CN210600365U - 一种阀门以及一种阀门控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种阀门以及一种阀门控制系统，将流经阀门的水动能转化成电能并储蓄在蓄电池中，等同于有持续电源，在阀门上的电气仪表或设备需要用电时，确保即刻供电，解决了在没有电力供应的场合需求并节约了大量能源。本实用新型提出的技术方案将多种能量转化(如水动能转化为电能、电能转化为机械能、电能转化为空气势能、空气势能转化为机械能)应用于阀门驱动的实际需求中，有效实现了能源循环利用。还可以将GPS或北斗的全球定位技术、云操作技术、物联网技术、人联网技术等高端科技融合在传统的机械阀门上，使阀门控制系统实现全面多功能的自动化监控、人阀无线互动、全球定位追踪的高端自动化功能。

Description

一种阀门以及一种阀门控制系统

技术领域

本实用新型属于阀门技术领域，特别涉及一种阀门以及一种阀门控制系统。

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。阀门在现代工业和现实生活中应用极其广泛，但是在有些时候阀门需要设置在一些人操作不到或者人烟稀少的地方。比如化工生产中常用的截止阀，可能会被设置在一些对人员身体有害的环境中，一旦需要操作这些截止阀，利用现有的这些阀门技术，人员是必须现场操作来操作，就有可能造成操作人员身体上的损害，而且一旦发生管道发生险情，利用人工操作去控制阀门浪费的时间可能会导致险情的加重。另外，工业中使用较多的电磁阀和一些需要电能驱动控制的阀门，一旦面临环境断电情况就会停止工作，这种情况在工业生产过程中时可能会产生一些难以预料的后果。当前市场上的阀门中，无法做到自带发电和蓄电续航，也无法实现作业时多形态的能量转化技术。

因此，需要提出一种可以实现自发电的阀门一种可以远程控制的阀门控制系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种阀门以及一种阀门控制系统，用于解决现有技术中无法做到自带发电和蓄电续航，也无法实现作业时多形态的能量转化技术等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的第一方面提出了一种阀门，包括阀门本体、驱动装置、蓄电装置以及发电装置；

所述阀门本体内部有一腔体空间，所述发电装置设置在所述腔体空间内；

所述发电装置与所述蓄电装置电气连接，所述蓄电装置与所述驱动装置电气连接；

所述发电装置用于利用流过所述阀门本体的水流进行发电，并用于给所述蓄电装置充电；

所述蓄电装置用于给所述驱动装置供电，所述驱动装置用于给驱动所述阀门本体以使所述阀门打开或关闭。

可选的，所述驱动装置包括一控制电路以及一执行机构，所述控制电路与所述蓄电装置以及所述执行机构电气连接，所述控制电路用于控制所述执行机构与所述蓄电装置之间电器连通或断开。

可选的，还包括定位装置，所述定位装置集成设置在所述腔体空间内，所述蓄电装置用于给所述定位装置供电，所述定位装置与所述控制电路通信连接，所述定位装置用于定位所述阀门。

可选的，所述定位装置为GPS。

可选的，还包括一流量监测装置，所述流量监测装置与所述控制电路连接，并设置在所述腔体空间内，所述流量监测装置用于监测流经所述阀门的液体的流量。

可选的，所述流量监测装置为一插入式流量计。

可选的，还包括一压力监测装置，所述压力监测装置与所述控制电路连接，并设置在所述腔体空间内，所述压力监测装置用于监测所述阀门内液体的压力值。

可选的，所述执行机构包括电动执行器，所述电动执行器设置在所述腔体空间内，所述电动执行器连接所述控制电路，并用于驱动所述阀门本体。

可选的，所述执行机构包括压缩机以及气动执行器，所述压缩机与所述气动执行器均设置在所述腔体空间内，所述压缩机连接所述气动执行器，所述气动执行器用于驱动所述阀门本体。

