專利名稱:氣動式閘門啟閉系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明有關(guān)一種閘門啟閉系統(tǒng),尤其是指一種用于農(nóng)田水利工程中灌溉渠道的小
型氣動式閘門啟閉系統(tǒng)。
背景技術(shù):
水利是農(nóng)業(yè)的命脈,渠系便是農(nóng)業(yè)的"供血"系統(tǒng)。渠道水資源的控制是保證農(nóng)業(yè) 生產(chǎn)順利進(jìn)行、水資源合理調(diào)配及利用的重要方法和途徑。因渠道閘門相對較小,按啟閉閘 門的動力源來劃分,目前閘門控制的方式主要有電動式、液壓式、手動式等形式。電動式以 電機(jī)作為閘門啟閉的動力源,電機(jī)通過螺桿、纜繩等機(jī)構(gòu)實施對閘門的啟閉。液壓式以液壓 油缸作為閘門啟閉的直接動力,通過復(fù)雜的液壓系統(tǒng)實現(xiàn)閘門的啟閉。手動式是靠杠桿、滑 輪等機(jī)械裝置,通過人力完成閘門的啟閉。以上閘門啟閉系統(tǒng)雖應(yīng)用廣泛,但缺陷較多。電 動式閘門啟閉系統(tǒng)以大功率電機(jī)為動力源,控制閘門啟閉裝置需架設(shè)電力線路或配備較大 功率發(fā)電裝置,這不適用于面積廣大的灌區(qū),且該方式能耗較大,成本高,同時閘門啟閉系 統(tǒng)會因故障而造成電機(jī)電流增大,造成電機(jī)燒毀。液壓式閘門啟閉系統(tǒng)雖需較小的動力,但 液壓系統(tǒng)容易造成水源的油污染,且不便于維護(hù)與安裝,壓力油存儲不宜在農(nóng)田實現(xiàn)。手動 式閘門啟閉系統(tǒng)費(fèi)時費(fèi)力、效率低,與灌區(qū)現(xiàn)代化改造進(jìn)程不符,無法實現(xiàn)灌區(qū)的現(xiàn)代化管 理。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此,本發(fā)明的主要目的在于提供一種低能耗、無污染且運(yùn)行可靠的氣動式 閘門啟閉系統(tǒng)。 為達(dá)到上述目的,本發(fā)明提供一種氣動式閘門啟閉系統(tǒng),其包括有電源部分、能產(chǎn) 生高壓氣體的氣動裝置、中控電路裝置及閘門啟閉傳動裝置,電源部分與氣動裝置電連接, 氣動裝置連接閘門啟閉傳動裝置,并為閘門啟閉傳動裝置提供動力,閘門啟閉傳動裝置連 接有閘門,中控電路裝置分別控制并電連接電源部分及氣動裝置。 電源部分包括有電源及與電源電連接的電源控制器,氣動裝置包括有換向閥、能 產(chǎn)生高壓氣體的電動氣泵、能儲存高壓氣體的氣罐及能為閘門提供動力的動力機(jī)構(gòu),電動 氣泵連接氣罐,氣罐連接換向閥,換向閥連接動力機(jī)構(gòu),動力機(jī)構(gòu)連接閘門啟閉傳動裝置, 電源控制器與電動氣泵電連接,中控電路裝置分別電連接電源控制器、換向閥及動力機(jī)構(gòu)。
動力機(jī)構(gòu)為直行氣缸,直行氣缸內(nèi)設(shè)有活塞,閘門啟閉傳動裝置為連桿或繩索。
連桿一端與閘門固定連接,另一端與活塞連接。
繩索一端與閘門固定連接,另一端與活塞連接。 動力機(jī)構(gòu)也可為旋轉(zhuǎn)氣缸,閘門啟閉傳動裝置為螺桿,螺桿的一端與閘門固定連 接,另一端與旋轉(zhuǎn)氣缸的螺旋裝置螺接。 電動氣泵與氣罐之間設(shè)置有能調(diào)控氣罐內(nèi)氣壓的溢流減壓閥,氣罐與換向閥之間 設(shè)置有能對高壓氣體進(jìn)行恒壓調(diào)節(jié)的氣源調(diào)節(jié)裝置,中控電路裝置分別電連接并監(jiān)測與控
3制溢流減壓閥與氣源調(diào)節(jié)裝置。 溢流減壓閥內(nèi)設(shè)有壓力變送器,氣源調(diào)節(jié)裝置內(nèi)設(shè)有壓力表。 優(yōu)選地,電源為蓄電池,電源部分也可以為太陽能板或風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 借由本發(fā)明的氣動式閘門啟閉系統(tǒng),可實現(xiàn)對渠道水資源低能耗、無污染、可靠方
便的閘門控制,氣動性閘門還可避免電動式啟閉裝置中因過載而引起的電機(jī)燒毀等問題,
克服了電動式中的電效應(yīng)和磁效應(yīng)損耗,降低運(yùn)行成本。
