一種智能控溫閥門系統的製作方法
2023-04-24 00:27:21 1
本實用新型涉及一種閥門，具體涉及一種控溫閥門。
背景技術：
在日常生活中，常用來調節出水水溫的閥門大多採用冷熱水閥門，但是在使用過程中易出現問題，一方面溫度不能精確確定，另一方面在得到合適的水溫前，一般需要先試幾次，這段過程中會浪費一部分水，造成水資源浪費。現階段，人們需要使用或者飲用的水，溫度都具有一定範圍要求，例如：衝泡蛋白粉的時候，水溫最好控制在37℃左右；衝泡奶粉的時候，一般控制水溫在40～50℃為最佳；衝泡檸檬片的時候，水溫一般在60～70℃比較合適；衝泡咖啡時，通常深度烘焙適合稍微低溫75°～79℃或中溫80°～82℃，中度烘焙水溫88℃，淺焙的豆子92～93℃；在泡茶的時候，水溫因茶而異，對於各種芽葉細嫩的名茶(綠茶類名茶)，一般以80℃左右為宜。而現有飲水機的閥門一般都採用雙閥門，一個冷水閥門，一個熱水閥門，在使用過程中，只能根據大致感覺調節冷熱水的量選擇適宜的溫度，不能精準控制用水的溫度。因此，需要設計一種出水溫度精確可控的智能控溫閥門系統。
技術實現要素：
發明目的：本實用新型的目的在於針對現有技術的不足，提供一種智能控溫閥門系統，解決了現有閥門系統不能精確控制出水溫度的問題，並有效減少了水資源的浪費，構造合理、操作簡單、使用方便。
技術方案：本實用新型提供了一種智能控溫閥門系統，包括分別對應與外部熱水輸送管和冷水輸送管相連的熱水管和冷水管，所述熱水管和冷水管通過三通連接，三通的另外一端為出水管，熱水管和冷水管上設有流速計、入口溫度傳感器和雙管聯動閥門，雙管聯動閥門的開啟或關閉程度由電機通過齒輪組調節。
進一步，所述熱水管和冷水管的截面為方形。
進一步，所述雙管聯動閥門包括分別對應設置在熱水管和冷水管上的兩個閥門，兩個閥門使冷水管和熱水管的過水斷面的總和與單個水管的截面面積相等，保證出水管的出水量恆定。
進一步，所述齒輪組包括由電機驅動的主動齒輪、帶動雙管聯動閥門同步動作的兩個從動齒輪以及同時與主動齒輪、從動齒輪嚙合的變速齒輪，所述變速齒輪包括同軸的大齒輪和小齒輪，大齒輪對應嚙合主動齒輪，小齒輪對應嚙合兩個從動齒輪。電機驅動主動齒輪轉動，並通過變速齒輪和兩個從動齒輪的傳動使得兩個閥門聯動。
進一步，主動齒輪旋轉100圈，從動齒輪帶動雙管聯動閥門旋轉2周，實現水管開閉的整個動態過程。也就是電機一圈控制了閥門百分之一的截面變化率，基本實現溫度控制誤差在1度之內。
進一步，所述熱水管和冷水管上設有單向閥，防止在三通中的混合水倒流回熱水管或冷水管中，影響入口溫度傳感器對於熱水與冷水溫度的精確量測。
進一步，所述出水管上設有出口溫度傳感器。
有益效果：本實用新型根據冷熱水的水溫、流速及過水麵積與混合水水溫存在的定量關係，在冷熱水管上設置流速計和溫度傳感器，通過電機及齒輪組調節雙管聯動閥門的開閉程度來調節冷熱水的過水麵積，從而獲得所需水溫，解決了現有冷熱水閥門不能精確控制出水溫度和持續保持溫度的情況，實現了對日常用水端出水溫度持續且精確的控制，給日常生活帶來了極大方便，提高了人們的生活品質和質量，符合智能家居的發展方向，不僅可用於廚房、衛浴等家居生活，也可以用於對於水溫有較高要求的工業生產，具有很高的實用價值。
