專利名稱：帶自動排水的水比例閥及其控制系統(tǒng)和自動調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水比例閥，更具體的是涉及一種用于燃?xì)鉄崴鞯膸ё詣优潘乃壤y的結(jié)構(gòu)、及其控制系統(tǒng)和水流量的自動調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
目前燃?xì)鉄崴髦饕峭ㄟ^防凍加熱體反復(fù)加熱水箱達(dá)到防凍功能，在寒冷的冬天，防凍加熱體反復(fù)啟動，不僅防凍效果不理想，且易損壞。現(xiàn)階段燃?xì)鉄崴鞑捎玫乃壤y通過其閥芯的螺旋升降、軸向封堵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)水量，這種比例閥沒有自動排水功能，在進(jìn)水壓力較大下水比例閥容易出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，而且制作工藝比較復(fù)雜，導(dǎo)致制造成本較聞。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有燃?xì)鉄崴鞔嬖诘纳鲜鰡栴}，針對性地提供的一種結(jié)構(gòu)合理、工藝簡單、制造成本低、關(guān)閉時能自動排水的、進(jìn)水壓力較大時不會出現(xiàn)卡死現(xiàn)象的水比例閥。具體技術(shù)方案如下一種帶自動排水的水比例閥，包括閥體、閥芯和閥柄，閥體內(nèi)部設(shè)置有球形腔體，球形腔體兩邊分別為水比例閥的進(jìn)水通道和出水通道；閥芯密封匹配地設(shè)置在該球形腔體內(nèi)， 其內(nèi)部設(shè)有貫通閥芯兩側(cè)的閥芯孔，閥柄穿過閥體垂直設(shè)置在閥芯表面，閥柄與閥芯孔的軸向不相平行，轉(zhuǎn)動閥柄就可以帶動閥芯轉(zhuǎn)動，控制閥芯孔連通或阻斷進(jìn)水通道和出水通道；其特征是所述閥柄與設(shè)置在閥體外的驅(qū)動裝置連接；閥體側(cè)面設(shè)置有排水通道，該排水通道在所述水比例閥關(guān)閉狀態(tài)下通過所述球形腔體與閥芯孔連通；閥芯一側(cè)設(shè)有半通芯孔，該半通芯孔從閥芯孔貫通到閥芯一側(cè)表面，半通芯孔與閥芯孔在閥芯內(nèi)形成三通形狀。 三通形狀形狀使出水通道任何時候都與閥芯孔連通。閥門打開時，進(jìn)水通道和出水通道通過閥芯孔連通，旋轉(zhuǎn)閥芯，就可以調(diào)節(jié)閥芯孔調(diào)節(jié)閥芯孔與球形腔體的內(nèi)壁密封配合縫隙的大小，即調(diào)節(jié)閥芯孔連通進(jìn)水通道和出水通道的橫截面大小，從而實(shí)現(xiàn)對水流量的調(diào)節(jié)， 此時半通芯孔在排水通道相對的閥體一側(cè)。當(dāng)閥芯轉(zhuǎn)動一定角度，該橫截面大小變?yōu)椤傲恪?時，閥芯孔全被球形腔體密封住，即閥芯阻斷進(jìn)水通道和出水通道之間的通路，閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；此時半通芯孔與出水通道相通，并通過閥芯孔一端與排水通道相通，出水通道側(cè)的水經(jīng)半通芯孔和閥芯孔從排水通道排出，防止與出水通道連通的水箱內(nèi)水結(jié)冰而凍壞水箱。
作為所述水比例閥的進(jìn)一步說明，所述驅(qū)動裝置主要由步進(jìn)電機(jī)和變速機(jī)構(gòu)組成，所述該閥柄通過變速機(jī)構(gòu)與步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動軸連接。使調(diào)節(jié)和控制自動化。
作為所述水比例閥的進(jìn)一步說明，所述變速機(jī)構(gòu)為齒輪傳動變速機(jī)構(gòu)。
進(jìn)一步的，所述閥體為管狀結(jié)構(gòu)。使結(jié)構(gòu)更為合理簡單。
進(jìn)一步的，所述排水通道垂直于閥體。
作為所述水比例閥的改進(jìn)，所述球形腔體設(shè)置在閥體的內(nèi)中部。以減小整體的體積。
作為所述水比例閥的改進(jìn)，所述球形腔體由閥體的內(nèi)中部設(shè)置向內(nèi)弧形凹陷環(huán)狀凸臺構(gòu)成，該弧形凹陷與所述的閥芯表面的弧度相吻合。
作為所述水比例閥的改進(jìn)，所述排水通道相對于閥體向進(jìn)水通道一側(cè)傾斜設(shè)置。 排水更快，效果更好。
作為所述水比例閥的改進(jìn)，所述所述閥柄、閥芯孔和半通芯孔三者互相垂直設(shè)置， 使調(diào)節(jié)更方便。
作為所述水比例閥的另一種情況，所述驅(qū)動裝置為旋鈕或手柄。這種情況適用于手動調(diào)節(jié)。
