CN102620027B

CN102620027B - 电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构

Info

Publication number: CN102620027B
Application number: CN 201110028940
Authority: CN
Inventors: 胡达; 罗欣; 董政文; 幸向亮; 周鸣
Original assignee: NANJING XIRE MEASUREMENT AND CONTROL EQUIPMENT CO Ltd; HUADIAN ELECTRIC POWER CO Ltd JIANGXI
Current assignee: NANJING XIRE MEASUREMENT AND CONTROL EQUIPMENT CO Ltd; HUADIAN ELECTRIC POWER CO Ltd JIANGXI
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2031-01-26
Also published as: CN102620027A

Abstract

本发明公开一种电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构，包括：一开阀装置，包括一电机及一旋转轴，所述电机的输出轴通过动力传动机构连接所述旋转轴的一端，该旋转轴的另一端连接快速关断阀的蝶阀阀杆；一弹簧驱动装置，包括一主齿轮、一推拉主轴及一主弹簧；所述主齿轮安装于所述旋转轴上；所述推拉主轴滑动安装在一箱体上，该推拉主轴的侧壁设置有与所述主齿轮啮合的直齿，端部设置一弹簧底座板；所述主弹簧夹设于所述弹簧底座板和一弹簧限位部件之间；一电磁锁紧装置，包括一电磁铁和一卡销，所述卡销根据所述电磁铁得/失电状况与所述推拉主轴的侧壁结合/分离。本发明可远程控制快速关断阀门，实现快速关断阀的慢开、慢关及快速关断。

Description

电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构

技术领域

本发明涉及快关阀技术领域，尤其涉及一种电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构，主要应用在螺杆膨胀动力机、汽轮机、各种压力管路需要大操作力或进行快速关闭的场合，可实现螺杆膨胀动力机、汽轮机进汽的排汽快速关断，以及煤气、天然汽、蒸汽、石油管线等的快速关断保护。

背景技术

快速关断阀主要适用于电力、石化、钢铁、管线等行业需要大操作力或进行快速开启、关闭的场合，可防止抽汽管道蒸汽倒流引起机组超速事故，是保证机组安全的重要组成部分。

快速关断阀主要由蝶阀、执行机构及电气控制系统等部分组成。目前快速关断行业一般采用电液机构，其执行机构由动力油源、蓄能器、控制阀块、油缸、电机等组成，可适用于需要大推力和推力矩的应用场合。但电液执行机构结构复杂，维护保养不方便，密封容易破损漏油，性能不能有效保障，且价格比较昂贵，其应用受到较大限制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构简单、性能可靠的电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构，特别适合于小型汽轮机、螺杆膨胀动力机，煤气、天然汽、蒸汽管路作快速关断阀保护用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构，包括一开阀装置、一弹簧驱动装置及一电磁锁紧装置，其中：

所述开阀装置包括一电机及一旋转轴，所述电机的输出轴通过动力传动机构连接所述旋转轴的一端，该旋转轴的另一端连接快速关断阀的蝶阀阀杆；

所述弹簧驱动装置包括一主齿轮、一推拉主轴及一主弹簧；所述主齿轮安装于所述旋转轴上；所述推拉主轴滑动安装在一箱体上，该推拉主轴的侧壁设置有与所述主齿轮啮合的直齿，端部设置一弹簧底座板；所述主弹簧夹设于所述弹簧底座板和一弹簧限位部件之间；

所述电磁锁紧装置包括一电磁铁和一卡销，所述卡销根据所述电磁铁得/失电状况与所述推拉主轴的侧壁结合/分离。

较优地，所述开阀装置包括一开阀齿轮，安装于所述旋转轴上并与所述电机的输出轴齿轮啮合。

较优地，所述旋转轴在所述开阀齿轮的安装部位与所述主齿轮的安装部位之间装配有轴承。

较优地，所述推拉主轴通过主轴轴套安装在所述箱体上。

较优地，所述弹簧驱动装置包括一推拉主轴限位板，位于所述弹簧底座板外侧。

较优地，所述推拉主轴开设一弹簧安装腔，其中：所述弹簧安装腔的一端封闭，形成所述弹簧底座板；所述弹簧安装腔的另一端开口，使得所述弹簧限位部件可伸入所述弹簧安装腔的开口端。

