CN107268545B - 一种封闭式闸门启闭机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种封闭式启闭机，包括机座、蜗壳、丝杆，还包括设置在蜗壳内部啮合的蜗杆和蜗轮，位于机座内部的丝杆与蜗轮同轴连接，丝杆螺纹连接有丝杆螺母和空心圆筒状的吊杆，所述吊杆套设在丝杆外部且一端与丝杆螺母固定连接，吊杆另一端伸出丝杆且端部密封；吊杆外围还设有圆筒状的保护罩，保护罩上端垂直连接在机座的内部顶端，保护罩下端设有用于密封保护罩内壁与吊杆外壁的密封组件。蜗轮蜗杆能实现自锁功能，手摇和电动驱动结合，保证启闭机在任何时候都能应用，封闭式的结构防止丝杆裸露上锈，保证启闭机的长期使用。

Description

一种封闭式闸门启闭机

技术领域

本申请涉及水利机械领域，尤其涉及一种封闭式闸门启闭机。

背景技术

目前农田水利广泛使用的水渠闸门启闭机，多为丝杆直启式。这种启闭机均采用的螺母旋转丝杆移动的结构，分为螺母旋转或丝杠旋转两种工作形式，由于丝杠或螺母均是直接与闸门相连，启闭机丝杆是上下移动的且丝杆均是外露的，丝杆表面润滑油油脂易受污染，影响润滑效果，导致机械率降低；丝杆浸泡在水中，容易生锈，使用寿命短。加上启闭机一般较长时间不用，一旦生锈，将很难开启，极不方便，可能会影响其他设施。

启闭机用多组齿轮传动，不能自锁，结构不紧凑，齿轮带动丝杆上下移动，丝杠会过长，制造、储存、运输、安装、养护也极不方便，且启门高度受限，同时如果操作不当，丝杠易弯曲。

常见的启闭机通常只有但手动或单电动的功能，采用手摇机构作为动力驱动时，当给手摇机构施力不足或不施力时，闸门会在自重的作用下落下。以15吨启闭机闸门为例，15吨的闸门启闭机如果进行人工开启、闭需3人轮番手摇驱动启闭机，启闭机每转60圈丝杆上升或下降1厘米，启闭一次闸门需1.5个小时，人工驱动费时费力；电动机完全代替手摇驱动，这种方式能大幅度增加闸门上升的速度，也能节省人力，但是有些地方接电不方便，或者在停电状态下就不能使用。

发明内容

本申请提供了一种封闭式启闭机，以解决丝杆裸露易污染生锈、不能自锁的问题。

第一方面，本申请提供了一种封闭式启闭机，包括机座、蜗壳、丝杆、所述蜗壳设置在机座上方，还包括设置在蜗壳内部的啮合的蜗杆和蜗轮，位于机座内部的丝杆与蜗轮同轴连接，所述丝杆螺纹连接有丝杆螺母和空心圆筒状的吊杆，所述吊杆套设在丝杆外部且一端与丝杆螺母固定连接，所述吊杆另一端伸出丝杆且端部密封；所述吊杆外围还设有圆筒状的保护罩，所述保护罩上端垂直连接在机座的内部顶端，所述保护罩下端设有用于密封保护罩内壁与吊杆外壁的密封组件。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述吊杆与丝杆螺母的连接端外侧焊接螺母套，螺母套上端部高于吊杆顶端形成用于放置丝杆螺母的环槽，丝杆螺母上端设置法兰盘，所述法兰盘通过螺钉与螺母套固定。

结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述密封组件包括刮污圈、第一密封环、密封圈、第二密封环和固定环，所述刮污圈和固定环为焊接在保护罩内壁 的圆筒状钢套，形成用于放置第一密封环、密封圈和第二密封环的环槽。

结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述第一密封环和第二密封环为O型密封环，所述密封圈为蕾形密封圈。

结合第一方面，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述丝杆螺母的内螺纹为梯形螺纹，丝杆螺母的长度为丝杆直径的2倍。

结合第一方面，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述蜗杆两端穿出蜗壳，一端通过离合器与电机连接，另一端安装摇把。

结合第一方面，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述蜗杆与摇把的连接端为半圆柱形或三角柱形结构。

