CN112361019A - 饮水平台及其比率流量调节阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种饮水平台及其比率流量调节阀，该比率流量调节阀包括阀体、设于阀体内的阀芯和驱动机构；阀体上设有冷水进水口和至少两个冷水出水口，阀芯位于冷水进水口和每个冷水出水口之间，阀芯与驱动机构连接；冷水进水口与饮水平台的进水管路连通，每个冷水出水口分别与饮水平台中不同设备的进水口连通；驱动机构用于根据外部控制指令调节阀芯的位置以同步调节每个冷水出水口的出水流量比值。本发明根据冷水进水温度生成的控制指令调节比率流量调节阀中阀芯的位置以同步精确调节出水口的出水流量比例，不同的冷水进水温度对应不同的出水流量比例，以保证饮水平台恒温出水，解决冬天出水过冷，夏天出水过热的问题，提升了用户的使用体验。

Description

饮水平台及其比率流量调节阀
技术领域
本发明涉及饮水设备技术领域，特别涉及一种饮水平台及其比率流量调节阀。
背景技术
目前饮水平台多采用压力桶供水，以冷水为冷源，通过热交换器将开水的温度降低，随着季节的变换，冷水温度随之波动，冬季冷水温度低可达10℃以下，夏季温度高，可达30℃以上，从而出水温度随季节变化较大，冬季出水温度低，夏季出水温度高，要实现出水温度恒定，普遍采用人工手动调节的方法，从而存在调节不及时且准确度较低等问题，影响用户的使用体验。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中比率流量调节阀只能单向调节，无法实现对多个出水端进行关联性调节的缺陷，提供一种饮水平台及其比率流量调节阀。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明提供一种饮水平台的比率流量调节阀，所述比率流量调节阀包括阀体、设于所述阀体内的阀芯和驱动机构；
所述阀体上设有冷水进水口和至少两个冷水出水口，所述阀芯位于所述冷水进水口和每个所述冷水出水口之间，所述阀芯与所述驱动机构连接；
所述冷水进水口与所述饮水平台的进水管路连通，每个所述冷水出水口分别与所述饮水平台中不同设备的进水口连通；
所述驱动机构用于接收外部控制指令，并根据所述外部控制指令调节所述阀芯的位置以同步调节每个所述冷水出水口的出水流量比值。
较佳地，当所述阀体上设有第一冷水出水口和第二冷水出水口时，所述第一冷水出水口与所述饮水平台中加热罐的进水口连通，所述第二冷水出水口的与所述饮水平台中换热设备的进水口连通；
所述驱动机构用于根据所述外部控制指令将所述阀芯调整至目标位置；
所述阀芯位于所述目标位置时，所述第一冷水出水口和所述第二冷水出水口对应的所述出水流量比值达到目标值。
较佳地，所述饮水平台的出水温度恒定时所述饮水平台的冷水进水温度与所述出水流量比值之间存在映射关系；
所述外部控制指令为基于所述映射关系和所述饮水平台的实际冷水进水温度生成的指令。
较佳地，所述驱动机构包括步进电机和齿轮组件；
所述步进电机、所述齿轮组件和所述阀芯之间依次传动连接；
所述步进电机用于根据所述外部控制指令带动所述齿轮组件转动目标圈数，以带动所述阀芯转动至目标角度。
较佳地，所述比率流量调节阀还包括脉宽比较器；
所述脉宽比较器与所述步进电机电连接；
所述脉宽比较器用于获取所述步进电机的输出轴对应的第一转动角度和所述阀芯的第二转动角度，判断所述第一转动角度和所述第二转动角度是否一致，若否，则生成驱动指令以控制所述步进电机正转或反转至初始位置；和/或，生成故障信号；
所述脉宽比较器还在用于所述第一转动角度和所述第二转动角度不一致，且所述步进电机执行所述驱动指令的次数达到设定阈值时，生成表征需要进行维修的反馈信号。
较佳地，所述驱动机构还包括壳体和电机支撑板；
所述电机支撑板、所述步进电机、所述齿轮组件和所述脉宽比较器均固设在所述壳体内；
所述齿轮组件包括相互啮合设置的主齿轮和从齿轮；
所述电机支撑板上设有通孔和弧形卡槽；