一種如前所述的帶自動排水的水比例閥的控制系統(tǒng)，包括傳感系統(tǒng)、主控制器、水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)；其中傳感系統(tǒng)包設(shè)置在熱水器中的括防凍傳感器、設(shè)置在水比例閥中的水流量傳感器和溫度傳感器，此三種傳感器與主控制器中的數(shù)據(jù)采集器相連，分別檢測熱水器的冰凍狀態(tài)、水流量和水的溫度；主控制器包括數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、控制模塊、防凍控制模塊、水流量控制模塊，數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)計(jì)算模塊連接，控制模塊分別與括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、防凍控制模塊、水流量控制模塊連接；對傳感器的信號和控制信號進(jìn)行處理后輸出控制信號；水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括驅(qū)動裝置和水比例閥，驅(qū)動裝置分別與防凍控制模塊、水流量控制模塊連接；驅(qū)動裝置與設(shè)置在水比例閥的閥芯并伸出閥體外的閥柄連接；通過旋轉(zhuǎn)閥芯的方式，使閥芯孔連通水比例閥內(nèi)的進(jìn)水通道和出水通道，或使閥芯阻斷進(jìn)水通道和出水通道的同時使半通芯孔和閥芯孔連通出水通道和閥體側(cè)面的排水通道。
作為前面所述控制系統(tǒng)的改進(jìn)，水流量傳感器和溫度傳感器設(shè)置在帶自動排水的水比例閥的進(jìn)水通道側(cè)。
一種如前所述的帶自動排水的水比例閥的水流量自動調(diào)節(jié)方法，其特征是包括以下步驟采用前面所述的帶自動排水的水比例閥的控制系統(tǒng)的步驟；通過主控制器設(shè)定水流量的步驟；主控制器通過水流量控制模塊來控制水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的驅(qū)動裝置帶動閥芯轉(zhuǎn)動， 調(diào)節(jié)閥芯孔與球形腔體的內(nèi)壁配合縫隙來連通進(jìn)水通道和出水通道，達(dá)到控制水流量的步驟；水流量傳感器和溫度傳感器反饋相應(yīng)水流量和水溫信號到主控制器的步驟；防凍傳感器反饋相應(yīng)信號到主控制器的步驟；主控制器通過防凍控制模塊來控制水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的驅(qū)動裝置帶動閥芯轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)閥芯孔轉(zhuǎn)到球形腔體密封側(cè)來阻斷進(jìn)水通道和出水通道間通道，同時使半通芯孔和閥芯孔連通出水通道和閥體側(cè)面的排水通道的步驟。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案所能達(dá)到的有益效果是I、本發(fā)明成采用在閥體的側(cè)部設(shè)置連通閥芯孔的排水口，能自動排水，防止燃?xì)鉄崴魉鋬?nèi)的水結(jié)冰而凍壞水箱，從根本上解決防凍問題，不用防凍加熱體，簡化了燃?xì)鉄崴鞯慕Y(jié)構(gòu)，減少了生產(chǎn)工藝步驟，降低了燃?xì)鉄崴魃a(chǎn)成本。
2、閥芯采用球閥密封結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)合理、體積較小、工藝簡單、制造成本低；步進(jìn)電機(jī)通過齒輪傳動帶動球閥轉(zhuǎn)動，球閥轉(zhuǎn)動時可以控制水流通過的截面積來達(dá)到調(diào)節(jié)水流量， 不受進(jìn)水壓力影響，消除了水比例閥卡死現(xiàn)象。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明及其有益技術(shù)效果進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，其中圖I為帶自動排水的水比例閥垂直縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為帶自動排水的水比例閥正常開啟狀態(tài)時水平縱剖面示意圖；圖3為帶自動排水的水比例閥處于防凍狀態(tài)時的水平縱剖面示意圖；圖4為帶自動排水的水比例閥電路控制系統(tǒng)構(gòu)成圖。
其中，圖2 圖3中的箭頭表示水流方向。
附圖標(biāo)記說明I、閥體 2、閥芯 3、進(jìn)水通道 4、出水通道 5、排水通道 6、閥芯孔 6-1、半通芯孔 7、驅(qū)動裝置 7-1、步進(jìn)電機(jī) 7-2、齒輪傳動變速機(jī)構(gòu) 8、水流量傳感器9、溫度傳感器 10、防凍傳感器11、主控制器 12、環(huán)狀凸臺13、閥柄14、傳感系統(tǒng)15、水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