结合第一方面，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述摇把包括套筒、摇臂和手柄，所述套筒一端与蜗杆套接，另一端与摇臂焊接，所述摇臂另一端与手柄焊接，所述套筒为中空圆柱形结构，中空部分为与蜗杆相配合的半圆柱形中空或三角柱形中空结构。

结合第一方面，在第一方面第八种可能的实现方式中，所述蜗轮外周面轮齿的截面为梯形状，所述蜗杆的外侧面上设有与蜗轮外周面轮齿相配合的螺旋状齿，所述蜗轮和蜗杆配合使用时蜗轮的压力角θ为13-17度，优选为15度。

结合第一方面，在第一方面第九种可能的实现方式中，所述丝杆的非轴端设有限位螺母。

根据本发明提供的封闭式启闭机，具有以下有益效果：

1.丝杆外面设有保护套，雨水、灰尘等杂物不与丝杆接触，达到保护丝杆、延长启闭机的使用寿命的目的。

2.丝杆与蜗轮是同步转动，丝杆不用上下移动就可以提升闸门，这样启动闸门上面无丝杆伸出，比较美观，也不妨碍其它设施。

4.利用蜗轮蜗杆传动减速，可在任意位置自锁；蜗轮蜗杆为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小；蜗轮蜗杆装置具有零件数目少，无需其他传动轴，结构紧凑。

5.蜗杆两端连接不同的驱动结构，确保启闭机在任何情况下均能够正常工作。

6.开启启闭机要用专用摇把，防止别人随意开启，更加合理的利用水利资源。

7.调整蜗轮压力角，使传动更平稳，解决了产生的抖动现象；而且合适的压力角可以提高传动效率，降低蜗轮的磨损程度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请封闭式启闭机的结构示意图；

图2为本申请密封组件的结构示意图；

图3为本申请的驱动机构示意图；

图4为本申请蜗轮压力角受重力啮合示意图。

附图说明：1-机座、2-蜗壳、3-蜗杆、4-蜗轮、5-丝杆、6-保护罩、7-丝杆螺母、8-吊杆、9-密封组件、10、螺母套、11-法兰盘、12-限位螺母、13-吊孔、14-离合器、15-电机、16-摇把、91-刮污圈、92-第一密封压环、93-密封圈、94-第二密封压环、95-固定环、96-环槽、161-套筒、162-摇臂、163-摇柄、31-蜗杆齿轮、41-蜗轮齿轮、θ-压力角。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以下详述本发明。

本发明人发现，启闭机齿轮传动，不能自锁，与齿轮相比，蜗轮蜗杆装置作为传动部件，蜗杆可以轻易转动蜗轮，但蜗轮无法转动蜗杆，这是因为蜗轮蜗杆的结构和传动是通过摩擦实现造成的。

启闭机丝杆上下移动的且丝杆均是外露的，丝杆表面润滑油油脂易受污染，影响润滑效果，导致机械率降低；丝杆浸泡在水中，容易生锈，使用寿命短；丝杠过长，制造、储存、运输、安装、养护极不方便，且启门高度受限，同时如果操作不当，丝杠易弯曲。

因此，本发明提供了一种封闭式启闭机，包括机座1、蜗壳2、丝杆5、设置在蜗壳2内部的啮合的蜗杆3和蜗轮4，所述蜗壳2设置在机座1上方，位于机座1内部的丝杆5与蜗轮4同轴连接，所述丝杆5螺纹套接有丝杆螺母7和空心圆筒状吊杆8，所述吊杆8套接在丝杆5上且一端与丝杆螺母7固定连接，吊杆8另一端伸出丝杆5且端部密封，密封端设有吊孔13；所述吊杆8外围还设有空心圆筒状的保护罩6，所述保护罩6上端垂直连接在机座1的内部顶端，所述保护罩6下端设有用于密封保护罩内壁与吊杆外壁的密封组件9。

在本发明一种优选的实施方式中，如图1所示，所述吊杆8与丝杆螺母7的连接端外侧焊接圆筒状空心钢的螺母套10，螺母套10的长度略大于丝杆螺母7的长度，螺母套10上端部高于吊杆8顶端形成用于放置丝杆螺母7的环槽，丝杆螺母7上端设置法兰盘11，所述法兰盘11通过螺钉与螺母套10固定。所述丝杆螺母7的内螺纹为梯形螺纹，丝杆螺母7的长度为丝杆5直径的2倍。梯形内外螺纹以锥面贴紧不易松动，与矩形螺纹相比，工艺性好，牙根强度高，对中性好。所述丝杆5的非轴端还设有限位螺母12，防止吊杆8脱出丝杆5。

