專利名稱：開關(guān)信號位移反饋式電動先導(dǎo)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥件，具體為一種開關(guān)信號可位移反饋的電動先導(dǎo)閥。
背景技術(shù)：
閘閥是對流體管路實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制的重要元件。隨著信息技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，人們開發(fā)出了各種可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動化控制的電磁閥。在工業(yè)控制系統(tǒng)中電磁閥被廣泛應(yīng)用于調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閻是用電磁效應(yīng)進(jìn)行控制，主要的控制方式由繼電器控制。按工作原理，電磁閥可分為直動式、分布直動式、先導(dǎo)式。其中先導(dǎo)式電磁閥是在閻上部構(gòu)造一個先導(dǎo)腔，通電時，電磁力把先導(dǎo)孔打開，先導(dǎo)腔壓力迅速下降，在閥芯周圍形成下高上低的壓差，流體壓力推動閥芯向上移動，打開；斷電時，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口壓力通過旁通孔迅速傳達(dá)至先導(dǎo)腔，在閥芯周圍形成下低上高的壓差，流體壓力推動閥芯向下移動，關(guān)閉。電磁閥具有通徑較高，流體壓力范圍上限高， 功率消耗低，可任意角度安裝等優(yōu)點(diǎn)。近年來，隨著農(nóng)業(yè)灌溉自動化技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)田灌溉管網(wǎng)系統(tǒng)中大量使用了電磁閥。由于農(nóng)田環(huán)境與一般工業(yè)環(huán)境相比具有控制范圍廣、流體壓力變幅大、安裝工位不平整、系統(tǒng)裸露受外界干擾多、每年須拆裝各一次、使用管理相對粗放等特點(diǎn)，并且由于電磁閥數(shù)量多、在整個工程中造價占比高，因而對電磁閥的經(jīng)濟(jì)性和可靠性提出了更高的要求。自20世紀(jì)80年代以來，中國從以色列、荷蘭等國家引入一批灌溉自動化技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行了示范應(yīng)用。但由于國外技術(shù)成本昂貴、操作復(fù)雜、系統(tǒng)維護(hù)困難、應(yīng)用過程中技術(shù)服務(wù)無法保證等缺點(diǎn)，我國企業(yè)和科研單位開始進(jìn)行自主研發(fā)。特別是與農(nóng)業(yè)灌溉管理計算機(jī)控制系統(tǒng)、滴灌工程自動化優(yōu)化設(shè)計等技術(shù)進(jìn)行一體化組裝開發(fā)，取得了較好的效果。作為滴灌節(jié)水技術(shù)的升級技術(shù)，自動化滴灌近幾年來得到了快速發(fā)展和推廣應(yīng)用。目前農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域使用的先導(dǎo)式電磁閥，大多是利用電磁共軛方法通過電流信號的有無來實(shí)現(xiàn)對永磁體先導(dǎo)閥芯的上下移動從而實(shí)現(xiàn)先導(dǎo)孔的啟閉，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)閘閥的開合。但該類電磁閥在灌溉工作時，閘閥處于打開狀態(tài)時，永磁體先導(dǎo)閥芯由于磁吸作用力處于上移懸空狀態(tài)，需要一直保持通電，不僅功率消耗大，而且在受到外力觸碰時容易造成先導(dǎo)閥芯瞬間脫離磁吸而下落從而改變正常工況的情形。