本实用新型的第二方面还提出一种阀门控制系统，包括上述特征中任一所述的一种阀门，还包括一终端以及云服务器；

所述终端与所述定位装置通过所述云服务器无线双向通信。

本实用新型提供一种阀门以及一种阀门控制系统，将流经阀门的水动能转化成电能并储蓄在蓄电池中，等同于有持续电源，在阀门上的电气仪表或设备需要用电时，确保即刻供电，解决了在没有电力供应的场合需求并节约了大量能源。本实用新型提出的技术方案将多种能量转化(如水动能转化为电能、电能转化为机械能、电能转化为空气势能、空气势能转化为机械能)应用于阀门驱动的实际需求中，有效实现了能源循环利用。还可以将GPS或北斗的全球定位技术、云操作技术、物联网技术、人联网技术等高端科技融合在传统的机械阀门上，使阀门控制系统实现全面多功能的自动化监控、人阀无线互动、全球定位追踪的高端自动化功能。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种阀门结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种阀门控制系统机构示意图；

10-阀门本体，11-执行机构，110-电磁阀，111-电动执行器，1121- 压缩机，1122-气动执行器，12-蓄电装置，13-发电装置，14-控制电路，15-定位装置，16-流量监测装置，17-压力监测装置，18-终端， 19-云服务器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种阀门以及一种阀门控制系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或者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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种阀门，包括阀门本体 10、驱动装置、蓄电装置12以及发电装置13。所述阀门本体10内部有一腔体空间，所述发电装置13设置在所述腔体空间内。所述发电装置13与所述蓄电装置12电气连接，所述蓄电装置12与所述驱动装置电气连接。所述发电装置13用于利用流过所述阀门本体10的水流进行发电，并用于给所述蓄电装置12充电。所述蓄电装置12用于给所述驱动装置供电，所述驱动装置用于给驱动所述阀门本体10 以使所述阀门打开或关闭。所述发电装置13可以设置为微/小型水力发电机，还可以是其它类型的发电机，所述蓄电装置12可选用蓄电池，还可以是其它类型的蓄电装置12，在此不做限制。

阀门内部有腔体空间，可将所述驱动装置以及所述发电装置13 集成设置在所述阀门内部的腔体空间中，考虑到安全性问题，可将蓄电装置12放置在阀门外，当然也可将蓄电装置12集成在内部空间上，但是要做好防水措施，例如可以在蓄电装置12上设置防水罩。当阀门内部有水流流过时，所述发电装置13可以利用流动的水流产生的动能转化成电能，并将产生的电能存储在所述蓄电装置12内，在阀门上的电气仪表或设备需要用电时，确保即刻供电，解决了在没有电力供应的场合需求并节约了大量能源。本实用新型提出的技术方案将多种能量转化(如水动能转化为电能、电能转化为机械能、电能转化为空气势能、空气势能转化为机械能)应用于阀门驱动的实际需求中，有效实现了能源循环利用。

可选地，所述驱动装置可以包括一控制电路14以及一执行机构 11，所述控制电路14与所述蓄电装置12以及所述执行机构电气连接，所述控制电路14用于控制所述执行机构11与所述蓄电装置12之间电气连通或断开，当所述执行机构11与所述蓄电装置12连通时，所述执行机构11通电，以使所述阀门打开；当所述执行机构11与所述蓄电装置12断开时，所述执行机构11断电，以使所述阀门关闭。需要注意的是，所述执行机构11控制阀门打开或关闭的技术采用现有技术中常用的阀门控制技术。例如可采用与电磁阀110相同的工作原理，具体过程如下：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。

另外，所述控制电路14可以是简单的开关电路还可以是单片机硬件电路或是MCU，所述控制电路14可以设置在所述阀门本体10 外部，还可以设置在所述阀门本体10内部，考虑带电路安全问题，所述控制电路14设置在所述阀门本体10内部时，需要做好防水和防潮措施。当然，并不局限于这几种方式，所述控制电路14还可以是由人工控制的机械开关以使所述执行机构与所述蓄电装置之间电气连通或断开。

可选地，所述阀门本体10上还可设置一定位装置15，所述定位装置15集成设置在所述腔体空间内，所述蓄电装置12用于给所述定位装置15供电，所述定位装置15与所述控制电路14通信连接，所述定位装置15用于定位所述阀门。例如，当所述控制电路14为单片机硬件电路时，所述定位装置将接收到的信号转化为电平信号或脉冲信号，并传递给所述单片机硬件电路，以使单片机硬件电路闭合或断开，从而控制所述执行机构与所述蓄电装置之间电气连通或断开。需要注意的是，由于需要所述控制电路14具有信号发送和接收功能，一般的机械开关和普通的开关电路可能无法做到，需要选用具有相应功能的单片机或MCU来实现。所述定位装置15可选用GPS或北斗定位模块，利用GPS和北斗定位模块可实现实时监测定位所述阀门的位置信息。可在手机或电脑等终端18实时监测阀门的运动状态。

