CN106641380A - 电动阀的执行机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了电动阀的执行机构，属于阀门技术领域。它解决了现有的执行阀结构离散体积大的问题。本电动阀的执行机构，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支撑架，该支撑架上连接有与上述涡轮相啮合的蜗杆以及能驱动蜗杆转动的驱动电机，所述的支撑架固定于上述阀芯壳的侧部，所述的涡轮上的偏心位置固定有磁铁，所述的阀芯壳顶部固连有呈板状的安装板，该安装板上连接有能检测上述磁铁是否经过的霍尔传感器。本电动阀的执行机构具有结构紧凑和安装方便的优点。

Description

电动阀的执行机构
技术领域
本发明属于阀门技术领域，涉及一种电动阀的执行机构。
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。而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，阀门的开度控制精度更高。
但是，该装置的设计需要在阀门的阀杆上另外连接输出轴，再在输出轴的上端连接磁体单元，然后在磁铁单元上方再设置用于固定霍尔传感器的安装板，整体结构较为离散，大大增加了阀门的体积，不利于该装置的广泛使用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种电动阀的执行机构，所要解决的技术问题是如何在提高阀门控制精度的前提下，使得阀门结构紧凑。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种电动阀的执行机构，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支撑架，该支撑架上连接有与上述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，所述的支撑架固定于上述阀芯壳的侧部，所述的涡轮上的偏心位置固定有磁铁，所述的阀芯壳顶部固连有呈板状的安装板，该安装板上连接有能检测上述磁铁是否经过的霍尔传感器。
本电动阀的执行机构工作时，由驱动电机通过蜗杆带动涡轮以及与涡轮连接的阀杆转动，进而带动阀门阀芯壳内的阀芯动作，从而改变阀门的开度与流量情况。在此工作过程中，磁铁会随着涡轮转动，通过霍尔传感器检测磁铁的位置从而判断阀门是否正常工作或者阀门开度的精确位置。与现有技术相比，本电动阀的执行机构将涡轮直接连接在阀杆的上端，无需另外连接输出轴，缩小了阀杆的轴向高度，同时，将磁铁直接连接在涡轮上，并充分利用了阀杆上端与阀芯壳顶部之间的间隙来安装固定有霍尔传感器的安装板，进一步缩小了体积；另外，将体积较大的驱动电机通过支撑架固定在阀芯壳的侧部，使得与涡轮啮合的蜗杆能充分配合涡轮的高度自由设置，相对于将支撑架安装在阀芯壳的顶部，因驱动电机体积较大而导致与驱动电机输出轴相连接的蜗杆的位置较高，需要增大阀杆的长度来使涡轮的高度与蜗杆匹配的方案来说，同样缩小了整个阀门的体积。
于此同时，在本电动阀的执行机构的安装过程中，因涡轮要与阀杆连接，安装板上的霍尔传感器要与固定在涡轮上的磁铁位置对应，而蜗杆又要与涡轮相啮合，支撑架和安装板都要固定在阀芯壳上，所以整体的各个结构相互关联，在使得结构紧凑的同时，将涡轮和安装板固定在阀芯壳上方，而将蜗杆以及驱动电机连接在支撑架上以后固定在阀芯壳的侧部，减少两部分结构安装时相互干涉，方便了电动阀的执行机构的安装。
在上述的电动阀的执行机构中，所述的涡轮的上侧面具有凹入的安装孔，上述磁铁固定设置于该安装孔内。该安装孔不贯穿，为盲孔，即安装孔的开口朝上；将磁铁设置于涡轮的安装孔内可减少磁铁的占用空间，增加集成度，且从上侧安装的方式不仅方便了磁铁的安装，也能避免使用过程中磁铁从安装孔中脱落。
