CN110939777A - 一种闭式循环系统的防漏补水阀及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门领域，一种闭式循环系统的防漏补水阀，包括阀体，设置有流体介质进口和流体介质出口，流体介质进口与流体介质出口之间构成介质通道；球阀组件，置于阀体内，并控制介质通道的流通和断开；压力传感器，置于球阀组件及单向阀片下游的介质通道内，用于检测流体压力参数，该流体压力参数能够表征闭式循环系统中的介质特征；流量传感器，置于阀芯组件下游或上游的介质通道内，用于检测补入流体的流量；控制器，基于传感器的反馈数据与系统预设数据进行对比和逻辑推理，并基于对比和逻辑推理结果控制球阀组件动作。该防漏补水阀用于对闭式循环系统中的补入介质总量及系统介质压力进行监测，并由控制器根据该监测结果自动控制球阀组件动作，从而实现自动补充介质、正确判定系统是否泄漏的功能。

Description

一种闭式循环系统的防漏补水阀及其检测方法

技术领域

本发明涉及阀门领域，尤其涉及一种闭式循环系统的补水、补气、补油或者其它介质的装置，特别涉及闭式系统发生泄漏时及时关闭该装置且给出控制信号和报警信号。

背景技术

阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。现有技术如，授权公告号为CN205980165U的实用新型专利所公开的一种装置，包括微动开关置于电动阀前端，控制单元仅根据其30S信号就判断闭式系统漏水，正确性很差。比如外部断水及系统微漏时就会误动作。授权申请号为201621355876.9的实用新型专利所公开的一种装置，包括检测水流通断的磁力开关及控制板，设定时间来判断是否漏水，明显对短时间大流量泄漏无法预防，且时间限定给使用带来不便，也没有为闭式系统补水、补气、补油或者其它介质的功能。授权申请号为201620247963.6的实用新型专利所公开的一种装置，包含流量计量装置及控制板，该电控防漏水阀通过对单次连续供水进行定量控制，保证人们正常用水，超出设定用水量时就判断为意外跑水或漏水，对用水量波动大的场所无法适应。因此，现有技术中的阀门还存在缺陷，并不同时具备以下功能：1)为闭式系统正常补水、补气、补油或者其它物质，2)闭式系统发生泄漏时及时发现并报警，3)系统发生微小泄漏却无法找到漏点，且该泄漏未产生不可容忍的损失时，具有容错功能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种闭式循环系统的防漏补水阀及其检测控制方法，该防漏补水阀中的流量传感器用于对闭式循环系统中的介质补充总量进行监测，压力传感器用于对闭式循环系统中的介质压力进行监测，并由控制器根据该监测结果自动控制阀芯组件动作，从而实现自动补充介质、及时发现系统泄漏和切断介质补充源防止更大量泄漏的功能。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种闭式循环系统的防漏补水阀，其特征在于：包括阀体，设置有流体介质进口和流体介质出口，流体介质进口与流体介质出口之间构成介质通道；

阀芯组件，置于阀体内，并控制介质通道的流通和断开；

压力传感器，置于阀芯组件下游的介质通道上方，用于检测流体的压力参数，该压力参数能够表征闭式循环系统中的介质特性；

流量传感器，置于阀芯组件下游的介质通道内，用于检测流体的流量参数，该流量参数能够表征闭式循环系统中的介质特性；

控制器，基于传感器的反馈数据与系统预设数据进行比对，并基于比对结果控制阀芯组件动作。

作为优选，所述压力传感器检测闭式循环系统中的流体压力参数。该技术方案中，压力传感器所检测的流体压力参数为流体压力；当流体压力处于正常压力值时代表闭式循环系统处于正常工作状态；而流体压力值快速变小代表闭式循环系统可能处于漏水状态；而流体压力值频繁多次微降时，代表闭式循环系统可能处于微漏状态；进一步结合阀芯组件的动作可以判定系统是否真正漏水。