所述步进电机的电机轴穿过所述电机支撑板上的所述通孔与所述齿轮组件的所述主齿轮连接，所述齿轮组件的所述从齿轮通过传动轴与所述阀芯连接；
所述从齿轮上设有限位杆且所述限位杆设置在所述弧形卡槽内。
较佳地，所述比率流量调节阀还包括两个电控限位块，两个所述电控限位块位于所述电机支撑板的远离所述齿轮组件的一侧且分别固设在所述弧形卡槽的两端；
所述电控限位块用于在所述限位杆达到所述弧形卡槽的一端时产生对应的限位信号。
较佳地，所述驱动机构还包括电机支撑座、锁紧螺母和设置在所述阀体底部位置的固定部件；
所述阀芯通过所述锁紧螺母固设在所述阀体内，所述电机支撑座通过所述锁紧螺母固设在所述阀体上，所述壳体通过螺母固设在所述电机支撑座上；
所述固定部件用于与其他部件连接以固定所述阀体。
较佳地，所述阀芯包括陶瓷阀芯。
本发明还提供一种饮水平台，所述饮水平台包括上述的比率流量调节阀。
本发明的积极进步效果在于：
本发明中，根据冷水进水温度生成的控制指令调节比率流量调节阀中阀芯的位置以同步精确调节不同出水口的出水流量比例，不同的冷水进水温度对应不同的出水流量比例，以保证饮水平台恒温出水，解决了冬天出水过冷，夏天出水过热的问题，提升了用户的使用体验。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的饮水平台的比率流量调节阀的第一结构示意图。
图2为本发明较佳实施例的饮水平台的比率流量调节阀的第二结构示意图。
图3为本发明较佳实施例的饮水平台的比率流量调节阀的第三结构示意图。
图4为本发明较佳实施例的饮水平台的比率流量调节阀的第四结构示意图。
图5为本发明较佳实施例的饮水平台的比率流量调节阀的第一局部结构示意图。
图6本发明较佳实施例的饮水平台的比率流量调节阀的第二局部结构示意图。
图7为本发明较佳实施例的饮水平台的第一结构示意图。
图8为本发明较佳实施例的饮水平台的第二结构示意图。
图9为本发明较佳实施例的饮水平台中控制流量调节阀的拟合曲线示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1和图2所示，本实施例的比率流量调节阀应用在饮水平台中，该比率流量调节阀1包括阀体2、设于阀体2内的阀芯3(图2中未示出)和驱动机构4。
阀体2上设有冷水进水口和至少两个冷水出水口，阀芯3位于冷水进水口和每个冷水出水口之间，阀芯3与驱动机构4连接；
冷水进水口与饮水平台的进水管路连通，每个冷水出水口分别与饮水平台中不同设备的进水口连通；
驱动机构4用于接收外部控制指令，并根据外部控制指令调节阀芯3的位置以同步调节每个冷水出水口的出水流量比值。
当阀体2上设有冷水进水口a、第一冷水出水口b1和第二冷水出水口b2时，第一冷水出水口b1与饮水平台中加热罐的进水口连通，第二冷水出水口b2的与饮水平台中换热设备的进水口连通。
驱动机构4用于根据外部控制指令将阀芯3调整至目标位置，阀芯3位于目标位置时，第一冷水出水口和第二冷水出水口对应的出水流量比值达到目标值。
其中，饮水平台的出水温度恒定时饮水平台的冷水进水温度与出水流量比值之间存在映射关系，即不同的冷水进水温度(如夏季的进水温度、冬季的进水温度)对应不同的出水流量比值，通过适应性调整对应的阀芯3位置以保证饮水平台的出水水温的恒定。
外部控制指令由饮水平台中的控制模块根据映射关系和饮水平台的实际冷水进水温度生成。
即本实施例中的比率流量调节阀1能够在不同的冷水温度条件下，根据控制指令调整阀芯3的位置以实现出水两端的流量比值为一条特定的曲线，其中一端的出水进入换热设备(即换热器)作为热交换冷源，从而确保热水经过热交换器后出水温度为一个恒定值，即无论夏季还是冬季都能保证饮水平台的出水温度恒定，从而满足用户的使用需求。
具体地，如图3和图4所示，驱动机构4包括壳体5、设于壳体5内的步进电机6、齿轮组件7、脉宽比较器8(图中未示出)、电机支撑板9、电机支撑座10、锁紧螺母11和设置在阀体2底部位置的固定部件12。
步进电机6、齿轮组件7和阀芯3之间依次传动连接。
步进电机6用于根据外部控制指令带动齿轮组件7转动目标圈数，以带动阀芯3转动至目标角度。
