CN112944025A - 精确计量的供热控制阀门 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精确计量的供热控制阀门，包括管道接口、电磁流量计、电动球阀、进回水温度传感器和控制装置，当装置整体横向放置时，自左至右依次连接有第一管道接口、电动球阀、电磁流量计和第二管道接口，电动球阀的上侧固定连接有控制装置、下侧设有供进水传感器插入的通孔。本发明将电动球阀，电磁流量计，进回水温度传感器和测量控制电路一体化，构成闭环反馈控制系统，可以实现供热系统恒流量供热或者恒定功率供热，是解决供热管网平衡、热量合理分配的最佳产品，对供热系统的节能降耗具有十分积极的意义。
Description
技术领域
本发明涉及控制阀技术领域，具体涉及一种精确计量的供热控制阀门。
背景技术
传统供热中应用的电动球阀，属于执行控制阀，没法实现闭环反馈控制，因此不能实现对流量、或者功率恒定自主控制，如果采用传统电动球阀实现对流量或功率的恒定控制，则需要在传感器的基础上外加自动控制器，通过闭环算法才能实现，传统方案，辅助配件多、易于损坏、结构不紧凑，因此目前在供热行业还未实现对单户流量或者供热功率的精确闭环控制。
如中国专利CN 201382825 Y《新型热量调节控制器》公开了一种由热量计量组件和电动调节阀组成的热量调节控制器，使用积分仪根据温度传感器测得温度对阀门进行调控，其工作原理与上述描述吻合，利用闭环算法实现对阀门的控制，且辅助配件多、结构不紧凑，不利于大规模推广使用，后期维护成本高昂。
因此急需一种新型控制阀门来解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种精确计量的供热控制阀门，其结构紧凑、设计合理，采用了富有创新的磁路结构，保证了计量的精确度，并依此对阀门进行控制，保证精准控制供给。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
精确计量的供热控制阀门，包括电磁流量计、电动球阀、进回水温度传感器和控制装置，当装置整体横向放置时，自左至右依次连接有第一管道接口、电动球阀、电磁流量计和第二管道接口，电动球阀的上侧固定连接有控制装置、下侧设有供进回水传感器插入的通孔。
所述电磁流量计自外至内依次固定有外壳管道、导磁管和内衬铜管，电磁流量计上侧设有穿过各层并插入内部的探头组件，所述探头组件包括与电磁流量计各层接触的保护外壳及其内部的线圈、绕线挡板、分体内杆和电极，探头组件的顶端由探头压环固定在电磁流量计内；探头组件一侧的外壳管道为L型设置，且竖向部分为圆柱型、顶端开有圆柱型凹槽，凹槽处固定有保护壳体，保护壳体为下端敞口的空心长方体、且内部顶端固定有两根圆柱型固定杆，固定杆的尺寸与凹槽相匹配；电磁流量计的左右两端分别设有电动球阀对接口和第二管道对接口，并在两个对接口处均设有对接螺纹，保证紧密连接。
所述电磁流量计内各组件连接处均设有垫圈，垫圈为“O”型橡胶圈，以保证整体的密封效果，确保测量结果的精密程度；电磁流量计的上侧面还固定有电路保护壳体，电路保护壳体为下侧面敞口的空心长方体，电路保护壳体的左右侧面下端均开有与电磁流量计尺寸匹配的U型凹槽，便于将电路保护壳体紧密固定在电磁流量计上侧面，有效对电磁流量计内部的电路进行保护，延长装置整体的使用寿命。
所述控制装置包括外壳及外壳内部的控制组件，外壳为空心长方体，下侧开有与电动球阀顶端尺寸相对应的通孔、并与电动球阀顶端固定连接；控制组件包括CPU、直流变速伺服驱动器和角度传感器和与CPU连接的信号采集器、测温传感器接口、通讯模块及供电接口；CPU作为智能部件实现电气组件与各接口的控制。
所述直流变速伺服驱动器与电动球阀内的驱动电机连接，对驱动电机的转速精准调控，以实现对电动球阀阀芯的精准定位。
所述角度传感器为电容游标法角度传感器，且角度传感器的感应元件固定在电动球阀的阀芯处，感应元件感应阀芯转动的角度并反馈至CPU，CPU根据接收到的数据对电动球阀进行控制。
所述电动球阀内还固定有测温底座，进回水温度传感器穿过预留的通孔并插入测温底座，利用螺栓将进回水温度传感器与测温底座紧密固定，进回水温度传感器的测量线接到测温传感器接口，测温传感器接口支持2路测温。
所述通讯模块为Meter Bus接口、RS485接口或无线通讯模块，通讯模块接收外部的数据并根据数据对装置整体进行调控，同时也把测控数据反馈至远程主机端。