较优地，所述弹簧限位部件包括一调节螺杆，该调节螺杆的端头可伸入所述弹簧安装腔开口端。

较优地，所述弹簧驱动装置设置有一安全保护装置，包括一主轴支撑部件和一安全保护丝杆；所述主轴支撑部件固定安装在所述推拉主轴上，位于所述弹簧安装腔的开口端一侧；所述安全保护丝杆贯穿该主轴支撑部件的通孔后，一端与所述箱体固定，另一端通过一连接板与所述调节螺杆连接。

较优地，所述卡销与所述推拉主轴的接触部分装配有圆柱滚子轴承。

较优地，包括一电控箱，用于控制所述电机与所述电磁铁工作。

与现有技术相比，本发明电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构的结构较为简单，其通过开阀装置、弹簧驱动装置及电磁锁紧装置，可实现快速开阀，也可以在断电时快速关阀，具体而言：开阀时，系统发出指令，电机、电磁铁工作，蝶阀开启同时主弹簧被压缩蓄能；当工作系统出现紧急情况时，蝶阀将接到事故信号(断电状态)，在弹簧作用下迅速关闭，关闭时间为0.5s，从而起到保护工作系统和管路设备的作用。本发明执行机构使用弹簧驱动装置及电磁锁紧装置，其结构相对简单，维护极少，价格适中，性能稳定可靠，具有较好的市场前景。

附图说明

图1为本发明电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构的结构原理图；

图2为图1的左视图；

图3为图1所示本发明电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构的开阀过程图；

图4为图1所示本发明电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构的关阀过程图。

具体实施方式

本发明主要针对在工作压力2.5MPa、温度在250℃以下小推力力矩的快速关断场合，开发一种结构简单、维护极少、价格适中的电磁弹簧式自动快速关断执行机构，特别适合小型汽轮机、螺杆膨胀动力机，煤气、天然汽、蒸汽管路作快速关断阀保护用。

快速关断阀主要由三部分组成：控制系统、执行机构和阀门组成。其中执行机构的正常工作状态(通电状态)为常开状态，只有在系统出现故障时(断电状态)才要求能够快速关闭。根据这一特点，要求执行机构的驱动装置必须具有自动复位功能，即通电时驱动装置使阀门开启，断电时驱动装置自动复位使阀门关闭。

自动复位的驱动装置种类很多，考虑到阀门的安全性能要求较高，本发明采用卡销锁紧和弹簧复位的结构，其主要由箱体、推拉主轴、电机、电磁铁、主弹簧等组成，为了减小体积主弹簧藏于推拉主轴的箱式弹簧安装腔内。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

同时参见图1、图2，为本发明电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构的一较优实施例。该电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构(以下简称执行机构)包括箱体、开阀装置、弹簧驱动装置、电磁锁紧装置及电控箱等部件，以下对各部件分别进行说明。

所述箱体由盖板8、侧板9及底板18等构成，也可为一整体部件。该箱体设于外壳1中，用于容纳执行机构的大部分零部件及对部分零部件进行定位、固定。

所述开阀装置包括电机3及旋转轴22，其中：电机3装于箱体内的电机座5上，而旋转轴通过旋转轴套6装于箱体上；同时，电机3的输出轴通过动力传动机构连接旋转轴22的一端，而旋转轴22的另一端连接快速关断阀的蝶阀21的阀杆。较优地，开阀装置设置开阀齿轮26，其安装于旋转轴22上并与电机输出轴齿轮7啮合；电机3启动时，由输出轴齿轮7带动开阀齿轮26转动，之后由旋转轴22开启蝶阀21的阀板。此外，旋转轴22在开阀齿轮26的安装部位与主齿轮23的安装部位之间，通过轴承座24装配轴承25，可减小蝶阀21开闭时的摩擦力。

所述弹簧驱动装置包括主齿轮23、推拉主轴20及主弹簧17，其中：主齿轮23安装于旋转轴22上；推拉主轴20滑动安装在箱体上，较优地通过主轴轴套10安装在箱体上；该推拉主轴20的侧壁设置与主齿轮23啮合的直齿(图未示出)，使得推拉主轴20可沿主轴轴向作直线运动；同时，推拉主轴20的端部设置弹簧底座板，主弹簧17夹设于弹簧底座板和一弹簧限位部件之间，可实现断电时的快速复位。开阀时，推拉主轴20通过弹簧底座板压缩主弹簧17蓄能；在断电时，主弹簧17快速复位，推动推拉主轴20作直线运动，并由主齿轮23带动旋转轴反向旋转，最终使得蝶阀21快速关闭。

