一種機械式自動斷水閘閥的製作方法

2023-10-22 07:05:32 1

專利名稱：一種機械式自動斷水閘閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種閘閥，特別是一種機械式自動斷水閘閥。
背景技術：
目前在我們日常生活中常見的自動斷水裝置主要有感應龍頭及抽水馬桶中的浮 子斷水閥。感應水龍頭由電磁閥、以紅外線偵測而啟閉電磁閥的控制器以及在水龍頭進出 水口處由電磁閥控制啟閉的控水裝置構成。它利用紅外光反射原理。手伸到水龍頭下面，紅 外發射管發出的紅外光經過人手反射到紅外接收管，然後信號經過後續處理控制電磁閥打 開放水。手離開水龍頭，紅外光不再反射，接著電磁閥自動關閉。現在這種紅外感應水龍頭 技術已經很成熟，只是由於結構複雜，所以價格偏高，而且需要定期更換電池。這種感應水 龍頭的最大特點就是一次放水量很小，並且一旦沒有紅外光的反射，電磁閥便會自動關閉， 因此，它主要用作公共洗手間水龍頭，並不適合用於工農業生產中的定量放水。抽水馬桶中 使用的浮子斷水閥則需要一個水箱，它的一次供水量也就必須通過水箱的容積來控制，出 水總量不容易調節。因此，這類閘閥並不適合用於工農業生產。工業生產中所採用的自動控制閥則主要有氣動調節閥，電動調節閥，自力式調節 閥等。閥類在工業流程上，大多用來控制各種流體的行進時的流速、壓力、液位及流量等。但是不論是工業用的閥還是日常生活中使用的閥，能夠實現自動斷水又能控制出 流總量的閘閥很少，而且現有的閘閥一般都結構複雜，對製作工藝要求很高，成本高，不容 易推廣。

發明內容
本發明的目的是解決上述問題而提供一種結構簡單，完全通過機械裝置就能夠精 確控制出水總量，實現自動斷水，在最大出水量的範圍內實現出水總量的無級調節的機械 式自動斷水閘閥。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是它由渦輪、傳動減速裝置和自動斷水裝置構成，所述渦輪包括渦殼，渦殼內部為葉 輪，葉輪中間具有葉輪軸，渦殼兩端設有斜口，渦殼兩端外側設有導流網，導流網外側為端 蓋；所述傳動減速裝置包括外殼，外殼內部設有傳動輪，傳動輪嚙合有主輪，其中，傳動輪的 半徑小於主輪的半徑，傳動輪有傳動輪軸，傳動輪軸與葉輪軸固連，主輪具有主輪軸，主輪 軸上設有刻度；所述自動斷水裝置包括制動輪，制動輪上具有凹槽，制動輪外側上部設有制 動槓桿，制動槓桿一端有彈片，制動槓桿的另一端設有Z型槓桿，Z型槓桿卡在連接槓桿上， 並用第二彈簧和間閥壁相連，連接槓桿中部用第一彈簧和間閥壁相連，連接槓桿的中部託 起閘閥開關，所述主輪軸與制動輪固連，其中，渦輪和傳動減速裝置具有連接管道，傳動減 速裝置和自動斷水裝置具有連通口，渦輪的外側端部有進水口，自動斷水裝置的外側有出 水口，出水口的上部還設有計流量裝置。上述的傳動輪包括1號傳動輪、2號傳動輪、3號傳動輪、4號傳動輪、5號傳動輪，五個傳動輪依次嚙合，傳動輪半徑依次增大，5號傳動輪與主輪嚙合。上述設置在渦殼兩端的斜口錯位設置。