在上述的电动阀的执行机构中，所述的阀芯壳侧部具有凸出呈板状的安装部，该安装部的上侧面为平面且该平面的位置低于上述安装板，所述的支撑架通过紧固件固连于所述的安装部上侧。通过在阀芯壳侧部另外设置一个平板状的安装部，使得支撑架的安装和固定完全与阀芯壳顶部的安装板分隔开来，避免了相互干涉，而支撑架通过紧固件与安装部固定使得支撑架在实际安装时可进行位置的细微调整，降低了安装精度的要求，方便了安装；同时，安装部的位置低于安装板可降低驱动电机相对于阀芯壳顶部的高度，使得涡轮能更好地与降低了高度的蜗杆配合，无需增加阀杆的长度，使得整体的结构更紧凑。
在上述的电动阀的执行机构中，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，所述的底板的底面为平面且贴靠于上述安装部的上侧。底板底部的平面能与安装部上侧的平面相贴靠且能相对于安装部的上侧面来回移动，方便了支撑架通过紧固件固定时进行位置微调，方便了安装。
在上述的电动阀的执行机构中，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。驱动电机通过紧固件与支撑板二相固定，使得驱动电机能与支撑架集成在一起，无需另外设置结构用于固定驱动电机，且驱动电机的固定方式使得蜗杆和涡轮在匹配时可通过细微调整驱动电机的位置来调整蜗杆和涡轮的匹配精度，降低了安装精度要求。
在上述的电动阀的执行机构中，所述的阀芯壳顶部具有水平向外延伸的安装台，该安装台的上侧面为平面，所述的安装板的底面贴靠于上述安装台的上侧面且通过紧固件与安装台固定。水平延伸开且上侧为平面的安装台不仅方便了安装板的放置，且可在安装台上开设用于与紧配件配合的孔，开设方便且不降低阀芯壳的强度。
在上述的电动阀的执行机构中，所述的驱动电机的输出轴与上述蜗杆之间通过联轴器结构配合连接。相对于直接连接的方式，联轴器结构的连接仅需对应插接即可，连接方便。联轴器结构一般包括两个连接部件，两个连接部件上分别具有对应的卡块与卡口用于配合连接，两个连接部件可分别与蜗杆和驱动电机的输出轴连为一体或固连，因其为现有的结构，对其具体结构不再赘述。
在上述的电动阀的执行机构中，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。可通过减小底板、支撑板一和支撑板二的厚度来缩小整个支撑架的体积，再通过加强肋来增加支撑架的强度，并减少驱动电机工作时的振动。
在上述的电动阀的执行机构中，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。在不过多增加阀芯壳侧部体积的情况下，设置一较小的安装部，再通过支撑部来增强安装部的支撑强度。
在上述的电动阀的执行机构中，所述的霍尔传感器的数量为至少两个且均固连于上述安装板上，数个霍尔传感器绕上述阀杆的轴线分布且上述磁铁能随着涡轮的转动而依次经过各个霍尔传感器上方。磁铁的数量为一个，方便其与涡轮的集成，通过设置数个霍尔传感器的方式来判断涡轮的转动情况，既不增加体积，又能实现调整精度的检测。
与现有技术相比，本电动阀的执行机构将涡轮直接固定在阀杆的外端，并充分利用了涡轮与阀芯壳之间的空间来设置霍尔传感器，同时将固定驱动电机和蜗杆的支撑架固定在位置较低的阀芯壳侧部的安装部上，使得蜗杆和驱动电机的高度降低，能很好地与涡轮相配合，降低了增设检测控制结构对阀芯壳整体高度的影响，使得电动阀的执行机构整体的结构更紧凑；同时，安装板和支撑架分装在阀芯壳顶部和侧部，避免了相互干涉，方便了安装，且安装板、支撑架和驱动电机分别通过紧固件来进行位置固定，可在安装时进行位置的细微调整，降低了安装精度要求，安装更方便。
附图说明
图1是本电动阀的执行机构的结构示意图。
图2是本电动阀的执行机构另一视角的结构示意图。
