一种智能热量分配装置的制作方法

本发明涉及智能控制技术领域，尤其是集中供热热网平衡智能控制技术领域，具体涉及一种智能热量分配装置。

背景技术：

众所周知，在冬季，北方地区的天气较冷，主要的取暖手段就是集中供暖。对于集中供暖的地区，在集中供暖期间，经常会有这种情况发生：楼栋之间供热温差大，或者单元与单元之间供热温差大，致使有的楼栋用户室内可以穿睡衣、光脚，而有的楼栋用户室内却要穿厚些衣服、棉拖鞋。造成这种小区供暖效果差异大的主要原因是小区楼栋或单元热量分摊不平衡所致。

一直以来供热系统平衡调节是所有供热企业必须面对的重点问题，传统的调节方式存在诸多不足之处。供热的目的是为了获得舒适的室内温度，同时满足节能、降耗、减排的要求。热量平衡的前提是热力平衡，热力平衡的前提又是水力平衡，水力的平衡又会涉及到流量的平衡和压差的平衡。流量的大小决定着温度的高低，同样，压力的大小也会对温度产生明显的影响，所以，可以从这两点去控制和调节室内的温度。目前很多供热企业都面临热量、流量、温度分配不均的问题。

在集中供热系统中，虽然在工程设计阶段进行了水力平衡的设计，但是，由于供热工程设计阶段的供热面积、热用户的分布、管道的路由走向等等具体的设计情况与实际运行情况相比往往会有所出入，再加上工程施工质量问题，造成了水力失调很难单靠设计来进行解决。所以，在热用户的入口处，通常会安装具有可调性的水力平衡元件，作为供热工程设计、施工、运行中的一项基本措施。

目前，可调性的水力平衡的元件主要有流量调节阀、自力式流量控制阀、自力式差压控制阀。在供热运行时，通过水力平衡元件对各个热用户实际所需循环流量进行调整，达到各个热用户循环流量“按需分配”，即实现所谓的热网平衡。这种供热管网的调节叫初调节，初调节的目的是使整个供热系统中各个热用户之间实现流量的平衡，进而达到热量的平衡。

目前，流量调节阀在小区集中供暖中得到了一定的应用，但在实际应用过程中仍存在一定的问题及不足之处，主要体现在：

1、流量控制具有盲目性，不清楚开度与流量的对应关系；

2、调节开度多为手动调节，准确度低，自动化程度低；

3、不具有动态控制流量的功能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的不足，解决现有热网平衡调节装置控制流量的盲目性，手动调节开度准确性低、自动化程度低，不能实现动态控制流量的技术问题，提供一种安装简便、实现动态控制、合理按需分配流量、热量的智能热量分配装置。

本发明通过以下技术手段来实现：

一种智能热量分配装置，包括流量调节阀以及与所述流量调节阀固定连接的电动执行器，所述电动执行器用于控制流量调节阀的开度，所述电动执行器包括控制器、用于提供动力且与所述控制器电连接的电机、传递动力到所述流量调节阀的驱动轴、用于计算所述流量调节阀开度的光栅定位装置、以及最大开度检测装置，所述电机、所述流量调节阀、所述光栅定位装置和所述最大开度检测装置分别与所述驱动轴固定连接；

所述光栅定位装置包括光栅盘、发光元件和光敏元件，所述光栅盘与所述驱动轴固定连接并随所述驱动轴同步转动，所述光栅盘设有若干等分的格槽，所述发光元件和所述光敏元件分别设置在所述光栅盘的上下两侧，且所述发光元件和所述光敏元件均与所述控制器电连接，所述发光元件发出的光透过所述光栅盘的格槽照射到所述光敏元件上；

所述最大开度检测装置包括触碰装置和开关，所述触碰装置与所述驱动轴固定连接，并随所述驱动轴转动，所述开关设置在所述触碰装置的同一水平面上，并与所述控制器电连接，所述开关为单刀双掷开关，且其始终朝向驱动轴的方向张开，当所述触碰装置未按压所述开关时，所述开关与所述电机形成闭合的回路，所述电机正常运转，当所述触碰装置按压所述开关时，所述开关与所述电机不能形成闭合的回路，所述电机停止转动，所述流量调节阀的阀门处于最大或最小开度位置处。