本發明取得了以下的技術效果1、間閥內裝有減速傳動輪組，傳動輪組中含有半徑逐步增大且相互契合的傳動輪5個，傳動輪組中最小的齒輪(即圖6中所示1號傳動輪)與葉輪相固結，當水流衝擊葉輪 帶動葉輪旋轉時，與葉輪緊密契合的減速傳動輪組便一起轉動，而水流流速、流量與葉輪轉 速存在固定關係(可通過數值模擬及模型實驗推求)，當推導出葉輪旋轉角速度時，可以從 理論上精確計算出減速傳動輪組中末級傳動輪(即圖6中所示5號傳動輪)的旋轉角速度， 而5號傳動輪與主輪緊密契合，主輪又與計流量裝置14 (類似水錶)相連，從而精確控制出 流總量；2、制動輪上刻有一個凹槽，每當主輪旋轉一周，與制動輪相連的彈片便滑入凹槽， 彈片與一系列制動槓桿組合(見圖7)，利用槓桿原理，實現閘閥的自動關閉；3、制動輪的旋轉角度與閘閥的出水量一一對應，制動旋轉一周即對應於最大出水 量，在最大出水量內，可以通過預先調節制動輪的可旋轉角度來設定閘閥出水總量，實現出 水總量的無極調節；4、本閘閥利用水流的衝擊力作為動力實現閘閥的自動關閉，無需外接能源，因此 節能環保；5、本裝置利用純機械原理控制出水時間進而控制出流總量，並且，控制出流總量 的操作簡單，只需要打開閘閥，擰動刻度盤。


圖1為本發明的主視圖；圖2為本發明的左視圖；圖3為本發明的右視圖；圖4為本發明渦輪的拆開後的結構示意圖；圖5為本發明渦輪的渦殼拆開後的結構示意圖；圖6為本發明的傳動減速裝置的結構示意圖；圖7為本發明自動斷水裝置內部結構示意圖；圖8為渦殼展開後的斜口分布圖；圖9為渦殼右端斜口傾斜角度示意圖； 圖10為渦殼左端斜口傾斜角度示意圖。其中1_制動槓桿、2-彈片、3-制動輪、4-外殼、5-連接管道、6_葉輪軸、7_主輪 軸、8-端蓋、9-葉輪、10-進水口、11-渦殼、12-連通口、13-出水口、14-計流量裝置、15-凹 槽、16-主輪、17-傳動輪軸、18-斜口、19-導流網、20-Z型槓桿、21-連接槓桿、22-第一彈 簧、23-第二彈簧、24-閘閥開關、25-左端斜口、26-右端斜口。
具體實施例方式下面結合附圖進一步說明本發明的實施例。實施例1
參見圖1-6，一種機械式自動斷水閘閥，它由渦輪、傳動減速裝置和自動斷水裝置構成，所述渦輪包括渦殼11，渦殼內部為葉輪9，葉輪中間具有葉輪軸6，渦殼兩端設有斜口 18，渦殼兩端外側設有導流網19，導流網外側為端蓋8 ；所述傳動減速裝置包括外殼4，外殼 內部設有傳動輪，傳動輪嚙合有主輪16，其中，傳動輪的半徑小於主輪的半徑，傳動輪有傳 動輪軸17，傳動輪軸與葉輪軸固連，主輪具有主輪軸7，主輪軸上設有刻度；所述自動斷水 裝置包括制動輪3，制動輪上具有凹槽15，制動輪外側上部設有制動槓桿1，制動槓桿一端 有彈片2，制動槓桿的另一端設有Z型槓桿20，Z型槓桿卡在連接槓桿21上，並用第二彈簧 23和間閥壁相連，連接槓桿21中部用第一彈簧22和間閥壁相連，所述主輪軸與制動輪固 連，其中，渦輪和傳動減速裝置具有連接管道5，傳動減速裝置和自動斷水裝置具有連通口 12，渦輪的外側端部有進水口 10，自動斷水裝置的外側有出水口 13，出水口的上部還設有 計流量裝置14，計流量裝置可以選用水錶等。參見圖3，自動斷水裝置由彈片2、制動輪3、制動槓桿1組成。當我們調整好制動 輪的初始位置後，制動輪的凹槽轉過我們設定的角度後將轉至控制槓桿的正下方，控制槓 杆在彈片的作用下將制動輪制動，同時，控制槓桿上端彈起，帶動裝置使閘閥自動關閉。參見圖4-5，渦輪包括渦殼11，渦殼內部為葉輪9，葉輪中間具有葉輪軸6，渦殼兩 端設有斜口 18，渦殼兩端外側設有導流網19，導流網外側圍端蓋8。蝸殼由一中空的圓柱 體組成，其前後端分別開有一系列的斜口，兩組斜口間成一定角度的錯位。