附圖說明
圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
下面對本實用新型技術方案進行詳細說明，但是本實用新型的保護範圍不局限於所述實施例。
實施例：一種智能控溫閥門系統，如圖1所示，由三通7連接的熱水管4、冷水管3和出水管12構成，熱水管4和冷水管3相互平行，熱水管4和冷水管3的一端分別通過旋轉接頭11對應連接外部熱水輸送管和外部冷水輸送管，另一端與三通7相連。三通7連接出水管12處設有出口溫度傳感器8，出水管12上設有出水閥門10。
熱水管4和冷水管3的截面均為方形，水管上皆依次設有電子流速計1、入口溫度傳感器2、雙管聯動閥門5和單向閥6。雙管聯動閥門5為分別設置在熱水管4和冷水管3上且位於同一水平面上的兩個閥門，兩個閥門的開啟或關閉程度由伺服電機9通過齒輪組100調節。具體的，齒輪組100包括由伺服電機9驅動的主動齒輪101、對應帶動兩個閥門同步動作的兩個從動齒輪103以及同時與主動齒輪101、從動齒輪103嚙合的變速齒輪102，變速齒輪102包括同軸的一個大齒輪和一個小齒輪，變速齒輪102的軸與從動齒輪103的軸相互平行且位於同一水平面上，其中，大齒輪與主動齒輪101嚙合，小齒輪同時與兩個從動齒輪103嚙合，保證兩個從動齒輪3同步轉動。主動齒輪101的齒數為10，變速齒輪102的大齒輪齒數為100，小齒輪齒數為10，從動齒輪103的齒數為50，上述齒輪的模數皆為1。電機9驅動主動齒輪101轉動，並通過變速齒輪102和兩個從動齒輪103的傳動使得兩個閥門聯動，當伺服電機9帶動主動齒輪101旋轉100圈時，通過變速齒輪102帶動從動齒輪103從而控制雙管聯動閥門5旋轉兩周，實現閥門從全開啟到全關閉的過程。
開始使用時，入口溫度傳感器2分別測得熱水管4和冷水管3中的水溫，如果所需水溫在熱水管4和冷水管3的最高水溫和最低水溫之外，則開啟出水閥門10，通過伺服電機9與齒輪組100的傳動控制雙管聯動閥門5完全打開熱水管4關閉冷水管3或完全關閉熱水管4打開冷水管3，來趨近所需溫度，並通過出口溫度傳感器8測量出水水溫。如果所需水溫在熱水管4和冷水管3的最高水溫和最低水溫之間，通過計算冷熱水的比例，確定雙管聯動閥門5的開度，通過伺服電機9和齒輪組100控制閥門，調節冷熱水的混合比。
設置在熱水管4和冷水管3上的電子流速計1和入口溫度傳感器2實時監測水管中的水溫和流速，假設：測得冷水管3的水溫為Tc，熱水管4的水溫為Th，冷水管3的水流速度為Vc，熱水管4的流速為Vh，出水口的水溫為Ts，根據熱力學可知：
Qc＝cTcMc
Qh＝cThMh
Qs＝cTsMs
其中：Qc、Qh、Qs分別為冷水、熱水、出水的熱量；Mc、Mh、Ms分別為冷水、熱水、出水的質量。
而M＝VAT，式中：V為流體速度，A為過流截面積，T為時間。出水溫度由冷水和熱水結合確定，根據能量守恆定律Qs＝Qc+Qh和質量守恆定律Ms＝Mc+Mh，則進一步可知：
式中：Ac為冷水的過流截面、Ah為熱水的過流截面。
在未開啟閥門時，冷水管3與熱水管4的水流速度為零，因此，系統將默認Vc＝Vh，則
當冷水閥門與熱水閥門的截面為方形時，則控制截面就轉化為控制冷水和熱水閥門的位移。