作为优选，所述流量传感器检测闭式循环系统中的流体补充数量参数。该技术方案中，流量传感器所检测的流体补充数量参数；当流体补充数量处于正常值时代表闭式循环系统处于正常工作状态；而流体补充数量值变大时代表闭式循环系统可能处于漏水状态，进一步结合阀芯组件与压力传感器的组合动作可以明确判定出系统处于大漏、中漏、微漏等状态或者仍然是正常状态。

作为优选，还包括单向阀组件，置于阀芯组件下游的介质通道内，根据其上下游的介质压力自动调节其开启角度。

作为优选，所述单向阀组件包括单向阀片和扭簧，阀体内部设有单向阀阀口；单向阀片的一端铰接在单向阀阀口一侧，扭簧设置于单向阀片的铰接端上；所述扭簧对于单向阀片的作用力驱使单向阀片关闭单向阀阀口。上述技术方案中，单向阀片由扭簧所驱动，但扭簧的弹性较小。当单向阀阀口下游的流体压力加上扭簧的弹力小于单向阀阀口上游的流体压力时，由流体的动力推动单向阀片转动打开。当单向阀阀口下游的流体压力加上扭簧的弹力大于单向阀阀口上游的流体压力时，流体反向压力加扭簧的弹力会驱使单向阀片关闭单向阀阀口；从而可防止流体倒流，限制介质仅可以单向流动。所述扭簧在单向阀阀口的流体压力较小的情况下，会作用力于单向阀片上，从而保持单向阀片合适的开度，经合适开度单向阀片调节后的水流可有效防止紊流的产生，使压力传感器检测到正确的数值；经合适开度单向阀片调节后的水流方向得到控制，使得流量传感器能够检测到较小的流量数据。

作为优选，所述单向阀片的最大开启角度为75°。

作为优选，所述流量传感器包括叶轮，单向阀阀口下游的阀体内部设有流量腔，叶轮设置于流量腔内，叶轮的轮心与介质通道的中心线偏心设置；所述单向阀片在开启状态下，将流体倾斜导向于叶轮的叶片外缘。该技术方案中，单向阀片在开启状态下对于流体具有导向作用，使流体聚焦于介质通道一侧，并同时引导其流向叶轮的叶片外缘，增加推动叶轮转动的动力。叶轮组件上安装有电子元器件，叶轮的转动引起器件的电信号变化，该信号输出给单片机CPU，经数据处理后作为流量传感器的测量值参与控制。

作为优选，压力传感器的取压点布置于阀芯组件和单向阀下游侧的非紊流区。所述压力传感器的取压点处于单向阀片的开启侧；该方案中，当单向阀片处于关闭状态时，压力传感器的取压点处于闭式循环系统中，可以监测闭式循环系统中的流体介质压力；而当单向阀片处于开启状态时，传感器的取压点处于单向阀片对于介质的引导区域内，能够实时监测流体介质的性能参数。

作为优选，所述阀体的流体介质进口上设有过滤网，作用是防止异物进入闭式循环系统中。

作为优选，所述阀芯组件包括球形阀芯，以及与所述球形阀芯相连接的阀杆，以及驱动所述阀杆及球球形阀芯的电机及减速器。

作为优选，所述阀芯组件包括球阀膜片，以及与所述球阀膜片相连接的阀杆，以及驱动所述阀杆及膜片芯体的线圈、弹簧和磁铁。

一种闭式循环系统的防漏补水检测方法，其特征在于：其使用如上所述的防漏补水阀；并采用如下对比方法：

1)将压力传感器所检测的流体压力参数与正常状态下闭式循环系统的流体压力参数进行比较；

2)当流体压力参数高于正常值时，控制器驱动阀芯组件关闭。

3)当流体压力参数低于正常值时，控制器驱动阀芯组件由外界补入介质；

如果流体压力参数恢复，则本次补入介质视为正常；如果补入介质过多或传感器的数值未恢复正常，则控制器驱动阀芯组件动作并监测压力传感器的测量值，如持续处于异常值则判定为泄漏；