图3是本电动阀的执行机构中磁铁处的剖视结构示意图。
图4是本电动阀的执行机构中安装板的结构示意图。
图中，1、阀芯壳；1a、进水口；1b、出水口；1c、安装部；1d、安装台；1e、支撑部；2、阀芯；3、阀杆；4、驱动电机；5、涡轮；5a、安装孔；6、蜗杆；7、支撑架；7a、底板；7b、支撑板一；7c、支撑板二；8、磁铁；9、安装板；10、霍尔传感器；11、联轴器结构；12、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。
本电动阀的执行机构的结构可应用于混水阀、单通道的阀门、多通道水路切换的阀门甚至供气阀门中，在本实施例中，以混水阀为例对技术方案进行说明。
如图1、图2和图3所示，本电动阀的执行机构包括具有进水口1a和出水口1b的阀芯壳1、设置于阀芯壳1内的阀芯2以及下端与阀芯2相连接的阀杆3，阀杆3上端伸出阀芯壳1顶部。电动阀的执行机构还包括周向固定于阀杆3外端的涡轮5、与该涡轮5相啮合的蜗杆6、支撑架7以及固连于支撑架7上的驱动电机4。
其中，涡轮5上侧面的偏心位置处具有凹入为盲孔的安装孔5a，该安装孔5a内固定有磁铁8，阀芯壳1顶部具有水平向外延伸呈圆环状的安装台1d，该安装台1d的上侧面为平面，该安装台1d上方且位于涡轮5下方处设置有一呈板状的安装板9，该安装板9的底面贴靠于安装台1d的上侧面且通过紧固件(图中未示出)与安装台1d固定。安装板9上固定有能检测磁铁8是否经过的霍尔传感器10。
在本实施例中，如图4所示，安装板9呈环状，用于套设于阀杆3外侧，霍尔传感器10的数量为三个且均固连于安装板9上，分别用于检测阀门中热水全开、热水全闭以及冷热水量适中位置，三个霍尔传感器10绕阀杆3的轴线分布且磁铁8能随着涡轮5的转动而依次经过各个霍尔传感器10上方。当然，根据需要，可减少霍尔传感器10数量为两个或增加霍尔传感器10的数量为四个、五个甚至六个。阀杆3外端呈扁方形，涡轮5中部开设有扁方形的孔且套设于阀杆3外侧与其周向固定，涡轮5的形状根据需要可设计为全圆或者如图所示的近似扇形。
阀芯壳1侧部具有凸出呈板状的安装部1c，该安装部1c的上侧面为平面且与阀芯壳1顶部的安装平台上侧面相平行，安装部1c上侧的平面的位置低于安装板9，安装部1c下侧的阀芯壳1侧壁上具有凸出呈片状的支撑部1e，该支撑部1e与上述安装部1c垂直设置且连为一体。
支撑架7包括呈板状的底板7a和垂直固定于该底板7a上侧的支撑板一7b和支撑板二7c，底板7a的底面为平面且贴靠于安装部1c的上侧并通过紧固件(图中未示出)固连于安装部1c上。支撑板一7b和支撑板二7c平行设置，蜗杆6穿设于支撑板一7b和支撑板二7c之间，驱动电机4通过紧固件与支撑板二7c固连且驱动电机4的输出轴穿过支撑板二7c并与蜗杆6的一端通过联轴器结构11传动连接，蜗杆6的另一端穿设于支撑板一7b内且与支撑板一7b之间设置有轴承。支撑板一7b和底板7a之间以及支撑板二7c与底板7a之间均连接有加强肋12，且加强肋12均设置于支撑板一7b与支撑板二7c相对的一侧。在本实施例中，所有上述的紧固件均包括螺栓以及与其相配合的螺母。
本电动阀的执行机构使用时，可配合现有阀门中在出水端设置温度传感器以及另外设置一控制器的结构使用。工作时，由控制器接收温度传感器发送的混水水温信息与预设信息对比，并根据对比结果控制驱动电机4通过蜗杆6带动涡轮5以及与涡轮5周向固定的阀杆3转动，进而带动阀门阀芯壳1内的阀芯2动作，从而改变阀门的开度以及冷热水的混合比例。三个霍尔传感器10用于对阀门开度进行快速定位，刚开始工作时，可由控制器控制驱动电机4带动阀杆3快速转动进行粗调，当霍尔传感器10检测到磁铁8运动至适中位置后，控制器接收该信号并控制驱动电机4驱动阀杆3进行微调，调节过程快速且精度高。
