CN207728980U - 自动控制减压阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动控制减压阀，属于机械领域，所述减压阀包括：阀体、球阀、压力传感器、过滤器、电控箱、限流阀、滚轮、压力调节阀、固定块、密封材料、弹簧、膜片、胶垫、阀芯、先导管、针阀、升压器、齿轮、压块。所述自动控制减压阀还包括中空轴、孔板、排气阀、变速齿轮组、带齿固定块、杠杆、固定支架。本实用新型用于控制水压。

Description

自动控制减压阀

技术领域

本实用新型涉及机械领域，特别涉及一种自动控制减压阀。

背景技术

相关技术中的减压阀为先导式减压阀。由阀体、阀芯、膜片、弹簧、中空轴、针阀、压力调节阀、疏水阀、连接管、杠杆等主要零件组成。高压液体从减压阀进口进入减压阀，通过阀芯的开启程度产生不同大小的水头损失，从而调节阀后压力。阀体内分为进水区、出水区和上腔三个区域。进水区的部分水通过节流阀和针阀进入上腔，再经过压力调节阀进入出水区。压力调节阀内弹簧的压力，能够平衡出水区水压和上腔内的压力，起到调节出水区压力的作用。

相关技术中的此种减压阀不能自动调节压力，也不能自动调整响应速度。

实用新型内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种自动控制减压阀。所述技术方案如下：

一种自动控制减压阀，包括：阀体、球阀、压力传感器、过滤器、电控箱、限流阀、滚轮、压力调节阀、固定块、密封材料、弹簧、膜片、胶垫、阀芯、先导管、针阀、升压器、齿轮、压块，

所述自动控制减压阀还包括中空轴、孔板、排气阀、变速齿轮组、带齿固定块、杠杆、固定支架；

其中，所述阀芯的侧面开设有V型槽，所述孔板设置在所述阀芯的底部；所述中空轴的一端和排气阀相连接，所述中空轴的另一端穿过密封材料且分别与带齿固定块和轴支架连接；

所述变速齿轮组分别与所述固定支架、针阀和所述带齿固定块连接，所述带齿固定块设置在中空轴上；

所述杠杆的一端和滚轮连接，所述杠杆的另一端和压力调节阀连接，且所述固定支架从所述杠杆引出；

所述固定支架包括第一固定支架和第二固定支架，其中，所述第一固定支架的一端连接到所述阀体的第一位置，另一端连接到变速齿轮组；所述第二固定支架的一端连接所述阀体的第二位置，另一端引出两个分支，分别连接压力调节阀和杠杆。

可选地，在一个实施例中，所述自动控制减压阀还包括水流发电机和电池；

其中，所述水流发电机分别与所述电控箱、限流阀和过滤器耦接；所述电池、所述升压器设置在所述电控箱中；

所述水流发电机在有水流时提供电力，所述电池在没有水流时提供电力。

可选地，在一个实施例中，所述自动控制减压阀还包括通讯模块；

其中，所述通信模块设置在所述电控箱中，且与压力传感器耦接；

所述通信模块向外界提供通信信号。

可选地，在一个实施例中，当出水区压力小于设定压力时，所述压力调节阀在所述弹簧的作用下开启量增大，上腔的液体流出量增多，所述膜片向上移动同时带动所述中空轴和所述阀芯上移，所述阀芯开启量增大，促使出水区压力增大，直到出水区的压力达到设定值时系统稳定。

可选地，在一个实施例中，在所述减压阀处于流量增大时，所述中空轴的位置升高，向上顶所述杠杆压迫所述压力调节阀内的所述弹簧，从而促使出口压力设定值的升高。

可选地，在一个实施例中，在所述减压阀处于高流量时，所述中空轴的位置升高，在所述齿轮组传动后带动所述针阀内针头的螺旋下降，从而降低了所述先导管的过流量。

可选地，在一个实施例中，所述水流发电机为12V直流发电机，所述水流发电机为所述锂电池和4G通讯模块供电，在变压为24V后并联为压力传感器供电。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本减压阀可以随着流量增大而自动增加阀后压力，随着流量减小而降低阀后的压力，同时本减压阀可随着流量减小而提高阀门调节的响应速度，从而避免低流量关阀。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的减压阀结构示意图；

