CN109826993A - 一种智慧调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智慧调节阀，包括自力式调流调压阀本体和智慧控制器，自力式调流调压阀本体是由阀前延长管、阀后延长管、三通球阀、阀前压力表、阀后压力表、活塞式调流调压阀、导阀、过滤阀和液压执行器组成；智慧控制器是由超声马达驱动单元、压力传感器、位置传感器和MCU/IoT控制模块构成；导阀分别和液压执行器、阀前延长管和阀后延长管连接，液压执行器通过驱动轴和自力式调流调压阀本体连接。本发明通过管道液体压力推动液压执行器稳定阀后或阀前压力，或通过液压执行器控制阀门的开/闭，通过无线控制器实现远程控制，不需要外部电力或其它能源，大幅降低能耗，并且可以实现IP68级防护，大大提高了使用的便利性。

Description

一种智慧调节阀

技术领域

本发明属于调流调压阀技术领域，具体的说是涉及一种智慧调节阀。

背景技术

万物物联的时代，智慧城市及智慧管网技术的应用可以大幅度降低能源消耗，提升整个系统的反应效率，减少资源浪费。而智慧调节阀门是智慧管网的核心执行设备。活塞式调流调压阀是阀门的一种，因其具有多种控制功能和诸多优点，活塞式调流调压阀在生产中的应用越来越广泛，但是目前现有技术必须借助外部动力驱动，使实际应用受到限制。现在市场上已有的自动控制阀，主要是隔膜阀及其衍生产品；流阻大，现有技术中的自动控制阀超出市政管网的一般要求，同时在大压差的情况下，阀后的气蚀现象明显；如果在微小流量下，调节性能不稳定，甚至失效。基于上述缺陷，目前市场需要一种智慧调节阀门来叠加这两种现有阀门的优点。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单合理、性能优异的智慧调节阀。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种智慧调节阀，包括自力式调流调压阀本体和智慧控制器，自力式调流调压阀本体是由阀前延长管、阀后延长管、三通球阀、阀前压力表、阀后压力表、活塞式调流调压阀、导阀、过滤阀和液压执行器组成；智慧控制器是由超声马达驱动单元、压力传感器、位置传感器和MCU/IoT控制模块构成；位于阀前延长管和阀后延长管上的导压管和三通球阀连接，位于活塞式调流调压阀上的四通分别通过引水管连接阀前压力表、阀后压力表、导阀和三通球阀，导阀分别和液压执行器、阀前延长管和阀后延长管连接，液压执行器通过驱动轴和自力式调流调压阀本体连接；智慧控制器的超声马达驱动单元和导阀的上部连接，可以调节导阀的压力设定，并且超声马达驱动单元还通过电缆与MCU/IoT控制模块连接，压力传感器和位置传感器均与MCU/IoT控制模块连接，压力传感器内置于MCU/IoT控制模块的安装盒内，用于减少信号干扰和压力抖动；阀前压力表通过连接管与阀前延长管连通，在阀前压力表和阀前延长管之间的连接管上连接有过滤阀，阀后压力表通过连接管与阀后延长管连通，在阀后压力表和阀后延长管之间的连接管上连接有过滤阀；压力传感器包括阀前压力传感器和阀后压力传感器，阀前压力传感器和阀后压力传感器均设置在智慧控制器的盒体内，阀前压力传感器通过引压管与阀前压力表连接，阀后压力传感器通过引压管与阀后压力表连接，位置传感器与自力式调流调压阀的阀轴连接，以感知阀的开关位置。阀前延长管和阀后延长管均通过法兰与活塞式调流调压阀连接，阀前延长管和阀后延长管的导压管为不锈钢材质，导压管和活塞式调流调压阀法兰的距离超过1.5倍阀门直径。