即采用电动步进式调节，在不同冷水温度条件下，步进式电机作为动力源通过带动齿轮组件7以带动阀芯3转动到预设的角度，此时阀体2的两个出水口的水流量比例达到目标值，比率流量调节阀1再根据出水流量比值分别向加热罐的进水口和换热设备的进水口出水以保证饮水平台出水温度恒定。
壳体5包括上壳体51和下壳体52，上壳体51上设置有电控接口13(图中未示出)，步进电机6通过该电控接口13与外接电源电连接。
齿轮组件7包括相互啮合设置的主齿轮(小齿轮)和从齿轮(大齿轮)，电机支撑板9上设有通孔14和弧形卡槽15。当然，该齿轮组件也可以其他齿轮组结构，只要能够实现步进电机与阀芯传动连接即可。
齿轮组件7和步进电机6分别设置在电机支撑板9的两侧，具体地步进电机6的电机轴穿过电机支撑板9上的通孔14与齿轮组件7的主齿轮连接，齿轮组件7的从齿轮通过传动轴与阀芯3传动连接，该传动轴依次穿过下壳体52、电机支撑座10设置，同时如图5所示，齿轮机构的从齿轮上设有限位杆A且设置在弧形卡槽15内。
电机支撑板9的远离齿轮组件7的一侧设有两个电控限位块16且分别固设在弧形卡槽的两端。电控限位块16用于在限位杆达到弧形卡槽的一端时产生对应的限位信号，以及时反馈阀芯3位置达到预设要求，进而保证饮水平台的后续操作流程。
在饮水平台开启清洗功能或排空功能时，将比率流量调节阀1的阀芯3调节至中间位置，此时限位杆位于弧形卡槽的中间位置；
在饮水平台开启高温管路杀菌功能时，将比率流量调节阀1调节在全闭状态，此时限位杆位于弧形卡槽的一端，第一出水口关闭，第二出水口全开，即换热器内无冷水进入(此时不向换热器出水)，热水无法通过换热降温，从而达到高温杀菌的目的；
在饮水平台开启防烫功能时，将比率流量调节阀1调节在全开状态，此时限位杆位于弧形卡槽的另一端，第一出水口全开，第二出水口关闭，即冷水全部经过换热器，换热器功率最大。
在饮水平台开启恒温功能时，根据实际冷水进水温度动态调节比率流量调节阀1中阀芯3的位置，不同的冷水进水温度对应不同的阀芯3位置。
另外，阀芯3通过锁紧螺母11固设在阀体2内，电机支撑座10通过锁紧螺母11固设在阀体2上，壳体5通过螺母固设在电机支撑座10上，固定部件12用于与其他部件连接以固定阀体2。
阀芯3包括但不限于陶瓷阀芯，阀体2采用金属或塑料材质制成。
本实施例的比率流量调节阀1中的各个部件的材质、尺寸等可以根据实际需求进行选取与调整。
在一可实施例的方案中，本实施例的比率流量调节阀中的脉宽比较器分别与控制模块和电机电连接。
脉宽比较器用于获取电机的输出轴对应的第一转动角度和阀芯第二转动角度，判断第一转动角度和第二转动角度是否满足预设条件，若否，则生成驱动指令以控制电机正转或反转至设定位置；和/或，生成故障信号并发送至控制模块；
脉宽比较器还在用于第一转动角度和第二转动角度满足预设条件，且电机执行驱动指令的次数达到第一设定阈值时，生成表征需要进行维修的反馈信号。
另外，本实施例的比率流量调节阀1也可以采用手动方式进行调节，如图6所示，阀芯3通过部件B与传动轴连接，当需要采用手动方式进行调节时，将上述驱动机构4拆除，直接旋转该部件B同时参照反馈的出水温度进行结合调节。阀体2法兰处设有刻度以便于用户在手动调节时进行粗略定位使用。
如图7和图8所示，本实施例的饮水平台包括控制模块17、加热罐18、换热设备19、比率流量调节阀1、第一温度检测模块20、第二温度检测模块21。
比率流量调节阀1的第一冷水进水口与进水管路连通，比率流量调节阀1的第一冷水出水口与加热罐18的第二冷水进水口连通，比率流量调节阀1的第二冷水出水口与换热设备19的第三冷水进水口，换热设备19的第三冷水出水口分别与第二冷水出水口和加热罐18的第二冷水进水口连通，加热罐18的第一热水出水口与换热设备19的热水进水口连通，换热设备19的第二热水出水口与出水管路连通；其中，出水管路上连通设置有若干个出水水龙头。
第一温度检测模块20设置在进水管路上，第二温度检测模块21设置在出水管路上；
控制模块17分别与比率流量调节阀1、第一温度检测模块20和第二温度检测模块21电连接；
