CN108591573A - 一种流量阀电动调节机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流量阀电动调节机构，包括调节阀、调节电机和电机控制器，还包括安装架、激光发射器和激光接收器，所述调节电机包括电机本体和电机输出轴，包括安装架、调节电机、调节阀、激光发射器和激光接收器，调节电机包括电机本体和电机输出轴，所述电机本体与安装架固定，电机输出轴上设有联轴器，调节阀包括阀体、阀芯和阀杆，阀芯与阀杆固定，阀体与安装架固定，阀杆与联轴器连接，联轴器上设有光栅盘，激光发射器与安装架固定，激光接收器与安装架固定，光栅盘设置在激光发射器与激光接收器之间。本发明提供了一种结构简单，无需通过介质参数反馈，只根据输入值和执行反馈，对流量进行线性调节的调节阀。

Description

一种流量阀电动调节机构

技术领域

本发明涉及流量阀调节技术领域，尤其涉及一种流量阀电动调节机构。

背景技术

电动流量调节阀是工业自动化过程控制中的重要执行单元仪表。随着工业领域的自动化程度越来越高，正被越来越多的应用在各种工业生产领域中。电动流量调节阀与传统的气动调节阀相比具有明显的优点：流量阀电动调节机构节能（只在工作时才消耗电能），环保（无碳排放），安装快捷方便（无需复杂的气动管路和气泵工作站）。流量电动调节阀分为电动球阀、电动蝶阀、电磁夹管阀、电磁阀、电动闸阀等。但是大部分电动阀如电动球阀、电磁阀只能实现简单的开关动作；小部分阀门如电动蝶阀可以实现比例调节但是需要通过阀门的流体的流量、压力、温度等参数，做PID运算或者其它算法的运算来进行比例调节。在有些应用领域，不采集通过介质的参数，不安装各种传感器，只做不通过介质参数反馈的比例调节，也就是根据一定的线性比例输入值，按线性比例去调节阀门的开度。在这个应用领域，目前没有一款满足要求的、质量稳定、能长期稳定运行的阀门存在。

中国专利申请公开号CN201020128003.0，公开日为2010年11月17日，名称为“闸板流量调节阀”，公开了一种闸板流量调节。但是该装置只能进行简单的流量调节，无法保证调节流量的线性比例，且无法根据输入值进行准确调节及反馈。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的不足，提供一种结构简单，无需通过介质参数反馈，只根据输入值和执行反馈，对流量进行线性调节的流量阀电动调节机构。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种流量阀电动调节机构，包括调节阀、调节电机和电机控制器，所述电机控制器与调节电机电连接，还包括安装架、激光发射器和激光接收器，所述调节电机包括电机本体和电机输出轴，包括安装架、调节电机、调节阀、激光发射器和激光接收器，所述调节电机包括电机本体和电机输出轴，所述电机本体与安装架固定，所述电机输出轴上设有联轴器，所述调节阀包括阀体、阀芯和阀杆，所述阀芯与阀杆固定，所述阀体与安装架固定，所述阀杆与联轴器连接，所述联轴器上设有光栅盘，所述光栅盘与联轴器同轴心安装，所述激光发射器与安装架固定，所述激光接收器与安装架固定，所述光栅盘设置在激光发射器与激光接收器之间，所述激光发射器与电机控制器电连接，所述激光接收器与电机控制器电连接。将本发明安装到位后，输入需要调节的目标流量，控制器根据输入值，计算出电机需要旋转的角度，并对电机发出指令，电机按照指令进行旋转，电机输出轴带动联轴器旋转，联轴器的带动调节阀的阀杆旋转，阀杆带动阀芯旋转，实现对流量的调节。所述的激光发射器发出光，经过光栅盘后被激光接收器接收，所述的光栅盘会跟随联轴器一起旋转。根据旋转时经过的光栅的数量判断阀杆的旋转角度。对控制器进行反馈，对电机的旋转角度进行调节。所述的电机控制器为常用控制器，如单片机，只需实现常用简单控制功能，即根据输入的信号，控制电机转动一定的角度。

作为优选，还包括设置在安装架上的U型遮光板，所述U型遮光板包括前板、顶板和后板，所述前板、顶板和后板依次连接。由于反馈装置采用光传递原理，环境光照会对反馈结果有一定的干扰，所述遮光板可以使反馈装置处于相对暗的环境中，降低环境光照的影响。所述转轴底部与其它部分固定，所以不需要再设置遮光板。安装架左侧与右侧由于有电机和阀的存在，已经设有安装板，能起到遮光作用，也不需要设置遮光板，所以U型遮光板即能实现遮光效果。