进一步，所述开关包括外壳、设于所述外壳内的按钮、弹片、杠杆、两个固定触点、以及与外部电路分别连接的至少两个端子；

所述按钮与所述外壳活动连接，并且，所述按钮的两端分别与所述杠杆和所述弹片接触连接，所述杠杆的一端固定在所述外壳上，另一端为自由端，可接触所述触碰装置，所述弹片的一端与其中一个所述端子固定连接，另一端与两个所述固定触点分别对应并接触连接；

当所述自由端未受到所述触碰装置按压时，所述弹片与其中一个所述固定触点相接触，并且此所述固定触点与另一个所述端子固定连接，则所述电机形成闭合的回路，所述电机正常运转，当所述自由端受到所述触碰装置按压时，所述杠杆触碰所述按钮下行运动触碰所述弹片，进而所述弹片触碰另一个所述固定触点，使所述开关与所述电机不能形成闭合的回路，所述电机停止转动。

进一步，所述杠杆的自由端固定设有滚轮，所述滚轮与所述触碰装置接触连接。

进一步，所述电动执行器包括手动调节部，所述手动调节部末端与所述驱动轴固定连接，当停电时，可在所述手动调节部处插入手轮，手动控制所述驱动轴转动。

进一步，所述电动执行器包括参数测量部，所述参数测量部一端与所述控制器电连接，另一端采用温度传感器和/或压力传感器测量所述流量调节阀内流体的温度和压力等参数。

进一步，所述发光元件与所述光敏元件之间的连线垂直于所述光栅盘。

进一步，所述流量调节阀包括控制杆，所述控制杆控制所述流量调节阀内阀门的开度，所述驱动轴通过联轴器与所述控制杆固定连接，使得所述控制杆可与所述驱动轴同步转动。

进一步，所述光栅定位装置包括指针盘，所述指针盘与所述驱动轴固定连接，可随所述驱动轴转动，便于掌握所述流量调节阀的开度。

进一步，所述控制器设在所述电动执行器的主控板上，所述主控板包括与所述控制器电连接的通讯模块，所述通讯模块包括有线通讯模块和无线通讯模块，所述有线通讯模块和所述无线通讯模块分别与服务器和/或移动终端相连接。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果是：

本发明采用了光栅定位装置来精确的控制阀门的开度，并将光栅定位装置设置在驱动轴上，使之可随驱动轴和控制杆同步转动，通过光栅转动的角度控制阀门的开度，从而确定流量的大小，可根据实际需要，精确掌握热量的分配，避免热量能源的过多损失。

本发明设计有手动控制阀门开启的部位，可在停电状态时，光栅定位装置不能应用的情况下手动调节阀门的开度，增加阀门的利用效率。

本发明设有最大开度检测装置，可检测到阀门的最大开度的位置，使得本发明中的装置在任何情况下均能掌握到阀门开度的实际位置，可进一步增加阀门的控制精度。

附图说明

图1为本发明的智能热量分配装置的整体结构示意图1；

图2为本发明的智能热量分配装置的整体结构示意图2；

图3为图1中所示的沿b-b线的剖视图1；

图4为图1中所示的沿b-b线的剖视图2；

图5为图4中所示的d部放大图；

图6为开关内部结构图；

图7为电机驱动模块的电路原理图；

图8为最大开度检测装置的电路原理图；

图9为最大开度检测装置的开关在b处的电路原理图；

图10为有线通讯模块的电路原理图；

图11为无线通讯模块的电路原理图；

图12为温度测量模块的电路原理图；

图13为压力测量模块的电路原理图；

图14为本发明中各个模块的连接示意图。

图中标号：

1流量调节阀，11进水部，111进水腔，12控制部，121容置腔，122阀门，1211阀口，123控制杆，13出水部，131出水腔；

2电动执行器，20主控板，21驱动轴，211联轴器，22分隔板，23控制腔，24装置腔，25光栅定位装置，251光栅盘，252发光元件，253光敏元件，254指针盘，26最大开度检测装置，261触碰装置，2611凸起，262开关，2621外壳，2622按钮，2623弹片，2624杠杆，2625滚轮，2626可动触点，2627固定触点，2628端子，27手动调节部，28电源连接部，29参数测量部。

