CN107795727A - 弹簧复位阀门电动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用计算机控制，利用弹簧蓄能，在供电中断的情况下自动关闭阀门的弹簧复位阀电动装置。本发明使用的技术方案是：使用行星减速机结构，电动机驱动太阳轮，弹簧驱动内齿圈驱动阀门工作。在阀门关闭后的停机状态中将弹簧上紧并用液压缸锁定。正常工作时由电动机开闭阀门，供电中断时，液压缸回油，释放弹簧关闭阀门。在断电情况下，也可以通过手动泵开启阀门。电动装置的力矩和各种工作状态，由电脑根据弹簧位置传感器、液压传感器、阀门位置传感器和上位机的信号等判断，控制。

Description

弹簧复位阀门电动装置

技术领域

本发明涉及一种阀门驱动装置，尤其是使用计算机控制，利用弹簧蓄能，在供电中断的情况下可自动关闭阀门的弹簧复位阀门电动装置。

背景技术

目前使用的弹簧复位阀门电动装置主要有3种结构，一种是使用行星减速结构。这种结构利用行星减速器的特性，用带刹车装置的电动机驱动行星减速机的内齿圈，弹簧驱动行星减速机的太阳轮操纵阀门开关。使用电动机驱动阀门打开之时把弹簧上紧，弹簧上紧后用一个电磁制动器把弹簧锁定，弹簧锁定后相当于一个太阳轮固定的行星减速器，由电动机驱动行星减速器内齿圈操纵阀门的开关。由于电动机带刹车装置，在电动机不工作时，相当于内齿圈固定的行星减速器。断电时，电磁制动器失电释放弹簧，由弹簧驱动行星减速器的太阳轮将阀门关闭。另一种结构是在现有的部分回转阀门电动装置下面安装一个电磁离合器，电磁离合器一端与阀门电动装置输出轴连接，另一端联接一个涡卷弹簧轴，由这个轴连接到阀门驱动轴上。当正常工作时，给电磁离合器供电，将阀门电动装置的输出轴与涡卷弹簧轴连接在一起，由阀门电动装置驱动阀门工作。当故障断电的情况下，电磁离合器失电，阀门电动装置输出轴与涡卷弹簧轴脱开，涡卷弹簧驱动阀门关闭。还有一种结构是使用一个大型圆柱弹簧，通过齿轮齿条连接到输出轴上，电机驱动装置通过电磁离合器也连接到输出轴上，当断电时，电磁离合器将电机驱动装置与输出轴脱离，在弹簧的作用下将阀门关闭。在市售的装置中，大部分还存在一个问题，就是在断电的情况下无法手动操作，这在调试时很不方便。特别是在特殊情况下，需要在断电状态下打开阀门时，就很不方便。弹簧的弹性力与工作行程成正比，工作行程最大的时候，弹性力最大。阀门的驱动力在关闭的位置最大，开启的位置最小，与弹簧的输出特性正好相反。为保证关闭的时候弹簧力能够达到阀门关闭所需，不得不使弹簧在超过阀门所需工作力的情况下工作。为减小弹簧超力过大，需要把弹簧的有效圈数增大，加大了设备尺寸。在有些情况下，为减小水击影响，紧急关断时需要关闭速度不要太快，但以上几种结构都无法调速，因而不易在大口径液体介质的管道上应用。

发明内容

为了使弹簧复位阀门电动装置在供电故障时，可以通过手动装置操作阀门，并可以调整关闭速度，本发明提供一种由电脑控制的，使用液压缸锁定弹簧，通过串联在液压回路上的手动阀门调整关闭速度，在断电时可以通过手动液压泵操纵阀门的弹簧复位阀门电动装置。

