CN215720848U - 智能调节阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种智能调节阀，阀体、设置在阀体两端的进水口、出水口、设置在阀体内部的阀芯、所述阀芯包括导流罩、活塞和活塞缸，所述阀芯与阀体之间形成进水腔和出水腔，所述活塞设置在阀芯内部，活塞与导流罩密封配合形成控制腔，所述活塞与活塞缸之间形成外空腔和内空腔，所述外空腔与进水腔连通，所述内空腔与出水腔连通，所述控制腔通过第一管道与第三管道连接与进水口连通，所述控制腔通过管道与第二管道与出水口连通，所述第三管道设有控制其通断的控制阀。本实用新型实现全工作环境下的实用性，解决了传统调节阀对执行器要求性能高，造价高昂的问题，节约成本，调节精度高，阀门取代流量计的功能。

Description

智能调节阀

技术领域

本实用新型属阀门技术领域，涉及调节阀，尤其涉及一种智能调节阀。

背景技术

现有调节阀种类繁多，主要分为两大类，一类通过执行器调节阀门流通孔口，实现对介质压力和流量的调节，一类通过介质压力，来驱动阀门开度，实现对介质和压力的调节。前者对执行器性能要求很高，且调节型执行器造价高昂；后者调节精度较差，且对介质压力变化很敏感，无法精准调节，且在部分极限工况下无法工作，如极大压差与极小压差、全开大流量与微小流量。

另外，目前调节阀结构的形式，大部分对自身的阻力特性考虑较少，同时对自身抗汽蚀能力考虑较少。因此有必要研究一种解决以上问题的调节阀。

实用新型内容

本实用新型提出了一种智能调节阀，采用轴流式设计，实现了调节阀的全工作环境下的实用性；通过介质压力驱动，并不采用执行器直接驱动，降低了调节阀对执行器的依耐性；通过高频电磁阀的启闭，阀芯门开启与关闭，通过电磁阀过水量阀芯门启闭精度，规避了仅由介质压差驱动的精度影响；通过在上下游甚至管线远端接入压力、流量、水位等传感器，可实现对管线上、下游压力的调控，对***流量的调节，以及对终端水箱或水池水位的控制。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种智能调节阀包括阀体、设置在阀体两端的进水口、出水口、设置在阀体内部的阀芯、所述阀芯包括导流罩、活塞和活塞缸，所述阀芯与阀体之间形成进水腔和出水腔，所述活塞(设置在阀芯内部，活塞与导流罩密封配合形成控制腔，所述活塞与活塞缸之间形成外空腔和内空腔，所述外空腔与进水腔连通，所述内空腔与出水腔连通，所述控制腔通过第一管道与第三管道连接与进水口连通，所述控制腔通过管道与第二管道与出水口连通，所述第三管道设有控制阀。

进一步的，活塞伸出状态下，介质经过第一管道和第三管道连通进水口和控制腔，第一管道上依次设置第一针阀，上游电磁阀，第一针阀和上游电磁阀之间设有上游压力传感器。

进一步的，活塞收回状态下，介质经过第二管道和第三管道连通出水口和控制腔，第二管道上依次设置下游压力传感器，下游电磁阀，下游压力传感器和下游电磁阀之间设有第二针阀。

进一步的，活塞与活塞缸接触面设有密封圈，活塞缸与导流罩接触面设有密封圈。

进一步的，进水腔与出水腔连通，出水腔进口的宽度大于进水腔出口的宽度，进水腔等宽设置。

进一步的，所述活塞为T型，两边的外空腔相对于内空腔对称设置，内空腔的直径大于外空腔的直径。

进一步的，所述上游电磁阀和所述下游电磁阀都是高频电磁阀，控制阀为球阀。

进一步的，包括PLC控制柜，所述PLC控制柜预设有正常工作下的压力值，上游电磁阀，上游压力传感器，下游电磁阀、下游压力传感器均与PLC控制柜信号连接。

进一步的，所述活塞上设有支柱，所述支柱穿过控制腔，垂直于阀芯的底面设置，活塞和支柱前后滑动且二者间隙配合，支柱上设有位移传感器，所述位移传感器与PLC 控制柜信号连接。

进一步的，所述阀体包括左阀体和右阀体，左阀体和右阀体通过螺母紧固链接，二者之间设有密封圈，出水口设置在右阀体上。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和积极效果如下。

1、本实用新型采用轴流活塞式结构，阀门水力特性良好，阀门开度与流行成线性特性，有利调节精度，并且，轴流式的出水口，具有自动消能特性，阀门振动、汽蚀很小，通过对进水量的控制开间接阀芯门开度，阀门开度完全可控，且精度非常高，将阀门开度与阀门压差进行关联，实现了阀门取代流量计的功能。