如圖f圖3所示，圖中示出了帶自動排水的水比例閥優(yōu)選實(shí)施方式，其包括管狀結(jié)構(gòu)的閥體I、球形結(jié)構(gòu)的閥芯2和閥柄13，閥體I的內(nèi)中部設(shè)置向內(nèi)弧形凹陷環(huán)狀凸臺12 構(gòu)成球形腔體，球形腔體兩邊分別為水比例閥的進(jìn)水通道3和出水通道4 ;閥芯2密封匹配地設(shè)置在該球形腔體內(nèi)，其內(nèi)部設(shè)有貫通閥芯2兩側(cè)的閥芯孔6，閥柄13穿過閥體I垂直設(shè)置在閥芯2表面，閥柄13與閥芯孔6的軸向不相平行，轉(zhuǎn)動閥柄13就可以帶動閥芯2轉(zhuǎn)動，控制閥芯孔6連通或阻斷進(jìn)水通道3和出水通道4 ;其特征是所述閥柄與設(shè)置在閥體 I外的齒輪機(jī)構(gòu)連接，并通過齒輪傳動變速機(jī)構(gòu)7-2與步進(jìn)電機(jī)7-1的驅(qū)動軸相連；閥體I 側(cè)面設(shè)置有與閥體I垂直的排水通道5，該排水通道5在所述水比例閥關(guān)閉狀態(tài)下通過所述球形腔體與閥芯孔6連通；閥芯2 —側(cè)設(shè)有半通芯孔6-1，該半通芯孔6-1從閥芯孔6貫通到閥芯2 —側(cè)表面，并垂直于閥芯孔6和閥柄13，半通芯孔6-1與閥芯孔6在閥芯內(nèi)形成三通形狀。
為了使本發(fā)明也適用于手動調(diào)節(jié)，如上所述的帶自動排水的水比例閥，其特征是所述閥柄與設(shè)置在閥體I外的旋鈕或手柄連接，代替所述的與驅(qū)動裝置7連接。
如圖I和圖4所示，圖中示出了帶自動排水的水比例閥的控制系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施方式，其包括傳感系統(tǒng)14、主控制器11、水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)15 ;其中傳感系統(tǒng)14包設(shè)置在熱水器中的括防凍傳感器10、設(shè)置在水比例閥的進(jìn)水通道3側(cè)的水流量傳感器8和溫度傳感器9，此三種傳感器與主控制器11中的數(shù)據(jù)采集器相連；主控制器11包括數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、控制模塊、防凍控制模塊、水流量控制模塊，數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)計(jì)算模塊連接，控制模塊分別與括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、防凍控制模塊、水流量控制模塊連接；水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)15包括驅(qū)動裝置7和水比例閥，驅(qū)動裝置7分別與防凍控制模塊、水流量控制模塊連接；驅(qū)動裝置7與設(shè)置在水比例閥的閥芯2并伸出閥體I外的閥柄連接；通過旋轉(zhuǎn)閥芯2 的方式，使閥芯孔6連通水比例閥內(nèi)的進(jìn)水通道3和出水通道4，以及與閥體I側(cè)面的排水通道5相通。
使用時，在正常狀態(tài)下，水比例閥根據(jù)需要可以調(diào)節(jié)水流量，即步進(jìn)電機(jī)7-1通過齒輪傳動變速機(jī)構(gòu)7-2和閥柄13驅(qū)動球閥2轉(zhuǎn)動，控制閥芯孔6與球形腔體的內(nèi)壁配合形成的水流通道的截面積的大小控制水流量的效果；防凍啟動時，步進(jìn)電機(jī)7-1驅(qū)動球閥進(jìn)一步轉(zhuǎn)動，使球閥完全截?cái)噙M(jìn)水，該位置的球閥同時也打開側(cè)面的自動排水口，使其通過半通芯孔6 — I、閥芯孔6與出水通道相通，達(dá)到自動排水功能。
以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種帶自動排水的水比例閥，包括閥體、閥芯和閥柄，閥體內(nèi)部設(shè)置有球形腔體，球形腔體兩邊分別為水比例閥的進(jìn)水通道和出水通道；閥芯密封匹配地設(shè)置在該球形腔體內(nèi)，其內(nèi)部設(shè)有貫通閥芯兩側(cè)的閥芯孔，閥柄穿過閥體垂直設(shè)置在閥芯表面，閥柄與閥芯孔的軸向不相平行，轉(zhuǎn)動閥柄就可以帶動閥芯轉(zhuǎn)動，控制閥芯孔連通或阻斷進(jìn)水通道和出水通道；其特征是所述閥柄與設(shè)置在閥體外的驅(qū)動裝置連接；閥體側(cè)面設(shè)置有排水通道，該排水通道在所述水比例閥關(guān)閉狀態(tài)下通過所述球形腔體與閥芯孔連通；閥芯一側(cè)設(shè)有半通芯孔，該半通芯孔從閥芯孔貫通到閥芯一側(cè)表面，半通芯孔與閥芯孔在閥芯內(nèi)形成三通形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶自動排水的水比例閥，其特征是所述驅(qū)動裝置主要由步進(jìn)電機(jī)和變速機(jī)構(gòu)組成，所述該閥柄通過變速機(jī)構(gòu)與步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動軸連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶自動排水的水比例閥，其特征是所述變速機(jī)構(gòu)為齒輪傳動變速機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的帶自動排水的水比例閥，其特征是所述閥體為管狀結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的帶自動排水的水比例閥，其特征是所述球形腔體設(shè)置在閥體的內(nèi)中部。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的帶自動排水的水比例閥，其特征是所述閥柄、閥芯孔和半通芯孔三者互相垂直設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的帶自動排水的水比例閥，其特征是所述驅(qū)動裝置為旋鈕或手柄。
