CN109899587A - 低压差减压阀及其智能控制*** - Google Patents

Abstract

本发明的低压差减压阀及智能控制***，减压阀包括阀体和阀芯，阀体设有上游腔和下游腔，阀芯安装在阀体内，阀体上设置有液压缸。控制***包括水压缸、膜片先导阀和控制器，控制器包括第一电磁阀和第二电磁阀，水压缸的活塞杆与膜片先导阀的弹簧连接，水压缸的无杆腔与第一电磁阀和第二电磁阀连接，第一电磁阀与阀体的上游水路连通，第二电磁阀连接排空，第一电磁阀与阀体的上游水路间设置有第一压力变送器，阀体的下游水路上设置有第二压力变送器，第二电磁阀与水压缸的无杆腔之间的水路上设置有第三压力变送器，液压缸的腔体与膜片先导阀以及上游水路连通。具有结构简单紧凑、响应快速、自动化程度高的优点。

Description

低压差减压阀及其智能控制***

技术领域

本发明主要涉及供水、引水工程减压技术，尤其涉及一种低压差减压阀及其智能控制***。

背景技术

减压阀是采用控制阀体内的启闭件的开度来调节介质的流量，将介质的压力降低，同时借助阀后压力的作用调节启闭件的开度，使阀后压力保持在一定范围内，在进口压力不断变化的情况下，保持出口压力在设定的范围内。

传统的套筒式减压阀在活塞缸的上部设有增压缸，在增压缸的上部还设有指示杆，造成阀门高度较高，不适用于南方地区自来水管埋深浅的场合。另外，传统的套筒式减压阀采用机械设定的先导阀调节阀后压力，无法远程调节。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、响应快速、自动化程度高的低压差减压阀及其智能控制***。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种低压差减压阀，包括阀体和阀芯，所述阀体设有相通的上游腔和下游腔，所述阀芯安装在阀体内并对上游腔和下游腔的连通处实行启闭，所述阀体上设置有液压缸，所述液压缸的活塞与阀芯连接用于带动阀芯实行启闭。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述液压缸侧部设置有不高于液压缸侧部高度的磁指示机构。

所述磁指示机构包括安装架、导杆、磁指示块、标尺和磁铁，所述磁铁安装在活塞上，所述安装架设置在液压缸侧部，所述导杆安装在安装架内，所述磁指示块套装在导杆上并与磁铁位置对应，所述标尺安装在安装架上。

一种带有上述的低压差减压阀的智能控制***，包括水压缸、膜片先导阀和控制器，所述控制器具有储存目标压力值的数据库，并能基于GSM网络无线通信和控制，控制器包括第一电磁阀和第二电磁阀，所述水压缸的活塞杆与膜片先导阀的弹簧连接，所述水压缸的无杆腔与第一电磁阀和第二电磁阀连接，所述第一电磁阀与所述阀体的上游水路连通，所述第二电磁阀连接排空，所述第一电磁阀与阀体的上游水路间设置有用于检测上游水压的第一压力变送器，所述阀体的下游水路上设置有用于检测下游水压的第二压力变送器，所述第二电磁阀与水压缸的无杆腔之间的水路上设置有第三压力变送器，所述液压缸的腔体与膜片先导阀以及上游水路连通。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述第一电磁阀与液压缸的腔体之间的上游水路上依次设置有第一过滤器、第一常开截止阀、单向阀、第一双向节流阀、第二双向节流阀和第二常开截止阀。

所述第二电磁阀与第三压力变送器之间的水路上设置有第三双向节流阀，所述水压缸与下游腔之间的水路上设置有第三常开截止阀。

所述水压缸的无杆腔与上游水路之间设有第一备用管路，第一备用管路上设置有第一常闭截止阀和第二常闭截止阀。

所述上游水路与下游水路之间还设有第二备用管路，所述第二备用管路从上游至下游依次设置有第四常开截止阀、第二过滤器、第三常闭截止阀、第四双向节流阀、先导式减压阀、第四常闭截止阀和第五常开截止阀。

所述上游水路与下游水路之间还设有发电管路，所述发电管路从上游至下游依次设置有第六常开截止阀、第三电磁阀、叶轮发电机、第七常开截止阀和电池，所述叶轮发电机和第三电磁阀均与控制器连接，所述电池与控制器连接。

所述水压缸的无杆腔与上游水路之间设有蓄能器，所述蓄能器与控制器连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的低压差减压阀，实现了一种自力式的水压控制，不需要动力源；该减压阀取消了传统的增压缸，即降低了减压阀整体结构的高度，适应于南方自来水管埋深较浅的场合。

