CN106523766A - 高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器，包括下壳体和上壳体，上、下壳体内安装电机、多级减速传动部件及控制电路模块，该电机通过多级减速传动部件连接输出轴，控制电路模块连接电机，上、下壳体均采用塑料材料制成，下壳体内嵌装一金属材料制成的内壳体，内壳体中部制有输出轴孔，该内壳体的底端部制有标准安装通孔，该内壳体的下端面低于下壳体的下端面一尺寸。本执行器通过在塑料外壳内安装金属材质的内壳体，并将执行器的减速器设置在内壳体上，且内壳体与阀门相连接，从而使外壳不再因为执行器的扭矩输出而受力，降低了对外壳材料的强度要求，从而实现了执行器全塑料外壳设计，有效降低了成本，且提高了执行器的耐腐蚀性。

Description

高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器

技术领域

本发明属于阀门控制技术领域，尤其是一种高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器。

背景技术

执行器是一种驱动阀门动作的驱动装置，在自动化设备中广泛使用。目前，现有执行器外壳的材质分为金属外壳与塑料外壳两种，金属外壳一般应用在扭力50N/m以上的场合，如果扭力低于50N/m时，一般选用塑料外壳，目的是可降低成本。

由于塑料本身材料的特性限制，外壳强度及其抗冲击力不如金属外壳，所以只能用在较小扭矩的执行器上。但是在一些腐蚀性较强的环境中，特别是大扭矩的执行器需求中，金属外壳的执行器就不如塑料外壳的耐腐蚀特性好。

另外，通过长期研究发现，现有的多回转执行器的多圈电位器大多安装在输出轴上，多圈电位器是一种可以通过多圈转动的机械角度来使阻值变化的电位器，现有的执行器多回转结构可以通过输出轴所转的圈数来调整电位器，从而实现电阻值的变化，从而感应到阀门所转的圈数和角度。但是，现有的多回转电动执行器中的多圈电位器通常存在着体积较大、安装复杂且成本较高的缺陷，而且由于回差的存在，多圈电位器的精度不高，而且现有的执行器多回转结构中的定位机构必须设置在输出轴上，如果在输出轴的同心度较低的情况下会导致电位器会受到损坏。

基于上述问题，急需开发一款耐腐蚀性强、大扭矩的执行器。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器。

本发明的方案是这样实现的：

一种高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器，包括下壳体和上壳体，该上、下壳体密封扣合安装在一起，该上、下壳体内安装电机、多级减速传动部件及控制电路模块，该电机通过多级减速传动部件连接输出轴，该控制电路模块连接电机，所述上、下壳体均采用塑料材料制成，该下壳体内嵌装一金属材料制成的减速器底座，该减速器底座中部制有容纳输出轴的输出轴孔，该减速器底座的底端部制有标准安装通孔，该减速器底座的下端面向下凸出下壳体的下端面一尺寸。

而且，所述减速器底座与下壳体的安装结构为：所述下壳体的底面四边角向下延伸一体制有多个下环形凸起，对应该下环形凸起的减速器底座里端面一体向上延伸制有上环形凸起，每个上环形凸起的内壁制有内螺纹，通过螺钉将下壳体与减速器底座牢固的连接在一起。

而且，所述输出轴与减速器底座之间安装油封，该油封上方的输出轴与减速器底座之间安装轴承。

而且，所述下壳体的里端面制有容纳密封圈的环形凹槽，环形凹槽的截面结构为T型结构。

而且，所述下壳体的一侧安装接线盒，该接线盒上连接有多个防水接头，该防水接头内密封安装线缆，该线缆与接线盒内的接线端子连接，该接线端子焊接在电路板上，该电路板与下壳体内的控制电路模块连接。

而且，所述电路板向下倾斜15-60度。

而且，所述接线盒的外边沿制有多个与下壳体连接的安装孔，该接线盒中部制有与防水接头连接的防水接头安装孔，该防水接头安装孔外侧的接线盒里侧端面制有容纳密封圈的环形槽。

而且，所述输出轴为齿轮轴结构，该输出轴的下端部用于连接阀门，该输出轴的上端部同轴连接转轴，该转轴的上端部同轴固装主动轮，该主动轮与从动轮啮合，该从动轮同轴安装连接轴，该连接轴的端部同轴安装位置传感器。

而且，所述控制电路模块连接一断电复位单元，该断电复位单元包括断电切换模块、AC/DC模块、充放电保护电路以及充电电池，该断电切换模块分别连接外部电源和电机，该断电切换模块还包括两条切换支路，其中一条支路依次连接充放电保护电路及充电电池，另一条支路通过AC/DC模块连接外部电源，该充放电保护电路通过AC/DC模块连接外部电源。