作为优选，所述遮光板与安装架通过螺栓连接。遮光板与安装架通过螺栓连接可拆卸，方便对安装架内的各个零件进行检修和更换。

作为优选，所述电机为步进电机。步进电机精度较高，且旋转角度可控，可以满足本发明需求。其它满足精度高，旋转角度可控的电机也适用于本发明。

作为优选，所述联轴器为弹性联轴器。阀门调节过程中有些阀门在打开或关闭时可能会产生手柄轴向的位移，如针阀。选用的联轴器的轴向压缩量要大于阀门手柄最大的轴向位移量。弹性联轴器可以递转矩和旋转运动，而且可以进行轴向压缩，同时对所联两轴的相对偏移有一定量的补偿功能，有不同程度的缓冲减振、改善传动系统工作特性的功能，即使选用不产生轴向位移的阀门，使用弹性联轴器也能降低安装难度，减少对其它零件的精度要求。其它轴向可压缩，对所联两轴的相对偏移、有补偿的其它联轴器也适于用本发明。

作为优选，所述调节阀为针阀。本发明要求阀门开度（阀门通流量）和手柄旋转角度成正比的阀门，如针阀和截止阀。而不能选择球阀，因为球阀随手柄转动角度对应的阀门通流量线性度差。其它线性度好的阀门也适用于本发明。

作为优选，所述安装架的材料为铝合金。铝合金材料密度较小，强度大，可以满足本发明需求。

作为优选，所述光栅盘与联轴器卡接。联轴器带有保护作用，当出现卡死时，联轴器会优先打滑或损坏，以保证其它零件不受损，尤其是调节电机不受损。所以联轴器相对其它零件，更换频率较快，光栅盘不易损坏。两者卡接可拆卸，可以单独进行更换。

本发明的有益效果是：（1）结构简单，制造方便；（2）可对流量进行线性调节；（3）不需要通过介质参数反馈；（4）适用范围广，满足不同应用场合；（5）质量稳定、能长期稳定运行。

附图说明

图1是本发明的结构爆炸图；

图2是本发明的结构示意图。

图中: 图中：安装架1、调节电机2、电机本体2.1、电机输出轴2.2、调节阀3、阀体3.1、阀杆3.2、激光发射器4、激光接收器5、联轴器6、光栅盘7、遮光板8、前板8.1、顶板8.2、后板8.3、电机控制器9。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。

如图1和图2所示，一种流量阀电动调节机构，包括调节阀3、调节电机2和电机控制器9，所述电机控制器9与调节电机2电连接，还包括安装架1、激光发射器4和激光接收器5，所述调节电机2包括电机本体2.1和电机输出轴2.2，所述电机本体2.1与安装架1固定，所述电机输出轴2.2上设有联轴器6，所述调节阀3包括阀体3.1、阀芯和阀杆3.2，所述阀芯与阀杆3.2固定，所述阀体3.1与安装架1固定，所述阀杆3.2与联轴器6连接，所述联轴器6上设有光栅盘7，所述光栅盘7与联轴器6同轴心安装，所述激光发射器4与安装架1固定，所述激光接收器5与安装架1固定，所述光栅盘7设置在激光发射器4与激光接收器5之间，所述激光发射器4与电机控制器9电连接，所述激光接收器5与电机控制器9电连接。将本发明安装到位后，输入需要调节的目标流量，控制器根据输入值，计算出电机需要旋转的角度，并对电机发出指令，电机按照指令进行旋转，电机输出轴2.2带动联轴器6旋转，联轴器6的带动调节阀3的阀杆3.2旋转，阀杆3.2带动阀芯旋转，实现对流量的调节。所述的激光发射器4发出光，经过光栅盘7后被激光接收器5接收，根据旋转时经过光栅的数量判断阀杆3.2的旋转角度。对控制器进行反馈，对电机的旋转角度进行调节。所述的电机控制器9为常用控制器，如单片机，只需实现常用简单控制功能，即根据输入的信号，控制电机转动一定的角度。

还包括设置在安装架上的U型遮光板8，所述U型遮光板包括前板8.1、顶板8.2和后板8.3，所述前板8.1、顶板8.2和后板8.3依次连接。由于反馈装置采用光传递原理，环境光照会对反馈结果有一定的干扰，所述U型遮光板8可以使反馈装置处于相对暗的环境中，降低环境光照的影响。所述转轴底部与其它部分固定，所以不需要再设置遮光板。安装架左侧与右侧由于有电机和阀的存在，已经设有安装板，能起到遮光作用，也不需要设置遮光板，所以U型遮光板8即能实现遮光效果。

