CN103742678A - 一种自动控制驱动装置的y型三通球阀 - Google Patents

一种自动控制驱动装置的y型三通球阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动控制驱动装置的Y型三通球阀，包括阀体、驱动装置以及控制驱动装置运动的控制装置，阀体中设有Y形流体通道、启闭件与阀杆，驱动装置与启闭件联动连接，驱动装置包括活塞缸，活塞缸中设有活塞、以及与活塞联动连接的活塞杆，活塞杆通过齿轮机构与阀杆联动连接，齿轮机构包括齿轮箱，齿轮箱中设有与活塞杆通过拨叉连接的输出轴，输出轴上套设有传动大齿轮，阀杆上套设有传动小齿轮，传动大齿轮与传动小齿轮啮合。本发明采用伺服阀控制Y型三通球阀的驱动装置，能精确的控制阀门的旋转角度，并且通过设置齿轮机构，能够进行阀杆的240°旋转，实现伺服阀自动控制驱动装置驱动Y型三通球阀的流向切换。

Description

一种自动控制驱动装置的Y型三通球阀
技术领域
本发明涉及一种阀门，尤其是一种自动控制驱动装置的Y型三通球阀。
背景技术
随着现代工业对于自动化要求的不断提高，阀门越来越多得采用自动控制。如球阀、蝶阀、旋塞阀等90°旋转开关的阀门通常采取气动装置或液动装置进行阀门的开启和关闭控制。
Y型三通球阀的三个通道之间设计成互成120°的夹角，通过球体在240°之间的旋转可以实现三种不同的流向切换的阀门。然而，常规的气动装置或液动装置只能实现90°的旋转，而Y型三通球阀需要240°的旋转，因此Y型三通球阀无法直接采用常规气动装置或液动装置通过自动控制驱动装置来进行阀门流向的切换。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种自动控制驱动装置的Y型三通球阀，该Y型三通球阀可以通过自动控制驱动装置来实现三通球阀的三种不同的流向切换。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自动控制驱动装置的Y型三通球阀，包括阀体、驱动装置以及控制驱动装置运动的控制装置，阀体中设有Y形流体通道、以及开启或关闭流体通道的启闭件，阀体中还设有与启闭件固定连接的阀杆，驱动装置与启闭件联动连接，驱动装置包括活塞缸，活塞缸中设有将活塞缸分割成第一腔和第二腔的活塞、以及与活塞联动连接的活塞杆，活塞杆与阀杆联动连接，其特征在于：所述驱动装置通过齿轮机构与所述阀杆连接，所述齿轮机构包括齿轮箱，齿轮箱中设有与所述活塞杆通过拨叉连接的输出轴，输出轴上套设有传动大齿轮，所述阀杆上套设有传动小齿轮，所述传动大齿轮与所述传动小齿轮啮合。
上述结构中，控制装置可以控制常规的驱动装置的输出90°转角，经过齿轮机构的传动后，阀杆的转角可以达到240°，实现Y型三通球阀的流向切换与自动控制的功能。
作为本发明的进一步设置，所述控制装置为气动装置、液动装置或伺服阀装置。
上述结构中，驱动装置可以由气动装置、液动装置或伺服阀装置进行控制，提高阀门的自动化程度。
作为本发明的进一步设置，所述伺服阀装置包括伺服阀、伺服阀的动力装置、信号控制装置、以及与伺服阀连通的压力源装置，所述伺服阀包括与所述输出轴固定连接且同步运动的阀套，阀套中设有与所述伺服阀的动力装置连接且同步运动的回转阀芯，所述信号控制装置与伺服阀的动力装置连接，所述压力源装置通过伺服阀与所述活塞缸连接。
上述结构中，信号控制装置接收到用户或系统指令时，将发出信号驱动伺服阀的动力装置运动并带动回转阀芯同步运动，伺服阀与压力源装置连通，介质压力通过伺服阀与活塞缸连接并驱动活塞运动，活塞通过拨叉带动输出轴转动，输出轴带动阀套运动，随着输出轴的转动，伺服阀的阀口开度减小，当伺服阀的阀套与回转阀芯的角度一致时，伺服阀与压力源装置的连通关闭，驱动装置的活塞运动停止，输出轴也停止转动；通过信号控制装置与伺服阀的联机来控制驱动装置驱动启闭件的开启或关闭，操作更精确。