另外由于灌溉系統(tǒng)的輪灌制度的要求，系統(tǒng)內(nèi)的電磁閥被設(shè)計為多個獨(dú)立的輪灌組，組內(nèi)電磁閻工況相同。由于遠(yuǎn)程控制的電磁閥在線路、閥體靈敏性方面存在的故障率，致使系統(tǒng)指揮中心發(fā)出的開關(guān)指令不一定能實(shí)現(xiàn)閘閥的開啟和關(guān)閉，不僅無法達(dá)到灌溉質(zhì)量目標(biāo)，而且會使流體壓力等參數(shù)改變，對系統(tǒng)正常運(yùn)行造成影響。因此需要反饋開關(guān)信號來掌握電磁閥的實(shí)際開關(guān)狀態(tài)。早期的電磁閥反饋技術(shù)是利用設(shè)置在流體通道內(nèi)的壓力感應(yīng)器來感應(yīng)閘閥是否打開或關(guān)閉，但由于灌溉系統(tǒng)各輪灌組之間、以及每個閻體在不同時間段的實(shí)際工況壓力變幅較大，致使壓力傳感器的靈敏性和準(zhǔn)確性無法保證。申請?zhí)枮?00720076241. X的中國專利遠(yuǎn)程信號反饋電磁閥，包括電磁線圈、閥體、閥芯，其電磁線圈包括漆包線圈、線圈外殼，其閥體包括隔磁管、閥蓋，其閥芯包括動磁芯、彈簧、活塞、導(dǎo)向桿、感應(yīng)磁鋼。其電磁線圈與閥體頂部的隔磁管連接，閥芯設(shè)于閥體內(nèi)。其信號反饋裝置包括安裝基座、信號傳感器。該方案的信號反饋裝置采用了位移傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)信號的采集和遠(yuǎn)程反饋，但其傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜價格昂貴。另外本閘閥屬于一種電磁閥，其閥芯移動依靠電磁力驅(qū)動，其打開(或者關(guān)閉)狀態(tài)下需要一直保持通電，能耗較聞。申請?zhí)枮?01110045326. 2的中國專利“一種帶有閥位反饋信號的先導(dǎo)式電磁閥”公開了一種帶有閥位反饋信號的先導(dǎo)式電磁閥，包括先導(dǎo)閥、電磁閥線圈和主閥，先導(dǎo)閥由護(hù)套和設(shè)于其內(nèi)的并可在線圈電磁力驅(qū)動下滑動的閥芯構(gòu)成，主閥閥體內(nèi)腔設(shè)有可沿其內(nèi)壁滑動的主閻關(guān)閉件，先導(dǎo)閥和主閥的腔室相通，并設(shè)置了用于指示主閥閥位狀態(tài)的第一觸點(diǎn)開關(guān)和用于指示先導(dǎo)閥閥位狀態(tài)的第二觸點(diǎn)開關(guān)，第一觸點(diǎn)開關(guān)位于主閥內(nèi)腔上頂面與主閥關(guān)閉件上端面之間，第二觸點(diǎn)開關(guān)位于護(hù)套內(nèi)腔上頂面與閥芯上端面之間。該技術(shù)方案先導(dǎo)閥閥芯為磁力驅(qū)動，打開狀態(tài)下需要穩(wěn)定供電；其閻位狀態(tài)顯示利用了機(jī)械式觸碰接通信號電路的方式，其靈敏性容易受到流體介質(zhì)狀況、觸碰機(jī)構(gòu)可靠性等因素的影響； 并且其信號反饋機(jī)構(gòu)相對復(fù)雜，先導(dǎo)閥體與主閥體一體化設(shè)計，不便于維護(hù)拆卸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種耗電省、開關(guān)狀態(tài)自行保持、開關(guān)信號準(zhǔn)確遠(yuǎn)程反饋、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于組裝和維護(hù)拆卸的灌溉閘閥。本發(fā)明提供的一種開關(guān)信號位移反饋式電動先導(dǎo)閥，包括閥腔流道，以及由閥芯、閥壁、閥蓋組成的閥座，并且閥腔流道進(jìn)口端與閥座成鈍角。該閥還包含有位移傳感器和先導(dǎo)式驅(qū)動機(jī)構(gòu)。