具体实施方式

以下，基于优选的实施方式并参照附图对本发明进行进一步说明。

此外，为了方便理解，放大(厚)或者缩小(薄)了图纸上的各种构件，但这种做法不是为了限制本发明的保护范围。

单数形式的词汇也包括复数含义，反之亦然。

本说明书上的词汇是为了说明本发明的实施例而使用的，但不是试图要限制本发明。

为了区分不同的单元，本说明书上用了第一、第二等词汇，但这些不会受到制造的顺序限制，在发明的详细说明书与权利要求书上，其名称可能会不同。

本发明提供一种智能热量分配装置，包括流量调节阀1以及设于流量调节阀1之上的电动执行器2，电动执行器2用以控制流量调节阀1内部阀门的开度。

流量调节阀1包括进水部11、控制部12及出水部13，进水部11内设有中空的进水腔111，出水部13内设有中空的出水腔131，控制部12内部设有容纳阀门122的容置腔121、以及控制杆123，进水腔111与容置腔121相连通，阀门122与容置腔121活动连接，优选的，阀门122与控制杆123为一体连接，阀门122上设有阀口1211，容置腔121与出水腔131通过阀口1211相连通。

实际使用时，流体通过进水腔111进入流量调节阀1，由于进水腔111与容置腔121相连通，流体进入容置腔121内，此时，旋转控制杆123则阀门122转动，从而带动阀口1211转动，由于阀口1211转动的位置不同，则可控制阀口1211的开度，影响容置腔121与出水腔131之间的连通，进而控制流体的流量，流体经过阀口1211进入出水腔131，最后经过出水腔131从流量调节阀1排出。

电动执行器2包括设置在主控板20上的控制器、与控制杆123固定连接的驱动轴21、分隔板22、控制腔23、装置腔24、以及用于计算阀门122开度的光栅定位装置25，电动执行器2内设有控制区，主控板20竖直固定在控制区内，驱动轴21通过联轴器211与控制杆123固定连接并同步转动，分隔板22将电动执行器2内部分为控制腔23和装置腔24，其中控制腔23在装置腔24的上方，驱动轴21穿过分隔板22，在控制腔23和装置腔24的内部，装置腔24内设有与驱动轴21固定连接的电机，电机与主控板20上的电机驱动模块电连接，控制器与电机驱动模块电连接，使得控制器通过电机驱动模块控制电机，从而驱动驱动轴21的转动，光栅定位装置25设在控制腔23内，且与驱动轴21固定连接，可与驱动轴21同步转动。电机驱动模块的电路原理图如图7所示。

光栅定位装置25包括光栅盘251、发光元件252、光敏元件253和指针盘254，光栅盘251沿径向安装在驱动轴21上，与驱动轴21相互垂直连接，可随驱动轴21同步转动，并且光栅盘251设有若干等分的格槽，发光元件252和光敏元件253分别设在光栅盘251的上下两侧，且两者相对于光栅盘251对称设置，发光元件252与光栅盘251平行设置，并且发光元件252发出的光能垂直穿过光栅盘251的格槽，光敏元件253在光栅盘251的另一侧能接收到发光元件252所发出的光，发光元件252和光敏元件253均与电动执行器2的控制器电连接，当光栅盘251随着驱动轴21转动时，发光元件252发出的光会被光栅盘251的格槽所阻断，光敏元件253将接收到不连续的光信号，光敏元件253将接收到的光信号转化为电信号发射给控制器，使得控制器可精确的掌握格槽的行程，而光栅盘251与驱动轴21固定连接且同步转动，驱动轴21通过控制杆123与阀门122固定连接且同步转动，因而控制器可精确的掌握控制阀门122的开度。指针盘254上画有指针，并与驱动轴21固定连接，可随驱动轴21同步转动，指针盘254设置在光栅盘251的上方，通过指针盘254可掌握阀门122的开度位置。应当指出的是，本发明中对光栅盘251设置的格槽个数不做限制，根据实际使用时所需控制阀门122的精度，可更换光栅盘251的格槽个数，在本实施例中，优选的，光栅盘251设有200个等分的格槽，旋转一个格槽的度数为1.8度，由此来精确控制阀门122的开度。