4)当处于泄漏情况下，控制器根据流量传感器的数据，分辨出大漏、小漏等情况；

5)当处于泄漏情况下，控制器启动阀芯组件动作，给出故障触点信号并触发报警；

6)当系统发生微小泄漏，控制器发出报警，用户核查后却无法找到漏点并确认该泄漏未产生不可容忍的损失时，可以按下“容错按钮”，该智能防漏补水阀便会忽略微小泄漏而让系统正常工作。

一种闭式循环系统的防漏补水检测方法，其特征在于：其使用如上所述的防漏补水阀；并采用如下对比方法：

1)控制器驱动阀芯组件动作，使系统始终处于准备补入介质的状态；期间如果压力传感器的测量值跌出正常值，则判定为泄漏；如果介质补入数量在控制值之内，则视为正常；

2)如果补入介质过多，则控制器驱动阀芯组件动作，并监测压力传感器的测量值，将压力传感器所检测的流体压力参数与正常状态下闭式循环系统的流体压力参数进行比较，低于正常值则判定为泄漏；如仍在正常值范围之内则判定系统正常，继续循环1)的动作；

3)当处于泄漏情况下，控制器根据流量传感器的数据，分辨出大漏、小漏等情况；

4)当处于泄漏情况下，控制器启动阀芯组件动作，给出故障触点信号并触发报警；

5)当系统发生微小泄漏，控制器发出报警，用户核查后却无法找到漏点并确认该泄漏未产生不可容忍的损失时，可以按下“容错按钮”，该智能防漏补水阀便会忽略微小泄漏而让系统正常工作。

本发明采用上述技术方案，该技术方案一方面涉及一种闭式循环系统的防漏补水阀，另一方面涉及一种闭式循环系统的防漏补水捡测方法；该防漏补水阀中的流量传感器和压力传感器分别对闭式循环系统中的介质补充总量及压力参数进行监测，当监测到闭式循环系统的介质总量或压力变化时，由控制器根据该监测结果自动控制阀芯组件动作，反复对闭式循环系统中的介质补充总量及压力参数进行监测，并与内置参数比对和逻辑推理，判断出闭式循环系统是正常补充介质还是泄漏；从而实现自动化补充介质、及时发现泄漏并报警的功能。

附图说明

图1为防漏补水阀的立体结构示意图。

图2为防漏补水阀的侧面剖视图。

图3为防漏补水阀的底面剖视图。

图4为防漏补水阀的局部剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。

实施例1：

如图1～4所示的一种闭式循环系统的防漏补水阀，包括阀体1、阀芯组件2、压力传感器3、单向阀组件4、流量传感器5和控制器6。所述的闭式循环系统是指工作时介质处于一个封闭循环回路中，该防漏补水阀适用的闭式循环系统包括空调系统中的载冷(热)剂系统。该防漏补水阀中，阀体1上设置有流体介质进口11和流体介质出口12，流体介质进口11与流体介质出口12之间构成介质通道13；流体介质进口11与流体介质出口12的管口侧壁上通常配置有连接螺纹，便于管道连通。而防漏补水阀接入水路后，流体介质出口12下游为闭式循环系统，流体介质进口11上游为外接补给系统。所述阀体1的流体介质进口11上设有过滤网14，作用是防止异物进入闭式循环系统中。

所述的阀芯组件2，置于阀体1内，并控制介质通道13的流通和断开。在其中一种实施方式中，所述阀芯组件2包括球形阀芯、驱动杆、以及与所述驱动杆相连接的减速器、驱动电机、控制板、球形阀芯两侧密封圈等。其中球形阀芯可360℃旋转，此球阀旋转到不同位置可控制介质的流通与断开。在其它实施方式中，所述的阀芯组件2还可以设置为电磁阀结构、闸阀结构、三通球阀结构等；如所述阀芯组件包括球阀膜片，以及与所述球阀膜片相连接的阀杆，以及驱动所述阀杆及膜片芯体的线圈、弹簧和磁铁。