2、本发明的压差减压阀的智能控制***，通过设置水压缸，将水压缸的活塞杆与膜片先导阀的弹簧连接，利用膜片先导阀的活塞杆代替原调节螺母作用在膜片先导阀的弹簧上，并设置两个二位二通电磁阀控制水压缸无杆腔的压力，从而控制活塞杆的运动，活塞杆作用于膜片先导阀膜片上的弹簧，通过改变弹簧的压力值来改变膜片的位移量，继而改变膜片先导阀的开口量，最终改变减压阀的出口压力，整个压力控制过程自动化程度高。

3、本发明的压差减压阀的智能控制***，通过设置压力变送器，实时监测阀体下游压力，为阀体的出口压力调整提供数据支持，保证控制的准确性。

4、本发明的压差减压阀的智能控制***，膜片先导阀对阀体控制采用负反馈闭环控制，自力式水力控制，不需动力电源。

5、本发明的压差减压阀的智能控制***，通过在发电管路内部设置叶轮发电机，实现了对电池的自我供电，免去备用蓄电池定期充电的维护检修工作，大大提高了***的可靠性，可广泛用于供水管网压力控制一体化***，地下管网自动控制，也可用用于长距离输水管道等。控制器的供电由水力发电机提供，当电池存满电流时，控制器使第三电磁阀失电，第三电磁阀断开了发电支路的水流，叶轮发电机不再工作，提高电池和叶轮发电机的寿命。

附图说明

图1是本发明低压差减压阀的结构示意图。

图2是图1的A处放大结构示意图。

图3是本发明低压差减压阀的智能控制***的原理图。

图4是本发明低压差减压阀的智能控制***的结构示意图。

图5是本发明低压差减压阀的智能控制***中水压缸和膜片先导阀的安装结构示意图。

图中各标号表示：

1、阀体；11、上游腔；12、下游腔；2、阀芯；3、液压缸；31、活塞；4、磁指示机构；41、安装架；42、导杆；43、磁指示块；44、标尺；45、磁铁；5、水压缸；6、膜片先导阀；7、控制器；71、第一电磁阀；72、第二电磁阀；73、第一压力变送器；74、第二压力变送器；75、第三压力变送器；8、第一过滤器；9、第一常开截止阀；10、单向阀；13、第一双向节流阀；14、第二双向节流阀；15、第二常开截止阀；16、第三双向节流阀；17、第三常开截止阀；18、第一备用管路；19、第一常闭截止阀；20、第二常闭截止阀；21、第二备用管路；22、第四常开截止阀；23、第二过滤器；24、第三常闭截止阀；25、第四双向节流阀；26、先导式减压阀；27、第四常闭截止阀；28、第五常开截止阀；29、发电管路；30、第六常开截止阀；32、第三电磁阀；33、叶轮发电机；34、第七常开截止阀；35、电池；36、蓄能器。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明低压差减压阀的一种实施例，包括阀体1和阀芯2，阀体1设有相通的上游腔11和下游腔12，阀芯2安装在阀体1内并对上游腔11和下游腔12的连通处实行启闭，阀体1上设置有液压缸3，液压缸3的活塞31与阀芯2连接用于带动阀芯2实行启闭。该结构中，当下游压力高于预设值时，液压缸3的活塞31驱动阀芯2朝关向移动，使阀后压力等于阀前压力；当下游压力低于预设值时，液压缸3的活塞31驱动阀芯2朝开向移动，使阀后压力降低直至达到目标压力；当下游压力近似于预设值时，液压缸3的活塞31保持不动，使阀后压力升高直到目标压力。通过种设置实现了一种自力式的水压控制，不需要动力源；该减压阀取消了传统的增压缸，降低了减压阀整体结构的高度，适应于南方自来水管埋深较浅的场合。

本实施例中，液压缸3侧部设置有不高于液压缸3侧部高度的磁指示机构4。该结构中，磁指示机构4设置在液压缸3侧部，并且磁指示机构4整体不会高于液压缸3的侧部高度，防止磁指示机构4占用减压阀高度空间，巧妙地利用了侧部空间，进一步降低了减压阀整体结构的高度。

本实施例中，磁指示机构4包括安装架41、导杆42、磁指示块43、标尺44和磁铁45，磁铁45安装在活塞31上，安装架41设置在液压缸3侧部，导杆42安装在安装架41内，磁指示块43套装在导杆42上并与磁铁45位置对应，标尺44安装在安装架41上。该结构中，当活塞31运动时，磁铁45会带动磁指示块43沿导杆42运动，外部人员可从标尺44上直接读取刻度数值，保证了阀芯2运行行程精度的可视化效果。

