專利名稱：平面旋轉(zhuǎn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)式多通路閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及多路閥門。
在污水處理、海水淡化、水質(zhì)處理以及油田采油過(guò)程的油水分離過(guò)程中往往需要有多通路管道系統(tǒng)，并需在各管道上安裝各種截止閥、控制閥、或電磁閥以及壓力、流量調(diào)節(jié)閥等等，對(duì)于多個(gè)閥門的控制非常麻煩，而且操作很不方便，而現(xiàn)有的多路閥門又未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，人工操作容易產(chǎn)生誤差或失誤。
本實(shí)用新型的目的即在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，包括在多通道管路中同時(shí)操縱控制多個(gè)閥門非常麻煩，很不方便的問(wèn)題，以及現(xiàn)有的多路閥門未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，人工操作容易產(chǎn)生誤差和失誤的問(wèn)題，而提供一種新型平面旋轉(zhuǎn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)式多通路閥。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種平面旋轉(zhuǎn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)式多通路閥，它具有平面的上閥體(1)和下閥體(2)，在上閥體(1)和下閥體(2)中間設(shè)置有平面旋轉(zhuǎn)芯片(3)，在平面旋轉(zhuǎn)芯片(3)外套有密封保護(hù)圈(4)；平面旋轉(zhuǎn)芯片(3)與齒輪軸(5)相嚙合，齒輪軸(5)下端通過(guò)齒輪(6)與微電機(jī)(M)上的小齒輪(7)相嚙合；上閥體(1)和下閥體(2)具有多個(gè)相對(duì)應(yīng)的通孔，旋轉(zhuǎn)芯片(3)也具有多個(gè)通孔；微電機(jī)(M)與控制電路系統(tǒng)相接，控制電路系統(tǒng)包括電源、信號(hào)輸入電路、中央處理器、信號(hào)輸出電路，其中中央處理器主要由8031、74LS373、2764組成。在上閥體(1)和下閥體(2)上的多個(gè)相對(duì)應(yīng)的通孔之間的夾角為30°～180°，并且均為30°的倍數(shù)。在上閥體(1)和下閥體(2)的內(nèi)面設(shè)有對(duì)稱凹形槽路及臺(tái)階。在上閥體(1)和下閥體(2)的通孔內(nèi)端設(shè)有裝O型密封圈的凹槽。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果1.解決了因?yàn)槿藶槎僮鞯氖д`，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化工作狀態(tài)，更適用于特殊環(huán)境，可代替人工操作。
2.整體平面結(jié)構(gòu)平面旋轉(zhuǎn)摩擦，解決了現(xiàn)有閥門因曲面摩擦工作時(shí)，間隙因摩擦?xí)r間長(zhǎng)而增加串水，且在上、下閥體通孔內(nèi)端裝有O型密封圈，杜絕了滲漏的問(wèn)題。
3.采用高強(qiáng)PVC材料為閥體，平面旋轉(zhuǎn)芯片材質(zhì)為聚四氟乙烯，平面摩擦系數(shù)小，適用于任何工作環(huán)境，解決了磨損及腐蝕性。
4.集中于若干個(gè)單一閥門為一體。
本實(shí)用新型主要用于液體及氣體的自動(dòng)分流，適用于污水處理、海水淡化及水質(zhì)凈化，更適用于油田采油過(guò)程中的油水分離附圖的圖面說(shuō)明如下


圖1為本實(shí)用新型的平面旋轉(zhuǎn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)式多通路閥的剖視圖圖2a～2c為上閥體結(jié)構(gòu)圖圖3a～3c為下閥體結(jié)構(gòu)圖圖4a、4b為旋轉(zhuǎn)芯片結(jié)構(gòu)圖圖5a、5b為密封保護(hù)圈結(jié)構(gòu)圖圖6為連接軸結(jié)構(gòu)圖圖7a、7b為齒輪軸結(jié)構(gòu)圖圖8a、8b為傳動(dòng)齒輪結(jié)構(gòu)圖圖9為齒輪傳動(dòng)示意圖
圖10為控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
圖11a、11b為控制系統(tǒng)的電源電路圖
圖12a～12c為信號(hào)輸入電路圖
圖13為中央處理器電路圖
圖14a～14d為信號(hào)輸出電路圖