第一温度检测模块20用于采集进水管路中对应的冷水进水温度并发送至控制模块17，第二温度检测模块21用于采集出水管路中对应的热水出水温度并发送至控制模块17；
控制模块17用于判断热水出水温度是否在预设范围内，若否，则基于冷水进水温度和预设范围获取比率流量调节阀1的第一冷水出水口和第二冷水出水口对应的出水流量比值，并控制比率流量调节阀1根据出水流量比值出水。
即基于冷水进水温度、热水出水温度以及预设范围计算得到流量调节阀与加热罐和换热设备连通的两个冷水进水口中的流量比值，以实现准确控制整个饮水平台的温开水保持恒温出水温度，有效地解决了现有的饮水平台存在的冬天出水过冷，夏天出水过热的痛点问题，满足了用户的实际使用需求。
本实施例的饮水平台还包括第三温度检测模块22(图8中未示出)和第四温度检测模块23，第四温度检测模块23设于加热罐18内；
第三温度检测模块22和第四温度检测模块23均与控制模块17电连接；
第三温度检测模块22用于采集环境温度并发送至控制模块17；第四温度检测模块23用于采集加热罐18中的热水温度并发送至控制模块17；
其中，第一温度检测模块、第二温度检测模块和第三温度检测模块均为温度传感器。
控制模块17用于根据环境温度、冷水进水温度、热水温度和预设范围获取比率流量调节阀1对应的出水流量比值。
具体地，控制模块17用于在多个历史时间段内，分别获取第一温度检测模块20采集的历史冷水进水温度、第二温度检测模块21采集的历史出水温度、第三温度检测模块22采集的历史环境温度、第四温度检测模块23采集的历史热水温度和比率流量调节阀1对应的历史出水流量比值，并根据历史出水温度、历史环境温度、历史热水温度、预设范围和历史出水流量比值进行拟合处理以得到拟合曲线，获取温度-出水流量比值曲线，得到控制流量调节阀的控制能算法。
控制模块17还用于环境温度、冷水进水温度、热水温度和预设范围输入至拟合曲线以计算得到比率流量调节阀1对应的出水流量比值，即基于历史各个参数拟合出能够计算出各个温度参数与流量调节阀的两个出水口的流量比例之间的对应关系的拟合曲线，保证了精确控制出水水温。
例如，不同冷水温度下，换热后的温开水温度会有较大的变化，实际测试结果如下表：
Figure BDA0002743618300000091
由冷水温度随季节变化，出水温开水的温度变化范围也较大，存在冬天喝冷水，夏天喝热水的问题。可以通过试验的方法，如图9所示(横轴表示冷水进水温度，纵轴表示出水流量比值)，在不同的冷水进水温度条件下，调节出水流量比值q，使得温开水温度在一个定值，比如45℃，记录冷水进水温度-出水流量比值q的拟合曲线，求出其温度-q的函数方程，用于对流量调节阀的精确控制。其中温度-q的函数方程如下：
f(x)＝4.5x2-4x+C,(5＜x＜40)，C为常数
x表示冷水进水温度值，f(x)为流量调节阀对应的两个出水支路的出水流量比值，在压力相同的情况下，流量比近似于对应支路阀芯3处开口截面积之比，可得到阀芯3在不同冷水温度时所处的位置，使用步进式电机通过齿轮传动装置，将阀芯3旋转到相应位置，从而得到温度稳定的温开水。
具体地，根据环境温度、冷水进水温度、热水出水温度、热水温度和预设范围进行算法拟合得到出水流量比值q，将该出水流量比值q转换为对应的脉冲数，并根据该脉冲数驱动步进电机6依次带动齿轮和阀芯3进行转动以达到目标位置，从而精确控制流量电磁阀的两个出水口的出水流量比值。
在电机转动过程中，使用脉宽比较器8通过比较阀芯3实际转动角度与计算出的电机输出轴应该保持角度的理论值，当实际角度与应该保持的角度不一致且相差超过5％时，则驱动电机正转或反转回初始值(“回零点”)，并反馈故障信号给CPU(中央处理器即控制模块)，重复执行比较阀芯3实际转动角度与计算出的电机输出轴应该保持角度的理论值的步骤，若连续3次两个角度差值均超过5％时，则发送维修信号给CPU，CPU通过板载通信芯片发送给终端接受设备以反馈机器维修信息等。
