CN106555903A - 一种阀门的执行机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阀门的执行机构，属于阀门技术领域。它解决了现有的电动阀驱动形式单一的问题。本阀门的执行机构，阀门包括阀芯、下端与阀芯相连接的阀杆以及罩于阀芯外的阀芯壳，阀杆上端伸出上述阀芯壳顶部并连接有涡轮，涡轮一侧还设置有与该涡轮相啮合的蜗杆以及能驱动蜗杆转动的驱动电机，涡轮下方的阀杆侧部还周向固定有安装座，该安装座上固连有磁铁，阀芯壳顶部固连有能检测磁铁是否经过的霍尔传感器，涡轮与阀杆周向固定且能在受到轴向作用力时沿着阀杆下移并与蜗杆相分离，涡轮与阀芯壳之间设置有能使下移后的涡轮复位的弹簧，涡轮上侧具有用于与操作手柄相连接的操作部。本阀门的执行机构具有适用范围广的优点。

Description

一种阀门的执行机构

技术领域

本发明属于阀门技术领域，涉及一种阀门的执行机构。

背景技术

阀门是人们日常生活中常用的产品，其连接于供水或供气管路中用于控制管路的开关或者调节管路中的流量。目前较为常用的阀门往往是通过手动扳动手柄来转动阀门内的阀芯，从而改变阀门的开度的。随着人们对于智能化和自动化的要求越来越高，阀门领域中出现了电动阀门且逐渐普及，其通过控制器、操作面板或传感器来配合电机以自动驱动阀门的阀杆动作，进而带动阀芯动作，使用较为方便。但是，现有的电动阀往往直接由控制器控制电机工作以调整阀门的开度，对于阀门阀杆动作的具体位置无法确定，存在控制精度低的问题。

为此，人们设计了一种对控制进气阀开启和闭合的致动器进行控制的装置和方法，并申请了中国专利(申请号为：2012102778899；其公布号为：CN103161582A)，包括连接到马达并能够在正向和反向上旋转的输入轴、与输入轴配合连接且能够开启或闭合进气阀的输出轴、磁体单元以及控制单元，其中，控制单元被配置成第一霍尔传感器设置在磁体单元旋转区域中检测磁体单元旋转时的极性变化。该装置通过霍尔传感器检测磁体的位置用以判断阀门开启的开度情况，相对于现有技术来说，其阀门的开度控制精度更高。

但是，该装置中的阀门只能通过电机驱动才能使用，而人们对供水或供气设施的需求是一种日常的需求，如果发生断电、电机或传动结构故障等情况，将导致该阀门无法接受电机的驱动力，而该阀门又通过涡轮和蜗杆的结构与电机传动连接，无法实现手动操作，严重影响人们的日常生活。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种阀门的执行机构，所要解决的技术问题是如何在保证阀门控制精度的前提下，使阀门根据需要可实现自动和手动这两种工作模式。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种阀门的执行机构，阀门包括阀芯、下端与阀芯相连接的阀杆以及罩于上述阀芯外的阀芯壳，所述的阀杆上端伸出上述阀芯壳顶部并连接有涡轮，所述的涡轮一侧还设置有与该涡轮相啮合的蜗杆以及能驱动蜗杆转动的驱动电机，其特征在于，所述的涡轮下方的阀杆侧部还周向固定有安装座，该安装座上固连有磁铁，所述的阀芯壳顶部固连有能检测上述磁铁是否经过的霍尔传感器，所述的涡轮与上述阀杆周向固定且能在受到轴向作用力时沿着阀杆下移并与上述蜗杆相分离，所述的涡轮与阀芯壳之间设置有能使下移后的涡轮复位的弹簧，所述的涡轮上侧具有用于与操作手柄相连接的操作部。