所述压力传感器3，置于阀芯组件2下游的介质通道13上，用于检测流体压力参数，该流体压力参数能够表征闭式循环系统中的介质压力。具体来说，在恒定的工作状态下，可以通过介质压力来表征介质的特性。该技术方案中，压力传感器所检测的流体压力参数为流体压力；当流体压力处于正常压力值时代表闭式循环系统处于正常工作状态；而流体压力值快速变小代表闭式循环系统可能处于漏水状态；而流体压力值频繁多次微降时，代表闭式循环系统可能处于微漏状态；进一步结合阀芯组件的动作可以判定系统是否真正漏水。

所述单向阀组件4，置于阀芯组件2下游的介质通道13内，根据其上下游的介质压力自动调节其开启角度。所述单向阀组件4包括单向阀片41和扭簧42，阀体1内部设有单向阀阀口15；单向阀片41的一端铰接在单向阀阀口15一侧，扭簧42设置于单向阀片41的铰接端上；所述扭簧42对于单向阀片41的作用力驱使单向阀片41关闭单向阀阀口15。上述技术方案中，单向阀片41由扭簧42所驱动，但扭簧42的弹性较小，故在单向阀阀口15的流体压力差情况下，流体会作用于单向阀片41，从而自动化调节开度；当单向阀阀口15下游的流体压力小于或等于单向阀阀口15上游的流体压力时，由流体的动力推动单向阀片41转动打开。当单向阀阀口15下游的流体压力大于或等于单向阀阀口15上游的流体压力时，流体反向压力和扭簧42的弹力会驱使单向阀片41关闭单向阀阀口15；从而可防止流体倒流，限制介质仅可以单向流动。

另外，单向阀片41的最大开启角度为75°，所述传感器3的取压点31处于单向阀片41的开启内径内；该方案中，当单向阀片41处于关闭状态时，传感器的取压点处于闭式循环系统中，可以监测闭式循环系统中的流体介质压力；而当单向阀片41处于开启状态时，传感器3的取压点处于单向阀片41对于介质的引导区域内，能够实时监测流体介质的性能参数。

所述流量传感器5，置于阀芯组件2下游的介质通道13内，用于检测流体的流量、补入介质的流体速度和累积质量参数。所述流量传感器5就其检测功能是实现，并不需要对其设置位置进行限定；既可以布置于阀芯组件的前端，也可以布置于阀芯组件的后端。但在优选的实施方式中，所述流量传感器包括叶轮51，单向阀阀口15下游的阀体1内部设有流量腔16，叶轮51转动设置于流量腔内，叶轮51的轮心与介质通道13的中心线偏心设置；所述单向阀片41在开启状态下，将流体倾斜导向于叶轮51的叶片外缘。该技术方案中，单向阀片41在开启状态下对于流体具有导向作用，使流体聚焦于介质通道13一侧，并同时引导其流向叶轮51的叶片外缘，增加推动叶轮51转动的动力。叶轮组件上安装有电子元器件52，叶轮的转动引起器件的电信号变化，该信号输出给单片机CPU，经数据处理后作为流量传感器的测量值参与控制。另外，上述流量传感器可以是叶轮形式的流量计量检测方式，当然也可以是涡轮、涡街、超声波等流量计量检测方式。

控制器6，基于传感器3和传感器5的反馈数据与系统预设数据进行对比，并基于对比结果控制阀芯组件2动作。其包括带单片机的控制线路板，该线路板主要由5部分组成：电源部分、信号采集输入部分、中央数据处理部分、显示操作部分、输出执行部分。