所述电磁锁紧装置包括一电磁铁2和一卡销4，该卡销4根据电磁铁2的得/失电状况，与推拉主轴20的侧壁结合/分离。电磁铁2得电时，开阀齿轮26转动后带动旋转轴22及主齿轮23转动，进而蝶阀21旋转打开；此时，主齿轮23还带动推拉主轴20作直线运动，使得主弹簧17被压缩，到位后卡销4锁紧推拉主轴20，保证蝶阀21处于开启状态。电磁铁2失电时，卡销4拔出，主弹簧17不受约束而释放压力，带动推拉主轴20作反向直线运动；进而由推拉主轴20带动主齿轮23作反向旋转，然后旋转轴22旋转，最终通过蝶阀21的阀杆将蝶阀阀板快速关闭。由于阀门快速关闭时间要求在0.5s之内，考虑到使用性能，卡销4优选采用合金钢材质制造。特别地，卡销4与推拉主轴20的接触部分装配有圆柱滚子轴承，可将电磁力以滚动的方式传递给卡销4，这样既减小了摩擦，又提高了寿命，还提高了系统可靠性。

所述电控箱可设为远控方式，用于控制电机3与电磁铁2的工作。开阀时，系统发出指令，电机3、电磁铁2工作，旋转轴22带动蝶阀21开启，同时主弹簧17被压缩蓄能；当工作系统出现紧急情况时，蝶阀21将接到事故信号(断电状态)，在主弹簧17作用下迅速关闭，关闭时间为0.5s，从而起到保护工作系统和管路设备的作用。

所述弹簧驱动装置可进一步优化，兹举几例说明：

如图1、图2所示，所述弹簧驱动装置包括一推拉主轴限位板16，它位于弹簧底座板外侧。特别地，推拉主轴20开设一弹簧安装腔，其中：弹簧安装腔的一端封闭，形成弹簧底座板；弹簧安装腔的另一端开口，使得弹簧限位部件可伸入弹簧安装腔的开口端；这样，将主弹簧17藏于箱式弹簧安装腔内，有助于减少体积。较优地，弹簧限位部件包括一调节螺杆15，该调节螺杆15的端头可伸入弹簧安装腔开口端，可作为弹簧限位板；这样可经常试动阀门，使阀门小角度开关，从而方便检测执行机构的快关性能。

由于采用弹簧作用机构，需对主弹簧的安全做了周密的考虑，故针对该弹簧驱动装置设置有一安全保护装置，包括一主轴支撑部件和一安全保护丝杆19；其中，主轴支撑部件通过垫片11、锁紧螺母13，止转螺钉12等部件固定安装在推拉主轴20上，安装位置位于弹簧安装腔的开口端一侧；而安全保护丝杆19贯穿该主轴支撑部件的通孔后，一端与箱体固定，另一端通过一连接板14与调节螺杆15连接。这样，通过设置独立的安全保护丝杆19，使得一旦需要在现场对主弹簧17进行安装和拆卸时，无需特殊工具就可完成，由此使得弹簧加载和拆卸即安全又便捷；同时，也保证操作者的人身安全。。

上述实施例中，电磁弹簧式自动快速关闭执行机构主要由电机3、电磁铁2、弹簧驱动装置和电控箱等组成。开阀时，系统发出指令(电控箱可设为远控)电机3、电磁铁2工作，电机3通过旋转轴22带动蝶阀开启，同时主弹簧被压缩蓄能。当工作系统出现紧急情况时，蝶阀21将接到事故信号(断电状态)，在主弹簧17作用下迅速关闭，关闭时间为0.5s，从而起到保护工作系统和管路设备的作用。

参加图3、图4，分别示出快速关断阀的开机过程。电磁弹簧式快速关断执行机构控制系统由电控箱、执行机构、蝶阀等组成。所有功能由电控箱为核心的控制器来实现，简要叙述如下：如图3所示，当电控箱给出开阀信号时，电机旋转通过主齿轮压缩主弹簧，蝶阀自动开启；如图4所示，当电控箱给出关阀信号，电磁电失电将电磁力以滚动的方式传递给卡销，卡销动作，主弹簧快速释放能量快断阀门。

