磁线圈和第二电磁线圈均未通电并且阀芯处于平衡状态时，将第一出口（8）、第二出口（9）和进口（11）的位置设置为使得流体通过进口（11）时，流过第一出口的流量与流过第二出口的流量相同；

当阀芯向左运动到极限位置时，第一出口（8）、第二出口（9）和进口（11）的位置设置为使得通过进口流体仅从第二出口流出；

当阀芯在向右运动到极限位置时，第一出口（8）、第二出口（9）和进口（11）的位置设置为使得通过进口流体仅从第一出口流出；

当阀芯处于其他位置时，流到第一出口的流量与流到第二出口的流量不相同。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的电磁控制阀，其特征在于，所述电磁控制阀被设置为：当所述第一压力大于所述第二压力时，使得第一出口（8）的流量大于第二出口（9）的流量。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的电磁控制阀，其特征在于，当针对第一出口（8）的流量的需求与针对第二出口（9）的流量的需求不同时，设置不同弹力的第一弹簧（4A）和第二弹簧（4B）。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的电磁控制阀，其特征在于，所述第一出口与第二出口相对于所述进口对称布置。

5.根据权利要求1或3所述的基于物联网的电磁控制阀，其特征在于，所述第一弹簧（4A）和第二弹簧（4B）具有相同规格。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的电磁控制阀，其特征在于，在所述第一压力传感器和第二压力传感器上设置有信号传输模块，所述信号传输模块将所述第一压力传感器和第二压力传感器的数据实时传送到外部智能终端。