图1至图5示出本发明带有上述低压差减压阀的智能控制***的一种实施例，包括水压缸5、膜片先导阀6和控制器7，控制器7具有储存目标压力值的数据库，并能基于GSM网络无线通信和控制，控制器7包括第一电磁阀71和第二电磁阀72，水压缸5的活塞杆与膜片先导阀6的弹簧连接，水压缸5的无杆腔与第一电磁阀71和第二电磁阀72连接，第一电磁阀71与阀体1的上游水路连通，第二电磁阀72连接水箱，第一电磁阀71与阀体1的上游水路间设置有用于检测上游水压的第一压力变送器73，阀体1的下游水路上设置有用于检测下游水压的第二压力变送器74，第二电磁阀72与水压缸5的无杆腔之间的水路上设置有第三压力变送器75，液压缸3的腔体与膜片先导阀6以及上游水路连通。该***中，第一电磁阀71和第二电磁阀72均二位二通电磁阀，并由控制器7控制第一电磁阀71和第二电磁阀72的通断，控制器7具有储存目标压力值的数据库；第一电磁阀71和第二电磁阀72均为得电时连通，失电时断开，且第一电磁阀71得电时，第二电磁阀72失电，第二电磁阀72得电时，第一电磁阀71失电。

该***工作过程如下：

得到压力调控指令后，在控制器7的数据库中检测目标压力值，若有与之对应的水压缸5无杆腔压力值，调整水压缸5无杆腔压力；若无对应数据，则实时检测下游压力并与目标压力值比较，直到达到目标压力值，记录下此时阀体1下游压力与水压缸5无杆腔压力的对应关系，并进入数据库。其中，控制逻辑如下：下游压力<目标压力→第一电磁阀71得电、第二电磁阀72失电→水压缸5无杆腔压力增大→水压缸5活塞杆下移→膜片先导阀6开度变大→阀体1开度变大→下游压力增大直至达到目标值；下游压力≈目标压力→第一电磁阀71和第二电磁阀72均失电→水压缸5无杆腔压力不变→水压缸5活塞杆不动→下游压力不变；下游压力>目标压力→第一电磁阀71失电、第二电磁阀72得电→水压缸5无杆腔压力减小→水压缸5活塞杆上移→膜片先导阀6开度变小→阀体1开度变小→下游压力减小直至达到目标值。

本实施例中，第一电磁阀71与液压缸3的腔体之间的上游水路上依次设置有第一过滤器8、第一常开截止阀9、单向阀10、第一双向节流阀13、第二双向节流阀14和第二常开截止阀15。

本实施例中，第二电磁阀72与第三压力变送器75之间的水路上设置有第三双向节流阀16，水压缸5与下游腔12之间的水路上设置有第三常开截止阀17。

通过设置水压缸5，将水压缸5的活塞杆与膜片先导阀6的弹簧连接，利用膜片先导阀6的活塞杆代替原调节螺母作用在膜片先导阀6的弹簧上，并设置两个二位二通电磁阀控制水压缸5无杆腔的压力，从而控制活塞杆的运动，活塞杆作用于膜片先导阀6膜片上的弹簧，通过改变弹簧的压缩量来改变膜片的位移量，继而改变膜片先导阀6的开口量，最终改变减压阀的出口压力，整个压力控制过程自动化程度高；通过设置压力变送器，实时监测阀体1下游压力，为阀体1的出口压力调整提供数据支持，保证控制的准确性；膜片先导阀6对阀体1控制采用负反馈闭环控制，自力式水力控制，不需动力电源。

本实施例中，水压缸5的无杆腔与上游水路之间设有第一备用管路18，第一备用管路18连接水箱，第一备用管路18上设置有第一常闭截止阀19和第二常闭截止阀20。当第一电磁阀71和第二电磁阀72出现故障时，手动开启第一常闭截止阀19和第二常闭截止阀20，以保证水压缸5的自动运行，进一步提高了使用寿命。

本实施例中，上游水路与下游水路之间还设有第二备用管路21，第二备用管路21从上游至下游依次设置有第四常开截止阀22、第二过滤器23、第三常闭截止阀24、第四双向节流阀25、先导式减压阀26、第四常闭截止阀27和第五常开截止阀28。当水压缸5或膜片先导阀6出现故障时，手动开启第四常闭截止阀27和第五常开截止阀28，先导式减压阀26自动运行，进一步提高了使用寿命。

本实施例中，上游水路与下游水路之间还设有发电管路29，发电管路29从上游至下游依次设置有第六常开截止阀30、第三电磁阀32、叶轮发电机33、第七常开截止阀34和电池35，叶轮发电机33和第三电磁阀32均与电池35连接，电池35与控制器7连接。该结构中，通过在发电管路29内部设置叶轮发电机33，实现了对电池35的自我供电，免去备用蓄电池定期充电的维护检修工作，大大提高了***的可靠性，可广泛用于供水管网压力控制一体化***，地下管网自动控制，也可用用于长距离输水管道等。控制器的供电由水力发电机提供，当电池35存满电流时，控制器7使第三电磁阀32失电，第三电磁阀32断开了发电支路的水流，叶轮发电机33不再工作，提高电池35和叶轮发电机33的寿命。