电动执行器2包括最大开度检测装置26，最大开度检测装置26包括触碰装置261和开关262，触碰装置261与驱动轴21固定连接，且触碰装置261可随着驱动轴21同步转动，开关262设置在控制腔23内，且设置在分隔板22上，开关262为与控制器电连接的单刀双掷开关，并且，开关262始终朝向驱动轴21的方向张开，当触碰装置261未按压开关262时，如图8所示，开关262在a处，可与电机形成闭合的回路，电机正常运转，当触碰装置261随着驱动轴21转动到一定位置时，可按压开关262，此时，开关262在b处，如图9所示，不能形成闭合的回路，则电机停止转动。

优选的，触碰装置261上设有凸起2611，优选的，触碰装置261与凸起2611为一体连接，当触碰装置261上的凸起2611随着驱动轴21转动，凸起2611未碰到开关262时，如图8所示，开关262在a处，可与电机形成闭合的回路，电机正常运转，当凸起2611转动到与开关262的对应位置处按压开关262时，如图9所示，开关262在b处，不能形成闭合的回路，则电机停止转动，同时此处为阀门122的最大开度位置处。

在开关262的内部结构中，开关262包括外壳2621、按钮2622、弹片2623、杠杆2624、滚轮2625、可动触点2626、固定触点2627、端子2628，外壳2621外部的一端设有三个端子2628，分别为端子a、端子b、端子c，三者可分别与外部电路相连接，外壳2621的另一端设有出孔，按钮2622穿过出孔，一半在外壳2621内部，另一半裸露在外壳2621外部，弹片2623的一端设在外壳2621内、按钮2622之下，与按钮2622相接触，并且弹片2623与端子a相连接，端子a连接外部电路，弹片2623的另一端设有可动触点2626，并且可动触点2626在弹片2623的上下两个面上各设有一个，在外壳2621内与上下两个可动触点2626相对应的位置设有两个固定触点2627，分别对应图8、图9中的a、b点，即为固定触点a和固定触点b，两个固定触点2627分别与端子b、端子c相连接，即，固定触点a与端子c相连接，固定触点b与端子b相连接，外壳2621外部与按钮2622对应的一端设有杠杆2624，杠杆2624的一端固定在外壳2621上，并与按钮2622相接触，杠杆2624的另一端为自由端，且远离外壳2621，自由端固定连接有滚轮2625，滚轮2625可相对于杠杆2624转动。

正常状态下，其中一个可动触点2626与固定触点a相接触，并且端子c与外部电路相连接，相当于开关262处于a处的位置，与电机形成通路，当凸起2611触碰到开关262时，首先触碰到滚轮2625，滚轮2625为圆柱状的，可减小凸起2611触碰时的摩擦力，然后杠杆2624远离外壳2621的一端(自由端)由于外力的按压作用向靠近外壳2621的方向运动，按压到按钮2622，使得按钮2622运动，按压到弹片2623，弹片2623由于形变，弹片2623另一端的可动触点2626运动，使得另一个可动触点2626与固定触点b相接触，而端子c不与外部电路相连接，相当于开关262处于b处的位置，电路为断路，则不能与电机形成通路，电机停止转动。当凸起2611未按压开关262时，杠杆2624的自由端远离外壳2621，按钮2622内设有弹簧，按钮2622弹起远离弹片2623，与杠杆2624相接触，弹片2623回到初始状态，可动触点2626与固定触点a相接触，回到初始的位置。