液压执行器作为核心驱动部件，根据工况压力的不同，液压执行器采用齿轮齿条偏心驱动型液压执行器或拨叉式中心驱动型液压执行器，根据需要，在液压执行器上可以加装能够加装末段减速调节装置。 液压执行器通过阀前和阀后的压力差控制导阀换向，使管道里的水进入液压执行器的不同腔体，从而驱动阀门打开或关闭。也压制性的具体控制过程为：阀后压力高于设定值→阀前水进入左腔→驱动阀门关闭；阀后压力低于设定值→阀前水进入右腔→驱动阀门打开。

在导阀的内部设置有调节弹簧和阀芯，调节弹簧安装在上部，导阀包括由下至上依次设置的阀杆、传动杆和超声马达，在导阀的阀芯中部设置有阀杆，调节弹簧套设在阀杆上，在阀杆的顶部固定连接有传动杆，在传感杆的顶部固定设置有超声马达，在传动杆上设置有传动销，传动销与超声马达连接，超声马达驱动单元和导阀上部的超声马达连接，导阀可以采用电磁阀替代，导阀的功能也可以用电磁阀实现。超声马达根据智慧控制器的指令进行旋转，通过传动销驱动传动杆进行上下运动，从而提升或压缩弹簧，来达到计划设定值。

智慧控制器的MCU/IoT控制单元采用电池供电，并且智慧控制器采用IP68级全密封设计。阀前压力表和阀后压力表均采用耐震压力表。

本发明中的智慧调节阀还设置有过滤阀和除砂装置，过滤阀延伸至阀前延长管和阀后延长管内，在过滤阀的末端固定设置有除砂装置，除砂装置是一个连接在过滤阀上的圆筒状容器，除砂装置的滤网为双层过滤网，外层过滤网的目数为40目，用于过滤大颗粒杂物，内层过滤网的目数为80目，除砂装置顺水流方向水平向下旋转10°安装，这种安装方式可利用紊流冲刷滤网，从而达到清洁滤网的效果。过滤阀和除砂装置可以实现去除大颗粒物的功能，能够防止整个系统由于污染物引起的卡阻和能效降低。

本发明中的阀前压力传感器和阀后压力传感器都装设在智慧控制器中，并通过引压管与阀前管道和阀后管道相连，位置传感器与自力式调流调压阀的阀轴相连，以感知阀的开关位置。

本发明的有益效果是：本发明通过管道液体压力推动液压执行器稳定阀后或阀前压力，或通过液压执行器控制阀门的开/闭，通过无线控制器实现远程控制，不需要外部电力或其它能源，大幅降低能耗，并且可以实现IP68级防护，大大提高了使用的便利性。本发明智慧调节阀中活塞的运动方向和流体方向一致，流道简单，从而使流阻降低，更适合城市管网的需要。出口部件调节水流对冲消能方式，抗气蚀性能明显提高，高压差下防气蚀效果显著。本发明中的智慧调节阀由于装备有三通球阀，三通球阀和阀前部分、阀后部分以及导阀连接，可以实现紧急关阀。

USM技术、IoT技术和MCU技术支持下的智慧控制器，使得自力式调流调压阀和智慧管网系统完美结合，实现远程设定、远程控制和本地可编程自动控制相结合。IoT技术，包括NBIoT技术和eMTC技术，IoT技术相比现有技术中的2代通信技术，不仅能耗大幅度降低，同时信号强度大大提高，使得使用电池供电也可以持续工作超过2年。USM超声波马达是一种新型马达，USM超声波马达和传统的电磁电机比较，具有响应速度快和低速扭矩大等优点，具有自锁功能和电流低的优势，特别适合阀门的设定调节应用。

附图说明

图1是本发明智慧调节阀的正面结构示意图；

图2是本发明智慧调节阀的侧面结构示意图；

图3是本发明智慧调节阀中智慧控制器的工作原理图；

图中：1-活塞式调流调压阀；2-导阀；3-三通球阀；4-阀前压力表；5-阀前延长管；6-液压执行器；7-超声马达驱动单元；8-智慧控制器；9-阀后压力表；10-阀后延长管；11-过滤阀。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作详细描述。

