ATOS換向閥DHA-0631/2/A/M 工作技術

　從本質上來講，純機械自控閥門就是一種不需要外部能量供應就可以實現自動控制調節的閥門，即無源控制閥門，純機械控制閥門的研究始于上世紀八十年代，L.Ornstein教授設計了一種名為 Irristat 的閥門，這種閥門就屬于一種純機械自控閥門，其在農業節水灌溉中的應用較為廣泛。當土壤中的水分含量達到預定值的時候，水分會進入到閥門，使得閥門內部凝膠膨脹，下壓活塞，減小水管的截面積，從而實現對用水量的控制[1]。而當土壤中水分含量低于預定值的時候，法門中的水分會回到土壤中，活塞失去下壓力上移，水流量增大，從而實現對水流量的自動控制。

　　二、純機械自控閥門的設計

　?。ㄒ唬┘儥C械自控閥門的設計思路

　　本文以 Irristat 閥門為基礎，以土壤水分張力為主要設計原理。Irristat 閥門的自動控制主要是通過水分平衡原理來實現的，借助真空壓力表的讀數，張力計能夠對土壤水分情況進行監測，以監測結果為基礎來實現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對水流量的自動化控制，實現灌溉自動化，其不需要計算機和傳感器，屬于一種無源自控閥門，通過純機械來實現閥門的自動化控制[2]。

　?。ǘ┘儥C械自控閥門的結構設計

　　本文提出的純機械自控閥門結構設計如圖 1 所示：

　　閥門結構主要包括控制元件、兩個彈簧（一個緩沖彈簧即彈簧1，一個復位彈簧即彈簧2）、進水口以及兩個出水口組成，通過彈簧 1 能夠推動閥芯移動，當閥芯錐形面封堵進水口的時候，則閥門關閉，灌溉停止，通過閥門 2 可以推動閥芯反向移動，封住進水口的閥芯錐形面會慢慢后退，從而實現閥門入水口的逐漸開啟，灌溉恢復。

　　三、純機械自控閥門的控制原理及控制單元設計

　　（一）純機械自控閥門的控制原理分析

　　純機械自控閥門的控制原理如下：閥門自動控制元件中存在濕敏材料，濕敏材料與土壤直接接觸，當土壤中水分含量增多的時候，濕敏材料產生吸水膨脹作用，從而給緩沖彈簧施加壓力，緩沖彈簧在壓力的作用下會移動并推動復位彈簧和閥芯進行運動，閥芯運動的過程中其錐形面會逐漸封住進水口，實現閥門的自動關閉，灌溉停止。當濕敏材料吸水膨脹的時候，如果其膨脹量比閥芯封堵進水口的移動量大，則很可能導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，實現對閥芯錐形頭的保護[3]。

閘閥是指封閉件(閘板)沿通路中央線的垂直方向移動的閥門。閘閥在管路中只能作全開和全關堵截用, 不能作調節和節流。閘閥是使用范圍很廣的一種閥門，一般口徑DN≥50mm的堵截裝置都選用它，有時口徑很小的堵截裝置也選用閘閥，閘閥是作為截止介質使用，在全開時整個暢通流暢縱貫，此時介質運行的壓力損失最小。閘閥通常合用于不需要常常啟閉，而且保持閘板全開或全閉的工況。不合用于作為調節或節流使用。對于高速活動的介質，閘板在局部開啟狀況下可以引起閘門的振動，而振動又可能損傷閘板和閥座的密封面，而節流會使閘板遭受介質的沖蝕。從結構形式上，主要的區別是所采用的密封元件的形式。根據密封元件的形式，經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、閘板有兩個密封面，的模式閘板閥的兩個密封面形成楔形、楔形角隨閥門參數而異，通常為50，介質溫度不高時為。楔式閘閥的閘板可以做成一個整體，叫做剛性閘板;也可以做成能產生微量變形的閘板，以改善其工藝性，彌補密封面角度在加工過程中產生的偏差 , 這種閘板叫做彈性閘板。
　　2、閘閥封閉時，密封面可以只依賴介質壓力來密封 , 即依賴介質壓力將閘板的密封面壓向另一側的閥座來保證密封面的密封，這就是自密封。大部門閘閥是采用強制密封的，即閥門封閉時，要依賴外力強行將閘板壓向閥座 , 以保證密封面的密封性。