小型网络化电动球阀的制作方法

本实用新型属于自动化控制技术领域，为气体输运或存储的自动化控制设计了一种基于手动球阀的小型网络化电动球阀。该电动球阀采用减速电机驱动齿轮组，齿轮组旋转带动阀芯转动；在阀芯轴承中心固定径向磁铁，通过安装于电路板上的角位移传感器检测阀门旋转的角度；采用嵌入式技术实现球阀的网络化远程控制。该球阀采用5V 电源供电，质量轻、体积小，便于安装和集成，且具备网络化远程控制功能。

背景技术：

目前市场上商品化的电动球阀主要由电动执行器和球阀组成，阀芯为球体，旋转角度为90 度，主要靠电动执行器里电流量的调节来操作。其不仅具有节流、截止、转流功能，还具有流量调节功能。其采用的电动执行器体积和质量较大，不便于安装和集成；且输入输出信号为4～20mA 的模拟信号，每个电动球阀都需要单独的数据线来控制。本申请提出的一种小型网络化电动球阀，其体积小、质量轻，便于安装和集成；输入输出信号为数字信号，在2 根数据线上可并联多个电动球阀，每个电动球阀可设置不同的物理地址实现单独控制，且易于实现网络化远程控制。

经文献对比分析表明，商品化的电动球阀种类繁多，但其体积和质量较大，且需要单独敷设数据线来控制。本电动球阀结构紧凑、体积小、质量轻、控制信号为数字信号，易于实现网络化远程控制。

技术实现要素：

实用新型目的：在于提供一种结构紧凑、体积小、质量轻、便于安装和系统集成且具备网络化远程控制功能的电动球阀，解决现有商品化电动球阀体积和质量较大、控制繁琐等问题。

技术方案：一种小型网络化电动球阀，由手动球阀、减速电机、大齿轮、小齿轮、大轴承、小轴承、径向磁铁、角位移传感器、电路板、红绿指示灯、电源线、CAN总线、上固定块及下固定块配装而成；手动球阀、减速电机、轴承、齿轮组和电路板由上固定块与下固定块共同固定，大齿轮、小齿轮、大轴承、小轴承、径向磁铁、角位移传感器、径向磁铁、电路板安设在上固定块下侧面与下固定块上侧面之间，总线接口，电路板设置有总线接口，电源线与CAN总线与电路板相互邻近布设，减速电机以竖向穿过下固定块的方式固定在下固定块上，手动球阀固定在下固定块下侧面上，在小轴承上套装有小齿轮，在大轴承上套装有大齿轮，小齿轮和大齿轮相互啮合而组成齿轮组，减速电机以驱动小齿轮转动的方式驱动连接小齿轮，大齿轮以通过手动球阀阀芯转轴驱动手动球阀阀芯转动的方式驱动连接阀芯，径向磁铁以置于大轴承中心与电路板下方的方式固定在手动球阀的阀芯转轴上，电路板下表面和径向磁铁以互不摩擦的方式相互邻近布设，在电路板上固装有检测阀芯旋转角度的角位移传感器。

该电动球阀主要由以下零部件组成：手动球阀（1）：是制作电动球阀的主体零件；（2）减速电机：用于提供动力；（3）齿轮：用于传输动力；（4）轴承：用于固定齿轮和减小齿轮转动阻力；（5）角位移传感器：安装于电路板上，用于检测阀芯的旋转角度；（6）径向磁铁：固定于手动球阀阀芯转轴上，用于提供具有方位的磁场；（7）电路板：用于球阀控制并提供现场总线接口；（8）固定块：用于固定手动球阀、减速电机、轴承、齿轮组和电路板等。

该小型网络化电动球阀的操作流程为：（1）零角度位置设置：将球阀旋转至完全开启状态，记录磁场角度数值，以此作为零角度位置。设置0 度和180 度为电动球阀的开启状态，90 度和270 度为电动球阀的关闭状态。开启状态时，指示灯显示为绿色；关闭状态时，指示灯显示为红色；中间状态时，红绿指示灯交替闪烁。（2）电动球阀物理地址设置：采用配套的软件为每个电动球阀设置不同的物理地址，控制软件可以根据电动球阀的物理地址区分不同的电动球阀。（3）电动球阀入网：该电动球阀属于CAN 总线上的一个智能节点，通过转换器将CAN 总线信号与网络信号相互转换即可连接入网，实现电动球阀的网络化远程控制。（4）电动球阀的控制：电动球阀可通过软件或触发按钮控制，当电源接通时，通过软件或指示灯均可观察电动球阀的到位状态；操作软件或触发按钮，电动球阀运转至下一个状态自动停止；当电动球阀运转至两个状态之间时，按下电脑控制软件或触发按钮，电动球阀即刻停止运转，并保持在此状态；当再次按下软件或触发按钮，电动球阀运转至下一个状态而停止。

主要创新点有：该电动球阀采用减速电机驱动齿轮转动，齿轮带动阀芯旋转，从而实现阀门的开启和关闭；其结构紧凑、质量轻、体积小，便于安装和集成；采用数字信号通讯，易于实现网络化远程控制功能。

有益效果：针对现有商品化电动球阀体积和质量较大、控制繁琐等问题，研究设计了一种小型网络化电动球阀。该电动球阀结构紧凑、质量轻、体积小，便于安装和系统集成；采用数字信号通讯，易于实现网络化远程控制功能。

附图说明

图1 为本实用新型的立体局部透视结构示意图；

在图 1 中：1 为手动球阀，2 为减速电机，3 为大齿轮，4 为小齿轮，5 为大轴承，6 为小轴承，7 为径向磁铁，8 为角位移传感器，9 为电路板，10 为红绿指示灯，11 为电源线及CAN总线，12 为上固定块，13 为下固定块。

具体实施方式

电动球阀连接：电动球阀的减速电机采用5V 直流电源供电，采用其它电压的电源时，需要采用相应的电源模块，将其它电压转变为5V 直流电。多个电动球阀同时使用时，电动球阀以并联的方式连接在2 根数据线上，在数据线的前端和末端均需并联1 个120Ω的电阻。

径向磁铁的固定：径向磁铁固定在大轴承的中心，与电动球阀的阀芯一同转动，若径向磁铁与阀芯发生相对移动，那么电动球阀的开启和关闭状态就会出现错误。因此，径向磁铁需要用胶水固定在大轴承的中心，并且要防止其与电路板下表面发生摩擦。

电动球阀的材质：电动球阀的固定块选用铝合金加工、齿轮材料为黄铜、轴承材料为不锈钢，这样既能确保转动部件的强度，又能减小电动球阀整体重量。

电动球阀的尺寸：手动球阀采用Swagelok 生产、订货号为SS-42GS4 的2 通开关阀门时，电动球阀的整体尺寸为：长40 mm，宽25 mm，高40 mm；整个电动球阀的重量约为150g。