本阀门的执行机构在正常使用时，涡轮在弹簧的弹力作用下位于初始位置，此时，涡轮与蜗杆相啮合。需要改变阀门的开度或开关状态时，由驱动电机驱动蜗杆带动涡轮转动，进而带动阀杆以及阀芯动作以改变阀门的开度或使阀门开启或关闭。在此动作过程中，磁铁会随着阀杆绕阀杆的轴线周向转动，由霍尔传感器检测到磁铁位置后反馈给控制器，以便于控制器确定阀门的开度位置，保证控制精度。如出现断电的情况，驱动电机不动作。用户可对连接于涡轮上侧操作部上的操作手柄施加轴向的作用力，使涡轮克服弹簧的弹力下移并与蜗杆相分离，此时用户即可通过转动操作手柄来带动涡轮以及阀杆转动，从而手动实现阀门开度的调节。手动使用完成后，可松开操作手柄，涡轮即可在弹簧的弹力作用下上移至初始位置并重新与蜗杆相啮合。在本阀门的执行机构中，将磁铁固定在涡轮下方的阀杆上，可保证磁铁相对于霍尔传感器的距离较短且避免了磁铁对安装操作手柄的影响。

在上述的阀门的执行机构中，所述的涡轮中部和安装座上分别贯穿开设有扁方孔一和扁方孔二，所述的阀杆上端具有能与上述扁方孔一和扁方孔二相配合的扁平状的扁方部，且所述的扁方部依次穿过扁方孔二和扁方孔一，所述的弹簧套设于上述阀杆外侧且弹簧的两端分别与安装座和涡轮相抵靠。本阀门的执行机构通过扁方孔一和扁方部的配合以及扁方孔二与扁方部的配合来实现涡轮和安装座分别与阀杆周向固定，安装时只需将角度对准进行套设即可，同时，通过弹簧的设置可将安装座压住，避免安装座在使用过程中发生轴向窜动，使用稳定性好，且通过弹簧压紧安装座后无需另外设置其它如紧固件等结构来固定安装座，只需安装座、弹簧和涡轮依次套设于阀杆外侧即可，安装方便。

在上述的阀门的执行机构中，所述的安装座上偏离上述阀杆轴线的上侧面具有凹入的安装孔，所述的磁铁固定在安装孔内。安装孔为盲孔且端口朝上，可方便磁铁的安装，同时也避免磁铁在使用过程中脱落，保证使用的稳定性。

在上述的阀门的执行机构中，所述的安装座上侧面围绕上述阀杆开设有凹入的呈环状的安装槽，所述的弹簧的下端抵靠在安装槽底部。将弹簧的下端卡入到安装槽的底部，可方便弹簧的定位，防止弹簧使用过程中发生偏移而影响阀门的执行机构使用的稳定性。

在上述的阀门的执行机构中，所述涡轮上方设置有呈片状的阻挡片，该阻挡片的下侧面与上述涡轮的上侧面相抵靠且阻挡片通过紧固件与阀杆固连。阻挡片可为金属垫片，安装时，将安装座、弹簧和涡轮依次套设于阀杆外侧以后，将阻挡片通过紧固件与阀杆固定即可将安装座、弹簧和涡轮这三者压紧固定，安装方便。

在上述的阀门的执行机构中，所述的阀芯壳的顶部固连有呈板状的安装板，上述霍尔传感器固连在安装板上，所述的安装板通过紧固件固连于上述阀芯壳顶部，所述的阀芯壳顶部的一侧具有凸出呈板状的安装部，该安装部上通过紧固件固连有支撑架，上述蜗杆穿设于该支撑架上，所述的驱动电机固连于支撑架上。将安装板和支撑架分别固定在阀芯壳的顶部和侧部，可避免两者安装时相互干涉，同时，因固连在安装板上的霍尔传感器与磁铁的位置要对应，而涡轮要与蜗杆相啮合，所以，将安装板和支撑架分别通过紧固件固定可在安装过程中小幅度调整支撑架和安装板的位置，降低了安装精度要求，方便了安装。

在上述的阀门的执行机构中，所述阀芯壳的顶部具有向外延伸的安装台，该安装台的上侧面为平面，上述安装部的上侧面以及支撑架的底面均为平面。安装台和安装部的上侧面为平面可使安装板和支撑架的固定更稳定，也方便调整相对位置。