可选地，还可在所述阀门本体10上设置一流量监测装置16，所述流量监测装置16与所述控制电路14连接，并集成设置在所述腔体空间内，所述流量监测装置16用于监测流经所述阀门的流量。所述流量监测装置16可用于实时采集流经所述阀门的瞬时流量、累计流量，并可以阿静采集到的流量信息反馈给所述定位装置15。需要注意的是，所述流量监测装置16可以选用插入式流量计，当然还可选择其它类型的流量监测装置16，如电磁流量计或超声波流量计等，在此不做限制。

可选地，还可在所述阀门本体10上设置一压力监测装置17，所述压力监测装置17与所述控制电路14连接，并可以和所述流量监测装置16一起集成设置在所述腔体空间内，所述压力监测装置17用于监测所述阀门的压力值。所述压力监测装置17可设置为压力采集仪或者压力传感器。

所述驱动装置11还可包括电动执行器，所述电动执行器集成设置在所述腔体空间内，所述电动执行器连接所述控制电路14，并用于驱动所述阀门本体10。

所述执行机构11还可包括压缩机以及气动执行器，所述压缩机与所述气动执行器均集成设置在所述腔体空间内，所述压缩机连接所述控制电路14以及所述气动执行器，所述气动执行器用于驱动所述阀门本体10。需要注意的是，在本实用新型实施例中，一共列举了三种执行机构11，分别为：电磁阀、电动执行器以及气动执行器，当然并不局限于这三种执行机构11，还可以选择其它类型的可用于阀门的执行机构11。可选用其中的一种或者多种，当然选择更多的执行机构11意味着更高的成本以及更加复杂的结构，因此在实际应用时需根据实际需要来选择。另外，由于阀门的容积有限，因此在结构设计时应采用高度集成化设计，并且这些执行机构11的选择在保证正常工作情况下尽可能选择微小型装置，例如压缩机可选用微/小型空气压缩机。

本实用新型实施例还提出一种阀门控制系统，如图2所示，所述阀门控制系统包括了上述特征中任一种阀门，还包括一终端18以及云服务器19，所述终端18与所述定位装置15通过所述云服务器19 无线双向通信。所述终端18可以为手机或电脑等智能设备。所述云服务器19也即现在所谓的云端。

整个控制系统的工作过程如下：流经阀门的液体具有动能，带动微/小型水力发电机发电，发电储蓄至蓄电池中。GPS或北斗定位模块的电力需求量非常微小，即使在在阀门中无流体经过时，蓄电池的供电能力完全满足全球定位监控系统的需求。

操作人员可在电脑或手机等终端18端发送调控请求到云端，云端将发送调控命令到GPS或北斗定位模块，继而通过控制电路14控制相应设备，使得相应设备得以供电，于是进入工作状态。通过所述阀门自带的GPS或北斗定位模块，人在电脑或手机端可实时监测阀门的运动状态、各阀门驱动设备的工作状态、流量计的数据采集、微 /小型水力发电机的工作状态、蓄电池的电量状态。可在电脑或手机端发送调控请求到云端，云端将发送调控命令到GPS或北斗定位模块，继而操作相应的设备。连通控制电路14使微/小型空气压缩机得以供电，压缩机产生压缩空气对气动执行器进行充气，如果此时的本实用新型提供的机构应用在电磁阀中，那么电磁阀也被供电，对气动执行器进行换向引导，阀门在气动执行器和电磁阀的作用下持续运动，运动行程和频率次数，可通过全球定位监测系统上传到云端，云端再反馈到操作电脑或手机上，就可以直接看到阀门的状态，并在手机端进行实时操控。

若所述驱动装置11为电动执行器，则连通控制电路14使电动执行器得以供电，电动执行器驱动阀门的运动，运动行程和频率次数，可通过全球定位监测系统上传到云端，云端再反馈到操作电脑或手机上，人就可以直接看到阀门的举动，并在手机端进行实时操控。

