CN107700551A - 一种电动井盖 - Google Patents

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高永强
岳强
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Abstract

本发明公开了一种电动井盖，包括井盖和井座；所述井盖与所述井座铰接；还包括至少一个助力单元；所述助力单元包括固定于所述井座下部的固定载板、安装于所述井盖内表面中部的一根由电机驱动的丝杆；所述丝杆上的滑动螺母与支撑杆一端铰接；所述支撑杆另一端与所述固定载板铰接；所述固定载板与第一助力弹簧一端铰接；所述第一助力弹簧另一端与井盖铰接；所述井座与至少一根第二助力弹簧一端铰接；所述第二助力弹簧另一端均与所述井盖铰接。本发明利用电机驱动井盖开闭，结构简单，成本低，操作维护方便，设计了助力弹簧，使得以较小的力即可打开井盖，无需大功率电机即可控制井盖的开启和关闭，巧妙地实现了井盖系统的电动控制。

Description

一种电动井盖
技术领域
本发明涉及电动井盖。
背景技术
城市下水道井盖重量大，现有的城市下水道管道井盖多为液压助力井盖，结构复杂，成本高，维护不便。随着城市综管廊合的推广，井盖兼具逃生口功能，液压助力井盖通过手动液压方式打开操作烦琐，效率太低，满足不了紧急逃生功能的需要。也有研究人员尝试用电动方式打开井盖，但是要求电机的功率非常大，且无法保证助力效果。
发明内容
本发明旨在提供一种电动井盖，简化井盖系统结构，降低井盖系统成本，且无需大功率电机即可打开或者关闭井盖。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电动井盖，包括井盖和井座；所述井盖与所述井座铰接；还包括至少一个助力单元；所述助力单元包括固定于所述井座下部的固定载板、安装于所述井盖内表面中部的一根由电机驱动的丝杆；所述丝杆上的滑动螺母与支撑杆一端铰接；所述支撑杆另一端与所述固定载板铰接；所述固定载板与第一助力弹簧一端铰接；所述第一助力弹簧另一端与井盖铰接；所述井座与至少一根第二助力弹簧一端铰接；所述第二助力弹簧另一端均与所述井盖铰接。
所述井盖内表面上安装有保护挡环，且当所述井盖关闭时，所述支撑杆上部穿过所述保护挡环。电动井盖在停电等特殊情况下需要手动操作，这时，先要解除井盖通过支撑杆与固定载板支座之间的铰接，设计支撑杆与支座铰接的插销与一个拔销器相连，扳动拔销器手柄拔出插销，即可解除支撑杆与支座之间的铰接，此时保护挡环正好兜住支撑杆，避免支撑杆掉下。
所述井盖内表面上设置有拉手，方便通过拉手抓取。
所述支撑杆通过插销与所述固定载板铰接；所述插销与拔销器连接。当操作人员在井下时，可以直接扳动拔销器手柄拔出插销。
所述井盖上开设有锁孔，一根拉线穿过所述锁孔与所述拔销器的手柄连接；所述锁孔上设有锁盖。当操作人员需要在井盖外打开井盖时，用专用工具打开锁盖，拉动拉线扳动拔销器手柄拔出插销，即可手动打开井盖。
所述电机固定于所述井盖上，安装维护方便。
当所述助力单元为两个以上时，所述电机通过传动机构同步驱动每个所述助力单元的丝杆。当井盖长度较长时，可以设置多个助力单元，使得井盖受力均匀，更加方便打开井盖。
每个所述助力单元包括两根所述第二助力弹簧，且两根所述第二助力弹簧分别与所述井盖两侧铰接。进一步保证井盖受力均匀。
所述电机的转动轴依次通过传动机构(齿轮链条)、限距联轴器与所述丝杆连接。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明利用电机驱动井盖开闭，结构简单，成本低，操作维护方便，设计了助力弹簧，使得以较小的力即可打开井盖，无需大功率电机即可控制井盖的开启和关闭，巧妙地实现了井盖系统的电动控制。
附图说明
图1为本发明井盖关闭状态侧视图；
图2为本发明井盖关闭状态仰视图；
图3为本发明井盖关闭状态主视图；
图4为本发明井盖打开状态侧视图；
图5为本发明井盖打开状态仰视图；
图6为本发明井盖打开状态主视图；
图7为本发明力矩估算示意图；
图8为本发明盖板总成中心估算图。
具体实施方式
如图1～图6所示，本发明井盖系统包括井盖1和井座2；所述井盖1与所述井座2铰接；还包括至少一个助力单元；所述助力单元包括固定于所述井座2下部的固定载板3、安装于所述井盖1内表面中部的一根由电机5驱动的丝杆4；所述丝杆4上的滑动螺母18与支撑杆6一端铰接；所述支撑杆6另一端与所述固定载板3铰接；所述固定载板3与第一助力弹簧7一端铰接；所述第一助力弹簧7另一端与井盖1铰接；所述井座2与至少一根第二助力弹簧8一端铰接；所述第二助力弹簧8另一端均与所述井盖1铰接。
本实施例中，固定载板可以是金属板。
井盖板内居中(与开闭转动轴垂直)安装一根丝杆，丝杆两端通过轴承连接，近端(相对开闭转动轴)轴承外安装大齿轮20及限矩联轴器21，丝杆旁安装一电机，电机小齿轮19通过链条16与丝杆大齿轮相连，这样，通过电机的带动，丝杆可以持续的正转或反转。
本实施例中，支撑杆6与固定载板3上的支座15铰接。电机带动丝杆正反转，滑动镙母从丝杆的一端滑动到另一端，使得支撑杆从关闭并拉紧井盖到打开并支撑井盖，或者反之。
本发明中，可以通过选择电机转速及大小齿轮数得到丝杆理想转速，防止丝杆发热严重或者滑动螺母卡死产生严重抖动；通过前述限矩联轴器，使井盖开、关到位后电机解除负荷空转，防止丝杆卡死时电机符合过大而发热甚至烧坏。