在上述的阀门的执行机构中，所述的支撑架包括呈板状的底板和垂直固定于该底板上侧的支撑板一和支撑板二，所述的支撑板一和支撑板二平行设置，上述蜗杆穿设于支撑板一和支撑板二之间，所述的驱动电机通过紧固件与上述支撑板二固连且驱动电机的输出轴穿过支撑板二并与蜗杆的一端传动连接。呈U形的支撑架结构可方便蜗杆组装时看到安装部位，方便安装，而将驱动电机通过紧固件连接在支撑板二上可对驱动电机的位置作微调，方便其与蜗杆的连接并保证两者的同轴度，提高传动的稳定性。

在上述的阀门的执行机构中，所述的支撑板一和底板之间以及支撑板二与底板之间均连接有加强肋，且加强肋均设置于支撑板一与支撑板二相对的一侧。通过减少支撑板一、底板和支撑板二的厚度，可减少支撑架的占用空间，也减少支撑架对各个组件安装时的干涉，方便了安装，同时，通过加强肋的设置可在方便安装的同时保证支撑架的强度，进而保证连接以及工作时的稳定性。

在上述的阀门的执行机构中，所述的安装部底部的阀芯壳上具有凸出呈片状的支撑部，该支撑部与上述安装部垂直设置且连为一体。同理，可通过减少安装部的厚度以减少体积和干涉，再通过设置支撑部来保证强度以保证整个结构在工作时的稳定性。

在上述的阀门的执行机构中，所述的霍尔传感器的数量为至少两个且围绕上述阀杆的轴线分布。数个霍尔传感器可用于检测磁铁移动至多个位置的信息，增强控制的精度。

与现有技术相比，本阀门的执行机构通过霍尔传感器和磁铁的配合来检测阀门的开度情况以保证阀门控制的精度，同时，不仅可由驱动电机控制阀门自动调整阀门的开度，也能通过安装座、弹簧、涡轮与阀杆的连接使得涡轮可在需要的时候手动操作脱离蜗杆以实现手动控制阀门开度的效果，满足了用户的不同使用需求。

附图说明

图1是本阀门的执行机构的结构示意图。

图2是本阀门的执行机构另一视角的结构示意图。

图3是本阀门的执行机构中安装座的结构示意图。

图4是本阀门的执行机构中安装座的剖视结构示意图。

图5是本阀门的执行机构的剖视结构结构示意图。

图中，1、阀芯；2、阀杆；3、阀芯壳；3a、安装部；3b、安装台；3c、支撑部；4、涡轮；4a、操作部；4b、扁方孔一；5、蜗杆；6、驱动电机；7、磁铁；8、霍尔传感器；9、弹簧；10、安装座；10a、扁方孔二；10b、安装孔；10c、安装槽；11、安装板；12、支撑架；12a、底板；12b、支撑板一；12c、支撑板二；12d、加强肋。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2和图5所示，本阀门的执行机构包括阀芯1、下端与阀芯1相连接的阀杆2以及罩于阀芯1外的阀芯壳3，阀杆2上端伸出阀芯壳3顶部并周向固定有涡轮4，涡轮4一侧设置有支撑架12，该支撑架12上穿设有与涡轮4相啮合的蜗杆5以及固定有能驱动蜗杆5绕自身轴线转动的驱动电机6。

其中，阀芯壳3顶部具有水平向外延伸的安装台3b，该安装台3b的上侧面为平面，安装台3b上通过紧固件固连有呈板状的安装板11，安装板11上固连有一个或数个霍尔传感器8，数个霍尔传感器8围绕阀杆2的轴线分布。涡轮4下方的阀杆2上周向固定有安装座10，该安装座10上的偏心位置固连有位置与霍尔传感器8对应的磁铁7。

在本实施例中，如图3和图4所示，安装座10包括呈环状的连接部以及从连接部侧部水平伸出的呈杆状的固定部，连接部的中部贯穿开设有呈扁方形的扁方孔二10a，且连接部的上侧面具有围绕扁方孔二10a开设的凹入呈环形的安装槽10c。固定部的内端与连接部侧部连为一体，外端的上侧面开设有凹入的安装孔10b，上述磁铁7固连在该安装孔10b内。