保证“凸起2611触碰到开关262时，阀门122处于最大开度位置处”的效果，需经过如下预调步骤，具体的，在触碰装置261上设有固定孔，首先通过外部装置如手轮，转动手轮，从而转动控制杆123，使得阀门122开到最大位置处，然后，通过联轴器211将驱动轴21与控制杆123固定连接起来，使得两者可同步转动，转动触碰装置261至凸起2611按压到开关262的位置处，此时，通过固定孔内的螺丝，将触碰装置261固定在驱动轴21上，使得触碰装置261可随着驱动轴21同步转动，最后将指针盘254固定在驱动轴21上，电动执行器2的上盖与指针盘254的对应位置处设有刻度，使得电动执行器2上盖的刻度值、指针盘254所指向的位置、凸起2611触碰到开关262的位置、阀门122的最大开度位置，四者均相互对应，从而完成电动执行器2与流量调节阀1之间的连接，则当凸起2611随着驱动轴21转动到与开关262的对应位置处可按压到开关262时，阀门122的开度既为最大开度位置处，此时，指针盘254也指向指定的位置处，以便在电动执行器2的外部观察到阀门122的开度。当然，根据实际需要，也可以将阀门最大开度处设定为阀门最小开度处，此类简单变换所得出的方案也属于本发明保护的范围。

电动执行器2包括手动调节部27，手动调节部27内设有减速箱，减速箱末端与驱动轴21固定连接，当停电时，光栅定位装置25无法工作，则可在手动调节部27处插入手轮，转动手轮控制减速箱转动，从而控制驱动轴21转动，调节阀门122的开度。

由上所述，电动执行器2通过光栅定位装置25精确计算阀门122的开度大小，但停电时，光栅定位装置25无法正常工作，则可在手动调节部27处插入手轮，控制阀门122的开度，此外，本发明设计了最大开度检测装置26，最大开度检测装置26可在任何情况下，阀门122处于任何开度下，精确的掌握阀门122开度的最大(小)位置处作为初始位置，进一步增加电动执行器2对阀门122开度的控制精度，精确调整实际需要的阀门122开度。

电动执行器2上设有位置检测模块，其中包括光栅定位模块和最大开度检测模块，两者均与控制器电连接，光栅定位模块与光栅定位装置25电连接，用以控制并监测光栅定位装置25的运行，最大开度检测模块与最大开度检测装置26电连接，用以控制并监测最大开度检测装置26的运行。

电动执行器2的主控板20上设有通讯模块，其中包括有线通讯模块和无线通讯模块，两者均与控制器电连接，有线通讯模块通过数据线与服务器相连接，控制器可通过有线通讯模块将电动执行器2内的数据有线传输到服务器，无线通讯模块可将控制器中的数据远程传输至服务器或手机等移动终端，服务器或移动终端也可通过这两个模块分别将所需要的流量调节阀1的开度值传输至控制器，从而控制电机的转动，调节流量调节阀1的开度。有线通讯模块和无线通讯模块的电路原理图分别如图10、图11所示。

电动执行器2与手动调节部27相反的一侧包括电源连接部28和参数测量部29，参数测量部29的一端采用温度传感器和/或压力传感器测量流体的温度和压力等数据，主控板20上设有温度测量模块和压力测量模块，参数测量部29一端的温度传感器和/或压力传感器分别通过温度测量模块和压力测量模块与控制器电连接，在集中供暖时，温度测量模块通过温度传感器测量流体的供水温度和回水温度，压力测量模块通过压力传感器测量流体的供水压力和回水压力，温度测量模块和压力测量模块将测量的数据传递至控制器，再由通讯模块传递至服务器，使得供暖公司可监控集中供暖相关的数据，保证供暖安全。温度测量模块和压力测量模块的电路原理图如图12、图13所示。

电源连接部28一端与供电系统相连接，另一端与主控板20上的电源模块电连接，电源模块为控制器及各个模块供电。

以上对本发明的具体实施方式进行了详细介绍，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰和改进，这些修饰和改进也都属于本发明权利要求的保护范围。