而且，所述充放电保护电路由型号为HM8254的芯片及其外围电路构成。

本发明的优点和积极效果是：

1、本执行器通过在塑料外壳内安装金属材质的减速器底座，并将执行器的减速器设置在减速器底座上，且减速器底座与阀门相连接，从而使外壳不再因为执行器的扭矩输出而受力，降低了对外壳材料的强度要求，从而实现了执行器全塑料外壳设计，有效降低了成本，最重要的是提高了执行器的耐腐蚀性。

2、本执行器的减速器底座与下壳体之间安装密封圈，实现了执行器整体达到IP67的密封等级。

3、本执行器的侧面安装接线盒，通过接线盒的设置可方便快速接线，且密封性高，极大地提高了施工的便捷性及施工效率。

4、本执行器中的位置传感器通过齿轮减速机构的设计，使其旋转圈数控制在360度以内，有效提高了位置传感器的寿命及定位精度。

5、本执行器内安装有断电复位单元，保证执行器时时处于通电的状态，提高了整个系统运行的稳定性能。

6、本发明结构简单、设计科学合理、构思巧妙，具有耐腐蚀性高、强度大、成本低、密封性高等特点，具有广泛推广应用的价值。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是图1的A-A向剖视图；

图3是图2的I部放大图；

图4是图1的仰视图；

图5是图1中B-B向剖视图；

图6是下壳体的俯视图；

图7是图6中C-C向剖视图；

图8是图1中隐藏接线盒的结构示意图；

图9是图1中接线盒的主视图；

图10是图9的俯视图；

图11是本发明中位置传感器的安装结构图；

图12是本发明中断电复位单元的连接框图；

图13是图12中充放电保护电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述。

一种高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器，如图1所示，包括下壳体2和上壳体1，该上、下壳体密封扣合安装在一起，该上、下壳体内安装电机、多级减速传动部件及控制电路模块，该电机通过多级减速传动部件连接输出轴20，该控制电路模块连接电机。

本发明的创新点在于：

1、所述上、下壳体均采用塑料材料制成，该下壳体内嵌装一金属材料制成的减速器底座7，该减速器底座中部制有容纳输出轴的阶梯轴孔，如图2、4所示，该减速器底座的外形结构与下壳体相似，该减速器底座的上边沿低于下壳体的上边沿，该减速器底座的底端部制有与阀门连接的符合ISO-5211的标准安装孔，该减速器底座与下壳体的安装结构如图5所示，该下壳体的底面四边角向下延伸一体制有四个下环形凸起6，对应该下环形凸起的减速器底座里端面同样一体向上延伸制有上环形凸起8，每个上环形凸起的内壁制有内螺纹，通过螺钉将下壳体与减速器底座牢固的连接在一起，且螺钉帽嵌装在下环形凸起内，避免磨损；所述减速器底座的下端面凸出于下壳体的下端面一尺寸E，如图3所示，该尺寸E通常大于0.2mm，执行器的多级减速传动部件及其电机等部件均设置在此减速器底座内，这样降低了塑料外壳在传动过程中所受的传动扭力，该结构保证了金属材质的减速器底座与阀门连接，有效提高了执行器的强度，同时塑料外壳又具备耐腐蚀性，且成本低。

所述输出轴与减速器底座之间安装油封21，如图2所示，有效提高了密封性能，该油封上方的输出轴与减速器底座之间安装轴承22。

为了提高减速器底座与下壳体之间的密封性能，该下壳体的内端面制有容纳密封圈的环形凹槽9，如图6、图7所示，该环形凹槽的截面结构为T型结构。

2、所述下壳体的一侧只有平面，该平面通过螺钉安装接线盒3，如图1所示，该接线盒上连接有两个防水接头4，该防水接头内密封安装线缆5，该线缆与接线盒内的接线端子11连接，如图8所示，该接线端子焊接在电路板10上，该电路板与下壳体内的控制电路模块连接，为了便于接线，所述电路板向下倾斜15-60度。通过接线盒的设计，实现了线缆与执行器接线快装的连接方式，不仅结构简单、最重要的是便于接线，提高了施工的便捷性。

所述接线盒的安装端面如图9、图10所示，该接线盒的外边沿制有与下壳体连接的安装孔14，该接线盒中部制有与防水接头连接的防水接头安装孔13，该接线盒里侧端面一体制有环形凸起12，该环形凸起外边沿制有容纳密封圈的环形凹槽12A，因而提高了接线盒与下盒体之间的密封性能。

