龔戰(zhàn)

摘要：本文主要針對純機械自動控制閥門的設(shè)計問題與控制原理進行分析，重點闡明自動控制閥門零部件的構(gòu)造原理、設(shè)計內(nèi)容以及控制原理等內(nèi)容，側(cè)面說明純機械自動化控制閥門的應(yīng)用優(yōu)勢，以期為相關(guān)人員提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：純機械自動控制閥門;設(shè)計;控制原理

1自動控制閥門的相關(guān)簡介

自動控制閥門屬于一種具備自動化功能特點的閥門設(shè)施。在實際應(yīng)用過程中，無需人為操控就可以滿足液體/氣體流出、流入量的控制管理要求[1]。根據(jù)實踐應(yīng)用效果來看，自動控制閥門通常具備以下功能特點：（1）節(jié)約用水量、省時省力。安裝簡便、操作難度較低。（2）生產(chǎn)制造工藝流程簡單，涉及到的生產(chǎn)成本較低。（3）正式應(yīng)用過程中，呈現(xiàn)出使用壽命較長、運行效率較高的特點。（4）結(jié)合自動化技術(shù)，實現(xiàn)無需人工操作就可以滿足正常運行要求。目前，市面上常見的自動控制閥門一般是利用微電子線路或者紅外感應(yīng)技術(shù)等作為主要生產(chǎn)技術(shù)。但是上述技術(shù)涉及到的成本較高，對于一些投資較小的工廠而言，適用性與經(jīng)濟性不高。針對于此，本文提出一種基于純機械自動運行方式的控制閥門，以期可以相關(guān)人員提供一定的借鑒。目前，常見的純機械自動控制閥門主要有手動閥門、氣動閥門、電動閥門三種。

1純機械自動控制閥門的設(shè)計

本文以Irristat閥門為基礎(chǔ)，以土壤水分張力為主要設(shè)計原理。Irristat閥門的自動控制主要是通過水分平衡原理來實現(xiàn)的，借助真空壓力表的讀數(shù)，張力計能夠?qū)ν寥浪智闆r進行監(jiān)測，以監(jiān)測結(jié)果為基礎(chǔ)來實現(xiàn)對閥門的自動化控制。在整個控制過程中，張力計相當于一個土壤溫度的傳感器，Irristat閥門通過內(nèi)部凝膠吸水膨脹及失水收縮來判斷土壤中水分情況，從而通過閥門來實現(xiàn)對水流量的自動化控制，實現(xiàn)灌溉自動化，其不需要計算機和傳感器，屬于一種無源自動控制閥門，通過純機械來實現(xiàn)閥門的自動化控制。

2純機械自動控制閥門的零件設(shè)計

2.1閥門的設(shè)計

首先介紹一種用于控制生產(chǎn)用水的純機械自動控制閥門，該種設(shè)計的出水時間是5分鐘，5分鐘之后閥門會自動關(guān)閉，如果需要再次使用，則需要人為操作即可。管道的出水口處設(shè)置一個細長管形連通器，同時，在空腔中有一個固定關(guān)閉閥門的細長方形槽，下端有一個連接閥門和計時裝置的圓柱形孔，每一個裝置都有獨特的作用，并且在閥門的安裝中缺一不可。

2.2閥門和時間控制裝置

閥門是由五個部分組成的，這五個部分是通過焊接連在一起，其中有兩個方桿為寬方桿和細方桿，寬方桿和細方桿的作用是卡住計時時用的銷，另外幾個組成部分是手柄、閥門、細桿，其中細桿、寬方桿和細方桿都起到鏈接的作用。

2.3工作原理

當裝置是在計時將要開始的情況下，這是會有一根彈簧用于折板和折現(xiàn)之間進行固定壓縮的，從而使閘門被折現(xiàn)銷控制住，然后如果需要進行放水。在半圓環(huán)到達最高的時候，管體會被閘門下方的粗長方體桿頂住，這時壓縮彈簧會對折線形銷進行加壓，這時折線形銷會進入到粗細長方形桿之間的臺階型槽內(nèi)，然后計時就可以正式開始，計時開始的標志是會出現(xiàn)一聲響，然后閘門被卡住并且保證不會掉落，閥門被關(guān)閉，計時也就正式開始了。

計時開始之后水流的速度還是比較快的，水管前段也會被水快速填滿，這時候可以水對管壁的壓力看做每一處都是相等的，而水管和連通器是連接在一起的。

為了使計時更加準確，可以設(shè)置3個變量，保證計時器到細管后端的運動時間為5分鐘，當計時器達到最后端時，高磁性磁鐵在壓力之下發(fā)生移動，此時計時停止，閘門被釋放，放水也在此時結(jié)束。細管中的水也會被慢慢排出，計時器回到原來的位置，方便下一次的計時。

3純機械自動控制閥門的控制原理分析

純機械自動控制閥門中的折板與折線形銷之間需要設(shè)置一根處于壓縮狀態(tài)的彈簧，目的在于使折線形銷頂住閘門。在進行計時放水期間，操作人員需要及時提起閘門上方的半圓環(huán)，確?？梢缘谝粫r間拉動閘門進行放水作業(yè)。當水位抬到最高處時，閘門下端的粗長方體桿會及時頂住管體。究其原因，主要是折線形銷受到壓縮狀態(tài)的彈簧壓力影響，而往往會陷入粗細長方形桿內(nèi)的臺階型槽內(nèi)當中。此時，一旦聽到“鐺”的聲音，計時開始。操作人員應(yīng)該根據(jù)純機械自動控制閥門的運行情況進行合理記錄，以期可以為后續(xù)運行管理工作提供參考數(shù)據(jù)。同時，介于水流速度較快，水管前端多處于充滿水的狀態(tài)。

有理由認為，在一定范圍內(nèi)水對管壁壓力會始終保持恒定狀態(tài)。究其原因，主要是水管與連通器處于兩端相連的狀態(tài)，且兩個連通口面積均等。連通器在細管中處于水流靜止狀態(tài)。此時，計時器會受到浮力的影響，以及自身重力對管壁之間的摩擦力作用。當計時器上升到最后端時，計時器中的高磁性磁鐵會對折線形銷產(chǎn)生明顯的功能效果，不斷克服彈簧設(shè)施帶來的壓力而發(fā)生位移現(xiàn)象，進而釋放閘門、結(jié)束放水作業(yè)，即計時結(jié)束。根據(jù)時長分析純機械自動閥門的運行優(yōu)勢，根據(jù)上文提出的設(shè)計方案以及控制原理，不難得知，純機械自動閥門在運行過程中有效規(guī)避了以往機械閥門運行效率不高的問題，應(yīng)用能力較強。

4結(jié)語

綜上所述，本文以前人研究理論為基礎(chǔ)，設(shè)計了一種用于灌溉的純機械自動控制閥門，并探討了其具體的自動控制原理和設(shè)計方案，旨在為相關(guān)純機械自動控制閥門的設(shè)計和開發(fā)提供參考。本文的研究也存在著一定的不足之處，在未來的研究中，應(yīng)當著重對延長閥門壽命方面進行研究，以此來進一步推進純機械自動控制閥門的應(yīng)用和發(fā)展。從客觀角度上來說，該方案目前并未得到全面推廣與應(yīng)用，且相關(guān)實踐驗證力度不足，尚有不成熟之處。希望通過本文的相關(guān)分析，廣大同行可以提出寶貴的意見，進一步改進與優(yōu)化純機械自動控制閥門設(shè)計方案，盡早實現(xiàn)預(yù)期的運作目標。

參考文獻

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