与现有技术相比，本电动阀的执行机构将涡轮5直接连接在阀杆3的外端，无需另外连接输出轴，缩小了阀杆3的轴向高度，同时，将磁铁8直接连接在涡轮5上，并充分利用了涡轮5与阀芯壳1顶部之间的间隙来安装固定有霍尔传感器10的安装板9，进一步缩小了体积；另外，将体积较大的驱动电机4通过支撑架7固定在阀芯壳1侧部的安装部1c上，使得与涡轮5啮合的蜗杆6能充分配合涡轮5的高度自由设置，相对于将支撑架7安装在阀芯壳1的顶部，因驱动电机4体积较大而导致与驱动电机4输出轴相连接的蜗杆6的位置较高，需要增大阀杆3的长度来使涡轮5的高度与蜗杆6匹配的方案来说，同样缩小了整个电动阀的执行机构的体积。
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)

1.一种电动阀的执行机构，包括阀芯(2)、下端与阀芯(2)相连接的阀杆(3)以及罩于上述阀芯(2)外的阀芯壳(1)，所述的阀杆(3)上端伸出上述阀芯壳(1)顶部并连接有涡轮(5)，所述的涡轮(5)一侧还设置有支撑架(7)，该支撑架(7)上连接有与上述涡轮(5)相啮合的蜗杆(6)以及能驱动蜗杆(6)转动的驱动电机(4)，其特征在于，所述的支撑架(7)固定于上述阀芯壳(1)的侧部，所述的涡轮(5)上的偏心位置固定有磁铁(8)，所述的阀芯壳(1)顶部固连有呈板状的安装板(9)，该安装板(9)上连接有能检测上述磁铁是否经过的霍尔传感器(10)。
2.根据权利要求1所述的电动阀的执行机构，其特征在于，所述的涡轮(5)的上侧面具有凹入的安装孔(5a)，上述磁铁(8)固定设置于该安装孔(5a)内。
3.根据权利要求1所述的电动阀的执行机构，其特征在于，所述的阀芯壳(1)侧部具有凸出呈板状的安装部(1c)，该安装部(1c)的上侧面为平面且该平面的位置低于上述安装板(9)，所述的支撑架(7)通过紧固件固连于所述的安装部(1c)上侧。
4.根据权利要求3所述的电动阀的执行机构，其特征在于，所述的支撑架(7)包括呈板状的底板(7a)和垂直固定于该底板(7a)上侧的支撑板一(7b)和支撑板二(7c)，所述的底板(7a)的底面为平面且贴靠于上述安装部(1c)的上侧。
5.根据权利要求4所述的电动阀的执行机构，其特征在于，所述的支撑板一(7b)和支撑板二(7c)平行设置，上述蜗杆(6)穿设于支撑板一(7b)和支撑板二(7c)之间，所述的驱动电机(4)通过紧固件与上述支撑板二(7c)固连且驱动电机(4)的输出轴穿过支撑板二(7c)并与蜗杆(6)的一端传动连接。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的电动阀的执行机构，其特征在于，所述的阀芯壳(1)顶部具有水平向外延伸的安装台(1d)，该安装台(1d)的上侧面为平面，所述的安装板(9)的底面贴靠于上述安装台(1d)的上侧面且通过紧固件与安装台(1d)固定。
7.根据权利要求1～5中任意一项所述的电动阀的执行机构，其特征在于，所述的驱动电机(4)的输出轴与上述蜗杆(6)之间通过联轴器结构(11)配合连接。
8.根据权利要求5所述的电动阀的执行机构，其特征在于，所述的支撑板一(7b)和底板(7a)之间以及支撑板二(7c)与底板(7a)之间均连接有加强肋(12)，且加强肋(12)均设置于支撑板一(7b)与支撑板二(7c)相对的一侧。
9.根据权利要求3或4或5所述的电动阀的执行机构，其特征在于，所述的安装部(1c)底部的阀芯壳(1)上具有凸出呈片状的支撑部(1e)，该支撑部(1e)与上述安装部(1c)垂直设置且连为一体。
10.根据权利要求1～5中任意一项所述的电动阀的执行机构，其特征在于，所述的霍尔传感器(10)的数量为至少两个且均固连于上述安装板(9)上，数个霍尔传感器(10)绕上述阀杆(3)的轴线分布且上述磁铁(8)能随着涡轮(5)的转动而依次经过各个霍尔传感器(10)上方。
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