基于上述实施方式，旨在对闭式循环系统的压力测量、流量测量、流体流向控制等进行三位一体的设计。一方面，该防漏补水阀中的压力传感器3用于对闭式循环系统中的介质压力、流量传感器5用于对闭式循环系统中的介质补充总量进行监测，并由控制器6根据该监测结果自动控制阀芯组件2动作，当监测到闭式循环系统的介质压力降低时，阀芯组件2开启由外界向闭式循环系统补入介质(如水、气、油或者其它流体介质)；当补充介质的量超过预设值时启动阀芯组件2与压力传感器3的组合动作，可以明确判定出系统处于大漏、中漏、微漏等状态或者仍然是正常状态。从而实现自动化补充介质、判别泄漏的目的。另一方面，该防漏补水阀设置可活动的单向阀片41，当流体动力很小时，适当减小其开度以增加流体动力，克服紊流状态，使流体的压力测量、流量的测量更加准确，同时扩大了其小流量的测量量程或者说下限量程值。当流体动力较大时，该阀片会自动加大其开度以减小其阻力，对同样管径的流体，最大量程或上限量程值得以扩大。当流体反向流动时，该阀体1会在流体动力及弹簧力的作用下关闭，防止流体倒流起到单向流动的功能。

实施例2：

本实施例涉及一种闭式循环系统的防漏补水检测方法，其使用实施例1中所述的防漏补水阀；并采用如下对比方法：

3)将压力传感器3所检测的流体压力参数与正常状态下闭式循环系统的流体压力参数进行比较，

4)当流体压力参数高于正常值时，控制器6驱动阀芯组件2关闭。

3)当流体压力参数低于正常值时，控制器6驱动阀芯组件2由外界补入介质；如果流体压力参数恢复，则本次补入介质视为正常。如果补入介质过多或传感器3的数值未恢复正常，则控制器6驱动阀芯组件2动作并监测传感器3的测量值，如持续处于异常值则判定为泄漏。

4)当处于泄漏情况下，控制器6根据流量传感器5的数据，分辨出大漏、小漏等情况。

5)当处于泄漏情况下，控制器6启动阀芯组件2动作，给出故障触点信号并触发报警。

6)当系统发生微小泄漏，控制器发出报警，用户核查后却无法找到漏点并确认该泄漏未产生不可容忍的损失时，可以按下“容错按钮”，该智能防漏补水阀便会忽略微小泄漏而让系统正常工作。

实施例3：

本实施例涉及一种闭式循环系统的防漏补水检测方法，其使用实施例1中所述的防漏补水阀；并采用如下对比方法：

1)控制器6驱动阀芯组件2动作，使系统始终处于准备补入介质的状态；如果介质补入数量在控制值之内，则视为正常。

2)如果补入介质过多，则控制器6驱动阀芯组件2动作，并监测传感器3的测量值，将传感器3所检测的流体压力参数与正常状态下闭式循环系统的流体压力参数进行比较，如持续处于异常值则判定为泄漏。如恢复到正常值范围之内则判定系统仍正常，继续循环1)的动作。

3)当处于泄漏情况下，控制器6根据流量传感器5的数据，分辨出大漏、小漏等情况。

4)当处于泄漏情况下，控制器6启动阀芯组件2动作，给出故障触点信号并触发报警。

5)当系统发生微小泄漏，控制器发出报警，用户核查后却无法找到漏点并确认该泄漏未产生不可容忍的损失时，可以按下“容错按钮”，该智能防漏补水阀便会忽略微小泄漏而让系统正常工作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种闭式循环系统的防漏补水阀，其特征在于：包括

阀体，设置有流体介质进口和流体介质出口，流体介质进口与流体介质出口之间构成介质通道；

阀芯组件，置于阀体内，并控制介质通道的流通和断开；

压力传感器，置于阀芯组件下游的介质通道内，用于检测流体压力参数，该流体压力参数能够表征闭式循环系统中的介质特性；

流量传感器，置于介质通道内，用于检测流体的流量参数；

控制器，基于传感器的反馈数据与系统预设数据进行对比，并基于对比结果及逻辑推理控制阀芯组件动作。

2.根据权利要求1所述的一种闭式循环系统的防漏补水阀，其特征在于：所述流量传感器检测闭式循环系统中补入介质的流体速度和累积质量参数。

3.根据权利要求1或2所述的一种闭式循环系统的防漏补水阀，其特征在于：还包括单向阀组件，置于阀芯组件下游的介质通道内，根据其上下游的介质压力自动调节其开启角度。

4.根据权利要求3所述的一种闭式循环系统的防漏补水阀，其特征在于：所述单向阀组件包括单向阀片和扭簧，阀体内部设有单向阀阀口；单向阀片的一端铰接在单向阀阀口一侧，扭簧设置于单向阀片的铰接端上；所述扭簧对于单向阀片的作用力驱使单向阀片关闭单向阀阀口。