本发明使用的技术方案是：输出轴使用行星减速机构，行星轮架为输出机构驱动阀门轴。电机通过减速机构带动行星减速机的太阳轮驱动行星轮架开闭阀门；弹簧通过拨叉，扇形齿轮带动行星减速机的内齿圈驱动行星轮架开闭阀门。拨叉机构使装置的输出力矩与弹簧力不成线性关系，在阀门的行程两端力矩大，中间力矩小，与阀门开闭过程中所需驱动力矩相似。弹簧通过顶杆与液压缸相连，在液压缸与油箱的回路上安装有电磁阀、手动阀及单向阀等液压控制回路。在初始状态时，阀门是关闭的，电机可以通过行星减速机的太阳轮继续向阀门关闭方向转动，由于阀门已经关到位，限位机构阻止行星轮架运动，使得行星减速机构为行星轮架固定的太阳轮主动，内齿圈从动的行星减速机，通过内齿圈和拨叉传动把弹簧上紧，同时将液压缸拉出。在液压缸被拉出时，通过单向阀为液压缸供油，电机直到弹簧上紧才停止工作。由于液压缸无法回油，锁定弹簧形成内齿圈固定的行星减速机构。正常工作时，电机通过减速机构驱动行星减速机的太阳轮，由行星轮架带动输出轴开闭阀门工作。当供电中断时，电磁阀失电，液压缸回油通路打开，解除锁定。在弹簧的作用下由扇形齿轮带动内齿圈通过行星轮加带动输出轴将阀门关闭。在电磁阀的油路上串联一个手动阀门，手动阀门并联一个手动液压泵，关闭手动阀门，使用手动液压泵可以驱动液压缸，由液压缸推动顶杆、弹簧，同时开启阀门并固定位置。调整手动阀门的开度，可以调节液压缸回油流量控制弹簧关闭阀门的速度。装置使用电脑控制，具有智能化的特性。在输出轴上装有位置传感器，电脑可以通过位置传感器计算出阀门位置。扇形齿轮轴上装有位置传感器用以检测弹簧位置，液压缸回路上装有压力传感器检用以测液压缸压力。由于弹簧被液压缸锁定，在开阀门工作时，液压缸的压力为弹簧力和电机驱动力之差，在关闭阀门工作时，液压缸的压力为弹簧力和电机驱动力之和，电脑检压力传感器的信号，即可判断出输出力矩的大小。电脑根据这几个传感器信号以及上位机的输入信号控制阀门的各种工作状态。

本发明的有益效果是：使阀门电动装置可以在出现供电故障时，通过弹簧关闭阀门。也可以在断电情况下通过手动方式操作阀门，并可以通过调节串联在液压缸回路上的手动阀门调节弹簧关闭阀门速度，由于使用拨杆结构，减小了弹簧尺寸，并使输出力矩更符合工作要求。

附图说明

图1是本发明的机械传动简图。

图2是本发明实施例的液压回路示意图。

图3是本发明实施例的剖视图。

图4是本发明实施例的电路控制图。

图1中，1、弹簧位置传感器，2、弹簧，3、扇形齿轮，4、拨叉滑块，5、顶杆，6、液压缸，7、行星架，8、输出轴，9、阀门位置传感器，10、太阳轮，11、行星齿轮，12、内齿圈，13、蜗轮蜗杆，14、电动机。

图2中，6、液压缸，15、电磁阀，16、压力传感器，17、单向阀，18、手动阀门，19、手动泵，20、油箱。

图3中，2、弹簧，3、扇形齿轮，4、拨叉滑块，5、顶杆，6、液压缸，8、输出轴，10、太阳轮，11、行星齿轮，12、内齿圈，14、电动机，15、电磁阀，17、单向阀，18、手动阀门，19、手动泵，20、油箱，21、弹簧套筒，22、接线盒，23、电器盖，24、控制电路，25，顶杆连接板，26、液压缸连接板，27、弹簧压板，28、液压缸支架，29、箱体。

图4中，15、电磁阀，30、继电器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

在图1中显示了机械传动简图。主传动机构是一个行星减速器，太阳轮(10)和蜗轮做成一个整体，内齿圈(12)与扇形齿轮(3)啮合，行星架(7)与输出轴(8)连接在一起。扇形齿轮(3)上有滑道，拨杆滑块(4)安装其中，拨杆滑块(4)的轴安装在顶杆(5)上，顶杆(5)一端通过顶杆连接板(25)和液压缸连接板(26)连接液压缸(6)，一端通过弹簧压板(27)连接弹簧(2)。在初始工作时阀门处于关闭状态，在阀门限位的作用下，行星架(7)被被固定，电动机(14)通过蜗轮蜗杆(13)驱动太阳轮(10)转动，行星齿轮(11)通过内齿圈(12)带动扇形齿轮(3)，通过拨杆滑块(4)带动顶杆(5)，顶杆(5)通过弹簧压板(27)推动弹簧(2)逐渐上紧。当电脑通过弹簧位置传感器(1)检测弹簧(2)上紧后，电脑停止电动机(14)工作。在弹簧(2)上紧过程中，液压缸(6)被拉出，并被电磁阀(15)锁定。此时，行星减速机构变成内齿圈固定的行星减速机。此后阀门开关工作由电动机(14)通过蜗轮蜗杆(13)带动太阳轮(12)进行。蜗轮蜗杆(13)是自锁蜗轮蜗杆机构，当电动机(14)停止转动时，太阳轮(10)被锁定，此时为太阳轮固定的行星减速机构。如果供电中断，电磁阀(15)失电，液压回路导通，液压缸(6)脱离锁定状态，弹簧(2)推动顶杆(5)带动扇形齿轮(3)，推动内齿圈(12)转动，行星架(7)带动输出轴(8)关闭阀门。