作为本发明的进一步设置，所述阀杆相对与所述启闭件固接的另一端伸出所述阀体之外且连接有角位移传感器，所述角位移传感器与所述信号控制装置连接并通过脉冲信号将所述阀杆的转动角度数据反馈到所述信号控制装置。
上述结构中，角位移传感器安装在阀杆上部，实时采集阀杆的转动角度，将该角度变化及时反馈到信号控制装置，便于阀杆转动角度的实时更新、实时监控和调整阀门的开启角度，使得驱动装置可以更精确地调节和控制阀门开度。
作为本发明的进一步设置，所述输出轴相对与所述传动大齿轮连接的另一端伸出所述齿轮箱之外且连接有角位移传感器，所述角位移传感器与所述信号控制装置连接并通过脉冲信号将所述输出轴的转动角度数据反馈到所述信号控制装置。
上述结构中，角位移传感器安装在输出轴上部，实时采集输出轴的转动角度，将该角度变化及时反馈到信号控制装置，便于输出轴转动角度的实时更新、实时监控和调整阀门的开启角度，使得驱动装置可以更精确地调节和控制阀门开度。
作为本发明的进一步设置，所述信号控制装置和所述角位移传感器之间设有信号放大器。
上述结构中，信号放大器可以消除数字干扰，使得信号更强、信号传输更准确。
作为本发明的进一步设置，所述驱动装置包括第一活塞缸和第二活塞缸，第一活塞缸和第二活塞缸之间设有基座，所述第一活塞缸和第二活塞缸中设有分别将第一活塞缸和第二活塞缸分割成第一腔和第二腔的第一活塞和第二活塞，第一活塞和第二活塞通过所述活塞杆连接，活塞杆的一端与所述第一活塞固接，活塞杆的另一端依次穿过第一活塞缸和所述基座进入第二活塞缸与所述第二活塞固接。
上述结构中，活塞缸呈左右对称设置的两个活塞缸结构，两个活塞缸通过活塞杆联动连接，输出轴穿过基座并与拨叉连接，活塞杆的轴向往复运动通过拨叉转换成旋转运动驱动输出轴转动，输出轴通过齿轮机构带动阀杆转动，上述结构使得该驱动装置的驱动阀杆运动更稳定。
作为本发明的进一步设置，所述齿轮箱朝向所述驱动装置的一端固设有“工”形托台，所述驱动装置的基座安置于所述托台上。
上述结构中，齿轮箱通过托台与驱动装置连接，该托台可以起到承托驱动装置，并增大其与齿轮箱连接处的接触面积，使其可以稳定安置于阀体上方。
作为本发明的进一步设置，所述伺服阀包括进口端、第一连接口、第二连接口，以及与外界回收装置连通的出口端，所述进口端与所述压力源装置连通，所述第一连接口分别与所述第一活塞缸的第一腔以及与第二活塞缸的第一腔连通，所述第二连接口分别与所述第一活塞缸的第二腔以及与第二活塞缸的第二腔连通。
上述结构中，该活塞缸是双缸结构设置，压力源装置通过伺服阀与活塞缸连接，介质压力同时进入第一活塞缸的第一腔、第二活塞缸的第一腔或者同时进入第一活塞缸的第二腔、第二活塞缸的第二腔，并通过活塞杆达到同步的轴向运动，使其运动更稳定，驱动阀杆旋转的驱动力更大。
作为本发明的进一步设置，所述齿轮机构采用2.667:1的速比。
上述结构中，齿轮机构采用一级齿轮箱结构实现将常规的驱动装置输出的90°转角，转换成阀杆可以达到240°的转角；齿轮机构结构简单，零件少，易装配。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
附图说明
附图1为本发明具体实施例结构示意图；
附图2为本发明具体实施例Y型三通球阀的流向切换过程示意图。
具体实施方式