如图1至图2所示，本发明公开了一种智慧调节阀，包括自力式调流调压阀本体和智慧控制器8，自力式调流调压阀本体是由阀前延长管5、阀后延长管10、三通球阀3、阀前压力表4、阀后压力表9、活塞式调流调压阀1、导阀2、过滤阀11和液压执行器6组成；智慧控制器8是由超声马达驱动单元7、压力传感器、位置传感器和MCU/IoT控制模块构成；位于阀前延长管5和阀后延长管10上的导压管和三通球阀3连接，位于活塞式调流调压阀1上的四通分别通过引水管连接阀前压力表4、阀后压力表9、导阀2和三通球阀3，导阀2分别和液压执行器6、阀前延长管5和阀后延长管10连接，液压执行器6通过驱动轴和自力式调流调压阀本体连接；智慧控制器8的超声马达驱动单元7和导阀2的上部连接，可以调节导阀2的压力设定，并且超声马达驱动单元7还通过电缆与MCU/IoT控制模块连接，压力传感器和位置传感器均与MCU/IoT控制模块连接，压力传感器内置于MCU/IoT控制模块的安装盒内，用于减少信号干扰和压力抖动；阀前压力表4通过连接管与阀前延长管5连通，在阀前压力表4和阀前延长管5之间的连接管上连接有过滤阀11，阀后压力表9通过连接管与阀后延长管10连通，在阀后压力表9和阀后延长管10之间的连接管上连接有过滤阀11；压力传感器包括阀前压力传感器和阀后压力传感器，阀前压力传感器和阀后压力传感器均设置在智慧控制器8的盒体内，阀前压力传感器通过引压管与阀前压力表4连接，阀后压力传感器通过引压管与阀后压力表9连接，位置传感器与自力式调流调压阀的阀轴连接，以感知阀的开关位置。阀前延长管5和阀后延长管10均通过法兰与活塞式调流调压阀1连接，阀前延长管5和阀后延长管10的导压管为不锈钢材质，导压管和活塞式调流调压阀1法兰的距离超过1.5倍阀门直径。

液压执行器6作为核心驱动部件，根据工况压力的不同，液压执行器6采用齿轮齿条偏心驱动型液压执行器6或拨叉式中心驱动型液压执行器6，根据需要，在液压执行器6上可以加装能够加装末段减速调节装置。液压执行器6通过阀前和阀后的压力差控制导阀2换向，使管道里的水进入液压执行器6的不同腔体，从而驱动阀门打开或关闭。也压制性的具体控制过程为：阀后压力高于设定值→阀前水进入左腔→驱动阀门关闭；阀后压力低于设定值→阀前水进入右腔→驱动阀门打开。

在导阀2的内部设置有调节弹簧和阀芯，调节弹簧安装在上部，导阀2包括由下至上依次设置的阀杆、传动杆和超声马达，在导阀2的阀芯中部设置有阀杆，调节弹簧套设在阀杆上，在阀杆的顶部固定连接有传动杆，在传感杆的顶部固定设置有超声马达，在传动杆上设置有传动销，传动销与超声马达连接，超声马达驱动单元7和导阀2上部的超声马达连接，导阀2可以采用电磁阀替代，导阀2的功能也可以用电磁阀实现。超声马达根据智慧控制器8的指令进行旋转，通过传动销驱动传动杆进行上下运动，从而提升或压缩弹簧，来达到计划设定值。智慧控制器8的MCU/IoT控制单元采用电池供电，并且智慧控制器8采用IP68级全密封设计。阀前压力表4和阀后压力表9均采用耐震压力表。