图2是电路原理示意图；

图3是压力调节阀的放大视图；

图4是阀芯的示意图；

图5是变速齿轮组的示意图。

附图标记说明如下：

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

下面参照图1-图5，对本实用新型提供的自动控制减压阀进行详细说明。本实用新型提供一种自发电、防汽蚀、自动控制减压阀，用于自动降低阀后水压。本减压阀可由如下主要部件组成，分别为：阀体1、球阀2、压力传感器3、过滤器4、水流发电机5、电控箱6、限流阀7、中空轴8、滚轮9、杠杆10、压力调节阀11、固定块12、变速齿轮组13、针阀14、带齿固定块15、密封材料16、弹簧17、膜片18、胶垫19、阀芯20、轴支架21、先导管22、支架、锂电池24（例如，12V锂电池24）、升压器25（例如，12v变24v升压器）、4G串口通讯模块、V型槽27、孔板28、齿轮1、齿轮2、压块31、排气阀32。

其中，其中，阀芯20的侧面开设有V型槽27，所述孔板28设置在所述阀芯20的底部；所述中空轴8的一端和排气阀32相连接，所述中空轴8的另一端穿过密封材料16且分别与带齿固定块15和轴支架21连接；

所述变速齿轮组13分别与所述固定支架23（即图1左侧中的支架）、针阀14和所述带齿固定块15连接，所述带齿固定块15设置在中空轴8上；

所述杠杆10的一端和滚轮9连接，所述杠杆10的另一端和压力调节阀11连接，且所述固定支架23从所述杠杆10引出；

所述固定支架23包括第一固定支架23和第二固定支架23，其中，所述第一固定支架23的一端连接到所述阀体1的第一位置，另一端连接到变速齿轮组13；所述第二固定支架23的一端连接所述阀体1的第二位置，另一端引出两个分支，分别连接压力调节阀11和杠杆10。

可选地，在一个实施例中，所述自动控制减压阀还包括水流发电机5和电池；其中，所述水流发电机5分别与所述电控箱6、限流阀7和过滤器4耦接；所述电池、所述升压器25设置在所述电控箱6中；所述水流发电机5在有水流时提供电力，所述电池在没有水流时提供电力。

可选地，在另一个实施例中，所述自动控制减压阀还包括通讯模块；其中，所述通信模块26设置在所述电控箱6中，且与压力传感器3耦接；所述通信模块26向外界提供通信信号。

本实用新型提供的自动控制减压阀，当出水区压力小于设定压力时，所述压力调节阀11在所述弹簧17的作用下开启量增大，上腔的液体流出量增多，所述膜片18向上移动同时带动所述中空轴8和所述阀芯20上移，所述阀芯20开启量增大，促使出水区压力增大，直到出水区的压力达到设定值时系统稳定。

本实用新型提供的自动控制减压阀，在所述减压阀处于流量增大时，所述中空轴8的位置升高，向上顶所述杠杆10压迫所述压力调节阀11内的所述弹簧17，从而促使出口压力设定值的升高。

本实用新型提供的自动控制减压阀，在所述减压阀处于高流量时，所述中空轴8的位置升高，在所述齿轮组传动后带动所述针阀14内针头的螺旋下降，从而降低了所述先导管22的过流量。

本实用新型提供的自动控制减压阀，所述水流发电机5为12V直流发电机，所述水流发电机5为所述锂电池24和4G通讯模块供电，在变压为24V后并联为压力传感器3供电。

组装与材质

本实用新型内部组装方式为，阀门主体为法兰连接，外部的先导管22路采用丝扣连接，压力调节阀11、杠杆10及齿轮组等外部结构由支架进行支持固定。轴与上腔顶盖之间填有盘根，防止上腔内液体外溢。阀门主体采用铸钢或铸铁材质，轴为钢制，膜片18内为耐腐橡胶，先导管22、针阀14、节流阀及压力控制阀可以为铜质。

运行过程

1、减压调节过程。当出水区压力小于设定压力时，压力调节阀11在弹簧17的作用下开启量增大，上腔的液体流出量增多，膜片18向上移动同时带动中空轴8和阀芯20上移，主阀的阀芯20开启量增大，促使出水区压力增大，直到出水区的压力达到设定值时系统稳定。当出水区域小于设定值时，为反向过程。

2、自动调节阀门出口压力过程。减压阀处于越高过流量时，轴的位置必然升高，向上顶杠杆10压迫压力调节阀11内的弹簧17，从而促使出口压力设定值的升高。减压阀流量减小时为反向过程。

