ATOS換向閥DHA-0631/2/A/M 工作技術(shù)

　從本質(zhì)上來(lái)講，純機(jī)械自控閥門(mén)就是一種不需要外部能量供應(yīng)就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)的閥門(mén)，即無(wú)源控制閥門(mén)，純機(jī)械控制閥門(mén)的研究始于上世紀(jì)八十年代，L.Ornstein教授設(shè)計(jì)了一種名為 Irristat 的閥門(mén)，這種閥門(mén)就屬于一種純機(jī)械自控閥門(mén)，其在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的應(yīng)用較為廣泛。當(dāng)土壤中的水分含量達(dá)到預(yù)定值的時(shí)候，水分會(huì)進(jìn)入到閥門(mén)，使得閥門(mén)內(nèi)部凝膠膨脹，下壓活塞，減小水管的截面積，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用水量的控制[1]。而當(dāng)土壤中水分含量低于預(yù)定值的時(shí)候，法門(mén)中的水分會(huì)回到土壤中，活塞失去下壓力上移，水流量增大，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水流量的自動(dòng)控制。

　　二、純機(jī)械自控閥門(mén)的設(shè)計(jì)

　?。ㄒ唬┘儥C(jī)械自控閥門(mén)的設(shè)計(jì)思路

　　本文以 Irristat 閥門(mén)為基礎(chǔ)，以土壤水分張力為主要設(shè)計(jì)原理。Irristat 閥門(mén)的自動(dòng)控制主要是通過(guò)水分平衡原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，借助真空壓力表的讀數(shù)，張力計(jì)能夠?qū)ν寥浪智闆r進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以監(jiān)測(cè)結(jié)果為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)的自動(dòng)化控制。在整個(gè)控制過(guò)程中，張力計(jì)相當(dāng)于一個(gè)土壤溫度的傳感器，Irristat 閥門(mén)通過(guò)內(nèi)部凝膠吸水膨脹及失水收縮來(lái)判斷土壤中水分情況，從而通過(guò)閥門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水流量的自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)灌溉自動(dòng)化，其不需要計(jì)算機(jī)和傳感器，屬于一種無(wú)源自控閥門(mén)，通過(guò)純機(jī)械來(lái)實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的自動(dòng)化控制[2]。

　?。ǘ┘儥C(jī)械自控閥門(mén)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　本文提出的純機(jī)械自控閥門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 1 所示：

　　閥門(mén)結(jié)構(gòu)主要包括控制元件、兩個(gè)彈簧（一個(gè)緩沖彈簧即彈簧1，一個(gè)復(fù)位彈簧即彈簧2）、進(jìn)水口以及兩個(gè)出水口組成，通過(guò)彈簧 1 能夠推動(dòng)閥芯移動(dòng)，當(dāng)閥芯錐形面封堵進(jìn)水口的時(shí)候，則閥門(mén)關(guān)閉，灌溉停止，通過(guò)閥門(mén) 2 可以推動(dòng)閥芯反向移動(dòng)，封住進(jìn)水口的閥芯錐形面會(huì)慢慢后退，從而實(shí)現(xiàn)閥門(mén)入水口的逐漸開(kāi)啟，灌溉恢復(fù)。

　　三、純機(jī)械自控閥門(mén)的控制原理及控制單元設(shè)計(jì)

　?。ㄒ唬┘儥C(jī)械自控閥門(mén)的控制原理分析

　　純機(jī)械自控閥門(mén)的控制原理如下：閥門(mén)自動(dòng)控制元件中存在濕敏材料，濕敏材料與土壤直接接觸，當(dāng)土壤中水分含量增多的時(shí)候，濕敏材料產(chǎn)生吸水膨脹作用，從而給緩沖彈簧施加壓力，緩沖彈簧在壓力的作用下會(huì)移動(dòng)并推動(dòng)復(fù)位彈簧和閥芯進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，閥芯運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中其錐形面會(huì)逐漸封住進(jìn)水口，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的自動(dòng)關(guān)閉，灌溉停止。當(dāng)濕敏材料吸水膨脹的時(shí)候，如果其膨脹量比閥芯封堵進(jìn)水口的移動(dòng)量大，則很可能導(dǎo)致閥芯錐形頭受到較大壓力，甚至損壞閥芯，而緩沖彈簧則能夠起到良好的緩沖作用，避免閥芯錐形頭受到較大壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)閥芯錐形頭的保護(hù)[3]。

閘閥是指封閉件(閘板)沿通路中央線的垂直方向移動(dòng)的閥門(mén)。閘閥在管路中只能作全開(kāi)和全關(guān)堵截用, 不能作調(diào)節(jié)和節(jié)流。閘閥是使用范圍很廣的一種閥門(mén)，一般口徑DN≥50mm的堵截裝置都選用它，有時(shí)口徑很小的堵截裝置也選用閘閥，閘閥是作為截止介質(zhì)使用，在全開(kāi)時(shí)整個(gè)暢通流暢縱貫，此時(shí)介質(zhì)運(yùn)行的壓力損失最小。閘閥通常合用于不需要常常啟閉，而且保持閘板全開(kāi)或全閉的工況。不合用于作為調(diào)節(jié)或節(jié)流使用。對(duì)于高速活動(dòng)的介質(zhì)，閘板在局部開(kāi)啟狀況下可以引起閘門(mén)的振動(dòng)，而振動(dòng)又可能損傷閘板和閥座的密封面，而節(jié)流會(huì)使閘板遭受介質(zhì)的沖蝕。從結(jié)構(gòu)形式上，主要的區(qū)別是所采用的密封元件的形式。根據(jù)密封元件的形式，經(jīng)常把閘閥分成幾種不同的類型，如：楔式閘閥、平行式閘閥、平行雙閘板閘閥、楔式雙閘板閘閥等。
　　的形式是楔式閘閥和平行式閘閥：
　　1、閘板有兩個(gè)密封面，的模式閘板閥的兩個(gè)密封面形成楔形、楔形角隨閥門(mén)參數(shù)而異，通常為50，介質(zhì)溫度不高時(shí)為。楔式閘閥的閘板可以做成一個(gè)整體，叫做剛性閘板;也可以做成能產(chǎn)生微量變形的閘板，以改善其工藝性，彌補(bǔ)密封面角度在加工過(guò)程中產(chǎn)生的偏差 , 這種閘板叫做彈性閘板。
　　2、閘閥封閉時(shí)，密封面可以只依賴介質(zhì)壓力來(lái)密封 , 即依賴介質(zhì)壓力將閘板的密封面壓向另一側(cè)的閥座來(lái)保證密封面的密封，這就是自密封。大部門(mén)閘閥是采用強(qiáng)制密封的，即閥門(mén)封閉時(shí)，要依賴外力強(qiáng)行將閘板壓向閥座 , 以保證密封面的密封性。