所述U型遮光板8与安装架1通过螺栓连接。U型遮光板8与安装架1通过螺栓连接可拆卸，方便对安装架1内的各个零件进行检修和更换。

所述调节电机2为步进电机。步进电机精度较高，且旋转角度可控，可以满足本发明需求。其它满足精度高，旋转角度可控的电机也适用于本发明。

所述联轴器6为弹性联轴器。阀门调节过程中有些阀门在打开或关闭时可能会产生手柄轴向的位移，如针阀。选用的联轴器6的轴向压缩量要大于阀门手柄最大的轴向位移量。弹性联轴器6可以递转矩和旋转运动，而且可以进行轴向压缩，同时对所联两轴的相对偏移有一定量的补偿功能，有不同程度的缓冲减振、改善传动系统工作特性的功能，即使选用不产生轴向位移的阀门，使用弹性联轴器也能降低安装难度，减少对其它零件的精度要求。其它轴向可压缩，对所联两轴的相对偏移、有补偿的其它联轴器也适于用本发明。

所述调节阀3为针阀。本发明要求阀门开度（阀门通流量）和手柄旋转角度成正比的阀门，如针阀和截止阀。而不能选择球阀，因为球阀随手柄转动角度对应的阀门通流量线性度差。其它线性度好的阀门也适用于本发明。

所述安装架1的材料为铝合金。铝合金材料密度较小，强度大，可以满足本发明需求。

所述光栅盘7与联轴器6卡接。联轴器6带有保护作用，当出现卡死时，联轴器6会优先打滑或损坏，以保证其它零件不受损，尤其是调节电机2不受损。所以联轴器6相对其它零件，更换频率较快，光栅盘7不易损坏。两者卡接可拆卸，可以单独进行更换。

本发明使用前需要对调节阀3的开度与调节电机2旋转角度的对应关系进行标度，光栅盘7上均匀分布有M个光栅，调节阀3从开度为0调节到100%时需要旋转N圈，则当需要开度为a%时，需要转过的光栅个数m=（a×N×M）/100。调节电机需要旋转的角度α=（360°×N×a）/100，所述的调节阀3开度与流量之间的对应关系以及调节电机2旋转角度与流量之间的对应关系，可以事先进行试验测量，将数字记录并存储。

使用本发明调节流量时，输入需要的流量数值，电机控制器9按照事先试验得出的数值，将输入值转换为调节阀3的开度。电机控制器9发出信号，调节电机2按照信号旋转一定的角度。激光发射器4、光栅盘7和激光接收器5组成的反馈结构，可以将调节阀3实际旋转角进行反馈，电机控制器9根据反馈结构进行调节。达到目标旋转角度后，调节电机2停止，调节完成。此时调节阀3的开度即为目标开度，流量即为目标流量。

本发明的有益效果是：可以快速、安全地拆卸及安装关节轴承；可以更换大型设备的关节轴承；降低关节轴承拆卸及安装过程技术人员劳动强度。

Claims (8)

1.一种流量阀电动调节机构，包括调节阀、调节电机和电机控制器，所述电机控制器与调节电机电连接，其特征是，还包括安装架、激光发射器和激光接收器，所述调节电机包括电机本体和电机输出轴，所述电机本体与安装架固定，所述电机输出轴上设有联轴器，所述调节阀包括阀体、阀芯和阀杆，所述阀芯与阀杆固定，所述阀体与安装架固定，所述阀杆与联轴器连接，所述联轴器上设有光栅盘，所述光栅盘与联轴器同轴心安装，所述激光发射器与安装架固定，所述激光接收器与安装架固定，所述光栅盘设置在激光发射器与激光接收器之间，所述激光发射器与电机控制器电连接，所述激光接收器与电机控制器电连接。

2.根据权利要求1所述一种流量阀电动调节机构，其特征是，还包括设置在安装架上的U型遮光板，所述U型遮光板包括前板、顶板和后板，所述前板、顶板和后板依次连接。

3.根据权利要求2所述一种流量阀电动调节机构，其特征是，所述的U型遮光板与安装架通过螺栓连接。

4.根据权利要求1所述一种流量阀电动调节机构，其特征是，所述调节电机为步进电机。

5.根据权利要求1或2或3或4所述一种流量阀电动调节机构，其特征是，所述联轴器为弹性联轴器。

6.根据权利要求1或2或3或4所述一种流量阀电动调节机构，其特征是，所述调节阀为针阀。

7.根据权利要求1或2或3或4所述一种流量阀电动调节机构，其特征是，所述安装架的材料为铝合金。

8.根据权利要求1或2或3或4所述一种流量阀电动调节机构，其特征是，所述光栅盘与联轴器卡接。