3、自动调节灵敏度过程。减压阀处于高流量时，轴的位置升高，在齿轮组传动后带动针阀14内针头的螺旋下降，从而降低了先导管22路的过流量，达到降低压力调节速度的目的。减压阀流量减小时为反向过程。

4、自发电过程。先导管22路上在过滤器4后串联12V直流发电机，发电机并联为锂电池24供电（自带充电管理主板），并联为4G通讯模块供电，在变压为24V后并联为压力传感器3供电。

5、信号传输过程。压力传感器3为直接输出RS485接口信号，与4G传送模块相连，向上端传送压力信号。

排气过程。水中的气体通过孔板28后因为压力急剧降低而析出，气体存在阀芯20内，阀芯20内的气体通过中空的轴向上，最终通过轴顶排气阀32排出减压阀外。

本实用新型减压阀与相关技术中的减压阀的不同之处在于以下几点：

其一，可以通过轴的上升和下降，和齿轮组的传动，带动针阀14动作。针阀14是调节进入和排出上腔内液体流量的阀门，当针阀14开度较大时，上腔内液体进出的速度变快，从而带动轴和阀芯20的动作速度加快，提高了系统调节的敏感度。最接近的减压阀因针阀14为手动调节的方式，如采用大流量高灵敏的状态，容易形成系统震荡调节的不稳定状态；如采用低流量低灵敏度的方式，在低流量时易造成长时间关阀，影响下游区域的正常用水。本实用新型可以实现自动调节，当流量在一定程度以上时，调低阀门的灵敏度，当流量低于一定值时则自动调高灵敏度。

其二，减压阀前和阀后的压力是重要的需要被监控的生产信息，其不仅影响经济运行也关系到下游的安全用水。压力信号的采集和传输都需要用电，而减压阀的很多应用场景为山区供水减压。山区郊野的市政用电不易获得，采用电池供电时间较短，采用太阳能供电需要占用较大的空间。本实用新型减压阀利用压差产生的先导管22道内液体流动，带动12V直流发电机工作，为压力传感器3、传送模块及电池供电。

其三，当压力突然变低时，液体内气体会析出，如不能及时将这些气体排出可能产生汽蚀，导致阀体1和阀芯20使用寿命的缩短。本实用新型减压阀有析出气体、聚集气体和排出气体的功能。

相关技术中的减压阀有以下缺点：不能自动调节压力调整响应速度，其在较高的响应速度下，会造成阀后压力不稳定；在较低响应速度下若管网用水量过低时，减压阀因为阀芯20关闭而使管网短暂停水。减压阀的使用地点受限于供电模式。目前阀芯20多孔板28的设计可以实现气液分离，在气量少时是可行的。但在气量大时，目前设计没有排气的功能，还是会造成阀体1汽蚀。

本实用新型可解决以下几个方面的问题。

其一，本减压阀可以随着流量增大而自动增加阀后压力，随着流量减小而降低阀后的压力。减压阀出口压力设定值随流量变化更符合管网实际用水工况。传统先导式减压阀，不论阀前压力和流量如何变化，其出口压力总是维持在固定的值。但是减压阀出口压力稳定并不等于管网末端压力稳定。当用水高峰时，管网末端压力不足，此时减压阀出口需要更大的压力。当用水低谷时，管网末端压力过大造成压力浪费，此时适合更小的出口压力。本减压阀可以实现在减压的同时稳定管网末梢水压的功能。

其二，本减压阀可随着流量减小而提高阀门调节的响应速度，从而避免低流量关阀。传统减压阀如果总是在较高的响应速度下，会造成阀后压力忽高忽低不稳定；在较低响应速度下若管网用水量过低时，传统减压阀因为阀芯20关闭而使管网短暂停水。本减压阀解决了这一问题，即避免低流量停水，也让阀后压力更稳定。

其三，本减压阀可利用压差自供电，将阀前和阀后压力数值通过4G回传。减压阀的阀前和阀后压力是重要的数据，体现了管网和减压阀的状态，经常需要在线观察。但是市政用减压阀多安装在山区等不利于获取电源的地方，导致无法利用无线传输的方式传送压力信号。本减压阀通过自发电解决了数据传送的问题，大大扩展了本减压阀的使用范围和可监控性。

