CN102606787A - 一种慢开快关安全阀的驱动装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明属安全阀技术领域，涉及燃气燃油输送过程控制的安全阀，尤其涉及一种慢开快关安全阀的驱动装置及其驱动方法，其特征在于：杠杆的一端分别与阀杆端部、阀杆弹簧相连，另一端与杠杆弹簧连接，并通过滑轮与撑杆相连；拉杆的一端与杠杆的中部相连，另一端置有圆柱状凸起，拉杆的一侧置有曲线凸轮，曲线凸轮的边线与圆柱状凸起接触相切，曲线凸轮转轴置于所述拉杆的键槽内，并随曲线凸轮转动而在键槽内上下移动。本发明驱动方法运用渐开线式曲线凸轮慢开和弹簧杠杆原理快关，只需要一个小功率电动机驱动凸轮，便能轻松平稳地打开阀芯，不需要电磁线圈，也不需要气动阀芯的气缸等庞大的部件；关闭时由弹簧驱动，关阀速度快，使用寿命长。

Description

一种慢开快关安全阀的驱动装置及其驱动方法

技术领域

本发明属于工业过程控制安全阀技术领域，涉及燃气燃油输送过程控制的安全阀，尤其涉及一种慢开快关安全阀的驱动装置及其驱动方法。

背景技术

安全阀一般由阀体、阀芯、驱动装置等组成，广泛应用于热电、石油、船舶航运、炼钢、化工、医药等行业，特别是在一些关系生产安全的工业领域，一旦遇到紧急情况，负责流体控制的安全阀必须在尽可能短的时间内关闭阀芯、切断流体，从而降低损失或者避免事故发生。因此，安全速断阀技术及可靠性的重要程度不言而喻。

    目前世界上快关阀主要有两类，一类是气动快关阀，它由气缸内压缩空气驱动，使得阀芯克服联接在阀芯的弹簧的压力而打开阀芯，从而流体可以疏通，当排掉压缩空气后，阀芯在弹簧的驱动下迅速关闭阀芯。此类气动快关阀关闭时间取决于弹簧力和气缸的排气时间，工程上必须准备有5-8bar压力的压缩空气作为驱动源，设备相对复杂；另一类是电磁阀，它应用电磁感应效应，通电后，线圈产生吸力，克服阀芯弹簧压力而打开阀芯，使得流体疏通，断电后，线圈磁力消失，阀芯在弹簧驱动下关闭。此类电磁阀关闭时间取决于弹簧，但是现今的线圈长时间通电后容易损坏，特别是容易过热而烧坏线圈，从而影响工程上应用，国际上一般持续通电工作时间不高于6000小时，国内则不高于1000小时，此外，阀体口径越大，电磁线圈越容易损坏。

总体而言,安全阀芯的执行机构或存在体积大成本高问题，或存在安全响应速度不高、及耐久性不够(内部机械磨损大)等问题。市场也要求阀芯产品向高技术含量、高参数、高可靠性、高使用寿命方向发展。

发明内容

本发明的目的是克服现有速断安全阀芯驱动机构响应时间长，寿命短等缺陷，提供一种慢开快关安全阀的驱动装置及其驱动方法，实现缓慢开启阀芯、减少瞬间流量冲击，以及迅速关闭阀芯，实现安全保护的目的。

为达到上述目的，采取的技术方案是: 一种慢开快关安全阀的驱动装置，包括阀芯、阀杆和电机，其特征在于：杠杆的一端分别与所述阀杆端部、阀杆弹簧相连，另一端与杠杆弹簧连接，并通过滑轮与撑杆相连；所述撑杆的下端通过撑杆转轴与装置壳体固定连接，撑杆的两侧分别与牵引式继电器、撑杆弹簧连接；拉杆的一端与所述杠杆的中部相连，另一端置有圆柱状凸起，所述拉杆的一侧置有曲线凸轮，所述曲线凸轮的边线与所述圆柱状凸起接触相切，曲线凸轮转动受电机控制，所述曲线凸轮转轴置于所述拉杆的键槽内，并随曲线凸轮转动而在所述键槽内上下移动。