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明一、工作原理在某種工作狀態(tài)要求下，給控制系統(tǒng)內(nèi)單片機(jī)設(shè)置相應(yīng)的工作程序指令，此時(shí)微電機(jī)將根據(jù)工作指令自動(dòng)定時(shí)啟動(dòng)，帶動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)芯片旋轉(zhuǎn)某個(gè)角度，即可改變閥內(nèi)通道，根據(jù)指令可反復(fù)持續(xù)工作，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)單一閥門(通道)的自動(dòng)開(kāi)關(guān)。
二、具體技術(shù)①首先，在控制器單片機(jī)內(nèi)(S1或2764)根據(jù)某種要求人為設(shè)置工作時(shí)間指令(由兩個(gè)555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成，分別將指令傳輸給8031，用以完成指令設(shè)定及功能轉(zhuǎn)換)，再由中央處理器將指定傳輸給閥體及微電機(jī)，由微電機(jī)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)自動(dòng)切換閥體工作，以便達(dá)到所需的工作狀態(tài)。
②平面旋轉(zhuǎn)式多通路閥由上閥體1、下閥體2組成，中間設(shè)置平面旋轉(zhuǎn)芯片3，外套旋轉(zhuǎn)芯片3的密封保護(hù)圈4，由十二個(gè)螺栓緊固，平面旋轉(zhuǎn)芯片3與齒輪軸5相嚙合，齒輪軸5下端通過(guò)齒輪6與微電機(jī)上的小齒輪7相嚙合，因上閥體1、下閥體2及平面旋轉(zhuǎn)芯片3設(shè)有通孔(此孔多少可根據(jù)所需通道的數(shù)量而定，但需360°等分，目前本技術(shù)只開(kāi)發(fā)出180°、120°、90°、60°、30°五種，計(jì)算平面旋轉(zhuǎn)芯片的齒數(shù)參照機(jī)械傳動(dòng)原理中的齒輪傳動(dòng)技術(shù)特點(diǎn)〔齒數(shù)＝(外徑/模數(shù))-2〕。最后形成微電機(jī)上小齒輪旋轉(zhuǎn)360°，平面旋轉(zhuǎn)式芯片旋轉(zhuǎn)30°、60°、90°……。通過(guò)微電機(jī)的啟動(dòng)，有序帶動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)芯片的旋轉(zhuǎn)，即實(shí)現(xiàn)上閥體和下閥體內(nèi)通孔相通或關(guān)閉，也就改變了閥內(nèi)的各種通道，就相當(dāng)于十幾個(gè)單一球閥(截止閥)的自動(dòng)開(kāi)關(guān)，平面旋轉(zhuǎn)芯片的不斷旋轉(zhuǎn)，不同的角度即不同的閥口自動(dòng)開(kāi)關(guān)。
③在上閥體及下閥體內(nèi)設(shè)有大半徑對(duì)稱凹形槽路及臺(tái)階，在凹形槽路內(nèi)設(shè)有通道小孔對(duì)稱分布，與平面旋轉(zhuǎn)芯片小通道上下相吻合，可解決不同介質(zhì)及不同液體的外溢及分離，再經(jīng)過(guò)某一大通道孔排出閥體外。
④在上閥體1和下閥體2的通孔的外端設(shè)有安裝和固定導(dǎo)管的凹槽，通孔的內(nèi)端設(shè)有裝O型密封圈的凹槽。
三、電路系統(tǒng)I、電源從外部輸入的220V交流電經(jīng)過(guò)變壓、全波整流、穩(wěn)壓，為控制器提供+12V和+5V直流電源。
II、數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入部分包括系統(tǒng)復(fù)位、工況預(yù)置、修改指令、設(shè)定指令、定位信號(hào)等五部分。
1、系統(tǒng)復(fù)位該部分由555觸發(fā)器、4000和4011組成。當(dāng)控制器已處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)時(shí)，人工觸發(fā)555時(shí)基電路產(chǎn)生脈沖，經(jīng)4000和4011將信號(hào)進(jìn)行組合變換，為8031的復(fù)位(RESET)端提供復(fù)位脈沖。
2、工況預(yù)置該部分由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成，將信號(hào)輸出給8031的P1.2口線，當(dāng)時(shí)間設(shè)定完畢之后，通過(guò)該模塊可調(diào)整控制器的工作進(jìn)程。
3、修改指令該部分由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成，該模塊將信號(hào)傳送給8031的外部中斷INTI，當(dāng)信號(hào)為低電平時(shí)，8031將接受中斷請(qǐng)求，啟動(dòng)電機(jī)進(jìn)入下一個(gè)工作狀態(tài)。完成中斷服務(wù)后返回主程序。
4、設(shè)定指令該部分由兩個(gè)555觸發(fā)器組成，兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)分別傳送給8031的P1.0口線和P1.1口線，用以完成對(duì)某一工況運(yùn)行時(shí)間的設(shè)定。