其四，液体在压力骤减时，水中的气体容易析出，产生大量微小的气泡冲击阀体1，产生汽蚀。本减压阀可以有效的排除气体，避免减压汽蚀，保护阀体1。

在一个实施例中，本实用新型提供的自动控制减压阀可以根据流量自动调节压力。具体过程为：当流量变大时，阀芯20及膜片18向上运动，增大流量断面，中空轴8随之上升。上升的中空轴8带动滚轮9，利用杠杆10原理增大压力控制阀弹簧17的紧张程度。反之则减小压力控制阀弹簧17的紧张程度。

在一个实施例中，本实用新型提供的自动控制减压阀可以根据流量自动变化阀门压力调节速度。具体过程为：当流量降低时，带齿固定块15带动变速齿轮组13实现调速传动，转动针阀14阀芯20，从而增大针阀14的过流量，实现提高压力调节的速度。

在一个实施例中，本实用新型提供的自动控制减压阀可以防汽蚀。具体原理为：液体经过孔板28上的小孔后压力骤减，从而析出气体。气体存留在阀芯20内，并通过轴内的通道和轴上的排气阀32将气体排出。

在一个实施例中，本实用新型提供的自动控制减压阀可以自发电进行通讯。具体原理为：在先导管22道上按照12V直流液体发电机，发电机为锂电池24组及其他用电设备供电。当设备检修或0流量时，由锂电池24组供电。压力传感器3通过RS485串口与4G串口通讯模块相连接，实现压力值的远传。

在本实用新型中，可选地，对于压力控制阀和针阀14控制的传动方式，还可能为皮带传动、液压传动等。同时，阀芯20的V型槽27和孔板28形式也可能存在多种样式，如V形，梯形等。另外，直流发电机安装的位置可能为先导管22路上的其他位置。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自动控制减压阀，包括：阀体、球阀、压力传感器、过滤器、电控箱、限流阀、滚轮、压力调节阀、固定块、密封材料、弹簧、膜片、胶垫、阀芯、先导管、针阀、升压器、齿轮、压块，其特征在于，

所述自动控制减压阀还包括中空轴、孔板、排气阀、变速齿轮组、带齿固定块、杠杆、固定支架；

其中，所述阀芯的侧面开设有V型槽，所述孔板设置在所述阀芯的底部；所述中空轴的一端和排气阀相连接，所述中空轴的另一端分别穿过密封材料和膜片且分别与带齿固定块和轴支架连接；

所述变速齿轮组分别与所述固定支架、针阀和所述带齿固定块连接，所述带齿固定块设置在中空轴上；

所述杠杆的一端和滚轮连接，所述杠杆的另一端和压力调节阀连接，且所述固定支架从所述杠杆引出；

所述固定支架包括第一固定支架和第二固定支架，其中，所述第一固定支架的一端连接到所述阀体的第一位置，另一端连接到所述变速齿轮组；所述第二固定支架的一端连接所述阀体的第二位置，另一端引出两个分支，分别连接压力调节阀和杠杆。

2.根据权利要求1所述的自动控制减压阀，其特征在于，所述自动控制减压阀还包括水流发电机和电池；

其中，所述水流发电机分别与所述电控箱、限流阀和过滤器耦接；所述电池、所述升压器设置在所述电控箱中；

所述水流发电机在有水流时提供电力，所述电池在没有水流时提供电力。

3.根据权利要求1所述的自动控制减压阀，其特征在于，所述自动控制减压阀还包括通讯模块；

其中，所述通讯模块设置在所述电控箱中，且与压力传感器耦接；

所述通讯模块向外界提供通信信号。

4.根据权利要求1-3任一所述的自动控制减压阀，其特征在于，当出水区压力小于设定压力时，所述压力调节阀在所述弹簧的作用下开启量增大，上腔的液体流出量增多，膜片向上移动同时带动所述中空轴和所述阀芯上移，所述阀芯开启量增大，促使出水区压力增大，直到出水区的压力达到设定值时系统稳定。

5.根据权利要求1-3任一所述的自动控制减压阀，其特征在于，在所述减压阀处于流量增大时，所述中空轴的位置升高，向上顶所述杠杆压迫所述压力调节阀内的所述弹簧，从而促使出口压力设定值的升高。

6.根据权利要求1-3任一所述的自动控制减压阀，其特征在于，在所述减压阀处于高流量时，所述中空轴的位置升高，在所述齿轮组传动后带动所述针阀内针头的螺旋下降，从而降低了所述先导管的过流量。

7.根据权利要求2所述的自动控制减压阀，其特征在于，所述水流发电机为12V直流发电机，所述水流发电机为锂电池和4G通讯模块供电，在变压为24V后并联为所述压力传感器供电。