CN1670413A - 一种精量控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一种精量控制阀，该精量控制阀包括有一主体座和主体盖、叶轮、齿轮、固定托盘、减速齿轮组、凸轮、控制缸体、弹簧、手柄等部件组成，本发明的精量控制阀，其量测技术主要通过减速齿轮，使水流速度和减速齿轮的减速比相配合，实现精确量测，当减速齿轮旋转到设定的位置时，通过减速齿轮带动的凸轮传递阀门关闭信号，再通过阀门部分关闭流道，实现精量控制。

Description

一种精量控制阀

                          技术领域

本发明涉及农业灌溉经常使用的一种阀门和量测设备，特别涉及一种精量控制阀。

                          背景技术

灌溉过程中流量的控制一般通过控制阀门来实现，目前阀门有手动和自动两种，通过手动或自动控制方式来开启或关闭阀门，一般阀门只有开关功能，没有量测功能。因此，研制一种能够量测和自动控制为一体，而且不需要额外动力的精量控制阀是一种非常实用的灌溉设备。

                          发明内容

本发明的目的在于，提供一种精量控制阀，该精量控制阀将水量的量测技术和流道的自动关闭技术相结合，实现精确量测和控制。

实现上述目的采取的技术解决方案如下：

一种精量控制阀，该精量控制阀包括量测构件和控制构件两部分，量测部分主要由水动旋转叶轮、减速齿轮组等构成；控制构件由凸轮、控制缸体、弹簧以及活动芯轴组成。整个系统被主体座和主体盖固定为一个整体，主体座一端为水流入口，在水流入口处设置有一叶轮；叶轮被主体座与第一固定托盘通过第一叶轮轴固定在主体座上，叶轮上设有第一齿轮，第一齿轮与叶轮固定为一体，第一齿轮与第一固定托盘上的减速齿轮组啮合，减速齿轮组被第一固定托盘和第二固定托盘通过第二齿轮轴和第三齿轮轴固定，减速齿轮组上设有第二齿轮，第二齿轮和设置在第二固定托盘上的第三齿轮啮合，上述部分为整个系统的量测部分。第三齿轮固定在凸轮轴的一端，其凸轮轴的中间还固定有一个凸轮，凸轮轴的一端镶嵌在第二托盘的旋转槽内，另一端穿过防水密封橡胶圈和主体盖与手柄连接；主体座内还设有控制缸体，在控制缸体的下端有水流出口；凸轮与推杆的一端直接接触，推杆的另一端在控制缸体内部，与控制芯轴相接触，控制芯轴与推杆之间有一密封弹性橡胶片，固定在控制缸体与控制套之间，防止水流通过控制盖上的推杆活动孔流动，控制套上留有泄水孔，控制套在控制缸体内固定不动，而控制芯轴贯穿控制套可以转动和移动；在控制芯轴上固定有两个密封橡胶片，防止水流通过控制芯轴与控制缸体之间的空隙流动，控制芯轴的另一端在控制缸体内与弹簧连接，弹簧的另一端被导水孔固定在控制缸体内；控制缸体固定在主体座上，在主体座的水流出口与控制缸体之间有一用于密封和开启阀门的弹性橡胶片，控制缸体内还有控制弹簧。该部分为整个系统的控制构件。

本发明的精量控制阀，其量测技术主要通过减速齿轮，使水流速度和减速齿轮的减速比相配合，在水流流动过程中，带动叶轮、减速齿轮组转动，实现精确量测。当减速齿轮旋转到设定的位置时，通过减速齿轮带动的凸轮通过推杆、控制芯轴传递阀门关闭信号，弹性橡胶片上下压差的变化关闭流道，实现精量控制。

                          附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是主体座1的俯视图。

图3a)是第一固定托盘4的结构图，图3b)第二固定托盘7的结构图。

图4是凸轮12的结构图。

图5是控制芯轴17的结构图。

图6是控制缸体23的结构图。

图7是图5的俯视图。

图8是减速齿轮组6的结构图。

图9为图8的俯视图。

上述图中的标号分别表示：1、主体座，2、叶轮，3、水流入口，4、第一固定托盘，5、第一齿轮，6、减速齿轮组，7、第二固定托盘，8、第二齿轮，9、第三齿轮，10、主体盖，11、凸轮轴，12、凸轮，13、手柄，14、防水密封橡胶圈，15、推杆，16、第一弹性密封橡胶，17、控制芯轴，18、控制固定套，19、第二弹性密封橡胶，20、泄水孔，21、进水孔，22、第一弹簧，23、控制缸体，24、导水孔，25、控制弹簧，26、弹性橡胶阀，27、腔体，28、水流出口，29、叶轮轴，30、第一齿轮轴，31、第二齿轮轴，32、叶轮轴的下固定槽，33、叶轮轴的上固定槽，34、第一齿轮轴固定槽，35、第二齿轮轴固定槽，36、第三齿轮轴固定槽，37、凸轮轴旋转槽，38、第四齿轮轴固定槽，39、螺钉孔，40、控制盖，41、控制芯轴上的螺钉孔。