5.根据权利要求4所述的一种闭式循环系统的防漏补水阀，其特征在于：所述单向阀片的最大开启角度为75°。

6.根据权利要求3所述的一种闭式循环系统的防漏补水阀，其特征在于：所述流量传感器包括叶轮，并在阀体内部叶轮处设有流量腔，叶轮转动轴设置于流量腔内，叶轮的轮心与介质通道的中心线偏心设置；所述单向阀片在开启状态下，将流体倾斜导向于叶轮的叶片外缘。

7.根据权利要求1所述的一种闭式循环系统的防漏补水阀，其特征在于：所述压力传感器的取压点布置于阀芯组件和单向阀下游侧的非紊流区。

8.根据权利要求7所述的一种闭式循环系统的防漏补水阀，其特征在于：所述压力传感器的取压点处于单向阀片的开启路径内。

9.根据权利要求1所述的一种闭式循环系统的防漏补水阀，其特征在于：所述阀芯组件包括球形阀芯，以及与所述球形阀芯相连接的阀杆，以及驱动所述阀杆及球球形阀芯的电机及减速器。

10.根据权利要求1所述的一种闭式循环系统的防漏补水阀，其特征在于：所述阀芯组件包括球阀膜片，以及与所述球阀膜片相连接的阀杆，以及驱动所述阀杆及膜片芯体的线圈、弹簧和磁铁。

11.一种闭式循环系统的防漏补水检测方法，其特征在于：其使用如权利要求1～10中任一项所述的防漏补水阀；并采用如下对比方法：

1)将压力传感器所检测的流体压力参数与正常状态下闭式循环系统的流体压力参数进行比较；

2)当流体压力参数高于正常值时，控制器驱动阀芯组件关闭。

3)当流体压力参数低于正常值时，控制器驱动阀芯组件由外界补入介质；如果流体压力参数恢复，则本次补入介质视为正常；如果补入介质过多或传感器的数值未恢复正常，则控制器驱动阀芯组件动作并监测压力传感器的测量值，如持续处于异常值则判定为泄漏；

4)当处于泄漏情况下，控制器根据流量传感器的数据，分辨出大漏、小漏等情况；

5)当处于泄漏情况下，控制器启动阀芯组件动作，给出故障触点信号并触发报警；

6)当系统发生微小泄漏，控制器发出报警，用户核查后却无法找到漏点并确认该泄漏未产生不可容忍的损失时，可以按下“容错按钮”，该智能防漏补水阀便会忽略微小泄漏而让系统正常工作。

12.一种闭式循环系统的防漏补水检测方法，其特征在于：其使用如权利要求1～10中任一项所述的防漏补水阀；并采用如下对比方法：

1)控制器驱动阀芯组件动作，使系统始终处于准备补入介质的状态；期间如果压力传感器的测量值跌出正常值，则判定为泄漏；如果介质补入数量在控制值之内，则视为正常；

2)如果补入介质过多，则控制器驱动阀芯组件动作，并监测压力传感器的测量值，将压力传感器所检测的流体压力参数与正常状态下闭式循环系统的流体压力参数进行比较，低于正常值则判定为泄漏；如仍在正常值范围之内则判定系统正常，继续循环1)的动作；

3)当处于泄漏情况下，控制器根据流量传感器的数据，分辨出大漏、小漏等情况；

4)当处于泄漏情况下，控制器启动阀芯组件动作，给出故障触点信号并触发报警；

5)当系统发生微小泄漏，控制器发出报警，用户核查后却无法找到漏点并确认该泄漏未产生不可容忍的损失时，可以按下“容错按钮”，该智能防漏补水阀便会忽略微小泄漏而让系统正常工作。

Images