所述的先導(dǎo)式驅(qū)動機(jī)構(gòu)的組成為在閥芯的頂面和閥壁之間用皮囊連接，由皮囊和閥蓋構(gòu)成閥頂空腔，閥芯的頂面與閥蓋之間設(shè)有彈簧，閥芯中設(shè)有通孔將閥腔流道前端和閥頂空腔連通；在閥蓋側(cè)壁上設(shè)置先導(dǎo)塊，該先導(dǎo)塊上部有先導(dǎo)室，所述的先導(dǎo)室與閥頂空腔之間設(shè)有上通孔；在該先導(dǎo)室中設(shè)立支點(diǎn)觸頭和開關(guān)觸嘴，其中開關(guān)觸嘴與通向閻腔的下通孔相連；所述先導(dǎo)塊的上部設(shè)置電動驅(qū)動單元，該電動驅(qū)動單元的輸出端為分別與支點(diǎn)觸頭和開關(guān)觸嘴相對應(yīng)的兩個驅(qū)動觸頭，并且驅(qū)動觸頭的工位通過機(jī)械方式鎖止。所述的位移傳感器的構(gòu)成為在閥芯頂部嵌入式裝設(shè)磁鋼，在閥蓋中心設(shè)置密封室，在密封室中裝有干簧管。該開關(guān)信號位移反饋式電動先導(dǎo)閥，由于將先導(dǎo)閥芯移動方式由磁動式改為機(jī)械驅(qū)動，使驅(qū)動觸頭達(dá)到開關(guān)兩種工位后被固定，從而不需要一直供電維持。另外位移式開關(guān)信號反饋方式為利用干簧管的特性通過磁鋼與其的接近距離實(shí)現(xiàn)干簧管導(dǎo)電或斷路，從而用電路信號反應(yīng)閥芯的位置，實(shí)現(xiàn)開啟狀態(tài)實(shí)時反饋。其結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、能耗低、靈敏性高。


圖I為本發(fā)明軸向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的電動驅(qū)動裝置立體示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I及圖2，本發(fā)明的開關(guān)信號位移反饋式電動先導(dǎo)閥，包括閥腔流道1，以及由閥芯2、閥壁6、閥蓋9組成的閥座，閥腔流道I進(jìn)口端與閥座成鈍角；該先導(dǎo)閥還包括位移傳感器、先導(dǎo)式驅(qū)動機(jī)構(gòu)。所述的先導(dǎo)式驅(qū)動機(jī)構(gòu)的組成為在閥芯2的頂面和閥壁6之間用皮囊7連接，由皮囊 和閥蓋9構(gòu)成閥頂空腔10，閥芯2的頂面與閥蓋9之間設(shè)有彈簧8，閥芯2中設(shè)有通孔3將閥腔流道I前端和閥頂空腔10連通；在閥蓋9側(cè)壁上設(shè)置先導(dǎo)塊11。所述的先導(dǎo)塊11上部有先導(dǎo)室17，該先導(dǎo)室17與閥頂空腔10之間設(shè)有上通孔16 ;在該先導(dǎo)室17中設(shè)立開關(guān)觸嘴14a和支點(diǎn)觸頭14b，其中開關(guān)觸嘴14a與通向閥腔的下通孔18相連；先導(dǎo)塊11的上部設(shè)置電動驅(qū)動單元12，該電動驅(qū)動單元12的輸出端為分別與開關(guān)觸嘴14a和支點(diǎn)觸頭14b相對應(yīng)的兩個驅(qū)動觸頭13a、13b。電動驅(qū)動單元12的具體結(jié)構(gòu)為電動機(jī)22的輸出軸31末端設(shè)置齒輪21與驅(qū)動 盤20內(nèi)切嚙合，驅(qū)動盤20的轉(zhuǎn)軸32與單元底座相連接，驅(qū)動盤20上開設(shè)撥槽24，該撥槽24通過搖臂25與前端擺梯23相連。所述的擺梯23架設(shè)于單元底座的轉(zhuǎn)軸支點(diǎn)30之上，其下部為兩個驅(qū)動觸頭13a、13b，上部內(nèi)壁兩側(cè)裝設(shè)彈性側(cè)壁28，彈性側(cè)壁28內(nèi)室安裝凸輪27，該凸輪27與搖臂25的前端相連；并且在搖臂25的下方設(shè)置止回?fù)鯄K26。