CN108591576B - 矿用圆形隔爆型电动球阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿用圆形隔爆型电动球阀，包括圆柱形隔爆外壳及设置在圆柱形隔爆外壳内的主板、减速机构、手动连轴机构，减速机构包括顶板、底板、电机、输出轴、编码器及齿轮轴，手动连轴机构包括手动连接轴、联轴器及手动轴，手动连接轴可通过联轴器驱动手动轴旋转。该矿用圆形隔爆型电动球阀通过特殊设计的减速机构、手动连轴机构与外壳巧妙配合，输出轴与外壳接近同轴心，完全利用了外壳的内部空间，大大降低了球阀的体积和重量；手动操作使用简单的手动连轴机构，对于由于加工及装配造成的偏差有很大的适应性，零件简单，操作简便，且没有太大的操作空间的要求。

Description

矿用圆形隔爆型电动球阀

技术领域：

本发明涉及煤矿安全设施技术领域，尤其涉及一种矿用圆形隔爆型电动球阀。

背景技术：

电动阀门作为工业自动化控制系统中的重要执行机构，在石油、矿山、天然气、给排水等诸多领域得到了广泛的应用，占据了很大的市场份额。目前存在很多隔爆型电动球阀(下文简称：球阀)的生产厂家，根据GB/T3836规定，隔爆外壳要求可以短时间内承受1MPa的压力，所以对产品外壳的强度提出较高的要求。根据材料力学理论与实践，相同材料厚度与体积的圆形截面零件，其强度大于矩形截面的零件，同时考虑到加工的便利性，所以很多球阀的外壳都设计为圆形。而产品内部的执行模块，一般都是独立的减速机模块，且多为矩形结构，电机一般也都集成在减速机上。球阀内部的手动模块多为蜗轮蜗杆的方案，配合一套离合机构与手轮进行使用。

集成了电机的矩形减速机模块安装到圆形隔爆外壳上时，一般电机到外壳边缘都还有较大的距离，所以整个产品空间利用率不高。另外减速机模块其输出轴相对模块中心多有较大偏置，所以整个产品的输出轴也多为偏置，对于产品的安装和外观有一定影响。手动机构采用蜗轮、蜗杆、离合器、手轮的组合，增加了零件的数量和复杂程度，所以同类产品体积普遍较大，如专利号为CN104747774公开的一种矿用本质安全型电动球阀，以及专利号为CN204284596公开的一种矿用隔爆型电动球阀，该类电动球阀结构较为复杂，体积非常大，空间利用率较差，其重量达到了7kg以上，对于某些DN20或者DN25的管道来说，会产生很大的作用力，有时需要搭建支架才能固定。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种矿用圆形隔爆型电动球阀，能够充分利用内部空间，结构紧凑，大大降低了电动球阀的体积和重量。

由于现有技术中的大部分厂家的电动球阀都是采用的圆形外壳加上普通的减速机组合而成，体积非常大，空间利用率不高。而一些厂家为了减小体积和重量，一般采用的方法是改变外壳的形状或者改变一些组装方式，然而其并不能从根本上解决这一问题。

因此，如何在不改变隔爆型电动球阀外形的基础上，能够大大降低其体积和重量，同时，还不能影响整体的强度，是本发明要解决的技术问题。

本发明为了解决这一技术问题，采用的方法是：通过巧妙设计，改进内部的传动方式。

本发明提出了一种全新的电动球阀的结构方案，发明了一款适用于圆形隔爆外壳的减速机，充分利用内部空间，制作圆形传动机构，多级齿轮按圆周分布，输出轴与外壳接近同轴心，大大减小体积。考虑到实际现场对于手动操作的要求，手动机构不再使用蜗轮蜗杆配合离合手轮的机构，使用配合容差较大的横槽结构，使用弹簧进行复位，占用空间较小，用户需要进行开度调节时，只需用内六角工具压入旋转即可。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种圆形隔爆型电动球阀，包括圆柱形隔爆外壳及设置在圆柱形隔爆外壳内的主板、减速机构、手动连轴机构；

所述圆柱形隔爆外壳包括上盖及壳体，所述上盖与壳体可拆卸连接，上盖与壳体之间形成圆柱形中空内腔；

所述主板固定在圆柱形中空内腔上端，用于安装电路组件；

所述减速机构安装在圆柱形中空内腔下端，包括顶板、底板、电机、输出轴、编码器及齿轮轴，所述顶板与底板相平行且同轴设置，顶板与底板之间形成动力安装腔，所述输出轴设置在动力安装腔中心，输出轴顶端与顶板固定连接，输出轴底端穿过底板并延伸至壳体外，所述电机固定在顶板顶端一侧，电机与电路组件连接，所述齿轮轴设置在动力安装腔内，电机通过齿轮轴与输出轴连接，所述编码器固定在顶板顶端一侧，编码器与电路组件连接，编码器底端通过编码器齿轮轴与输出轴连接；