一种慢开快关安全阀的驱动方法，其特征在于：运用渐开线式曲线轮慢开和弹簧、杠杆原理快关：

⑴慢开：杠杆与撑杆相连的一端不动，另一端通过阀杆与阀芯连接，杠杆的中间连接拉杆，电机带动置于所述拉杆的键槽内的曲线凸轮转轴逆时针转动，从而通过拉杆给杠杆中间一向下的作用力，同时阀杆和阀芯在杠杆下压的作用下，阀芯慢慢开启，开到位后，电机停止工作。此时,牵引式继电器7处在吸合状态，撑杆弹簧10被拉伸，撑杆保持直立；

⑵快关：关闭阀芯时,牵引式继电器失电瞬间,对撑杆丧失了牵引力,那么撑杆弹簧迅速拉动撑杆逆时针转动,使得杠杆左端悬空，处于自由状态;同时,曲线凸轮不转，受曲线凸轮控制的杠杆中心位置保持不变，杠杆另一端（连接阀杆端）则由被拉伸的阀杆弹簧迅速拉起，阀杆在阀杆弹簧的作用下迅速被拉升，阀芯相应地迅速上升，阀芯关闭；

⑶复位：由曲线凸轮再转动α角，使曲线凸轮尖端离开拉杆的圆柱状凸起，曲线凸轮转轴与圆柱状凸起之间垂直距离突变，杠杆在杠杆弹簧的复位作用下向上弹起，牵引式继电器再处在吸合状态，撑杆弹簧被拉伸，撑杆直立，扛杆、撑杆相继复位，杠杆一端又被固定，进而开始下一个周期的阀芯开启过程。

本发明的驱动装置则运用渐开线式曲线凸轮和杠杆原理，只需要一个小功率电动机驱动凸轮，便能轻松平稳地打开阀芯，不需要电磁线圈，也不需要气动阀芯的气缸等庞大的部件；关闭时由弹簧驱动，关闭时间短，使用寿命长。

附图说明:

图1：阀芯驱动装置结构示意图（初始位置、阀芯关闭）;

图2：阀芯驱动装置阀芯开通时结构示意图；

图3：阀芯驱动装置阀芯关闭时结构示意图；

图4：撑杆．杠杆复位状态结构示意图；

图5：拉杆结构示意图；

图6：图5的A向剖视结构示意图。

图中，1－阀芯; 2－阀杆;3－杠杆;4－拉杆;5－曲线凸轮;6－撑杆;7－牵引式继电器;8－杠杆弹簧;9－阀杆弹簧;10－撑杆弹簧;11－曲线凸轮转轴;12－撑杆转轴;13－拉杆的圆柱凸起;14－杠杆内键槽。

具体实施方式

以下依据附图说明和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1为阀芯驱动装置结构示意图，图2～图4为本发明各个工作阶段结构示意图，图5和图6为拉杆结构示意图。由图可见，一种慢开快关安全阀的驱动装置，包括阀芯1、阀杆2和电机，其特征在于：杠杆3的一端分别与所述阀杆2端部、阀杆弹簧9相连，另一端与杠杆弹簧8连接，并通过滑轮与撑杆6相连；所述撑杆6的下端通过撑杆转轴12与装置壳体固定连接，撑杆6的两侧分别与牵引式继电器7、撑杆弹簧10连接；拉杆4的一端与所述杠杆3的中部相连，另一端置有圆柱状凸起13，所述拉杆4的一侧置有渐开线式曲线凸轮5，所述曲线凸轮5的边线与所述圆柱状凸起13接触相切，曲线凸轮5转动受电机控制，所述曲线凸轮转轴11置于所述拉杆的键槽14内，并随曲线凸轮5转动而在所述键槽14内上下移动。（图1、图5和图6）

一种慢开快关安全阀的驱动方法，其特征在于：运用渐开线式曲线凸轮5慢开和弹簧杠杆原理快关：

⑴慢开，杠杆3与撑杆6相连的一端不动，另一端通过阀杆2与阀芯1连接，杠杆3的中间连接拉杆4，电机带动置于所述拉杆4的键槽14内的曲线凸轮转轴11逆时针转动，从而通过拉杆4给杠杆3中间一向下的作用力，同时阀杆2和阀芯1在杠杆3下压的作用下，阀芯1慢慢开启，开到位后，控制电机停止工作。此时,牵引式继电器7处在吸合状态，撑杆弹簧10被拉伸，撑杆6保持直立；（图2）