5、定位信號(hào)當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)芯片3旋轉(zhuǎn)到預(yù)定位置時(shí)，通過(guò)霍爾元件向8031的P1.3口線傳輸電機(jī)到位信號(hào)，并由8031控制切斷電機(jī)電源。
III、中央處理器該部分主要由8031、74LS373、2764以及上電自動(dòng)復(fù)位電路和掉電保護(hù)電路組成。
1、上電自動(dòng)復(fù)位當(dāng)控制器接通電源后，由RC充電電路經(jīng)4000和4011，為8031的復(fù)位(RESET)端提供復(fù)位脈沖。
2、掉電保護(hù)當(dāng)Vcc電位突然下降或斷電時(shí)，由分壓電路和4011組成的掉電保護(hù)電路可將8031的復(fù)位端保持高電平，從而保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不被丟失，使復(fù)電后，控制器能恢復(fù)掉電前的工作狀態(tài)。
3、8031、74LS373和2764組成控制器的核心部分，通過(guò)它們的輸入、輸出端口接收外部命令，并完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制工作。
IV、信號(hào)輸出該部分包括電機(jī)的輸出驅(qū)動(dòng)電路、顯示模塊和監(jiān)控信號(hào)處理模塊。
1、電機(jī)的輸出驅(qū)動(dòng)電路8031的P1.4和P1.5口線用來(lái)控制電機(jī)，控制信號(hào)經(jīng)放大、光電耦合控制繼電器SSR，并進(jìn)一步控制電機(jī)電源的通斷。
2、顯示模塊包括四位數(shù)碼顯示系統(tǒng)和發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)。數(shù)碼管顯示系統(tǒng)由4069、4011和4511組成，用以顯示每一個(gè)工況的時(shí)間。發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)由4069、4011和74LS273組成，用以指示控制器所處的工作狀況。
3、監(jiān)控信號(hào)處理模塊當(dāng)控制器工作正常時(shí)，8031的P1.7口線輸出方波，為4538提供觸發(fā)脈沖，由4538產(chǎn)生的脈沖經(jīng)三極管放大，通過(guò)4N25進(jìn)行光電耦合，將信號(hào)傳送給中央控制室，以便對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)控。
下面按電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)敘述如下電源電路I如
圖11a、11b所示，電源的主要組成部分有變壓器T1、T2；整流橋B1、B2；電容C15～C16穩(wěn)壓器M1、M2。外接220V交流電經(jīng)變壓、整流、穩(wěn)壓，為控制器提供Vcc(+5V)和+12V直流電源。
信號(hào)輸入電路II如
圖12a～12c所示，信號(hào)輸入電路包括1.定位信號(hào)2.系統(tǒng)復(fù)位及掉電保護(hù)3.設(shè)定指定、工況預(yù)置、修改指令組成1.定位信號(hào)，如
圖12a，主要由UGN3020、4N25和電阻組成，UGN3020將信號(hào)傳遞給4N25的IN+端，并經(jīng)4N25的E端將信號(hào)輸入到8031的P1.3口線，使8031能正確判斷平面旋轉(zhuǎn)芯片是否處于正確位置。
2.系統(tǒng)復(fù)位及掉電保護(hù)電路如
圖12b所示，主要由555觸發(fā)器、4000、4011、二極管及電阻、電容組成，控制器接通電源后，由R14和C11組成的充電電路經(jīng)4000和4011為8031的RES端提供系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)，當(dāng)對(duì)系統(tǒng)需要進(jìn)行人工復(fù)位時(shí)，按下按鍵SW-PB1，復(fù)位信號(hào)可由555的Q端經(jīng)4000和4011傳送給8031的RES端，由R35和R36串聯(lián)組成的分壓電路經(jīng)4011也同樣將信號(hào)傳送給8031的RES端，當(dāng)電源突然斷電時(shí)，可保持8031片內(nèi)RAM中的信息不被丟失，使復(fù)電后控制器能恢復(fù)斷電前的工作狀態(tài)。
3.指令設(shè)定、工況預(yù)置及修改指令如
圖12c所示，主要由555觸發(fā)器及電阻、電容組成，信號(hào)由按鍵SW-PB控制，經(jīng)555的Q端發(fā)出，當(dāng)信號(hào)為低電平時(shí)，中央處理器中的8031將接受終斷請(qǐng)求，自動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)進(jìn)入下一個(gè)工作狀態(tài)，完成終斷服務(wù)后返回主程序。為了完成指令設(shè)定、工況預(yù)置及修改指令的功能，本控制系統(tǒng)需要四組完全相同的電路，在此僅以