另外，控制电路14使插入式流量计以及压力采集仪供电，流量计可实时采集流经阀门的瞬间流量、累计流量，数据可通过全球定位监测系统上传到云端，云端再反馈到操作电脑或手机上，可在手机端对阀门进行开关操作以获得期望的流量值。压力采集仪可实时监测阀门前后端的压力值，数据可通过全球定位监测系统上传到云端，云端再反馈到操作电脑或手机上，可在手机端对阀门进行开关操作以获得期望的压力值。

需要注意的是，当长时间无流体流经阀门时，微/小水力发电机会长时间不能起到发电作用。蓄电池剩余电量达到预警值时，会引发全球定位系统的报警，并发送反馈信号给云端，云端再反馈给电脑或手机告诉操作人员。可预先设定报警自动引发驱动设备得电工作，改变阀门的现有状态，使得阀门中有流体经过，带动微/小型水力发电机发电，往蓄电池有持续充电；或预先设定操作选项，操作人员如果觉得阀门此时不宜开启，也在电脑或手机端可暂缓执行发电和充电。蓄电池剩余电量的报警设备，需根据阀门的各种驱动执行器的耗电量，来合适设定。蓄电池根据剩余电量可设置为多次报警，以防操作人员一时的疏忽。

综上所述，本实用新型提供一种阀门以及一种阀门控制系统，将流经阀门的水动能转化成电能并储蓄在蓄电池中，等同于有持续电源，在阀门上的电气仪表或设备需要用电时，确保即刻供电，解决了在没有电力供应的场合需求并节约了大量能源。本实用新型提出的技术方案将多种能量转化(如水动能转化为电能、电能转化为机械能、电能转化为空气势能、空气势能转化为机械能)应用于阀门驱动的实际需求中，有效实现了能源循环利用。还可以将GPS或北斗的全球定位技术、云操作技术、物联网技术、人联网技术等高端科技融合在传统的机械阀门上，使阀门控制系统实现全面多功能的自动化监控、人阀无线互动、全球定位追踪的高端自动化功能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种阀门，其特征在于，包括阀门本体、驱动装置、蓄电装置以及发电装置；

所述阀门本体内部有一腔体空间，所述发电装置设置在所述腔体空间内；

所述发电装置与所述蓄电装置电气连接，所述蓄电装置与所述驱动装置电气连接；

所述发电装置用于利用流过所述阀门本体的水流进行发电，并用于给所述蓄电装置充电；

所述蓄电装置用于给所述驱动装置供电，所述驱动装置用于给驱动所述阀门本体以使所述阀门打开或关闭。

2.如权利要求1所述的一种阀门，其特征在于，所述驱动装置包括一控制电路以及一执行机构，所述控制电路与所述蓄电装置以及所述执行机构电气连接，所述控制电路用于控制所述执行机构与所述蓄电装置之间电器连通或断开；

所述控制电路为机械开关。

3.如权利要求2所述的一种阀门，其特征在于，还包括定位装置，所述定位装置集成设置在所述腔体空间内，所述蓄电装置用于给所述定位装置供电，所述定位装置与所述控制电路通信连接，所述定位装置用于定位所述阀门。

4.如权利要求3所述的一种阀门，其特征在于，所述定位装置为GPS。

5.如权利要求2所述的一种阀门，其特征在于，还包括一流量监测装置，所述流量监测装置与所述控制电路连接，并设置在所述腔体空间内，所述流量监测装置用于监测流经所述阀门的液体的流量。

6.如权利要求5所述的一种阀门，其特征在于，所述流量监测装置为一插入式流量计。

7.如权利要求2所述的一种阀门，其特征在于，还包括一压力监测装置，所述压力监测装置与所述控制电路连接，并设置在所述腔体空间内，所述压力监测装置用于监测所述阀门内液体的压力值。

8.如权利要求2所述的一种阀门，其特征在于，所述执行机构包括电动执行器，所述电动执行器设置在所述腔体空间内，所述电动执行器连接所述控制电路，并用于驱动所述阀门本体。

9.如权利要求2所述的一种阀门，其特征在于，所述执行机构包括压缩机以及气动执行器，所述压缩机与所述气动执行器均设置在所述腔体空间内，所述压缩机连接所述气动执行器，所述气动执行器用于驱动所述阀门本体。

10.一种阀门控制系统，其特征在于，包括如权利要求3、4中任一所述的一种阀门，还包括一终端以及云服务器；

所述终端与所述定位装置通过所述云服务器无线双向通信。

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