本发明的具体实施例如图1-2所示是自动控制驱动装置的Y型三通球阀，包括阀体1、驱动装置4以及控制驱动装置运动的控制装置，阀体1中设有Y形流体通道11、以及开启或关闭流体通道11的启闭件2，该启闭件2为球体结构，阀体1中还设有与启闭件2固定连接的阀杆3，驱动装置4与启闭件2联动连接，驱动装置4包括活塞缸，该活塞缸可以是单缸结构，优选的为双缸结构，活塞缸中设有将活塞缸分割成第一腔和第二腔的活塞、以及与活塞联动连接的活塞杆43，活塞杆43与阀杆联动连接，驱动装置4通过齿轮机构7与阀杆3连接，齿轮机构7包括齿轮箱74，齿轮箱74中设有与活塞杆43通过拨叉44连接的输出轴73，输出轴73上套设有传动大齿轮71，阀杆3上套设有传动小齿轮72，传动大齿轮71与传动小齿轮72啮合。控制装置可以控制常规的驱动装置4输出90°转角，经过齿轮机构7的传动后，阀杆3的转角可以达到240°，实现Y型三通球阀的流向切换与自动控制的功能。
上述控制装置为气动装置、液动装置或伺服阀装置。驱动装置4可以由气动装置、液动装置或伺服阀装置进行控制，提高阀门的自动化程度。
上述伺服阀装置包括伺服阀6、给伺服阀6提供动力的电机82、信号控制装置81、以及与伺服阀6连通的压力源装置10，伺服阀6包括与输出轴73固定连接且同步运动的阀套61，阀套61中设有与电机82连接且同步运动的回转阀芯62，信号控制装置81与电机81连接，压力源装置10通过伺服阀6与活塞缸连接。信号控制装置81接收到用户或系统指令时，将发出信号驱动电机82运动并带动回转阀芯62同步运动，伺服阀6与压力源装置10连通，介质压力通过伺服阀6与活塞缸连接并驱动活塞运动，活塞通过拨叉44带动输出轴73转动，输出轴73带动阀套61运动，随着输出轴73的转动，伺服阀6的阀口开度减小，当伺服阀6的阀套61与回转阀芯62的角度一致时，伺服阀6与压力源装置10的连通关闭，驱动装置4的活塞运动停止，输出轴73也停止转动；通过信号控制装置81与伺服阀6的联机来控制驱动装置4驱动启闭件2的开启或关闭，操作更精确。
上述阀杆3相对与启闭件2固接的另一端伸出阀体1之外且连接有角位移传感器5，角位移传感器5与信号控制装置81连接并通过脉冲信号将阀杆3的转动角度数据反馈到信号控制装置81。角位移传感器5安装在阀杆3上部，实时采集阀杆3的转动角度，将该角度变化及时反馈到信号控制装置81，便于阀杆3转动角度的实时更新、实时监控和调整阀门的开启角度，使得驱动装置4可以更精确地调节和控制阀门开度。
上述角位移传感器5除了可以安装在阀杆3上部之外，还可以安装在输出轴73伸出齿轮箱74之外的一端，该角位移传感器5与信号控制装置81连接并通过脉冲信号将输出轴73的转动角度数据反馈到信号控制装置81。角位移传感器5安装在输出轴71上部，实时采集输出轴73的转动角度，将该角度变化及时反馈到信号控制装置81，便于输出轴73转动角度的实时更新、实时监控和调整阀门的开启角度，使得驱动装置4可以更精确地调节和控制阀门开度。
上述信号控制装置81和角位移传感器5之间设有信号放大器9。信号放大器9可以消除数字干扰，使得信号更强、信号传输更准确。
上述驱动装置4包括第一活塞缸411和第二活塞缸412，第一活塞缸411和第二活塞缸412之间设有基座413，第一活塞缸411和第二活塞缸412中设有分别将第一活塞缸411和第二活塞缸412分割成第一腔和第二腔的第一活塞1和第二活塞1，第一活塞1和第二活塞1通过活塞杆43连接，活塞杆43的一端与第一活塞1固接，活塞杆43的另一端依次穿过第一活塞缸411和基座413进入第二活塞缸412与第二活塞2固接。活塞缸呈左右对称设置的两个活塞缸结构，两个活塞缸通过活塞杆43联动连接，输出轴73穿过基座413并与拨叉44连接，活塞杆43的轴向往复运动通过拨叉44转换成旋转运动驱动输出轴73转动，输出轴73通过齿轮机构7带动阀杆3转动，上述结构使得该驱动装置4的驱动阀杆3运动更稳定。
上述齿轮箱74朝向驱动装置4的一端固设有“工”形托台75，驱动装置4的基座413安置于托台75上。齿轮箱74通过托台75与驱动装置4连接，该托台75可以起到承托驱动装置4，并增大其与齿轮箱74连接处的接触面积，使其可以稳定安置于阀体上方。