为了更清楚的理解本发明，以下结合附图和本发明的工作原理对本发明作进一步的详细描述。

具体实施方式

请参见附图1、2、3、4、5、6、7、8、9，本发明的精量控制阀的结构包括：一主体座1和主体盖10，主体座1的图参见图2，主体座1和主体盖10之间设有水流入口3，在水流入口3处设置有一叶轮2；叶轮2被主体座1与第一固定托盘4(图3a)通过叶轮轴29固定在主体座1上，叶轮2上设有第一齿轮5，第一齿轮5与叶轮2固定为一体，叶轮2和第一齿轮5可以绕叶轮轴29旋转；第一齿轮5与第一固定托盘4上的减速齿轮组6啮合(图8、9)，减速齿轮组6被第一固定托盘4和第二固定托盘7(图3b)通过第一齿轮轴30和第二齿轮轴31固定，减速齿轮组6上设有第二齿轮8，减速齿轮组6和第二齿轮8可以绕第一齿轮轴30和第二齿轮轴31旋转；第二齿轮8和设置在第二固定托盘7上的第三齿轮9啮合，第三齿轮9固定在凸轮轴11的一端，其凸轮轴11的中间还固定有一个凸轮12(其形状参见图4)，凸轮轴11的一端在第二固定托盘7上的凸轮轴旋转槽37内可以旋转，另一端穿过防水密封橡胶圈14和主体盖10与手柄13连接；

主体座1内还设有控制缸体23，在控制缸体23的下端有水流出口28；

凸轮12与推杆15的一端直接接触，推杆15的另一端通过控制盖40上的活动孔保持在控制缸体23内部，并与控制芯轴17(形状参见图5、图7)相接触，控制盖40通过螺钉固定在控制缸体23上(图6)，在控制芯轴17与推杆15之间有一密封弹性橡胶片16，固定在控制缸体23与控制套18之间，控制套18上留有泄水孔20，控制套18在控制缸体23内固定不动，而控制芯轴17贯穿控制套18可以转动和移动；在控制芯轴17上固定有两片密封橡胶片19，控制芯轴17的另一端在控制缸体23内与弹簧22连接，弹簧22的另一端被导水孔24固定在控制缸体23内；控制缸体23固定在主体座1上，在主体座1的水流出口28与控制缸体23之间有一用于密封和开启阀门的弹性橡胶片26，控制缸体23内还有控制弹簧25。

具体实现过程和原理：

叶轮2被主体座1与第一固定托盘4固定在主体座1上，第一齿轮5与叶轮2固定为一体，减速齿轮组6被第一固定托盘4和第二固定托盘7固定，并且通过齿轮配合与第一齿轮5相连接，第三齿轮9与凸轮12与凸轮轴11固定为一体，被主体盖10和第二固定托盘7固定，并通过第二齿轮8与减速齿轮组6连接构成运动链条。手柄13与凸轮轴11通过螺丝连接，凸轮轴11与主体盖10之间有一防水密封橡胶圈14。推杆15镶嵌在控制缸体23内部，通过控制缸体盖40固定，一端直接和凸轮12相接触，另一端和控制芯轴17相接触，控制芯轴17与推杆15之间有一密封弹性橡胶片16固定在控制缸体23与控制套18之间，控制套18上留有泄水孔20，控制套18在控制缸体23内是固定不动的，而控制芯轴17贯穿控制套18可以转动，在控制芯轴17的隆起部分的两边都固定有密封橡胶片19，控制芯轴17的另一端在控制缸体23内与第一弹簧22连接，第一弹簧22的另一端被导水孔24固定在控制缸体23内。控制缸体23与螺钉固定在主体座1上，在主体座1的水流出口28与控制缸体23之间有一弹性橡胶片26起到密封和开启阀门两个功能，另外，控制缸体23内有一控制弹簧25。主体盖10、主体座1以及第一固定托盘4、第二固定托盘7之间都是通过螺钉连接固定。