所述的位移傳感器的構(gòu)成為在閥芯2頂部嵌入式裝設(shè)磁鋼5，在閥蓋9中心設(shè)置密封室4，在密封室4中裝有干簧管18。本實(shí)施例中閥蓋9與閥壁6之間，皮囊7與閥壁6之間，先導(dǎo)塊11與閥蓋9以及與電動驅(qū)動單位12之間均為法蘭式活動連接；并且所述的密封室4與閥蓋9為螺旋連接。閥腔流道I的內(nèi)壁與閥芯2底面邊沿為楔形配合，并且在通孔3的進(jìn)口端設(shè)置濾網(wǎng)。本實(shí)施例的電動先導(dǎo)閥工作過程為當(dāng)給予電動機(jī)22關(guān)閥電流信號時，齒輪21與驅(qū)動盤20均逆時針旋轉(zhuǎn)，撥槽24中的搖臂25也逆時針旋轉(zhuǎn)，從而帶動凸輪27壓向左側(cè)彈性側(cè)壁28，搖臂25停止于左側(cè)止回?fù)鯄K26的位置，此時擺梯23圍繞轉(zhuǎn)軸支點(diǎn)30逆時針轉(zhuǎn)過一定角度，驅(qū)動觸頭13a向下而13b向上運(yùn)動。驅(qū)動觸頭13a與開關(guān)觸嘴14閉合，先導(dǎo)室17內(nèi)的水流被截止，閥頂空腔10注水滿后壓力增大，加之彈簧8作用力推動，閥芯2向下移動關(guān)閉通道1，實(shí)現(xiàn)閘閥關(guān)閉。同理當(dāng)給予電動機(jī)22開閥電流信號時，齒輪21與驅(qū)動盤20均順時針旋轉(zhuǎn)，撥槽24中的搖臂25也順時針旋轉(zhuǎn)，從而帶動凸輪27壓向右側(cè)彈性側(cè)壁28，搖臂25停止于右側(cè)止回?fù)鯄K26的位置，擺梯23圍繞轉(zhuǎn)軸支點(diǎn)30順時針轉(zhuǎn)過一定角度，驅(qū)動觸頭13a向上而13b向下運(yùn)動。驅(qū)動觸頭13a與開關(guān)觸嘴14斷開，先導(dǎo)水路通暢，閥頂空腔10壓力減小，在水道I前端水壓作用下，當(dāng)水壓> (彈簧8彈力+皮囊7變形阻力+閥芯2自重)時，閥芯2被向上頂起，閘閥處于打開位。此時由于磁鋼5與干簧管18比較接近，干簧管18導(dǎo)電產(chǎn)生電流信號，將閘閥開啟信號反饋給指揮中心。同理當(dāng)閥芯2下落關(guān)閉時，干簧管18不導(dǎo)電，無電流產(chǎn)生，控制中心無電流信號顯示。本實(shí)施例電動機(jī)22的工作電流及電壓參數(shù)為120mA\6-12v，脈沖寬度50ms。本實(shí)施例由于將先導(dǎo)閥芯移動方式由磁動式改為機(jī)械驅(qū)動，并且由于電動驅(qū)動單元中使用了彈性側(cè)壁28及凸輪27的配合設(shè)計，使驅(qū)動觸頭13a、13b達(dá)到既定工位后被固定，從而不需要一直供電維持，穩(wěn)定性好，省電節(jié)能。
用干簧管18的磁吸導(dǎo)電性反饋閥芯2的位置，結(jié)構(gòu)簡單，準(zhǔn)確性高。并且密封室4與閥蓋9為螺旋連接，不僅可調(diào)節(jié)干簧管18的安裝深度實(shí)現(xiàn)精確反饋，而且方便維修更換。另外由于閥蓋9與閻壁6之間，皮囊7與閻壁6之間，先導(dǎo)塊11與閥蓋9以及與電動驅(qū)動單位12之間均為法蘭式活動連接，可方便組裝和維修拆卸。閥腔流道I的內(nèi)壁與閥芯2底面邊沿為楔形配合，封閉可靠。并且通孔3的進(jìn)口端設(shè)置濾網(wǎng)，可預(yù)防水中雜質(zhì)進(jìn)入閥頂空腔10和先導(dǎo)室17，保證先導(dǎo)驅(qū)動的靈敏性和可靠性?！?br> 權(quán)利要求