特别指出的是，由于快关阀长期处于开启状态不动，阀门易发生卡涩、锈死现象，影响开关。为了避免发生此类现象，执行机构设有手动活动试验功能，操作者可经常试动阀门，使阀门小角度开关。此外，还设有目测指示及自动发讯指示信号，以便操作者知道阀门是否运动灵活，可避免事故发生。

本发明的以上优选实施例包括但不仅限于以下优点：

1、采用电磁弹簧式全自动(可远程)控制快速关断阀门，可以实现慢开、慢关及快速关断。

2、销钉采用合金钢材质，在卡销接触部分装配有圆柱滚子轴承，将电磁力以滚动的方式传递给卡销，这样既减小了摩擦，又提高了寿命，还提高了系统可靠性。

3、对主弹簧的安全做了周密的考虑，独立的安全保护丝套，使得一旦需要在现场对弹簧进行安装和拆卸时，无需特殊工具，使得主弹簧加载和拆卸即安全又便捷；同时，也保证了操作者的人身安全。

4、集成式结构、结构简单，不需外部油源、气源，结构紧凑，体积小，运行可靠，维护量极少，价格低廉。

5、采用得电开阀，失电快速关断，在外部电源、线路及机械故障时确保阀门可靠动作。

以上对本发明进行了详细介绍，其中的实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构，包括一开阀装置和一弹簧驱动装置，其中：所述开阀装置包括一电机及一旋转轴，所述电机的输出轴通过动力传动机构连接所述旋转轴的一端；所述弹簧驱动装置包括一主齿轮、所述主齿轮安装于所述旋转轴上；其特征在于，

所述旋转轴的另一端连接快速关断阀的蝶阀阀杆；

所述弹簧驱动装置还包括一推拉主轴及一主弹簧；所述推拉主轴滑动安装在一箱体上，该推拉主轴的侧壁设置有与所述主齿轮啮合的直齿，端部设置一弹簧底座板；所述主弹簧夹设于所述弹簧底座板和一弹簧限位部件之间；

所述电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构还包括一电磁锁紧装置，所述电磁锁紧装置包括一电磁铁和一卡销，所述卡销根据所述电磁铁得/失电状况与所述推拉主轴的侧壁结合/分离。

2.如权利要求1所述的电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构，其特征在于，所述开阀装置包括一开阀齿轮，安装于所述旋转轴上并与所述电机的输出轴齿轮啮合。

3.如权利要求2所述的电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构，其特征在于，所述旋转轴在所述开阀齿轮的安装部位与所述主齿轮的安装部位之间装配有轴承。

4.如权利要求1所述的电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构，其特征在于，所述推拉主轴通过主轴轴套安装在所述箱体上。

5.如权利要求1所述的电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构，其特征在于，所述弹簧驱动装置包括一推拉主轴限位板，位于所述弹簧底座板外侧。

6.如权利要求1所述的电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构，其特征在于，所述推拉主轴开设一弹簧安装腔，其中：所述弹簧安装腔的一端封闭，形成所述弹簧底座板；所述弹簧安装腔的另一端开口，使得所述弹簧限位部件可伸入所述弹簧安装腔的开口端。

7.如权利要求6所述的电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构，其特征在于，所述弹簧限位部件包括一调节螺杆，该调节螺杆的端头可伸入所述弹簧安装腔开口端。

8.如权利要求7所述的电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构，其特征在于，所述弹簧驱动装置设置有一安全保护装置，包括一主轴支撑部件和一安全保护丝杆；所述主轴支撑部件固定安装在所述推拉主轴上，位于所述弹簧安装腔的开口端一侧；所述安全保护丝杆贯穿该主轴支撑部件的通孔后，一端与所述箱体固定，另一端通过一连接板与所述调节螺杆连接。

9.如权利要求1所述的电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构，其特征在于，所述卡销与所述推拉主轴的接触部分装配有圆柱滚子轴承。

10.如权利要求1～9任一项所述的电磁弹簧式自动快速关断阀执行机构，其特征在于，包括一电控箱，用于控制所述电机与所述电磁铁工作。