在本发明一种优选的实施方式中，如图2所示，所述密封组件包括刮污圈91、第一密封环92、密封圈93、第二密封环94和固定环95，所述刮污圈91和固定环95为焊接在保护罩6内壁的圆筒状钢套，形成用于放置第一密封环92、密封圈93和第二密封环94的环槽96，第一密封环92、密封圈93和第二密封环94依序置于环槽96内并套接在吊杆8外壁，这样吊杆8上下移动时，刮污圈91可以清理掉吊杆8附带的泥浆等杂物，环槽96内的密封环和密封圈进一步的密封，防污效果提高。

本发明人发现，与齿轮相比，蜗轮蜗杆装置作为传动部件，蜗杆可以轻易转动蜗轮，但蜗轮无法转动蜗杆，这是因为蜗轮蜗杆的结构和传动是通过摩擦实现造成的。

蜗轮蜗杆的传动方式属于蜗杆传动，蜗杆传动又相当于螺旋传动，由于这样的传动方式，当蜗轮蜗杆达到一定的速比，当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆，其反向自锁性可起安全保护作用。蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小。本发明人还发现，蜗轮蜗杆装置具有零件数目少，无需其他传动轴，结构紧凑。

本发明人发现，蜗轮4蜗杆3置于封闭的蜗壳2内，减少污染，而且蜗轮4带动丝杆旋转，丝杆5通过丝杆螺母7带动吊杆8的上下往复移动达到起吊闸门的目的，机座1，保护套6和吊杆8的隔离作用使丝杆5处于封闭的状态，丝杆5不上下移动，一直处于内外保护套中与外界不接触，这样丝杆5不会突出，也不容易腐蚀，使用寿命会显著增长。

在本发明一种优选的实施方式中，如图3所示，所述蜗杆3两端穿出蜗壳2，一端通过离合器14与电机15连接，另一端安装摇把16，蜗杆3与摇把的连接端为半圆柱形或三角柱形结构。

本发明人发现，蜗杆3两端连接不同的驱动结构，即手动驱动的摇把16和电动驱动的电机15，确保启闭机在任何情况下均能够正常工作。

在本发明一种优选的实施方式中，所述摇把16包括套筒161、摇臂162和手柄163，所述套筒161一端与蜗杆3套接，另一端与摇臂162焊接，所述摇臂162另一端与手柄143焊接，所述套筒161为中空圆柱形结构，中空部分为与蜗杆3相配合的半圆柱形中空或三角柱形中空结构。

本发明人发现，手摇式启闭机采用的摇把多为中空套筒结构，一个摇把可以用在不同的启闭机上，摇把结构单一，不能专用起防盗的作用。本发明采用专用摇把，防止别人随意开启，更加合理的利用水利资源。

在本发明一种优选的实施方式中，如图4所示，所述蜗轮4外周面轮齿的截面为梯形状，所述蜗杆3的外侧面上设有与蜗轮4外周面轮齿相配合的螺旋状齿，所述蜗轮4和蜗杆3配合使用时蜗轮4的压力角θ为13-17度，优选为15度。

本发明人发现，蜗轮4与蜗杆3相啮合的齿为倾斜设置，蜗轮4和蜗杆3在传递动力的过程中，会有一定的轴向受力，而使蜗杆3具有一定的轴向窜动，如果蜗杆3轴向固定地联接在在蜗壳2内，则会影响到蜗轮蜗杆之间传递动力的顺畅性。蜗轮4和蜗杆3的压力角θ如果为20度，受重力后，蜗轮的轮齿41会发生塑性变形蜗轮齿的面折曲变形，蜗轮的齿轮41的顶部与蜗杆的齿根部位发生干涉，从而出现转动不平衡，导致抖动现象。在本实施例中，将配合使用的蜗轮和蜗杆的压力角θ优选为15度，在受重力影响时，则刚好可以将其折曲变形区域利用为接触区域；不受力时为线接触，受力后变为面接触，传动更平稳，解决了产生的抖动现象。