2、高频电磁阀的跳动，将压力变化对阀门开度的影响完全消除，将压力变化与阀门开度之间的关联信号转化成数字信号，有利智能化集成控制。

3、通过接入各种传感器，可实现所有需要控制的功能如：减压、持压、泄压、液位控制、流量控制、温度控制。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型一种智能调节调节阀的结构示意图；

图2是本实用新型一种智能调节阀图1的B部放大图；

图3是本实用新型一种智能调节阀调节阀的PLC控制柜的电路图；

附图标记：

1、阀体；101、左阀体；102、右阀体；2、阀芯；201、导流罩；202、活塞；203、活塞缸；3、进水口；4、进水腔；5、出水口；6、出水腔；7、控制腔、8、外空腔；9、内空腔；10、微型针阀；11、第一管道；12、第二管道；13、第三管道；14、第一针阀； 15、第二针阀；16、上游电磁阀；17、上游压力传感器；18、下游电磁阀；19、下游压力传感器；20、控制阀；21、PLC控制柜，22、支柱；23、位移传感器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或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”等仅用于描述目的，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”等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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。

如图1～图3所示，一种智能调节阀，包括阀体1、设置在阀体1两端的进水口3、出水口5、设置在阀体1内部的阀芯2、阀芯2包括导流罩201、活塞202和活塞缸203，阀芯2与阀体1之间形成进水腔4和出水腔6，活塞202设置在阀芯2内部，活塞202 与导流罩201密封配合形成控制腔7，活塞202与活塞缸203之间形成外空腔8和内空腔 9，外空腔8与进水腔4连通，内空腔9与出水腔6连通，控制腔7通过第一管道11与第三管道13连接与进水口3连通，控制腔7通过管道13与第二管道12与出水口5连通，第三管道13设有控制阀20，控制腔分别与进水口和出水口连接，使控制腔实现与上或下游介质输送。

优选地，活塞伸出状态下，介质经过第一管道11和第三管道13连通进水口3和控制腔7，第一管道11上依次设置第一针阀14，上游电磁阀16，第一针阀14和上游电磁阀16之间设有上游压力传感器17；活塞收回状态下，介质经过第二管道12和第三管道 13连通出水口3和控制腔7，第二管道12上依次设置下游压力传感器19，下游电磁阀 18，下游压力传感器19和下游电磁阀之间设有第二针阀15。通过压力传感器采集管道内的压力，控制管道上的电磁阀，从而调节空腔内的压力。

优选地，活塞202与活塞缸203接触面设有密封圈，活塞缸203与导流罩201设有密封圈，增强密封性。

优选地，进水腔与出水腔连通，出水腔6进口的宽度大于进水腔4出口的宽度，进水腔4等宽设置。

优选地，活塞202为T型。两边的外空腔8相对于内空腔9对称设置，内空腔9的直径大于外空腔8的直径，使各空腔形成压力差。

优选地，上游电磁阀16和所述下游电磁阀18都是高频电磁阀，高频电磁阀提高调节精度，控制阀20为球阀。

优选地，PLC控制柜21，PLC控制柜21预设有正常工作下的压力值，上游电磁阀16，上游压力传感器17，下游电磁阀17、下游压力传感器19均与PLC控制柜21信号连接，通过压力传感器采集到的压力信号，通过与预设压力值对比，控制柜发出加压或泄压信号，调整电磁阀。

优选地，活塞202上设有支柱22，所述支柱22穿过控制腔7，垂直于阀芯的底面设置，活塞202和支柱22前后滑动且二者间隙配合，控制柜可实时监测阀门的开度。

优选地，支柱22上设有位移传感器23，位移传感器23与PLC控制柜21信号连接，位移转化为电信号传输到控制柜，检测阀门的开度。

优选地，所述阀体1包括左阀体和右阀体，左阀体和右阀体通过螺母紧固链接，二者之间设有密封圈，出水口设置在右阀体上方便安装。

当介质流过阀门，在阀门活塞出口处形成上、下游压差，上游压力永远大于下游压力，上、下游压力传感器采集阀门上、下游压力，根据控制需求。

PLC控制柜内的电路图，上游压力传感器和下游压力传感器分别与压力变送器信号连接，压力变送器通过线路信号传输给CPU，CPU内通过数据换算控制中间继电器线圈，cup 信号输出端控制上游电磁阀的线路1，串联有电磁阀1线圈串联有开关，中间继电器线圈 1控制电磁阀线圈1的开关。