所述手动连轴机构包括手动连接轴、联轴器及手动轴，所述手动连接轴固定在上盖上，手动连接轴顶端延伸至上盖外，所述手动轴设置在圆柱形中空内腔内，手动轴顶端通过联轴器与手动连接轴连接，手动轴底端与齿轮轴连接，手动连接轴可通过联轴器驱动手动轴旋转。

为了便于上盖与壳体的拆装，同时提高密封效果，所述上盖套设在壳体顶端外，上盖、壳体周向设置有安装台，上盖及壳体通过安装台相固定。

为了使顶板与底板隔开，从而便于其他零部件安装，所述顶板与底板之间通过若干螺母柱连接，螺母柱沿动力安装腔周向均匀分布。

为了保证传动的灵活性，并使多级齿轮能够围绕中心的输出轴，按圆周均匀分布，所述齿轮轴包括第一齿轮轴、第二齿轮轴、第三齿轮轴、第四齿轮轴、第五齿轮轴、第六齿轮轴及第七齿轮轴，所述电机的电机轴通过第一齿轮轴与第二齿轮轴连接，所述第二齿轮轴通过第三齿轮轴与第四齿轮轴连接，所述第四齿轮轴通过第五齿轮轴与第六齿轮轴连接，所述第六齿轮轴通过第七齿轮轴与输出轴连接，所述手动轴底端与第六齿轮轴连接。

为了便于手动操作，并且不占用太大空间，所述手动连接轴与上盖之间通过弹簧弹性连接，手动连接轴可实现上下移动。所述联轴器包括联轴夹及联轴板，所述联轴夹固定在手动连接轴底端，所述联轴板固定在手动轴顶端，通过按压手动连接轴可使联轴夹与联轴板卡接。

本发明的有益效果是：该矿用圆形隔爆型电动球阀通过特殊设计的减速机构、手动连轴机构与外壳巧妙配合，输出轴与外壳接近同轴心，完全利用了外壳的内部空间，大大降低了球阀的体积和重量；手动操作使用简单的手动连轴机构，对于由于加工及装配造成的偏差有很大的适应性，零件简单，操作简便，且没有太大的操作空间的要求。

附图说明

图1为本发明的矿用圆形隔爆型电动球阀的结构示意图；

图2为本发明的减速机构的机构示意图；

图3为本发明的动力安装腔内的结构示意图；

图4为本发明的手动连轴机构的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

如图1所示，一种圆形隔爆型电动球阀，包括圆柱形隔爆外壳及设置在圆柱形隔爆外壳内的主板4、减速机构3、手动连轴机构5。

所述圆柱形隔爆外壳包括上盖2及壳体1，所述上盖2与壳体1可拆卸连接，上盖2通过圆筒隔爆面与壳体1连接，使用若干内六角螺钉进行固定，上盖2与壳体1之间形成圆柱形中空内腔。所述主板4固定在圆柱形中空内腔上端，用于安装电路组件，减速机构3安装到壳体1内部，位于主板4下方，使用组合螺钉进行固定，手动连轴机构5上装有弹簧和橡胶密封圈，使用挡圈固定到上盖2上，手动连轴机构5可以通过按压的方式与减速机构3结合。

其中外壳主要为产品内部模块与线缆引入装置起安装作用，并为产品提供防护；上盖2的作用为提供显示区域，安装手动连轴机构5，同时为产品提供防护；减速机构3部分主要负责传递扭矩，带动负载。

如图2、图3所示，所述减速机构安装在圆柱形中空内腔下端，包括顶板7、底板8、电机6、输出轴9、编码器17及齿轮轴，所述顶板7与底板8均为圆形，其直径与圆柱形中空内腔的直径相匹配，顶板7与底板8相平行且同轴设置，顶板7与底板8之间通过若干螺母柱19支撑，顶板7与底板8之间形成圆盘形动力安装腔，螺母柱19沿动力安装腔周向均匀分布，所述输出轴9设置在动力安装腔中心，输出轴9顶端与顶板7固定连接，输出轴9底端穿过底板8并延伸至壳体1外，所述电机6固定在顶板7顶端一侧，电机6与电路组件连接，所述齿轮轴设置在动力安装腔内，电机6通过齿轮轴与输出轴9连接，所述编码器17固定在顶板7顶端一侧，编码器17与电路组件连接，编码器17底端通过编码器齿轮轴21与输出轴9连接。电机6和编码器17的实际位置根据该减速机构的整体重量来调节，哪边重量轻就安装在哪边，使得顶板7和底板8受力均衡，保证减速电机整体的稳定性。