所述井盖1内表面上安装有保护挡环9，且当所述井盖1关闭时，所述支撑杆6上部穿过所述保护挡环9。电动井盖在停电等特殊情况下需要手动操作，这时，先要解除井盖通过支撑杆与固定载板支座之间的铰接，设计支撑杆与支座铰接的插销与一个拔销器相连，扳动拔销器手柄拔出插销，即可解除支撑杆与支座之间的铰接，此时保护挡环正好兜住支撑杆，避免支撑点杆掉下。
所述井盖1内表面上设置有拉手10，方便通过拉手抓取。
所述支撑杆6通过插销14与所述固定载板3铰接；所述插销与拔销器11连接。当操作人员在井下时，可以直接扳动拔销器手柄拔出插销。
所述井盖1上开设有锁孔17，一根拉线12穿过所述锁孔17与所述拔销器11的手柄连接；所述锁孔上设有锁盖13。当操作人员需要在井盖外打开井盖时，用专用工具打开锁盖，拉动拉线拉线系在拔销器手柄上扳动拔销器手柄拔出插销，即可手动打开井盖。
所述电机5固定于所述井盖1上。
当所述助力单元为两个以上时，所述电机5通过传动机构同步驱动每个所述助力单元的丝杆4。当井盖长度较长时，可以设置多个助力单元，使得井盖受力均匀，更加方便打开井盖。
每个所述助力单元包括两根所述第二助力弹簧8，且两根所述第二助力弹簧8分别与所述井盖1两侧铰接。进一步保证井盖受力均匀。
金属井盖材质多为铸铁或钢材，1米的方井盖如果10个厚，不加加强筋理论重量有78公斤，实际上一般都不止这个重量。
电动状态下问题还不大，加大电机功率总可以解决，但任何井盖都必须考虑手动操作，否则，如果一段管廊只有这一个紧急出口，因停电或其它故障就会导致井盖打不开，造成严重后果。
手动操作必须有助力，电动操作有助力也可以降低电机功率，节省成本。
选择弹簧助力，但井盖是常关闭的，普通弹簧长期保持助力状态极易疲劳，一般几天就失去弹性了，于是选择气弹簧。
在井盖打开过程中，单一方向的弹簧力，由于力矩的变化的不可能做到一直提供足够助力，我们设计了两个方向的弹簧，从两个方向发力，当一个方向的弹簧力矩减小时，另一个方向的弹簧力矩正在增大，共同完成井盖在任一位置的助力。因此本发明设置了第一助力弹簧(X向气弹簧)和第二助力弹簧(Y向气弹簧)，在井盖打开或关闭过程中，不论井盖处于哪个位置，在助力作用下只要克服不大的阻力就能开闭井盖，则上述助力设计成功。
本发明中，若井盖是圆形的，则两根第二助力弹簧与井盖铰接的点的连线即井盖的直径；若井盖是方形的，则两根第二助力弹簧与井盖铰接的点分别位于井盖相对的两个侧边上。
以下以边长1米(1040mm)的方井盖为例对本发明的助力效果进行验证：
X向气弹簧(第一助力弹簧I)为QD20-680-280-1100，安装孔距为A；Y向气弹簧(第二助力弹簧II)为两根QD19-680-280-350，可视为一根QD19-680-280-700，安装孔距为B。
压缩气弹簧弹力依行程S变化：
Ⅰ：E＝12320/(112-1.44S1)
Ⅱ：F＝7075.6/(101.08-S2)
E、F：Kg
S1、S2：cm
E、F为两种气弹簧弹力，S1、S2为气弹簧随井盖打开位置与安装长度位置
长度差。重心计算：
井盖总重量W＝井盖板重Wp+电机重Wd+丝杆重Wg＝84.9+27.5+9.6＝122Kg
井盖板重、电机重、丝杆重距开闭转动轴分别为544mm、224mm、474mm
算出重心为距开闭转动轴467mm。
以下是井盖处于7个位置时力矩估算表(转动磨擦力矩忽略没计)
θ 0 6 22 38 54 70 76
W 122 122 122 122 122 122 122
S 467 466 438 376 286 170 125
Mw 56974 56852 53436 45872 34892 20740 15250
A 452 477 541 596 639 669 678
E 155.61 148.85 133.94 123.32 116.12 111.58 110.29
a 258 246 213 175 133 88 72
Me 40147 36617 28529 21581 15444 9819 7941
B 404 415 459 519 586 654 680
F 96.29 94.87 89.59 83.26 77.18 71.85 70
b 88 125 196 234 244 235 228
Mf 8474 11859 17560 19483 18832 16885 15960
M 48621 48476 46089 41064 34276 26704 23901
MΔ -8353 -8376 -7347 -4808 -616 5964 8651
Θ：度
s、A、a、B、b：mm
W、E、F：Kg
Mw、Me、Mf、M、MΔ：Kgmm
Θ代表井盖打开角度，A、B为气弹簧的安装长度，a、b分别为Y、X向气弹簧弹力力臂,s为重力力臂；W为重力，E、F分别为Y、X向气弹簧弹力；Mw为重力力矩，Me、Mf分别为Y、X向气弹簧弹力力矩，M为Y、X向气弹簧弹力力矩之和(M＝Me+Mf)，MΔ为弹力力矩与重力力矩之差(MΔ＝M-Mw)
从上表可以看出，开、关井盖过程中最大需要克服的力矩不到9000Kgmm，只要将把手设置在距开闭转动轴900mm左右，则开、关井盖需要的力不到10Kg。
以不到10公斤的力可以开启或关闭122公斤的井盖，证明气弹簧的助力设计成功。