圖1為本發(fā)明氣動式閘門啟閉系統(tǒng)的原理框圖; 圖2為本發(fā)明氣動式閘門啟閉系統(tǒng)的其中一個實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖;
圖3為本發(fā)明氣動式閘門啟閉系統(tǒng)的另一實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖;
圖4為本發(fā)明氣動式閘門啟閉系統(tǒng)的又一實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖;
圖5為本發(fā)明氣動式閘門啟閉系統(tǒng)的再一實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實施例方式
為便于了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及達(dá)到的效果,現(xiàn)配合附圖及較佳實施例詳細(xì)說明如 下。 如圖1所示,本發(fā)明氣動式閘門啟閉系統(tǒng)包括有電源部分1、能產(chǎn)生高壓氣體的氣 動裝置2、中控電路裝置4及閘門啟閉傳動裝置3。本發(fā)明中的電源部分1與氣動裝置2電 連接,氣動裝置2連接閘門啟閉傳動裝置3,為閘門啟閉傳動裝置3提供動力,閘門啟閉傳動 裝置3連接有閘門5,本發(fā)明中的中控電路裝置4分別控制并電連接電源部分1及氣動裝置 2,中控電路裝置4是本發(fā)明氣動式閘門啟閉系統(tǒng)的"大腦",完成對系統(tǒng)的控制、檢測、故障 報警和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換。 如圖2所示,本發(fā)明中的電源部分1包括有低功率電源10及與之電連接的電源 控制器ll。氣動裝置2包括有電動氣泵20、氣罐21、換向閥22及動力機(jī)構(gòu)23。電動氣泵 20通過動力線路連接該氣罐21,該氣罐21通過動力線路連接換向閥22,換向閥22通過動 力線路連接動力機(jī)構(gòu)23,該動力機(jī)構(gòu)23連接閘門啟閉傳動裝置3(圖中用實線表示動力線 路)。本發(fā)明中的電源控制器11與電動氣泵20電連接,中控電路裝置4分別電連接電源控 制器11 、換向閥22及動力機(jī)構(gòu)23 (圖中用虛線表示控制線路)。 本發(fā)明中的低功率電源10是小電流電源,如蓄電池,在中控電路裝置4的控制下 由電源控制器11完成電流的調(diào)控,保證電動氣泵20穩(wěn)定工作;本發(fā)明中的電源部分1根據(jù) 需要可用太陽能發(fā)電設(shè)備、風(fēng)能發(fā)電設(shè)備(如小功率的太陽能板12(如圖4所示)或小功 率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)),能將光能或風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能。電動氣泵20將吸入的空氣壓縮為高壓氣 體,并將高壓氣體存儲在氣罐21中,高壓氣體通過換向閥22進(jìn)入動力機(jī)構(gòu)23中。本發(fā)明 中的動力機(jī)構(gòu)23為氣動裝置2的執(zhí)行元件,其可為直行氣缸(如圖2至4所示),該直行氣 缸內(nèi)設(shè)有活塞230,該活塞230將直行氣缸分為上下兩個腔室,換向閥22通過兩個通路將 高壓氣體導(dǎo)入直行氣缸的上下腔室中。本發(fā)明中的閘門啟閉傳動裝置3為連桿,該連桿兩 端分別與活塞230及閘門5固定連接,通過換向閥22的換向作用使高壓氣體進(jìn)入直行氣缸 的下腔室或上腔室,使活塞230向上或向下移動,借此通過連桿將閘門5開啟或關(guān)閉。本發(fā)明中的閘門啟閉傳動裝置3也可以為繩索,該繩索兩端分別與活塞230及閘門5固定連接。
本發(fā)明中的氣缸并不限制于直行氣缸,也可選用其他氣缸或多個氣缸以滿足需要。 如圖5所示,本發(fā)明中的動力機(jī)構(gòu)23也可以為旋轉(zhuǎn)氣缸,閘門啟閉傳動裝置3為
螺桿,螺桿的一端與閘門5固定連接,另一端與旋轉(zhuǎn)氣缸的螺旋裝置231螺接,高壓氣體通
過換向閥22的換向由進(jìn)氣孔進(jìn)入旋轉(zhuǎn)氣缸,使旋轉(zhuǎn)氣缸的螺旋裝置231正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),通過