所述通讯模块采用无线通讯模式时，通讯模块为NB-IoT通讯模块，并在内部插有配套使用的Nb SIM卡，在远程主机端处每台阀门均由Nb SIM卡的号码编号，每台阀门设备对应唯一的编号，阀门处收集的温度、流量数据均通过无线通讯模块传递至远程主机端，便于操作人员对阀门进行远程调控。
所述供电接口，为DC供电接口，外部供电电压范围12-28V，供电接口把外部供电变换为内部需要的各种电源。
本发明的有益效果是：
本发明提供的阀门结构紧凑、设计合理，克服了现有设备中辅助部件复杂、易损坏、结构不紧凑等缺点，并采用创新的磁路设计，保证了流量计量精度高且稳定性好。电磁流量计内部的密封设计避免了磁性材料与水或空气的解除，不会发生氧化现象，有效延长装置整体的使用寿命，大大降低了维护成本，是解决供热管网平衡、热量合理分配的最佳产品，对供热系统的节能降耗具有十分积极的意义。
附图说明
图1是装置整体的正视图；
其中，1.第一管道接口；2.电动球阀；3.电磁流量计；4.第二管道接口；5.控制装置；6.进回水温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，精确计量的供热控制阀门，包括电磁流量计3、电动球阀2、进回水温度传感器6和控制装置5，当装置整体横向放置时，自左至右依次连接有第一管道接口1、电动球阀2、电磁流量计3和第二管道接口4，电动球阀2的上侧固定连接有控制装置5、下侧设有供进回水传感器插入的通孔。
控制装置5包括外壳及外壳内部的控制组件，外壳为空心长方体，下侧开有与电动球阀2顶端尺寸相对应的通孔、并与电动球阀2顶端固定连接；控制组件包括CPU、直流变速伺服驱动器和角度传感器和与CPU连接的信号采集器、测温传感器接口、通讯模块及供电接口；CPU作为智能部件实现电气组件与各接口的控制。直流变速伺服驱动器与电动球阀2内的驱动电机连接，对驱动电机的转速精准调控，以实现对电动球阀2阀芯的精准定位。角度传感器为电容游标法角度传感器，且角度传感器的感应元件固定在电动球阀2的阀芯处，感应元件感应阀芯转动的角度并反馈至CPU，CPU根据接收到的数据对电动球阀2进行控制。供电接口，为DC供电接口，外部供电电压范围12-28V，供电接口把外部供电变换为内部需要的各种电源。通讯模块为Meter Bus接口、RS485接口或无线通讯模块，通讯模块接收外部的数据并根据数据对装置整体进行调控，同时也把测控数据反馈至远程主机端。通讯模块采用无线通讯模式时，通讯模块为NB-IoT通讯模块，并在内部插有配套使用的Nb SIM卡，在远程主机端处每台阀门均由Nb SIM卡的号码编号，每台阀门设备对应唯一的编号，阀门处收集的温度、流量数据均通过无线通讯模块传递至远程主机端，便于操作人员对阀门进行远程调控。通讯模块当然也可以采用4G/5G模块，只是成本较高，可以用于数据通信比较频繁的场合。也可以采用ISM频段通信，优点是成本较低，但是距离受限制，可以用于对成本控制较严格的场合。
电磁流量计3自外至内依次固定有外壳管道、导磁管和内衬铜管，电磁流量计3上侧设有穿过各层并插入内部的探头组件，探头组件包括与电磁流量计3各层接触的保护外壳及其内部的线圈、绕线挡板、分体内杆和电极，探头组件的顶端由探头压环固定在电磁流量计3内；探头组件一侧的外壳管道为L型设置，且竖向部分为圆柱型、顶端开有圆柱型凹槽，凹槽处固定有保护壳体，保护壳体为下端敞口的空心长方体、且内部顶端固定有两根圆柱型固定杆，固定杆的尺寸与凹槽相匹配；电磁流量计3的左右两端分别设有电动球阀2对接口和第二管道对接口，并在两个对接口处均设有对接螺纹，保证紧密连接。
电磁流量计3内各组件连接处均设有垫圈，垫圈为“O”型橡胶圈，以保证整体的密封效果，确保测量结果的精密程度；电磁流量计3的上侧面还固定有电路保护壳体，电路保护壳体为下侧面敞口的空心长方体，电路保护壳体的左右侧面下端均开有与电磁流量计3尺寸匹配的U型凹槽，便于将电路保护壳体紧密固定在电磁流量计3上侧面，有效对电磁流量计3内部的电路进行保护，延长装置整体的使用寿命。