本实施例中，水压缸5的无杆腔与上游水路之间设有蓄能器36，蓄能器36与控制器7连接。该蓄能器36能稳定膜片先导阀6压力，补充泄漏量。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种低压差减压阀，包括阀体(1)和阀芯(2)，所述阀体(1)设有相通的上游腔(11)和下游腔(12)，所述阀芯(2)安装在阀体(1)内并对上游腔(11)和下游腔(12)的连通处实行启闭，其特征在于：所述阀体(1)上设置有液压缸(3)，所述液压缸(3)的活塞(31)与阀芯(2)连接用于带动阀芯(2)实行启闭。

2.根据权利要求1所述的低压差减压阀，其特征在于：所述液压缸(3)侧部设置有不高于液压缸(3)侧部高度的磁指示机构(4)。

3.根据权利要求2所述的低压差减压阀，其特征在于：所述磁指示机构(4)包括安装架(41)、导杆(42)、磁指示块(43)、标尺(44)和磁铁(45)，所述磁铁(45)安装在活塞(31)上，所述安装架(41)设置在液压缸(3)侧部，所述导杆(42)安装在安装架(41)内，所述磁指示块(43)套装在导杆(42)上并与磁铁(45)位置对应，所述标尺(44)安装在安装架(41)上。

4.一种基于权利要求1至3中任一项所述的低压差减压阀的智能控制***，其特征在于：包括水压缸(5)、膜片先导阀(6)和控制器(7)，所述控制器(7)具有储存目标压力值的数据库，并能基于GSM网络无线通信和控制，控制器(7)包括第一电磁阀(71)和第二电磁阀(72)，所述水压缸(5)的活塞杆与膜片先导阀(6)的弹簧连接，所述水压缸(5)的无杆腔与第一电磁阀(71)和第二电磁阀(72)连接，所述第一电磁阀(71)与所述阀体(1)的上游水路连通，所述第二电磁阀(72)连接排空，所述第一电磁阀(71)与阀体(1)的上游水路间设置有用于检测上游水压的第一压力变送器(73)，所述阀体(1)的下游水路上设置有用于检测下游水压的第二压力变送器(74)，所述第二电磁阀(72)与水压缸(5)的无杆腔之间的水路上设置有第三压力变送器(75)，所述液压缸(3)的腔体与膜片先导阀(6)以及上游水路连通。

5.根据权利要求4所述的低压差减压阀的智能控制***，其特征在于：所述第一电磁阀(71)与液压缸(3)的腔体之间的上游水路上依次设置有第一过滤器(8)、第一常开截止阀(9)、单向阀(10)、第一双向节流阀(13)、第二双向节流阀(14)和第二常开截止阀(15)。

6.根据权利要求5所述的低压差减压阀的智能控制***，其特征在于：所述第二电磁阀(72)与第三压力变送器(75)之间的水路上设置有第三双向节流阀(16)，所述水压缸(5)与下游腔(12)之间的水路上设置有第三常开截止阀(17)。

7.根据权利要求6所述的低压差减压阀的智能控制***，其特征在于：所述水压缸(5)的无杆腔与上游水路之间设有第一备用管路(18)，第一备用管路(18)上设置有第一常闭截止阀(19)和第二常闭截止阀(20)。

8.根据权利要求7所述的低压差减压阀的智能控制***，其特征在于：所述上游水路与下游水路之间还设有第二备用管路(21)，所述第二备用管路(21)从上游至下游依次设置有第四常开截止阀(22)、第二过滤器(23)、第三常闭截止阀(24)、第四双向节流阀(25)、先导式减压阀(26)、第四常闭截止阀(27)和第五常开截止阀(28)。

9.根据权利要求8所述的低压差减压阀的智能控制***，其特征在于：所述上游水路与下游水路之间还设有发电管路(29)，所述发电管路(29)从上游至下游依次设置有第六常开截止阀(30)、第三电磁阀(32)、叶轮发电机(33)、第七常开截止阀(34)和电池(35)，所述叶轮发电机(33)和第三电磁阀(32)均与控制器(7)连接，所述电池(35)与控制器(7)连接。

10.根据权利要求9所述的低压差减压阀的智能控制***，其特征在于：所述水压缸(5)的无杆腔与上游水路之间设有蓄能器(36)，所述蓄能器(36)与控制器(7)连接。