在正常状态下，如图1所示，进水口21和腔体27是相连通的，而泄水口20与进水口21是不连通的，当水流通过水流入口3进入腔体27内时，水流同时通过导水孔24、进水口21进入控制缸体23内部，此时弹性橡胶阀26上下的水压力是平衡的，在控制弹簧25的作用下，弹性橡胶阀26上面的总压力大于下面的总压力水流出口28是关闭的；当转动手柄13设定流量后，如图6所示，凸轮12推动推杆15，带动控制芯轴17移动，控制芯轴17堵塞控制缸体23与导水孔(24)的连通，同时使控制缸体23内部与进水口21、泄水口20与水流出口28相连通，使控制缸体23内部的水压力释放，此时弹性橡胶阀26上面压力仅为弹簧25的压力，而弹性橡胶阀26下面压力为水压力，远远大于上部弹簧压力，此时弹性橡胶阀26向上变形开启水流出口，这样水流进口3和水流出口28连通，水流开始在精量阀中流动，水流流动过程中带动叶轮2旋转，同时通过第一齿轮5、减速齿轮组6、第二齿轮8和第三齿轮9带动凸轮12旋转，当流量达到设定流量的瞬间，凸轮12突然取消对推杆15的推动，在弹簧22的作用下控制芯轴17移动，恢复到图1所示状态，隔断了控制缸体23内部与泄水口20的连通，而使腔体27与控制缸体23内部连通，此时弹性橡胶阀26上面的总压力大于下面的总压力，弹性橡胶阀26变形恢复并关闭水流出口28，精量阀停止工作。

下面是精量阀的量测原理及计算方法：

在工作压力P的情况下，应用压力传递公式计算流速v：

$v=\sqrt{2\·P/\mathrm{\ρ}}m/s$

ρ为水的密度，精量阀的最大设计流量q，应用动量方程可以计算出过水最小断面面积A为：

$A=\frac{q}{v}m{m}^2$

最小过水断面直径d：

$d=\sqrt{4A/\mathrm{\π}}\mathrm{mm}$

设计叶轮直径为D。叶轮传动的线速度n等于水流速度，即，

$n=\frac{v}{\mathrm{\πD}}$

在设计压力下，流量为q的情况下的叶轮总转数为：

i′＝60n

凸轮的设计有效区域α，减速齿轮组由7个z₁:z₂的齿轮和1个z₃:z₄的齿轮组成，因此凸轮旋转完成整个工作区间叶轮的总转数为：

流量总误差为：

$\mathrm{\δ}=\frac{|i^{\′}-i|}{i}\%$

Claims (2)

1.一种精量控制阀，其特征在于，该精量控制阀由量测构件和控制构件两部分组成，两部分被主体座(1)和主体盖(10)固定为一个整体；

主体座(1)的一端设置有水流入口(3)，在水流入口(3)处设置有一叶轮(2)；叶轮(2)被主体座(1)与第一固定托盘(4)固定在主体座(1)上，叶轮(2)上设有第一齿轮(5)，第一齿轮(5)与叶轮(2)固定为一体，第一齿轮(5)与第一固定托盘(4)上的减速齿轮组(6)啮合，减速齿轮组(6)被第一固定托盘(4)和第二固定托盘(7)固定，减速齿轮组(6)上设有第二齿轮(8)，第二齿轮(8)和设置在第二固定托盘(7)上的第三齿轮(9)啮合；第三齿轮(9)固定在凸轮轴(11)的一端，其凸轮轴(11)的中间还固定有一个凸轮(12)，凸轮轴(11)的一端镶嵌在第二固定托盘(7)的旋转槽(37)内，另一端穿过防水密封橡胶圈(14)和主体盖(10)与手柄(13)连接；

主体座(1)内还设有控制缸体(23)，在控制缸体(23)的下端有水流出口(28)；

凸轮(12)与推杆(15)的一端相接触，推杆(15)的另一端设置在控制缸体(23)内部，与控制芯轴(17)相接触，控制芯轴(17)与推杆(15)之间有一密封弹性橡胶片(16)，固定在控制缸体(23)与控制套(18)之间，控制套(18)上留有泄水孔(20)，控制套(18)在控制缸体(23)内固定不动，而控制芯轴(17)贯穿控制套(18)可以转动和转动；在控制芯轴(17)的两边固定有密封橡胶片(19)，控制芯轴(17)的另一端在控制缸体(23)内与弹簧(22)连接，弹簧(22)的另一端被导水孔(24)固定在控制缸体(23)内；控制缸体(23)固定在主体座(1)上，在主体座(1)的水流出口(28)与控制缸体(23)之间有一用于密封和开启阀门的弹性橡胶片(26)，控制缸体(23)内还有控制弹簧(25)。

2.如权利要求1所述的精量控制阀，其特征在于，所述的主体盖(10)、主体座(1)以及第一固定托盘(4)、第二固定托盘(7)之间通过螺钉连接固定。

Images