上述伺服阀6包括进口端A、第一连接口C、第二连接口B，以及与外界回收装置连通的出口端D，进口端A与压力源装置10连通，第一连接口C分别与第一活塞缸411的第一腔411a以及与第二活塞缸412的第一腔412a连通，第二连接口B分别与第一活塞缸411的第二腔411b以及与第二活塞缸412的第二腔412b连通。该活塞缸是双缸结构设置，压力源装置10通过伺服阀6与活塞缸连接，介质压力同时进入第一活塞缸411的第一腔411a、第二活塞缸412的第一腔412a或者同时进入第一活塞缸411的第二腔411b、第二活塞缸412的第二腔412b，并通过活塞杆43达到同步的轴向运动，使其运动更稳定，驱动阀杆3旋转的驱动力更大。
上述齿轮机构7采用2.667:1的速比。齿轮机构采用一级齿轮箱结构实现将常规的驱动装置4输出的90°转角，转换成阀杆3可以达到240°的转角；该齿轮机构7结构简单，零件少，易装配。
上述信号控制装置81采用可编程逻辑控制器即PLC来控制电机82的旋转，并通过脉冲信号的数量来控制步进电机82的旋转角度，使其角度控制更准确，同时提高了阀门的自动化程度。PCL可以根据接收的系统参数来发出控制脉冲，每一个脉冲信号对应相同的阀杆3旋转角度，脉冲信号的数量可以设置的很大，因此每一个脉冲信号对应很小的阀杆3旋转角度，因此，采用伺服阀6控制驱动装置4可以非常精确的调节和控制阀门的启闭角度。
本发明的工作原理如下：介质压力通过伺服阀6的进口端A通入伺服阀6，伺服阀6的第二连接口B与驱动装置4中的第一活塞缸411的第二腔411b以及第二活塞缸412的第二腔412b相连，伺服阀6的第一连接口C与驱动装置4中的第一活塞缸411的第二腔411b以及与第二活塞缸412的第二412b相连，伺服阀6的出口端D与介质回收箱相连。当信号控制装置81（PLC）接收到用户或系统指令时，发出脉冲信号并通过信号放大器9将信号放大增强后驱动步进电机82旋转，电机82带动回转阀芯62同步转动，并通过脉冲数量来控制步进电机82的旋转角度即通过脉冲数量控制回转阀芯62的旋转角度。
当伺服阀6的回转阀芯62逆时针转动时，伺服阀6的进口端A与第二连接口B连通，介质压力从压力源装置10经过进口端A和第二连接口B进入到驱动装置4的第一活塞缸411的第二腔411b和第二活塞缸412的第二腔412b。同时，伺服阀6的第一连接口C与出口端D连通，驱动装置4中位于第一活塞缸411第一腔411a中的介质以及位于第二活塞缸412第一腔412a中的介质分别通过第一连接口C与出口端D排放到回收箱。此时，活塞杆43和活塞在介质压力的作用下向左侧运动即各自朝其活塞缸的第一腔运动，活塞及活塞杆43将带动齿轮机构7的输出轴73做逆时针旋转，输出轴73通过传动大齿轮71以及传动小齿轮72的传动带动阀杆3转动，随着阀杆3的转动，伺服阀6的阀口开度减小，当伺服阀6的阀套61与阀芯62的角度一致时，伺服阀6的A、B、C、D阀口关闭，驱动装置4的压力源进出口通道被切断，驱动装置4的活塞停止运动，输出轴73也停止转动，相应的启闭件2及阀杆3也停止转动。上述压力源可以是液态压力也可以是气态压力。
当伺服阀6的回转阀芯62顺时针转动时，伺服阀6的进口端A与第一连接口C连通，介质压力从压力源装置10经过进口端A和第一连接口C进入到驱动装置4的第一活塞缸411的第一腔411a和第二活塞缸412的第一腔412a中。同时，伺服阀6的第二连接口B与出口端D连通，驱动装置4中位于第一活塞缸411的第二腔411b中的介质以及位于第二活塞缸412的第二腔412b中的介质分别通过第二连接口B与出口端D排放到回收箱。此时，活塞杆43和活塞在介质压力的作用下向右侧运动即各自朝向其活塞缸的第二腔运动，活塞及活塞杆43将带动输出轴73做顺时针旋转，输出轴73通过传动大齿轮71和传动小齿轮72的传动带动阀杆3转动，随着阀杆3的转动，伺服阀6的阀口开度减小，当伺服阀6的阀套61与阀芯62的角度一致时，伺服阀6的A、B、C、D阀口关闭，驱动装置4的压力进出口通道被切断，驱动装置4的活塞停止运动，输出轴73也停止转动，相应的阀杆3和启闭件2也停止转动。