而且由于压力角θ的存在，使蜗杆转动所输出的力分为两个分力，一个是与蜗轮节圆相切的轴向力，这是蜗杆传动的有效分力；另一个是指向蜗轮轴线的径向分力，这个力对蜗轮的转动是无效的力。压力角大，传动效率较低，磨损较严重；压力角小，轴向分力大，传动效率高。

本申请所述的启闭机，机座1固定在闸门混凝土机架的平台上，机座1上方固定蜗壳2，其内部的传动机构蜗轮4和蜗杆3啮合，蜗轮4同轴与丝杆5连接，蜗杆4两端穿过蜗壳2，分别与手摇驱动结构和电动驱动结构连接；丝杆5穿过机座1，置于由保护罩6、丝杆螺母7、吊杆8和密封组件9形成的封闭区域内，驱动机构驱动蜗杆3，蜗杆3带动蜗轮4，蜗轮4从而带动丝杆5旋转运动，丝杆5通过丝杆螺母7带动吊杆8的上下往复移动达到起吊闸门的目的。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种封闭式启闭机，包括机座(1)、蜗壳(2)、丝杆(5)、所述蜗壳(2)设置在机座(1)上方，其特征在于，还包括设置在蜗壳(2)内部的啮合的蜗杆(3)和蜗轮(4)，位于机座(1)内部的丝杆(5)与蜗轮(4)同轴连接，所述丝杆(5)螺纹连接有丝杆螺母(7)和空心圆筒状的吊杆(8)，所述吊杆(8)套设在丝杆(5)外部且一端与丝杆螺母(7)固定连接，所述吊杆(8)另一端伸出丝杆(5)且端部密封；所述吊杆(8)外围还设有圆筒状的保护罩(6)，所述保护罩(6)上端垂直连接在机座(1)的内部顶端，所述保护罩(6)下端设有用于密封保护罩内壁与吊杆外壁的密封组件(9)；

所述吊杆(8)与丝杆螺母(7)的连接端外侧焊接螺母套(10)，螺母套(10)上端部高于吊杆(8)顶端形成用于放置丝杆螺母(7)的环槽，丝杆螺母(7)上端设置法兰盘(11)，所述法兰盘(11)通过螺钉与螺母套(10)固定；

所述密封组件(9)包括刮污圈(91)、第一密封环(92)、密封圈(93)、第二密封环(94)和固定环(95)，所述刮污圈(91)和固定环(95)为焊接在保护罩(6)内壁的圆筒状钢套，形成用于放置第一密封环(92)、密封圈(93)和第二密封环(94)的环槽(96)；

所述蜗杆(3)两端穿出蜗壳(2)，一端通过离合器(14)与电机(15)连接，另一端安装摇把(16)；

所述摇把(16)包括套筒(161)、摇臂(162)和手柄(163)，所述套筒(161)一端与蜗杆(3)套接，另一端与摇臂(162)焊接，所述摇臂(162)另一端与手柄(143)焊接，所述套筒(161)为中空圆柱形结构，中空部分为与蜗杆(3)相配合的半圆柱形中空或三角柱形中空结构。

2.如权利要求1所述的封闭式启闭机，其特征在于，所述第一密封环(92)和第二密封环(94)为O型密封环，所述密封圈(93)为蕾形密封圈。

3.如权利要求2所述的封闭式启闭机，其特征在于，所述丝杆螺母(7)的内螺纹为梯形螺纹，丝杆螺母(7)的长度为丝杆(5)直径的2倍。

4.如权利要求3所述的封闭式启闭机，其特征在于，所述蜗杆(3)与摇把(16)的连接端为半圆柱形或三角柱形结构。

5.如权利要求4所述的封闭式启闭机，其特征在于，所述蜗轮(4)外周面轮齿的截面为梯形状，所述蜗杆(3)的外侧面上设有与蜗轮(4)外周面轮齿相配合的螺旋状齿，所述蜗轮(4)和蜗杆(3)配合使用时蜗轮(4)的压力角θ为13-17度。

6.如权利要求5所述的封闭式启闭机，其特征在于，所述丝杆(5)的非轴端设有限位螺母(12)。