1.一種開關(guān)信號位移反饋式電動先導(dǎo)閥，包括閥腔流道(1)，以及由閥芯(2)、閥壁(6)、閥蓋(9)組成的閥座，閥腔流道(I)進(jìn)口端與閥座成鈍角；該先導(dǎo)閥還包括位移傳感器、先導(dǎo)式驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述的先導(dǎo)式驅(qū)動機(jī)構(gòu)的組成為在閥芯(2)的頂面和閥壁(6)之間用皮囊(7)連接，由皮囊(7)和閥蓋(9)構(gòu)成閥頂空腔(10)，閥芯⑵的頂面與閥蓋(9)之間設(shè)有彈簧(8)，閥芯⑵中設(shè)有通孔⑶將閥腔流道⑴前端和閥頂空腔(10)連通；在閥蓋(9)側(cè)壁上設(shè)置先導(dǎo)塊(11)，所述的先導(dǎo)塊(11)上部有先導(dǎo)室(17)，該先導(dǎo)室(17)與閥頂空腔(10)之間設(shè)有上通孔(16);在該先導(dǎo)室(17)中設(shè)立開關(guān)觸嘴(14a)和支點(diǎn)觸頭(14b)，其中開關(guān)觸嘴(14a)與通向閥腔的下通孔(18)相連；先導(dǎo)塊(11)的上部設(shè)置電動驅(qū)動單元(12)，該電動驅(qū)動單元(12)的輸出端為分別與開關(guān)觸嘴(14a)和支點(diǎn)觸頭(14b)相對應(yīng)的兩個驅(qū)動觸頭(13a、13b)； 所述的電動驅(qū)動單元(12)的具體結(jié)構(gòu)為電動機(jī)(22)的輸出軸(31)末端設(shè)置齒輪(21)與驅(qū)動盤(20)內(nèi)切嚙合，驅(qū)動盤(20)的轉(zhuǎn)軸(32)與單元底座相連接，驅(qū)動盤(20)上開設(shè)撥槽(24)，該撥槽(24)通過搖臂(25)與前端擺梯(23)相連；所述的擺梯(23)架設(shè)于單元底座的轉(zhuǎn)軸支點(diǎn)(30)之上，其下部為兩個驅(qū)動觸頭(13a、13b)，上部內(nèi)壁兩側(cè)裝設(shè)彈性側(cè)壁(28)，彈性側(cè)壁(28)內(nèi)室安裝凸輪(27)，該凸輪(27)與搖臂(25)的前端相連；并且在搖臂(25)的下方設(shè)置止回?fù)鯄K(26)； 所述的位移傳感器的構(gòu)成為在閥芯(2)頂部嵌入式裝設(shè)磁鋼(5)，在閥蓋(9)中心設(shè)置密封室(4)，在密封室(4)中裝有干簧管(18)。
2.如權(quán)利要求I所述的電動先導(dǎo)閥，其特征在于所述的閥蓋(9)與閥壁(6)之間，皮囊⑵與閥壁(6)之間，先導(dǎo)塊(11)與閥蓋(9)以及與電動驅(qū)動單位(12)之間均為法蘭式活動連接；并且所述的密封室(4)與閥蓋(9)為螺旋連接。
3.如權(quán)利要求I或2所述的電動先導(dǎo)閥，其特征在于所述的閥腔流道(I)的內(nèi)壁與閥芯(2)底面邊沿為楔形配合，并且通孔(3)的進(jìn)口端設(shè)置濾網(wǎng)。
全文摘要
一種開關(guān)信號位移反饋式電動先導(dǎo)閥，包括閥腔流道，以及由閥芯、閥壁、閥蓋組成的閥座，以及位移傳感器和先導(dǎo)式驅(qū)動機(jī)構(gòu)。其先導(dǎo)式驅(qū)動機(jī)構(gòu)為在閥芯的頂面和閥壁之間用皮囊連接，由皮囊和閥蓋構(gòu)成閥頂空腔，閥芯的頂面與閥蓋之間設(shè)有彈簧，在閥蓋側(cè)壁上設(shè)置先導(dǎo)塊，所述先導(dǎo)塊的上部設(shè)置電動驅(qū)動單元，其輸出端的驅(qū)動觸頭的工位通過機(jī)械方式鎖止。所述的位移傳感器是在閥芯頂部嵌入式裝設(shè)磁鋼，并在閥蓋中裝有干簧管。該先導(dǎo)閥耗電省、開關(guān)狀態(tài)自行保持、開關(guān)信號準(zhǔn)確遠(yuǎn)程反饋、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于組裝和維護(hù)拆卸。是理想的農(nóng)田灌溉自動化控制閘閥。
文檔編號F16K31/04GK102797895SQ20121030717
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者鄭重, 馬富裕, 王孔相, 王明亮, 唐軍紅 申請人:新疆石達(dá)賽特科技有限公司