Claims (10)

1.一种电动井盖，包括井盖（1）和井座（2）；所述井盖（1）与所述井座（2）铰接；其特征在于，还包括至少一个助力单元；所述助力单元包括固定于所述井座（2）下部的固定载板（3）、安装于所述井盖（1）内表面中部的一根由电机（5）驱动的丝杆（4）；所述丝杆（4）上的滑动螺母（18）与支撑杆（6）一端铰接；所述支撑杆（6）另一端与所述固定载板（3）铰接；所述固定载板（3）与第一助力弹簧（7）一端铰接；所述第一助力弹簧（7）另一端与井盖（1）铰接；所述井座（2）与至少一根第二助力弹簧（8）一端铰接；所述第二助力弹簧（8）另一端均与所述井盖（1）铰接。
2.根据权利要求1所述的电动井盖，其特征在于，所述井盖（1）内表面上安装有保护挡环（9），且当所述井盖（1）关闭时，所述支撑杆（6）上部穿过所述保护挡环（9）。
3.根据权利要求1所述的电动井盖，其特征在于，所述井盖（1）内表面上设置有拉手（10）。
4.根据权利要求1所述的电动井盖，其特征在于，所述支撑杆（6）通过插销（14）与所述固定载板（3）铰接；所述插销（14）与拔销器（11）连接。
5.根据权利要求4所述的电动井盖，其特征在于，所述井盖（1）上开设有锁孔，一根拉线（12）穿过所述锁孔与所述拔销器（11）的手柄连接。
6.根据权利要求5所述的电动井盖，其特征在于，所述锁孔上设有锁盖（13）。
7.根据权利要求1所述的电动井盖，其特征在于，所述电机（5）固定于所述井盖（1）上。
8.根据权利要求1所述的电动井盖，其特征在于，当所述助力单元为两个以上时，所述电机（5）通过传动机构同步驱动每个所述助力单元的丝杆（4）。
9.根据权利要求1所述的电动井盖，其特征在于，每个所述助力单元包括两根所述第二助力弹簧（8），且两根所述第二助力弹簧（8）分别与所述井盖（1）两侧铰接。
10.根据权利要求1所述的电动井盖，其特征在于，所述电机（5）的转动轴依次通过传动机构、限距联轴器（21）与所述丝杆（4）连接。
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