⑵快关：关闭阀芯1时,牵引式继电器7失电瞬间,对撑杆6丧失了牵引力,那么撑杆弹簧10迅速拉动撑杆6逆时针转幼,使得杠杆3左端脱离撑杆6支撑而迅速悬空;曲线凸轮5不转，拉杆4不动,受曲线凸轮控制的杠杆中心位置不变，杠杆3的另一端（连接阀杆2端）则由被拉伸的阀杆弹簧9迅速拉起，同时阀杆2在阀杆弹簧9的作用下迅速被拉升，阀芯1随之迅速上升，阀门关闭；（图3）

⑶复位：由曲线凸轮5再逆时针转过一较小角度α，使曲线凸轮5尖端离开拉杆4的圆柱状凸起13，曲线凸轮转轴11与圆柱状凸起13之间垂直距离突变，杠杆3在杠杆弹簧8的复位作用下被向上拉起，牵引式继电器7又处在吸合状态，撑杆弹簧10被拉伸，撑杆直立，扛杆3、撑杆6相继复位，杠杆3一端又被固定，完成了一个慢开启、快关闭的周期过程，进而开始下一个周期的阀芯1开启过程。（图4）

通过本发明，可整体提高此类安全阀芯的可靠性、降低成本，延长使用寿命、并大大地提高速断阀芯安全保障能力。可连续正常工作20000小时以上。

Claims (2)

1.一种慢开快关安全阀的驱动装置，包括阀芯、阀杆和电机，其特征在于：杠杆的一端分别与所述阀杆端部、阀杆弹簧相连，另一端与杠杆弹簧连接，并通过滑轮与撑杆相连；所述撑杆的下端通过撑杆转轴与装置壳体固定连接，撑杆的两侧分别与牵引式继电器、撑杆弹簧连接；拉杆的一端与所述杠杆的中部相连，另一端置有圆柱状凸起，所述拉杆的一侧置有曲线凸轮，所述曲线凸轮的边线与所述圆柱状凸起接触相切，所述曲线凸轮转动受电机控制，所述曲线凸轮转轴置于所述拉杆的键槽内，并随曲线凸轮转动而在所述键槽内上下移动。

2.权利要求1所述一种慢开快关安全阀的驱动方法，其特征在于：运用渐开线式曲线轮慢开和弹簧杠杆原理快关：

⑴慢开，杠杆与撑杆相连的一端不动，另一端通过阀杆与阀芯连接，杠杆的中间连接拉杆，电机带动置于所述拉杆的键槽内的曲线凸轮转轴逆时针转动，从而通过拉杆给杠杆中间一向下的作用力，同时阀杆和阀芯在杠杆下压的作用下，阀芯慢慢开启，开到位后，由位置开关控制电机停止工作，此时,牵引式继电器7处在吸合状态，撑杆弹簧10被拉伸，撑杆保持直立；

⑵快关：关闭阀芯时,牵引式继电器7只要一失电,就瞬间对撑杆丧失了牵引力,那么撑杆弹簧就能迅速将撑杆拉动逆时针转幼,使得杠杆左端迅速悬空恢复自由; 同时, 曲线凸轮不动，拉杆不动,受曲线凸轮控制的杠杆中心不动，杠杆另一端（连接阀芯端）则由被拉伸的阀杆弹簧迅速拉起，阀杆在阀杆弹簧的作用下迅速被拉升，阀芯迅速上升，阀芯关闭；

⑶复位：由曲线凸轮再转动α角，使曲线凸轮尖端离开拉杆的圆柱状凸起，曲线凸轮转轴与圆柱状凸起之间垂直距离突变，杠杆在杠杆弹簧的复位作用下向上弹起，扛杆、撑杆相继复位，牵引式继电器再处在吸合状态，撑杆弹簧被拉伸，撑杆直立，杠杆一端又被固定，进而开始下一个周期的阀芯开启过程。

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