螺旋裝置231的正反向旋轉(zhuǎn)使螺桿向上或向下移動,進(jìn)而開啟與關(guān)閉閘門5。 如圖3所示,在本實施例中,本發(fā)明中的電動氣泵20與氣罐21之間可以設(shè)置有溢
流減壓閥24 ;氣罐21與換向閥22之間設(shè)置氣源調(diào)節(jié)裝置25,中控電路裝置4分別電連接
并監(jiān)測與控制溢流減壓閥24與氣源調(diào)節(jié)裝置25。 溢流減壓閥24內(nèi)設(shè)有壓力變送器,可調(diào)控氣罐21內(nèi)的氣壓,防止氣罐21中氣壓 過大,當(dāng)氣罐21中的壓力過大時,溢流減壓閥24向中控電路裝置4發(fā)出預(yù)警信號,中控電 路裝置4會使電動氣泵20及時關(guān)停,達(dá)到安全的目的,因此中控電路裝置4能根據(jù)溢流減 壓閥24中的壓力變送器控制電動氣泵20的起停。氣源調(diào)節(jié)裝置25內(nèi)設(shè)有壓力表,能實現(xiàn) 對高壓氣體的恒壓調(diào)節(jié)、過濾及對直行氣缸內(nèi)潤滑油的霧化。氣罐21中的高壓氣體通過由 中控電路裝置4控制的換向閥22進(jìn)行動力機(jī)構(gòu)23的動作(如動力機(jī)構(gòu)為直行氣缸時,使 直行氣缸的活塞230正反向移動,當(dāng)動力機(jī)構(gòu)23是旋轉(zhuǎn)氣缸時,使螺旋裝置231正反向旋 轉(zhuǎn)),以達(dá)到閘門5的啟閉。如果氣源調(diào)節(jié)裝置25中壓力表過高,中控電路裝置4會通過換 向閥22進(jìn)行管道氣體的減壓,以保證動力機(jī)構(gòu)23及整個系統(tǒng)的安全。
本發(fā)明中的動力機(jī)構(gòu)23設(shè)有壓力、行程傳感器,通過中控電路裝置4的控制,可實 現(xiàn)閘門5的行程調(diào)整以滿足不同流量水的調(diào)控。當(dāng)閘門5因故障或雜物淤積造成無法移動 時,中控電路裝置4會根據(jù)動力機(jī)構(gòu)23所測得的行程及壓力變化決策動力機(jī)構(gòu)23的動停。 動力機(jī)構(gòu)23在高壓氣體作用下會保持一個輸出力作用于閘門5,由于換向閥22的調(diào)節(jié),雖 長時間工作也不會故障,從而解決了電動式閘門啟閉系統(tǒng)中因故障而造成電機(jī)電流增大, 電機(jī)容易燒毀的技術(shù)難題。本發(fā)明中的閘門啟閉傳動裝置3為連桿時,通過連桿進(jìn)行對閘 門5的力量傳遞,也可在一定程度上解決因少量雜物而使閘門5無法靠自重關(guān)閉的技術(shù)問 題。 中控電路裝置4通過GPRS (General Packet Radio Service,通用無線分組業(yè)務(wù))
網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與遠(yuǎn)程上位機(jī)的遙控、遙信、遙測和遙調(diào),同時中控電路裝置4預(yù)留有閘門流量、
渠道水位兩個傳感器接口 ,裝設(shè)相應(yīng)傳感器便可實現(xiàn)閘門的綜合信息采集和處理。 本發(fā)明可實現(xiàn)小功率驅(qū)動的閘門自動啟閉控制,結(jié)合遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),可實現(xiàn)渠道
的自動化和遠(yuǎn)程化控制。氣動性閘門還可避免電動式啟閉裝置中因過載而引起的電機(jī)燒毀
等問題,克服了電動式中的電效應(yīng)和磁效應(yīng)損耗,降低運(yùn)行成本,適用于渠道閘門這種啟閉
操作不頻繁,動力要求低的控制系統(tǒng)。 本發(fā)明氣動式閘門啟閉系統(tǒng)不需專門動力線路,具有安裝簡單,維護(hù)方便,無污 染、能耗低等技術(shù)特點,解決了渠道水外溢容易造成動力線路短路,水源會污染等技術(shù)問 題,配合目前氣帶止水技術(shù),可實現(xiàn)一套供氣系統(tǒng)的閘門啟閉及止水系統(tǒng),減少了投資。本 發(fā)明適用于農(nóng)田水利灌溉中渠道、水池、實驗室等水流控制場地,根據(jù)閘門啟動力和氣動輸 出力,系統(tǒng)可配備多個氣缸來實現(xiàn)不同重量的閘門啟閉,也可將其應(yīng)用于水利行業(yè)中河道、 渠系、水庫等各種水量控制場地。