阀杆2的上端具有与扁方孔二10a的形状大小相匹配的呈扁平状的扁方部，该扁方部穿过扁方孔二10a并使两者之间形成周向固定，涡轮4的中部贯穿开设有与扁方部的大小形状相匹配的扁方孔一4b，且阀杆2的扁方部穿过扁方孔一4b并使两者之间形成周向固定。涡轮4的上方设置有采用金属材料制成的呈片状的阻挡片，该阻挡片的下侧面与涡轮4的上侧面相抵靠且阻挡片通过紧固件与阀杆2上端固连。

涡轮4的下侧具有凸出呈筒状的套接筒，该套接筒套设于阀杆2的外侧，涡轮4与安装座10之间还设置有弹簧9，该弹簧9套设于阀杆2的外侧，其上端还套设于套接筒的外侧并与涡轮4的下侧面相抵靠，弹簧9的下端与安装座10上的安装槽10c底部相抵靠。涡轮4在弹簧9的弹力作用下抵靠在阻挡片的下侧且其侧部与涡轮4相啮合，涡轮4的上侧还具有用于与操作手柄相连接的操作部4a且当涡轮4受到轴向作用力时能沿着阀杆2下移并与蜗杆5相分离。在本实施例中，操作部4a为两个开设于上述涡轮4上侧面的可供操作手柄插接的连接孔。

阀芯壳3顶部的一侧还具有水平凸出的呈板状的安装部3a，该安装部3a的位置低于安装台3b。支撑架12包括呈板状的底板12a和垂直固连于该底板12a上侧的支撑板一12b和支撑板二，支撑板一12b和支撑板二平行设置，蜗杆5穿设于支撑板一12b和支撑板二之间，驱动电机6通过紧固件与支撑板二固连且驱动电机6的输出轴穿过支撑板二并与蜗杆5的一端通过联轴器传动连接。蜗杆5的另一端穿设于支撑板一12b内且两者之间设置有轴承。底板12a的底面与安装部3a的上侧面均为平面，且底板12a通过紧固件固连于安装部3a上。支撑板一12b和底板12a之间以及支撑板二与底板12a之间均连接有加强肋12d，且加强肋12d均设置于支撑板一12b与支撑板二相对的一侧。安装部3a底部的阀芯壳3上还具有凸出呈片状的支撑部3c，该支撑部3c与安装部3a垂直设置且连为一体。在本实施例中，上述紧固件可为螺栓或螺钉。

本阀门的执行机构在正常使用时，涡轮4在弹簧9的弹力作用下位于初始位置。此时，涡轮4与蜗杆5相啮合。需要改变阀门的开度或开关状态时，由驱动电机6驱动蜗杆5带动涡轮4转动，进而带动阀杆2以及阀芯1动作以改变阀门的开度或使阀门开启或关闭。在此动作过程中，固定在安装座10上的磁铁7会随着阀杆2绕阀杆2的轴线周向转动，由数个霍尔传感器8检测到磁铁7位置后反馈给控制器，以便于控制器确定阀门的开度位置，保证控制精度。

如出现断电的情况，驱动电机6无法正常工作。用户可对连接于涡轮4上侧操作部4a上的操作手柄施加向下的轴向作用力，使涡轮4克服弹簧9的弹力下移并与蜗杆5相分离。此时，用户即可通过转动操作手柄来带动涡轮4以及阀杆2转动，从而手动实现阀门开度的调节。手动使用完成后，可松开操作手柄，涡轮4即可在弹簧9的弹力作用下上移至初始位置并重新与蜗杆5相啮合。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种阀门的执行机构，包括阀芯(1)、下端与阀芯(1)相连接的阀杆(2)以及罩于上述阀芯(1)外的阀芯壳(3)，所述的阀杆(2)上端伸出上述阀芯壳(3)顶部并连接有涡轮(4)，所述的涡轮(4)一侧还设置有与该涡轮(4)相啮合的蜗杆(5)以及能驱动蜗杆(5)转动的驱动电机(6)，其特征在于，所述的涡轮(4)下方的阀杆(2)侧部还周向固定有安装座(10)，该安装座(10)上固连有磁铁(7)，所述的阀芯壳(3)顶部固连有能检测上述磁铁(7)是否经过的霍尔传感器(8)，所述的涡轮(4)与上述阀杆(2)周向固定且能在受到轴向作用力时沿着阀杆(2)下移并与上述蜗杆(5)相分离，所述的涡轮(4)与阀芯壳(3)之间设置有能使下移后的涡轮(4)复位的弹簧(9)，所述的涡轮(4)上侧具有用于与操作手柄相连接的操作部(4a)。