3、所述输出轴为齿轮轴结构，如图10所示，该输出轴的下端部用于连接阀门，该输出轴的上端部同轴连接转轴19，该转轴的上端部固装主动轮17，该主动轮通过减速机构，该减速机构的末端安装位置传感器15，本实施例附图中的减速机构为一级齿轮减速，该主动轮与从动轮18啮合，该从动轮同轴安装连接轴16，该连接轴的端部同轴安装位置传感器。

本实施例中通过减速机构的设置，实现了执行器的输出轴转多圈而位置传感器最多转一圈的目的，通常情况下位置传感器转四分之一圈即90度，通过齿轮减速的设计原理有效降低了位置传感器的转数，提高了位置传感器的使用寿命及定位精度。

所述减速机构为齿轮减速或者皮带减速结构。

4、所述控制电路模块连接一断电复位单元，如图12所示，该断电复位单元包括断电切换模块、AC/DC模块、充放电保护电路以及充电电池，该断电切换模块的前端连接外部电源，该断电复位单元内的COM端连接电机，断电切换模块另外的两个支路中，其中一条支路NC依次连接充放电保护电路及充电电池，另一条支路NO通过AC/DC模块连接外部电源，该充放电保护电路通过AC/DC模块连接外部电源。

所述充放电保护电路的电路图如图13所示，由型号为HM8254的芯片及其外围电路构成。

断电复位单元的工作原理为：

当外部电源正常供电时，断电切换模块内的开关自动吸合，COM与NO支路相连接，从而实现外部电源为电机供电，此时充放电保护电路充电。

当外部电源断电时，断电切换模块内的开关自动吸合，COM与NC支路相连接，从而实现充电电池为电机供电，此时充放电保护电路放电。

通过该断电复位电路，保证了电机时时处于供电的状态，避免因突然断电而导致执行器停止工作的问题发生，保证了整个系统正常工作。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器，包括下壳体和上壳体，该上、下壳体密封扣合安装在一起，该上、下壳体内安装电机、多级减速传动部件及控制电路模块，该电机通过多级减速传动部件连接输出轴，该控制电路模块连接电机，其特征在于：所述上、下壳体均采用塑料材料制成，该下壳体内嵌装一金属材料制成的减速器底座，该减速器底座中部制有容纳输出轴的输出轴孔，该减速器底座的底端部制有标准安装通孔，该减速器底座的下端面向下凸出下壳体的下端面一尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器，其特征在于：所述减速器底座与下壳体的安装结构为：所述下壳体的底面四边角向下延伸一体制有多个下环形凸起，对应该下环形凸起的减速器底座里端面一体向上延伸制有上环形凸起，每个上环形凸起的内壁制有内螺纹，通过螺钉将下壳体与减速器底座牢固的连接在一起。

3.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器，其特征在于：所述输出轴与减速器底座之间安装油封，该油封上方的输出轴与减速器底座之间安装轴承。

4.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器，其特征在于：所述下壳体的里端面制有容纳密封圈的环形凹槽，环形凹槽的截面结构为T型结构。

5.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器，其特征在于：所述下壳体的一侧安装接线盒，该接线盒上连接有多个防水接头，该防水接头内密封安装线缆，该线缆与接线盒内的接线端子连接，该接线端子焊接在电路板上，该电路板与下壳体内的控制电路模块连接。

6.根据权利要求5所述的一种高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器，其特征在于：所述电路板向下倾斜15-60度。

7.根据权利要求5所述的一种高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器，其特征在于：所述接线盒的外边沿制有多个与下壳体连接的安装孔，该接线盒中部制有与防水接头连接的防水接头安装孔，该防水接头安装孔外侧的接线盒里侧端面制有容纳密封圈的环形槽。

8.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器，其特征在于：所述输出轴为齿轮轴结构，该输出轴的下端部用于连接阀门，该输出轴的上端部同轴连接转轴，该转轴的上端部同轴固装主动轮，该主动轮与从动轮啮合，该从动轮同轴安装连接轴，该连接轴的端部同轴安装位置传感器。

9.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器，其特征在于：所述控制电路模块连接一断电复位单元，该断电复位单元包括断电切换模块、AC/DC模块、充放电保护电路以及充电电池，该断电切换模块分别连接外部电源和电机，该断电切换模块还包括两条切换支路，其中一条支路依次连接充放电保护电路及充电电池，另一条支路通过AC/DC模块连接外部电源，该充放电保护电路通过AC/DC模块连接外部电源。

10.根据权利要求9所述的一种高强度耐腐蚀的全塑料外壳执行器，其特征在于：所述充放电保护电路由型号为HM8254的芯片及其外围电路构成。