本实施例中，根据冷水进水温度生成的控制指令调节比率流量调节阀中阀芯的位置以同步精确调节不同出水口的出水流量比例，不同的冷水进水温度对应不同的出水流量比例，以保证饮水平台恒温出水，解决了冬天出水过冷，夏天出水过热的问题，提升了用户的使用体验。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种饮水平台的比率流量调节阀，其特征在于，所述比率流量调节阀包括阀体、设于所述阀体内的阀芯和驱动机构；
所述阀体上设有冷水进水口和至少两个冷水出水口，所述阀芯位于所述冷水进水口和每个所述冷水出水口之间，所述阀芯与所述驱动机构连接；
所述冷水进水口与所述饮水平台的进水管路连通，每个所述冷水出水口分别与所述饮水平台中不同设备的进水口连通；
所述驱动机构用于接收外部控制指令，并根据所述外部控制指令调节所述阀芯的位置以同步调节每个所述冷水出水口的出水流量比值。
2.如权利要求1所述的饮水平台的比率流量调节阀，其特征在于，当所述阀体上设有第一冷水出水口和第二冷水出水口时，所述第一冷水出水口与所述饮水平台中加热罐的进水口连通，所述第二冷水出水口的与所述饮水平台中换热设备的进水口连通；
所述驱动机构用于根据所述外部控制指令将所述阀芯调整至目标位置；
所述阀芯位于所述目标位置时，所述第一冷水出水口和所述第二冷水出水口对应的所述出水流量比值达到目标值。
3.如权利要求1或2所述的饮水平台的比率流量调节阀，其特征在于，所述饮水平台的出水温度恒定时所述饮水平台的冷水进水温度与所述出水流量比值之间存在映射关系；
所述外部控制指令为基于所述映射关系和所述饮水平台的实际冷水进水温度生成的指令。
4.如权利要求1或2所述的饮水平台的比率流量调节阀，其特征在于，所述驱动机构包括步进电机和齿轮组件；
所述步进电机、所述齿轮组件和所述阀芯之间依次传动连接；
所述步进电机用于根据所述外部控制指令带动所述齿轮组件转动目标圈数，以带动所述阀芯转动至目标角度。
5.如权利要求4所述的饮水平台的比率流量调节阀，其特征在于，所述比率流量调节阀还包括脉宽比较器；
所述脉宽比较器与所述步进电机电连接；
所述脉宽比较器用于获取所述步进电机的输出轴对应的第一转动角度和所述阀芯的第二转动角度，判断所述第一转动角度和所述第二转动角度是否一致，若否，则生成驱动指令以控制所述步进电机正转或反转至初始位置；和/或，生成故障信号；
所述脉宽比较器还在用于所述第一转动角度和所述第二转动角度不一致，且所述步进电机执行所述驱动指令的次数达到设定阈值时，生成表征需要进行维修的反馈信号。
6.如权利要求5所述的饮水平台的比率流量调节阀，其特征在于，所述驱动机构还包括壳体和电机支撑板；
所述电机支撑板、所述步进电机、所述齿轮组件和所述脉宽比较器均固设在所述壳体内；
所述齿轮组件包括相互啮合设置的主齿轮和从齿轮；
所述电机支撑板上设有通孔和弧形卡槽；
所述步进电机的电机轴穿过所述电机支撑板上的所述通孔与所述齿轮组件的所述主齿轮连接，所述齿轮组件的所述从齿轮通过传动轴与所述阀芯连接；
所述从齿轮上设有限位杆且所述限位杆设置在所述弧形卡槽内。
7.如权利要求6所述的饮水平台的比率流量调节阀，其特征在于，所述比率流量调节阀还包括两个电控限位块，两个所述电控限位块位于所述电机支撑板的远离所述齿轮组件的一侧且分别固设在所述弧形卡槽的两端；
所述电控限位块用于在所述限位杆达到所述弧形卡槽的一端时产生对应的限位信号。
8.如权利要求6所述的饮水平台的比率流量调节阀，其特征在于，所述驱动机构还包括电机支撑座、锁紧螺母和设置在所述阀体底部位置的固定部件；
所述阀芯通过所述锁紧螺母固设在所述阀体内，所述电机支撑座通过所述锁紧螺母固设在所述阀体上，所述壳体通过螺母固设在所述电机支撑座上；
所述固定部件用于与其他部件连接以固定所述阀体。
9.如权利要求1所述的饮水平台的比率流量调节阀，其特征在于，所述阀芯包括陶瓷阀芯。
10.一种饮水平台，其特征在于，所述饮水平台包括权利要求1-9中任一项所述的比率流量调节阀。
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