2.根据权利要求1所述的阀门的执行机构，其特征在于，所述的涡轮(4)中部和安装座(10)上分别贯穿开设有扁方孔一(4b)和扁方孔二(10a)，所述的阀杆(2)上端具有能与上述扁方孔一(4b)和扁方孔二(10a)相配合的扁平状的扁方部，且所述的扁方部依次穿过扁方孔二(10a)和扁方孔一(4b)，所述的弹簧(9)套设于上述阀杆(2)外侧且弹簧(9)的两端分别与安装座(10)和涡轮(4)相抵靠。

3.根据权利要求2所述的阀门的执行机构，其特征在于，所述的安装座(10)上偏离上述阀杆(2)轴线的上侧面具有凹入的安装孔(10b)，所述的磁铁(7)固定在安装孔(10b)内。

4.根据权利要求2或3所述的阀门的执行机构，其特征在于，所述的安装座(10)上侧面围绕上述阀杆(2)开设有凹入的呈环状的安装槽(10c)，所述的弹簧(9)的下端抵靠在安装槽(10c)底部。

5.根据权利要求1或2或3所述的阀门的执行机构，其特征在于，所述涡轮(4)上方设置有呈片状的阻挡片，该阻挡片的下侧面与上述涡轮(4)的上侧面相抵靠且阻挡片通过紧固件与阀杆(2)固连。

6.根据权利要求1或2或3所述的阀门的执行机构，其特征在于，所述的阀芯壳(3)的顶部固连有呈板状的安装板(11)，上述霍尔传感器(8)固连在安装板(11)上，所述的安装板(11)通过紧固件固连于上述阀芯壳(3)顶部，所述的阀芯壳(3)顶部的一侧具有凸出呈板状的安装部(3a)，该安装部(3a)上通过紧固件固连有支撑架(12)，上述蜗杆(5)穿设于该支撑架(12)上，所述的驱动电机(6)固连于支撑架(12)上。

7.根据权利要求6所述的阀门的执行机构，其特征在于，所述阀芯壳(3)的顶部具有向外延伸的安装台(3b)，该安装台(3b)的上侧面为平面，上述安装部(3a)的上侧面以及支撑架(12)的底面均为平面。

8.根据权利要求6所述的阀门的执行机构，其特征在于，所述的支撑架(12)包括呈板状的底板(12a)和垂直固定于该底板(12a)上侧的支撑板一(12b)和支撑板二(12c)，所述的支撑板一(12b)和支撑板二(12c)平行设置，上述蜗杆(5)穿设于支撑板一(12b)和支撑板二(12c)之间，所述的驱动电机(6)通过紧固件与上述支撑板二(12c)固连且驱动电机(6)的输出轴穿过支撑板二(12c)并与蜗杆(5)的一端传动连接。

9.根据权利要求8所述的阀门的执行机构，其特征在于，所述的支撑板一(12b)和底板(12a)之间以及支撑板二(12c)与底板(12a)之间均连接有加强肋(12d)，且加强肋(12d)均设置于支撑板一(12b)与支撑板二(12c)相对的一侧。

10.根据权利要求6所述的阀门的执行机构，其特征在于，所述的安装部(3a)底部的阀芯壳(3)上具有凸出呈片状的支撑部(3c)，该支撑部(3c)与上述安装部(3a)垂直设置且连为一体。