具体使用时，将阀门整体按照水流方向连接固定在入户管路处，由工作人员在远程主机端处设定数据信息，控制装置中的CPU根据数据对阀门进行开度调控，使流经阀门的热功率保持恒定。电磁流量计4对流经阀门的液体进行精准计量，将流量数据传递至CPU，CPU根据流量信息以及进回水温度，计算出供热水流散失到住户室内的热功率，然后与设定功率之间计算出控制误差，然后通过内部的反馈控制算法确定电动球阀2阀芯所需打开的角度，直流变速伺服驱动器对电动球阀2的驱动电机进行精准控制，并配合电容游标法角度传感器测得的阀芯转动信息，将阀芯转动至所需位置。通过上述的功率测量与设定误差的反馈控制算法，以及阀门执行部件的精确控制，即保证供热的恒定功率输出。
本发明提供的精确计量的供热控制阀门结构紧凑、设计合理，克服了现有设备中辅助部件复杂、易损坏、结构不紧凑等缺点，并采用创新的磁路设计，保证了流量计量精度高且稳定性好。电磁流量计内部的密封设计避免了磁性材料与水或空气的解除，不会发生氧化现象，有效延长装置整体的使用寿命，大大降低了维护成本，是解决供热管网平衡、热量合理分配的最佳产品，对供热系统的节能降耗具有十分积极的意义。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种精确计量的供热控制阀门，包括电磁流量计、电动球阀、进回水温度传感器和控制装置，其特征是，当装置整体横向放置时，自左至右依次连接有第一管道接口、电动球阀、电磁流量计和第二管道接口，电动球阀的上侧固定连接有控制装置、下侧设有供进回水传感器插入的通孔。
2.如权利要求1所述的精确计量的供热控制阀门，其特征是，所述电磁流量计自外至内依次固定有外壳管道、导磁管和内衬铜管，电磁流量计上侧设有穿过各层并插入内部的探头组件，所述探头组件包括与电磁流量计各层接触的保护外壳及其内部的线圈、绕线挡板、分体内杆和电极，探头组件的顶端由探头压环固定在电磁流量计内；探头组件一侧的外壳管道为L型设置，且竖向部分为圆柱型、顶端开有圆柱型凹槽，凹槽处固定有保护壳体，保护壳体为下端敞口的空心长方体、且内部顶端固定有两根圆柱型固定杆，固定杆的尺寸与凹槽相匹配；电磁流量计的左右两端分别设有电动球阀对接口和第二管道对接口，并在两个对接口处均设有对接螺纹。
3.如权利要求2所述的精确计量的供热控制阀门，其特征是，所述电磁流量计内各组件连接处均设有垫圈，垫圈为“O”型橡胶圈；电磁流量计的上侧面还固定有电路保护壳体，电路保护壳体为下侧面敞口的空心长方体，电路保护壳体的左右侧面下端均开有与电磁流量计尺寸匹配的U型凹槽，便于将电路保护壳体紧密固定在电磁流量计上侧面。
4.如权利要求1所述的精确计量的供热控制阀门，其特征是，所述控制装置包括外壳及外壳内部的控制组件，外壳为空心长方体，下侧开有与电动球阀顶端尺寸相对应的通孔、并与电动球阀顶端固定连接；控制组件包括CPU、直流变速伺服驱动器和角度传感器和与CPU连接的信号采集器、测温传感器接口、通讯模块及供电接口；CPU作为智能部件实现电气组件与各接口的控制。
5.如权利要求4所述的精确计量的供热控制阀门，其特征是，所所述直流变速伺服驱动器与电动球阀内的驱动电机连接。
6.如权利要求4所述的精确计量的供热控制阀门，其特征是，所述角度传感器为电容游标法角度传感器，且角度传感器的感应元件固定在电动球阀的阀芯处，感应元件感应阀芯转动的角度并反馈至CPU，CPU根据接收到的数据对电动球阀进行控制。
7.如权利要求4所述的精确计量的供热控制阀门，其特征是，所述电动球阀内还固定有测温底座，进回水温度传感器穿过预留的通孔并插入测温底座，利用螺栓将进回水温度传感器与测温底座紧密固定，进回水温度传感器的测量线接到测温传感器接口，测温传感器接口支持2路测温。
8.如权利要求4所述的精确计量的供热控制阀门，其特征是，所述通讯模块为MeterBus接口、RS485接口或无线通讯模块，通讯模块接收外部的数据并根据数据对装置整体进行调控，同时也把测控数据反馈至远程主机端。
9.如权利要求8所述的精确计量的供热控制阀门，其特征是，所述通讯模块采用无线通讯模式时，通讯模块为NB-IoT通讯模块，并在内部插有配套使用的Nb SIM卡，在远程主机端处每台阀门均由Nb SIM卡的号码编号，每台阀门设备对应唯一的编号，阀门处收集的温度、流量数据均通过无线通讯模块传递至远程主机端。
10.如权利要求4所述的精确计量的供热控制阀门，其特征是，所述供电接口，为DC供电接口，外部供电电压范围12-28V，供电接口把外部供电变换为内部需要的各种电源。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210611 |