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本發(fā)明中的中控電路裝置、電源控制器及所涉及到的傳感器為市售產(chǎn)品,在此不 做詳述。 以上所述,僅為本發(fā)明的較佳實施例而已,并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種氣動式閘門啟閉系統(tǒng),其特征在于,其包括有電源部分、能產(chǎn)生高壓氣體的氣動裝置、中控電路裝置及閘門啟閉傳動裝置,所述電源部分與所述氣動裝置電連接,所述氣動裝置連接所述閘門啟閉傳動裝置,并為所述閘門啟閉傳動裝置提供動力,所述閘門啟閉傳動裝置連接有閘門,所述中控電路裝置分別控制并電連接所述電源部分及所述氣動裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的氣動式閘門啟閉系統(tǒng),其特征在于,所述電源部分包括有電源 及與所述電源電連接的電源控制器,所述氣動裝置包括有換向閥、能產(chǎn)生高壓氣體的電動 氣泵、能儲存高壓氣體的氣罐及能為所述閘門提供動力的動力機(jī)構(gòu),所述電動氣泵連接所 述氣罐,所述氣罐連接所述換向閥,所述換向閥連接所述動力機(jī)構(gòu),所述動力機(jī)構(gòu)連接所述 閘門啟閉傳動裝置,所述電源控制器與所述電動氣泵電連接,所述中控電路裝置分別電連 接所述電源控制器、所述換向閥及所述動力機(jī)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求2所述的氣動式閘門啟閉系統(tǒng),其特征在于,所述動力機(jī)構(gòu)為直行氣缸, 所述直行氣缸內(nèi)設(shè)有活塞,所述閘門啟閉傳動裝置為連桿或繩索。
4. 如權(quán)利要求3所述的氣動式閘門啟閉系統(tǒng),其特征在于,所述連桿一端與所述閘門 固定連接,所述連桿另 一端與所述活塞連接。
5. 如權(quán)利要求3所述的氣動式閘門啟閉系統(tǒng),其特征在于,所述繩索一端與所述閘門 固定連接,所述繩索另 一端與所述活塞連接。
6. 如權(quán)利要求2所述的氣動式閘門啟閉系統(tǒng),其特征在于,所述動力機(jī)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)氣缸, 所述閘門啟閉傳動裝置為螺桿,所述螺桿的一端與所述閘門固定連接,所述螺桿另一端與 所述旋轉(zhuǎn)氣缸的螺旋裝置螺接。
7. 如權(quán)利要求2至6中任意一項所述的氣動式閘門啟閉系統(tǒng),其特征在于,所述電動氣 泵與所述氣罐之間設(shè)置有能調(diào)控所述氣罐內(nèi)氣壓的溢流減壓閥,所述氣罐與所述換向閥之 間設(shè)置有能對所述高壓氣體進(jìn)行恒壓調(diào)節(jié)的氣源調(diào)節(jié)裝置,所述中控電路裝置分別電連接 并監(jiān)測與控制所述溢流減壓閥與所述氣源調(diào)節(jié)裝置。
8. 如權(quán)利要求7所述的氣動式閘門啟閉系統(tǒng),其特征在于,所述溢流減壓閥內(nèi)設(shè)有壓 力變送器,所述氣源調(diào)節(jié)裝置內(nèi)設(shè)有壓力表。
9. 如權(quán)利要求2所述的氣動式閘門啟閉系統(tǒng),其特征在于,所述電源為蓄電池。
10. 如權(quán)利要求2所述的氣動式閘門啟閉系統(tǒng),其特征在于,所述電源部分為太陽能板 或風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣動式閘門啟閉系統(tǒng),其包括有電源部分、能產(chǎn)生高壓氣體的氣動裝置、中控電路裝置及閘門啟閉傳動裝置,電源部分與氣動裝置電連接,氣動裝置連接閘門啟閉傳動裝置,并為閘門啟閉傳動裝置提供動力,閘門啟閉傳動裝置連接有閘門,中控電路裝置分別控制并電連接電源部分及氣動裝置。借由本發(fā)明的氣動式閘門啟閉系統(tǒng),可實現(xiàn)對渠道水資源低能耗、無污染、可靠方便的閘門控制。
文檔編號E02B13/02GK101787685SQ201010122189
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者許景輝, 陳帝伊, 馬孝義 申請人:西北農(nóng)林科技大學(xué)