圖12c表示。555觸發(fā)器的Q端分別接8031的P1.0、P1.1、P1.2口線和INTI端口。
中央處理器III如
圖13所示，控制器的中央處理器采用8031，由于其自身設(shè)有程序存儲(chǔ)器，因此外接鎖存器74LS373和程序存儲(chǔ)器2762，在2764中存有控制器的應(yīng)用程序。由8031的X1和X2端外接的6MHZ的晶振為控制器提供時(shí)鐘源。
信號(hào)輸出電路IV
如
圖14a～14d所示，主要由電機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)電路、監(jiān)控信號(hào)處理電路和顯示電路組成。主要用以指示系統(tǒng)所處的工作狀態(tài)。
1.電機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)電路如
圖14a所示，主要由4N25、三極管3dk、繼電器SSR和電機(jī)MOTOR-AC組成，控制電機(jī)的信號(hào)由8031的P1.4口線輸出，通過(guò)繼電器SSR來(lái)控制電機(jī)電源的通斷。
2.監(jiān)控信號(hào)處理電路如
圖14b所示，監(jiān)控信號(hào)由8031的P1.7口線輸出，傳送給4538之后，由U15B的Q端經(jīng)三極管N5和光電耦合器U16，并最后由U16的E端將信號(hào)OUT輸出給中央監(jiān)控室。
3.顯示電路主要包括發(fā)光二極管顯示電路(
圖14c)和數(shù)碼管顯示電路(
圖14d)，在發(fā)光二極管顯示電路中，發(fā)光二極管采用共陽(yáng)極連接方式，顯示信號(hào)由8031傳遞給74LS273的D0～D7端，并由Q0～Q7端輸出，控制信號(hào)WR和A2經(jīng)4069和4011的組合變換后傳遞到74LS273的CLK端。在數(shù)碼管顯示電路中，主要由4069、4011和4511組成，由于數(shù)碼顯示器屬于一般技術(shù)，圖中末予表示和說(shuō)明。由中央處理器發(fā)出的控制信號(hào)A0、A1和WR經(jīng)4069和4011的組合變化，分別傳遞給四個(gè)4511的LE端，顯示信號(hào)D0～D7經(jīng)4511譯碼之后，由其A～G端輸出給數(shù)碼管。
權(quán)利要求1.一種平面旋轉(zhuǎn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)式多通路閥，它具有平面的上閥體(1)和下閥體(2)，其特征在于在上閥體(1)和下閥體(2)中間設(shè)置有平面旋轉(zhuǎn)芯片(3)，在平面旋轉(zhuǎn)芯片(3)外套有密封保護(hù)圈(4)；平面旋轉(zhuǎn)芯片(3)與齒輪軸(5)相嚙合，齒輪軸(5)下端通過(guò)齒輪(6)與微電機(jī)(M)上的小齒輪(7)相嚙合；上閥體(1)和下閥體(2)具有多個(gè)相對(duì)應(yīng)的通孔，旋轉(zhuǎn)芯片(3)也具有多個(gè)通孔；微電機(jī)(M)與控制電路系統(tǒng)相接，控制電路系統(tǒng)包括電源、信號(hào)輸入電路、中央處理器、信號(hào)輸出電路，其中中央處理器主要由8031、74LS373、2764組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面旋轉(zhuǎn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)式多通路閥，其特征在于在上閥體(1)和下閥體(2)上的多個(gè)相對(duì)應(yīng)的通孔之間的夾角為30°～180°，并且均為30°的倍數(shù)。
專利摘要一種平面旋轉(zhuǎn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)式多通路閥,它主要由上閥體(1)、下閥體(2)及其中間的平面旋轉(zhuǎn)芯片(3)組成,并用多個(gè)螺栓緊固,其中平面旋轉(zhuǎn)芯片(3)周圍有齒并與齒輪軸(5)相嚙合,齒輪軸(5)下端通過(guò)齒輪(6)與微電機(jī)(M)上的小齒輪(7)相嚙合,微電機(jī)(M)的電線與控制電路系統(tǒng)相接,本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)控制,具有耐磨性好、耐腐蝕性強(qiáng)、無(wú)滲漏現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn),用一閥代替多閥,全自動(dòng)控制,解決了人工操作的繁瑣和失誤。
文檔編號(hào)F16K11/16GK2291543SQ9720099
公開(kāi)日1998年9月16日 申請(qǐng)日期1997年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月31日
發(fā)明者郭鋒光 申請(qǐng)人:郭鋒光