葉輪位於蝸殼內 部，輪片呈矩形。葉輪通過傳動軸與傳動減速裝置的1號傳動輪相連。 參見圖6，傳動減速裝置由6個半徑不同的齒輪契合而成，分別為1號傳動輪、2號 傳動輪、3號傳動輪、4號傳動輪、5號傳動輪及主輪。1號傳動輪通過傳動軸17與渦輪中的 葉輪軸6相固結，主輪上連有一個主輪軸7，主輪軸上設有刻度，主輪軸與自動斷水裝置相 固結。參見圖7，自動斷水裝置內部構造示意圖，自動斷水裝置的下部結構為一個帶有缺 口的制動輪3，通過一根制動槓桿1和固定在閘閥上的彈片2與上部結構相連。制動輪外側 上部設有制動槓桿1，制動槓桿一端有彈片2，制動槓桿的另一端設有Z型槓桿20，Z型槓桿 卡在連接槓桿21上，並用第二彈簧23和間閥壁相連，連接槓桿21中部用第一彈簧22和閘 閥壁相連，這樣，連接槓桿、Z型槓桿就通過彈簧與間閥壁緊密相連，而連接槓桿的中部託起 閘閥開關24。按下閘閥開關，將制動輪旋轉到任意位置(除缺口處)，閘閥開始出水，制動 輪開始旋轉，當制動輪轉到缺口處時，彈片將制動槓桿下部壓入缺口，制動槓桿上部產生向 右的位移，從而帶動Z字型槓桿向右移動，當移動到一定位置時，連接槓桿21與Z字型槓桿 脫離，在第一彈簧5的作用下，連接槓桿21向上彈起，從而將閘閥關閉，實現自動斷水。參見圖8-10，渦殼兩端的斜口用於水的進出口，分為左端斜口 25和右端斜口 26， 兩端的斜口在渦殼圓周方向上錯位設置，所述的錯位設置為渦殼展開成平面後渦殼兩端的 斜口相間排列，也就是渦殼上的進水口與出水口相間排列。斜口與剖面直徑成一定的角度， 一般來說最好為30°，左端斜口和右端斜口在直徑兩側對稱，此錯位設置可以有效利用水 流對葉輪的衝擊力並可以使水流的流態合理。本發明的工作原理水從閘閥進水口 10流經蝸殼時流態會發生改變，在蝸殼11內 部會產生環流，從而均勻分布到葉輪9周圍，並產生足夠的動力帶動葉輪旋轉。閘閥運轉 後，葉輪產生的旋轉將通過葉輪軸6作用於1號傳動輪，通過傳動輪間的相互作用，1號傳動輪將帶動2號傳動輪轉動，同理可知，旋轉將最終傳遞給主輪16。由於傳動輪的半徑逐漸增 大，相應的角速度將逐漸減小，因此主輪將以微小的角速度旋轉。水流流速一定時，葉輪轉 動的角速度一定並與1號傳動輪的角速度相等，因此由齒輪間線速度與角速度的相互關係 Co1Xr1= ω2Χι·2 = v可以計算出傳動減速裝置主輪的旋轉角速度。主輪通過與之固結的 主輪軸7與自動斷水裝置相連，我們通過設定主輪軸上相應的刻度值來控制主輪斷水時的 允許旋轉角度。當我們調整好制動輪3的初始位置後，制動輪的凹槽15轉過我們設定的角 度後將轉至控制槓桿的正下方，控制槓桿在彈片2的作用下將制動輪制動，同時，控制槓桿 1上端彈起，帶動裝置使閘閥自動關閉，水停止從出水口 13流出。 採用的是可以連續調節控制出水總量的設計，因此，本閘閥能夠滿足不同的控制 出水總量的要求。在很多方面都有很好的應用前景(1)水利基礎設施建設——支渠及其以下渠系出水量控制我國雖然是一個農業大國，但是，我們在農業灌溉方面水資源利用效率極低，支渠 及其以下渠系出水量控制裝置較為缺乏。這樣不僅水資源得不到高效利用，還不方便管理， 影響水資源的有效調配。我們設計的閘閥正好可以用於此方面，方便管理渠系的配水、輸 水。同時也為國家計量供水量提供方面。