本发明采用伺服阀6控制Y型三通球阀的驱动装置4，能精确的控制阀门的旋转角度，并且通过设置齿轮机构7，能够进行阀杆3的240°旋转，实现伺服阀6自动控制驱动装置4驱动Y型三通球阀的流向切换。

Claims (10)

1.一种自动控制驱动装置的Y型三通球阀，包括阀体、驱动装置以及控制驱动装置运动的控制装置，阀体中设有Y形流体通道、以及开启或关闭流体通道的启闭件，阀体中还设有与启闭件固定连接的阀杆，驱动装置与启闭件联动连接，驱动装置包括活塞缸，活塞缸中设有将活塞缸分割成第一腔和第二腔的活塞、以及与活塞联动连接的活塞杆，活塞杆与阀杆联动连接，其特征在于：所述驱动装置通过齿轮机构与所述阀杆连接，所述齿轮机构包括齿轮箱，齿轮箱中设有与所述活塞杆通过拨叉连接的输出轴，输出轴上套设有传动大齿轮，所述阀杆上套设有传动小齿轮，所述传动大齿轮与所述传动小齿轮啮合。
2.根据权利要求1所述的自动控制驱动装置的Y型三通球阀，其特征在于：所述控制装置为气动装置、液动装置或伺服阀装置。
3.根据权利要求2所述的自动控制驱动装置的Y型三通球阀，其特征在于：所述伺服阀装置包括伺服阀、伺服阀的动力装置、信号控制装置、以及与伺服阀连通的压力源装置，所述伺服阀包括与所述输出轴固定连接且同步运动的阀套，阀套中设有与所述伺服阀的动力装置连接且同步运动的回转阀芯，所述信号控制装置与伺服阀的动力装置连接，所述压力源装置通过伺服阀与所述活塞缸连接。
4.根据权利要求3所述的自动控制驱动装置的Y型三通球阀，其特征在于：所述阀杆相对与所述启闭件固接的另一端伸出所述阀体之外且连接有角位移传感器，所述角位移传感器与所述信号控制装置连接并通过脉冲信号将所述阀杆的转动角度数据反馈到所述信号控制装置。
5.根据权利要求3所述的自动控制驱动装置的Y型三通球阀，其特征在于：所述输出轴相对与所述传动大齿轮连接的另一端伸出所述齿轮箱之外且连接有角位移传感器，所述角位移传感器与所述信号控制装置连接并通过脉冲信号将所述输出轴的转动角度数据反馈到所述信号控制装置。
6.根据权利要求4或5所述的自动控制驱动装置的Y型三通球阀，其特征在于：所述信号控制装置和所述角位移传感器之间设有信号放大器。
7.根据权利要求3所述的自动控制驱动装置的Y型三通球阀，其特征在于：所述驱动装置包括第一活塞缸和第二活塞缸，第一活塞缸和第二活塞缸之间设有基座，所述第一活塞缸和第二活塞缸中设有分别将第一活塞缸和第二活塞缸分割成第一腔和第二腔的第一活塞和第二活塞，第一活塞和第二活塞通过所述活塞杆连接，活塞杆的一端与所述第一活塞固接，活塞杆的另一端依次穿过第一活塞缸和所述基座进入第二活塞缸与所述第二活塞固接。
8.根据权利要求7所述的自动控制驱动装置的Y型三通球阀，其特征在于：所述齿轮箱朝向所述驱动装置的一端固设有“工”形托台，所述驱动装置的基座安置于所述托台上。
9.根据权利要求7所述的自动控制驱动装置的Y型三通球阀，其特征在于：所述伺服阀包括进口端、第一连接口、第二连接口，以及与外界回收装置连通的出口端，所述进口端与所述压力源装置连通，所述第一连接口分别与所述第一活塞缸的第一腔以及与第二活塞缸的第一腔连通，所述第二连接口分别与所述第一活塞缸的第二腔以及与第二活塞缸的第二腔连通。
10.根据权利要求9所述的自动控制驱动装置的Y型三通球阀，其特征在于：所述齿轮机构采用2.667:1的速比。
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