8.一種如權(quán)利要求I所述的帶自動排水的水比例閥的控制系統(tǒng)，包括傳感系統(tǒng)、主控制器、水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)；其中傳感系統(tǒng)包設(shè)置在熱水器中的括防凍傳感器、設(shè)置在水比例閥中的水流量傳感器和溫度傳感器，此三種傳感器與主控制器中的數(shù)據(jù)采集器相連，分別檢測熱水器的冰凍狀態(tài)、水流量和水的溫度；主控制器包括數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、控制模塊、防凍控制模塊、水流量控制模塊，數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)計(jì)算模塊連接，控制模塊分別與括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、防凍控制模塊、水流量控制模塊連接；對傳感器的信號和控制信號進(jìn)行處理后輸出控制信號;水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括驅(qū)動裝置和水比例閥，驅(qū)動裝置分別與防凍控制模塊、水流量控制模塊連接；驅(qū)動裝置與設(shè)置在水比例閥的閥芯并伸出閥體外的閥柄連接；通過旋轉(zhuǎn)閥芯的方式，使閥芯孔連通水比例閥內(nèi)的進(jìn)水通道和出水通道，或使閥芯阻斷進(jìn)水通道和出水通道的同時使半通芯孔和閥芯孔連通出水通道和閥體側(cè)面的排水通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的帶自動排水的水比例閥的控制系統(tǒng)，其特征是所述水流量傳感器和溫度傳感器設(shè)置在帶自動排水的水比例閥的進(jìn)水通道側(cè)。
10.一種采用如權(quán)利要求I所述的帶自動排水的水比例閥的水流量自動調(diào)節(jié)方法，其特征是包括以下步驟采用權(quán)利要求8所述的帶自動排水的水比例閥的控制系統(tǒng)的步驟；通過主控制器設(shè)定水流量的步驟；主控制器通過水流量控制模塊來控制水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的驅(qū)動裝置帶動閥芯轉(zhuǎn)動， 調(diào)節(jié)閥芯孔與球形腔體的內(nèi)壁配合縫隙來連通進(jìn)水通道和出水通道，達(dá)到控制水流量的步驟；水流量傳感器和溫度傳感器反饋相應(yīng)水流量和水溫信號到主控制器的步驟；防凍傳感器反饋相應(yīng)信號到主控制器的步驟；主控制器通過防凍控制模塊來控制水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的驅(qū)動裝置帶動閥芯轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)閥芯孔轉(zhuǎn)到球形腔體密封側(cè)來阻斷進(jìn)水通道和出水通道間通道，同時使半通芯孔和閥芯孔連通出水通道和閥體側(cè)面的排水通道的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于燃?xì)鉄崴鞯膸ё詣优潘乃壤y及其控制系統(tǒng)和自動調(diào)節(jié)方法。所述水比例閥為球閥結(jié)構(gòu)，其特征是閥芯設(shè)有三通形狀孔組合，三通形狀形狀使出水通道任何狀態(tài)下都與閥芯孔連通。閥門打開時，進(jìn)水通道和出水通道通過閥芯孔連通，旋轉(zhuǎn)閥芯，就可以調(diào)節(jié)閥芯孔調(diào)節(jié)閥芯孔與球形腔體密封配合縫隙的大小，即調(diào)節(jié)閥芯孔連通進(jìn)水通道和出水通道的橫截面大小，從而實(shí)現(xiàn)對水流量的調(diào)節(jié)。閥門關(guān)閉時出水通道通過三通形狀孔與排水通道相通，與進(jìn)水通道隔斷，使出水通道側(cè)的水從排水通道排中，防止與出水通道連通的水箱內(nèi)水結(jié)冰而凍壞水箱。所述水比例閥具有結(jié)構(gòu)合理、體積較小、工藝簡單、制造成本低等特點(diǎn)。
文檔編號F16K11/087GK102537422SQ20111041426
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者仇明貴, 余少言, 劉兵, 向熹, 鄧海燕 申請人:廣東萬家樂燃?xì)饩哂邢薰?br>