(2)農業、漁業領域的相關應用在農業灌溉方面，這款機械式自動控制閘閥可以在噴灌中發揮巨大作用，在它上 面接入噴頭可以方便控制噴灌水量，起到很好的節水灌溉作用。此為，在我國，特別是南方大部分地區，漁業等養殖業比較發達。此款閘閥可以用 於定量更換養殖池中的水，換完水後，自動關閉，十分方便。(3)工業及其它方面的應用在工業生產中，時常有需要定量控制液體添加和排放的地方。如在發酵工程中需 要定時定量地更新發酵細菌的培養液，向發酵罐中添加營養成分，並排出培養液。我們研製 的閘閥可以滿足此種需求，為其提供價格低廉的新方案。本發明的保護範圍並不限於上述的實施例，顯然，本領域的技術人員可以對本發 明進行各種改動和變形而不脫離本發明的範圍和精神。倘若這些改動和變形屬於本發明權 利要求及其等同技術的範圍內，則本發明也意圖包含這些改動和變形在內。
權利要求
一種機械式自動斷水閘閥，其特徵在於它由渦輪、傳動減速裝置和自動斷水裝置構成，所述渦輪包括渦殼(11)，渦殼內部為葉輪(9)，葉輪中間具有葉輪軸(6)，渦殼兩端設有斜口(18)，渦殼兩端外側設有導流網(19)，導流網外側為端蓋(8)；所述傳動減速裝置包括外殼(4)，外殼內部設有傳動輪，傳動輪嚙合有主輪(16)，其中，傳動輪的半徑小於主輪的半徑，傳動輪有傳動輪軸(17)，傳動輪軸與葉輪軸固連，主輪具有主輪軸(7)，主輪軸上設有刻度；所述自動斷水裝置包括制動輪(3)，制動輪上具有凹槽(15)，制動輪外側上部設有制動槓桿(1)，制動槓桿一端有彈片(2)，制動槓桿的另一端設有Z型槓桿(20)，Z型槓桿卡在連接槓桿(21)上，並用第二彈簧(23)和閘閥壁相連，連接槓桿(21)中部用第一彈簧(22)和閘閥壁相連，連接槓桿的中部託起閘閥開關(24)，所述主輪軸與制動輪固連，其中，渦輪和傳動減速裝置具有連接管道(5)，傳動減速裝置和自動斷水裝置具有連通口(12)，渦輪的外側端部有進水口(10)，自動斷水裝置的外側有出水口(13)，出水口的上部還設有計流量裝置(14)。
2.根據權利要求1所述的機械式自動斷水閘閥，其特徵在於所述的傳動輪包括1號 傳動輪、2號傳動輪、3號傳動輪、4號傳動輪、5號傳動輪，五個傳動輪依次嚙合，傳動輪半徑 依次增大，5號傳動輪與主輪嚙合。
3.根據權利要求1或2所述的機械式自動斷水閘閥，其特徵在於設置在渦殼兩端的 斜口在渦殼圓周方向上錯位設置，所述的錯位設置為渦殼展開成平面後渦殼兩端的斜口相 間排列。
全文摘要
本發明涉及一種機械式自動斷水閘閥，由渦輪、傳動減速裝置和自動斷水裝置構成，所述渦輪包括渦殼，渦殼內部為葉輪，葉輪中間具有葉輪軸，渦殼兩端設有斜口，渦殼兩端外側設有導流網，導流網外側為端蓋；所述傳動減速裝置包括外殼，外殼內部設有傳動輪，傳動輪嚙合有主輪，其中，傳動輪的半徑小於主輪的半徑，傳動輪有傳動輪軸，傳動輪軸與葉輪軸固連，主輪具有主輪軸，主輪軸上設有刻度；所述自動斷水裝置包括制動輪，制動輪上具有凹槽，制動輪外側上部設有制動槓桿，制動槓桿端部有彈片，所述主輪軸與制動輪固連。本發明結構簡單，完全通過機械裝置就能夠精確控制出水總量，實現自動斷水，在最大出水量的範圍內實現出水總量的無級調節。
文檔編號F16K37/00GK101813199SQ20091027306
公開日2010年8月25日 申請日期2009年12月3日 優先權日2009年12月3日
發明者嚴兆, 張曉元, 張祥海, 徐馳, 曹倩, 曾文治, 李明哲 申請人:武漢大學