如图4所示，所述手动连轴机构包括手动连接轴51、联轴器及手动轴52，所述手动连接轴51固定在上盖2上，手动连接轴51顶端延伸至上盖2外，所述手动轴52设置在圆柱形中空内腔内，手动轴52顶端通过联轴器与手动连接轴51连接，手动轴52底端与齿轮轴连接，手动连接轴51可通过联轴器驱动手动轴旋转。所述联轴器包括联轴夹53及联轴板54，所述联轴夹53固定在手动连接轴51底端，所述联轴板54固定在手动轴52顶端，联轴板54、联轴夹53为板状或柱状等类似结构，联轴板54与联轴夹53上分别设置有可相互卡接的凸起或凹槽，通过按压手动连接轴51可使联轴夹53与联轴板54卡接。所述手动连接轴51与上盖2之间通过弹簧弹性连接。其中联轴器部分与轴的连接均是通过轴上预制扁口，然后使用开口销固定，联轴器内孔与轴也可以为圆形，然后通过键、销的方式进行连接。

为了充分利用动力安装腔内的空间，本发明对齿轮轴进行了设计，所述齿轮轴包括第一齿轮轴10、第二齿轮轴11、第三齿轮轴12、第四齿轮轴13、第五齿轮轴14、第六齿轮轴15及第七齿轮轴16，所述电机的电机轴通过第一齿轮轴10与第二齿轮轴11连接，所述第二齿轮轴11通过第三齿轮轴12与第四齿轮轴13连接，所述第四齿轮轴13通过第五齿轮轴14与第六齿轮轴15连接，所述第六齿轮轴15通过第七齿轮轴16与输出轴9连接，所述手动轴52底端与第六齿轮轴15连接。

本发明的工作过程如下：通过主板4上的电路组件给电机6上电后，依次带动第一齿轮轴10、第二齿轮轴11、第三齿轮轴12、第四齿轮轴13、第五齿轮轴14、第六齿轮轴15、第七齿轮轴16、输出轴9的转动，从而带动负载，输出轴9带动编码器齿轮轴21转动，从而检测阀门开度信息；手动操作时，使用内六角工具压入上盖2上的手动连接轴51然后转动，依次带动联轴器、手动轴52、第六齿轮轴15、第七齿轮轴16、输出轴9进行转动，从而带动负载。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种矿用圆形隔爆型电动球阀，包括圆柱形隔爆外壳，所述圆柱形隔爆外壳包括上盖及壳体，所述上盖与壳体可拆卸连接，上盖与壳体之间形成圆柱形中空内腔，其特征在于：还包括设置在圆柱形隔爆外壳内的主板、减速机构、手动连轴机构；

所述主板固定在圆柱形中空内腔上端，用于安装电路组件；

所述减速机构安装在圆柱形中空内腔下端，包括顶板、底板、电机、输出轴、编码器及齿轮轴，所述顶板与底板相平行且同轴设置，顶板与底板之间形成动力安装腔，所述输出轴设置在动力安装腔中心，输出轴顶端与顶板固定连接，输出轴底端穿过底板并延伸至壳体外，所述电机固定在顶板顶端一侧，电机与电路组件连接，所述齿轮轴设置在动力安装腔内，电机通过齿轮轴与输出轴连接，所述编码器固定在顶板顶端一侧，编码器与电路组件连接，编码器底端通过编码器齿轮轴与输出轴连接；

所述手动连轴机构包括手动连接轴、联轴器及手动轴，所述手动连接轴固定在上盖上，手动连接轴顶端延伸至上盖外，所述手动轴设置在圆柱形中空内腔内，手动轴顶端通过联轴器与手动连接轴连接，手动轴底端与齿轮轴连接，手动连接轴可通过联轴器驱动手动轴旋转。

2.根据权利要求1所述的矿用圆形隔爆型电动球阀，其特征在于：所述上盖套设在壳体顶端外，上盖、壳体周向设置有安装台，上盖及壳体通过安装台相固定。

3.根据权利要求1所述的矿用圆形隔爆型电动球阀，其特征在于：所述顶板与底板之间通过若干螺母柱连接，螺母柱沿动力安装腔周向均匀分布。

4.根据权利要求1所述的矿用圆形隔爆型电动球阀，其特征在于：所述齿轮轴包括第一齿轮轴、第二齿轮轴、第三齿轮轴、第四齿轮轴、第五齿轮轴、第六齿轮轴及第七齿轮轴，所述电机的电机轴通过第一齿轮轴与第二齿轮轴连接，所述第二齿轮轴通过第三齿轮轴与第四齿轮轴连接，所述第四齿轮轴通过第五齿轮轴与第六齿轮轴连接，所述第六齿轮轴通过第七齿轮轴与输出轴连接，所述手动轴底端与第六齿轮轴连接。

5.根据权利要求1所述的矿用圆形隔爆型电动球阀，其特征在于：所述手动连接轴与上盖之间通过弹簧弹性连接，手动连接轴可实现上下移动。

6.根据权利要求5所述的矿用圆形隔爆型电动球阀，其特征在于：所述联轴器包括联轴夹及联轴板，所述联轴夹固定在手动连接轴底端，所述联轴板固定在手动轴顶端，通过按压手动连接轴可使联轴夹与联轴板卡接。