本发明中的智慧调节阀还设置有过滤阀11和除砂装置，过滤阀11延伸至阀前延长管5和阀后延长管10内，在过滤阀11的末端固定设置有除砂装置，除砂装置是一个连接在过滤阀11上的圆筒状容器，除砂装置的滤网为双层过滤网，外层过滤网的目数为40目，用于过滤大颗粒杂物，内层过滤网的目数为80目，除砂装置顺水流方向水平向下旋转10°安装，这种安装方式可利用紊流冲刷滤网，从而达到清洁滤网的效果。过滤阀11和除砂装置可以实现去除大颗粒物的功能，能够防止整个系统由于污染物引起的卡阻和能效降低。本发明中的阀前压力传感器和阀后压力传感器都装设在智慧控制器8中，并通过引压管与阀前管道和阀后管道相连，位置传感器与自力式调流调压阀的阀轴相连，以感知阀的开关位置。

如图3所示，本发明智慧调节阀中智慧控制器8的工作原理为：压力变送器输出信号，其输出信号为0.5 VDC～4.5VDC；MCU把压力变送器输出信号转化为数字值，并与压力计划中的值进行对比，并输出信号给超声驱动装置；中控室指定压力计划，并通过IoT方式传输到MCU的存储器中，压力计划可定时更新；超声驱动装置根据MCU信号进行正转或反转动作。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种智慧调节阀，其特征在于：所述智慧调节阀包括自力式调流调压阀本体和智慧控制器，所述自力式调流调压阀本体是由阀前延长管、阀后延长管、三通球阀、阀前压力表、阀后压力表、活塞式调流调压阀、导阀、过滤阀和液压执行器组成；所述智慧控制器是由超声马达驱动单元、压力传感器、位置传感器和MCU/IoT控制模块构成；位于所述阀前延长管和所述阀后延长管上的导压管和所述三通球阀连接，位于所述活塞式调流调压阀上的四通分别通过引水管连接阀前压力表、阀后压力表、导阀和三通球阀，所述导阀分别和所述液压执行器、阀前延长管和阀后延长管连接，所述液压执行器通过驱动轴和所述自力式调流调压阀本体连接；所述智慧控制器的超声马达驱动单元和所述导阀的上部连接，并且所述超声马达驱动单元还通过电缆与所述MCU/IoT控制模块连接，所述压力传感器和位置传感器均与所述MCU/IoT控制模块连接，压力传感器内置于MCU/IoT控制模块的安装盒内，所述阀前压力表通过连接管与所述阀前延长管连通，在阀前压力表和阀前延长管之间的连接管上连接有所述过滤阀，所述阀后压力表通过连接管与所述阀后延长管连通，在阀后压力表和阀后延长管之间的连接管上连接有所述过滤阀；所述压力传感器包括阀前压力传感器和阀后压力传感器，所述阀前压力传感器和阀后压力传感器均设置在智慧控制器的盒体内，所述阀前压力传感器通过引压管与所述阀前压力表连接，所述阀后压力传感器通过引压管与所述阀后压力表连接，所述位置传感器与自力式调流调压阀的阀轴连接。

2.根据权利要求1所述的一种智慧调节阀，其特征在于：所述阀前延长管和阀后延长管均通过法兰与所述活塞式调流调压阀连接，所述阀前延长管和阀后延长管的导压管为不锈钢材质，所述导压管和所述活塞式调流调压阀法兰的距离超过1.5倍阀门直径。

3.根据权利要求1或2所述的一种智慧调节阀，其特征在于：所述液压执行器采用齿轮齿条偏心驱动型液压执行器或拨叉式中心驱动型液压执行器，在所述液压执行器上能够加装末段减速调节装置。

4.根据权利要求1或2所述的一种智慧调节阀，其特征在于：在所述导阀的内部设置有调节弹簧和阀芯，所述调节弹簧安装在上部。

5.根据权利要求1或2所述的一种智慧调节阀，其特征在于：所述智慧控制器的MCU/IoT控制单元采用电池供电，并且所述智慧控制器采用IP68级全密封设计。

6.根据权利要求1或2所述的一种智慧调节阀，其特征在于：所述阀前压力表和阀后压力表均采用耐震压力表。