图2显示的是液压系统回路。在图2中，液压缸(6)的活塞端通过管路与单向阀(17)、压力传感器(16)、电磁阀(15)连接。电磁阀(15)是一个常开型2位2通阀门，一端连接到液压缸(6)，另一端连接到手动阀门(18)和手动泵(19)上。手动阀门(18)、手动泵(19)和单向阀(17)连接到油箱(20)上。正常工作时，电源通过一个常闭型继电器(30)为电磁阀(15)供电，使电磁阀(15)为关闭状态。液压缸(6)在被顶杆(5)拉出时，单向阀(17)为液压缸(6)供油。反向工作时，由于电磁阀(15)关闭，液压缸(6)无法回油而被锁定。当供电中断时，电磁阀(15)失电，液压缸(6)的回油管路导通，弹簧(2)被释放，通过顶杆(5)、拨杆滑块(4)、扇形齿轮(3)、内齿圈(12)带动行星减速器关闭阀门。在无供电时，关闭手动阀门(18)，使用手动泵(19)为液压缸(6)供油加压，通过顶杆(5)推动弹簧(2)，通过传动系统打开阀门。可以调整手动阀门(18)的开度，调整液压管路的回油流量，控制弹簧(2)关闭阀门的速度。压力传感器(16)为电脑提供液压缸(6)的压力信号，电脑根据这个信号及弹簧位置传感器(1)的信号，可以计算出电动机(14)的输出力矩，保证装置的安全工作。

图3显示的是本实施例的剖视图，显示了机构的连接方式。在图3中，弹簧(2)安装在弹簧套筒(21)内，液压缸(6)通过液压缸支架(28)安装在箱体(29)上。顶杆(5)中部安装拨叉滑块(4)的轴，通过拨叉滑块(4)将扇形齿轮(3)和顶杆(5)连接到一起。弹簧压板(27)通过螺钉固定在顶杆(5)上，顶杆(5)通过弹簧压板(27)与弹簧(2)压在一起，既不分离又可以径向滑动。顶杆(5)与液压缸(6)通过顶杆连接板(25)、液压缸连接板(26)连接在一起。顶杆连接板(25)和液压缸连接板(26)使用弹性板制造或者加装弹簧垫圈，使顶杆(5)和液压缸(6)轴向紧密连接，又可径向滑动，减小多余约束力。接线盒(22)是电缆连接通道，控制电路(24)安装在电器盖(23)内，控制电路(24)由电脑及外围电路组成，用以控制设备工作。

图4中显示了电路控制方框图。常开型2位2通电磁阀(15)通过常闭继电器(30)连接到电源上。电源故障时，电磁阀(15)断电，液压缸(6)的回油通路打开，释放弹簧(2)，在弹簧力的作用下关闭阀门。在特情况下，电脑也可以控制继电器(30)断开对电磁阀(15)的供电，使液压缸(6)释放弹簧(2)关闭阀门。

Claims (5)

1.一种弹簧复位阀门电动装置，其特征是：使用行星减速机结构，电机通过减速器驱动太阳轮，弹簧通过顶杆、扇形齿轮驱动内齿圈；弹簧上紧后用液压缸锁定，供电故障时液压缸回油释放弹簧，由弹簧驱动阀门关闭；使用电脑根据上位机和传感器信号控制阀门工作；液压缸的回路上安装有手动泵，在供电故障时，使用手动泵开启阀门。

2.根据权利要求1所述的弹簧复位阀电动装置，其特征是：弹簧与液压缸之间安装有一个顶杆，在顶杆中部安装有一个拨杆滑块，拨杆滑块在扇形齿轮的拨杆滑槽里运动，弹簧通过顶杆、拨杆滑块、扇形齿轮推动行星减速机的内齿圈，通过行星减速机驱动阀门。

3.根据权利要求1所述的弹簧复位阀电动装置，其特征是：液压缸供油油路有两条，一条通过单向阀门连接到油箱；另一条通过手动阀门和常开型电磁阀连接到油箱；当压紧弹簧时，顶杆将液压缸拉出时，液压油通过单向阀门流入液压缸，当电磁阀失电，弹簧通过顶杆推动液压缸，液压缸通过电磁阀和手动阀门回油。

4.根据权利要求1所述的弹簧复位阀电动装置，其特征是：在常开型电磁阀与油箱之间串联有手动阀门，与手动阀门并联一个手动油泵，当电磁阀失电导通时，关闭手动阀门，使用手动油泵为液压缸供油，通过顶杆、扇形齿轮和行星减速机将阀门打开。

5.根据权利要求1所述的弹簧复位阀电动装置，其特征是：在扇形齿轮轴、输出轴和液压油路上安装传感器，电脑根据这三个传感器信号判断阀门位置，输出力矩，并根据上位机信号控制电动装置的各种工作状态；电磁阀通过一个常闭继电器供电，电脑也可以控制继电器，切断电磁阀门供电，通过释放弹簧的方式关闭阀门。