CPU输出信号输出端控制下游的电磁阀的线路2，中间串联有电磁阀2线圈，串联有开关，中间继电器线圈2控制电磁阀线圈2的闭合，线路1和线路2是并联连接。

当需要调节下游压力时，将下游压力传感器采集到的压力与PLC控制柜设定压力对比，如设定压力低，则阀门执行减压指令，此时PLC程序控制下游电磁阀关闭，上游电磁阀按一定设定频次跳动，每开关一次，从上游接入P1压力进入控制腔，此时控制腔压强＝进水腔压强,活塞右作用力的面积S＝左作用力外空腔作用力面积S1+左作用力内空腔作用力面积S2，活塞向右作用力＝P1*S,活塞向左作用力＝外空腔压强*S1+内空腔压强*S2，因内空腔压强＝进水腔压强＝P1，S＝S1+S2,控制腔压强远大于内空腔压强，则明显有活塞向右作用力大于活塞向左作用力，因此阀门执行关阀动作。而每一次跳动进入控制腔的水量，所增加的体积，换算成活塞行程，则等于阀门关闭的开关量，该开关量通过与上游电磁阀串联的针型阀控制，可精确到满行程的0.1％；

当下游压力达到设定值时，PLC对上游电磁阀发送关阀指令，上游电磁阀关闭，则控制腔内的水恒定体积，此时阀门保持在所需求的开度不动，阀门减压设定目标达成；

当下游压力因用水量增加而降低，低于设定值时，此时PLC执行增压指令，上游电磁阀保持关闭状态不动，下游电磁阀按一定设定频次跳动，每开关一次，下游电磁阀接入P2压力进入控制腔，此时控制腔压力＝出水腔压力＝P2，活塞向右作用力＝P2*S,活塞向左作用力＝外空腔压强*S1+内空腔压强*S2，因内空腔压强＝出水腔压强＝P2，且S＝S1+S2, 则明显有活塞向右作用力小于活塞向左作用力，因此阀门执行开阀动作，开阀过程与关阀相同，通过电磁阀频跳阀芯门开启精度。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种智能调节阀，其特征在于：包括阀体(1)、设置在阀体(1)两端的进水口(3)、出水口(5)、设置在阀体(1)内部的阀芯(2)、所述阀芯(2)包括导流罩(201)、活塞(202)和活塞缸(203)，

所述阀芯(2)与阀体(1)之间形成进水腔(4)和出水腔(6)，

所述活塞(202)设置在阀芯(2)内部，活塞(202)与导流罩(201)密封配合形成控制腔(7)，所述活塞(202)与活塞缸(203)之间形成外空腔(8)和内空腔(9)，

所述外空腔(8)与进水腔(4)连通，

所述内空腔(9)与出水腔(6)连通，

所述控制腔(7)通过第一管道(11)与第三管道(13)连接与进水口(3)连通，所述控制腔(7)通过管道(13)与第二管道(12)与出水口(5)连通，

所述第三管道(13)设有控制其通断的控制阀(20)。

2.根据权利要求1所述一种智能调节阀，其特征在于：活塞伸出状态下，介质经过第一管道(11)和第三管道(13)连通进水口(3)和控制腔(7)，第一管道(11)上依次设置第一针阀(14)，上游电磁阀(16)，第一针阀(14)和上游电磁阀(16)之间设有上游压力传感器(17)。

3.根据权利要求1所述一种智能调节阀，其特征在于：活塞收回状态下，介质经过第二管道(12)和第三管道(13)连通出水口(5)和控制腔(7)，第二管道(12)上依次设置下游压力传感器(19)，下游电磁阀(18)，下游压力传感器(19)和下游电磁阀之间设有第二针阀(15)。

4.根据权利要求1所述一种智能调节阀，其特征在于：活塞(202)与活塞缸(203)接触面设有密封圈，活塞缸(203)外侧与导流罩(201)接触面设有密封圈。

5.根据权利要求1所述一种智能调节阀，其特征在于：进水腔(4)与出水腔(6)连通，出水腔(6)进口的宽度大于进水腔(4)出口的宽度，进水腔(4)等宽设置。

6.根据权利要求1所述一种智能调节阀，其特征在于：所述活塞(202)为T型，两边的外空腔(8)相对于内空腔(9)对称设置，内空腔(9)的直径大于外空腔(8)的直径。

7.根据权利要求2所述一种智能调节阀，其特征在于：所述上游电磁阀(16)是高频电磁阀，控制阀(20)为球阀。

8.根据权利要求1所述一种智能调节阀，其特征在于：包括PLC控制柜(21)，所述PLC控制柜(21)预设有正常工作下的压力值，上游电磁阀(16)，上游压力传感器(17)，下游电磁阀(18)、下游压力传感器(19)均与PLC控制柜(21)信号连接。

9.根据权利要求1所述一种智能调节阀，其特征在于：所述活塞(202)上设有支柱(22)，所述支柱(22)穿过控制腔(7)，垂直于阀芯(2)的底面设置，活塞(202)和支柱(22)前后滑动且二者间隙配合，所述支柱(22)上设有位移传感器(23)，所述位移传感器(23)与PLC控制柜(21)信号连接。

10.根据权利要求1-6任意一项所述一种智能调节阀，其特征在于：所述阀体(1)包括左阀体和右阀体，左阀体和右阀体通过螺母紧固链接，二者之间设有密封圈，出水口(5)设在右阀体上。

Images