CN109323017A - 一种机载环控风切换控制阀门 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机载环控风切换控制阀门，球阀体上设置有驱动电机，驱动电机通过齿轮传动驱动球阀转动，对进风口与出风口的连通方式进行切换，到位检测机构对球阀的工作位置进行检测和控制。本发明通过简单的电机控制实现切换，既节省空间又性能可靠，球阀转轴与球阀体之间采用径向和轴向双重动密封，使得球阀体内的环控风通道和球阀体外部完全隔离，适用于阀门安装在光电探测设备内部的隔离环境中，柔性对接风管采用两个橡胶软管将阀门主体与外接平板连接，并采用锁扣式压板密封，消除了外接结构与阀门安装固定位置存在的安装误差。

Description

一种机载环控风切换控制阀门

技术领域

本发明涉及机载光电探测设备结构设计领域，尤其是一种控制阀门。

背景技术

机载光电探测设备的激光器在工作时，需要通过环控风对其工作环境温度进行控制，根据系统实时温度对环控风通道进行开启或关闭，同时需保证环控风冷却通道与机载光电探测系统内部环境完全隔离。目前机载环控风切换控制阀门仅适用于激光器外置于光电探测设备的设计构型，对于阀门的密封性能和风管对接误差均无严格要求。随着光电探测设备的小型化和集成化，激光器内置于光电探测设备内部的设计构型成为发展趋势，此时激光器的环控风切换控制阀门需安装于光电探测设备内部，并且需要通过光电探测设备的壳体进行风道转接，这对于控制阀门的密封性能和对接时的容差能力提出了要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种机载环控风切换控制阀门，用于解决安装在机载光电探测设备内部的激光器的环控风控制切换问题。一种机载环控风切换控制阀门，包括球阀体、驱动机构、到位检测机构和柔性对接风管，球阀体上设置有驱动电机，驱动电机通过齿轮传动驱动球阀转动，对进风口与出风口的连通方式进行切换，到位检测机构对球阀的工作位置进行检测和控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种机载环控风控制阀门，包括球阀体、驱动机构、到位检测机构和柔性对接结构，其中球阀体由球阀座、三通式球阀、球阀壳和两个球阀转轴组成，球阀壳和球阀座之间使用螺钉连接，球阀座上设有出风口，球阀壳上设有进风口和回风口，三通式球阀安装在由球阀座和球阀壳组装后形成的球形腔内，两个球阀转轴使通过轴承安装在球阀壳两端的安装孔内，两个球阀转轴的末端嵌入三通式球阀两端的凹槽中。

驱动机构由驱动电机和一对直齿轮组成，驱动电机安装在球阀座上与球阀转轴平行的方向，直齿轮分别安装在驱动电机主轴上和与电机主轴同侧的球阀转轴上，电机旋转带动齿轮传动驱动球阀主轴旋转，从而带动球阀旋转，实现风道连通方式的切换。到位检测机构由到位挡块、两个霍尔感应元件和限位螺钉组成，到位挡块安装在另一侧球阀转轴末端，到位挡块两边分别设有一个霍尔感应元件，到位挡块上设有两个夹角为90度的凸起，凸起末端槽内嵌有磁珠，当球阀转动时，到位挡块随之旋转，当球阀转动到位，完全连通进风口和出风口时，到位挡块上的其中一个凸起末端磁珠刚好到达同侧霍尔感应元件的感应区，霍尔感应元件向控制电路发出控制信号，电机断电停转，同时到位挡块的凸起被同侧限位螺钉挡住，避免球阀继续旋转。当需要切换阀门状态时，控制电路切换电机转向，球阀反转90度至刚好连通进风口和回风口，此时另一侧的磁珠刚好到达同侧霍尔感应元件的感应区，且另一侧的到位挡块凸起被同侧限位螺钉挡住，从而实现阀门切换控制。

所述柔性对接结构包括对接平板、两个橡胶软管和位于橡胶软管两端的锁扣压板，橡胶软管一端用锁扣压板固定在球阀壳的进风口和回风口处，橡胶软管另一端用锁扣压板固定在对接平板上，橡胶软管末端呈U型外翻，与锁扣压板形成锁扣式密封。

所述到位检测机构包括限位螺钉、安装在球阀主轴末端的到位挡块和安装在到位挡块两边的两个霍尔感应元件，到位挡块上设有两个夹角为90度的凸起，球阀旋转至两个不同的通风状态时，到位挡块上的一处凸起的末端位于同侧霍尔感应元件的感应区内。

所述球阀体内部，三通式球阀的三个通口处分别设有聚四氟乙烯密封圈,其中三通式球阀和球阀座之间设有一个聚四氟乙烯密封圈，另外两个聚四氟乙烯密封圈在三通式球阀和球阀壳之间，聚四氟乙烯密封圈的一侧与球阀壳或球阀座紧密贴合，聚四氟乙烯密封圈的另一侧与三通式球阀的外球面紧密贴合。

所述球阀转轴与球阀壳之间采用轴向径向双重密封结构，采用转轴密封圈进行密封，其中转轴的轴向密封采用橡胶密封圈，转轴的径向密封采用聚四氟乙烯密封圈。

所述到位挡块的凸起末端设有圆形凹槽，凹槽内设有圆柱形磁珠，磁珠直径为3mm。

本发明的有益效果在于当需要对环控风出口进行切换时，驱动电机通过齿轮联动驱动球阀转轴，带动球阀转动，改变出风口与进风口的连接方式；切换到位时，到位检测机构发出到位信号，驱动电机断电，使球阀处于当前工作位置。通过简单的电机控制实现切换，既节省空间又性能可靠。

球阀转轴与球阀体之间采用径向和轴向双重动密封，这使得球阀体内的环控风通道和球阀体外部完全隔离，适用于阀门安装在光电探测设备内部的隔离环境中。

柔性对接风管采用两个橡胶软管将阀门主体与外接平板连接，并采用锁扣式压板密封，消除了外接结构与阀门安装固定位置存在的安装误差。

附图说明

图1为本发明的机载环控风切换控制阀门结构示意图。

图2为本发明的机载环控风切换控制阀门结构的主视图。

图3为本发明的机载环控风切换控制阀门结构的右视图。

图4为图2中E-E剖视方向的剖视图。

图5为图2中F-F剖视方向的剖视图。

其中：1-球阀座，2-球阀壳，3-三通式球阀，4-球阀转轴，5-球阀密封圈，6-转轴密封圈，7-轴承，8-驱动电机，9-主动齿轮，10-从动齿轮，11-到位挡块，12-限位螺钉，13-霍尔感应元件，14-柔性对接风管，15-锁扣压板，16-外接平板。

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。

一种机载环控风控制阀门，包括球阀体、驱动机构、到位检测机构和柔性对接结构，其中球阀体由球阀座、三通式球阀、球阀壳和两个球阀转轴组成，球阀壳和球阀座之间使用螺钉连接，球阀座上设有出风口，球阀壳上设有进风口和回风口，三通式球阀安装在由球阀座和球阀壳组装后形成的球形腔内，两个球阀转轴使通过轴承安装在球阀壳两端的安装孔内，两个球阀转轴的末端嵌入三通式球阀两端的凹槽中。

驱动机构由驱动电机和一对直齿轮组成，驱动电机安装在球阀座上与球阀转轴平行的方向，直齿轮分别安装在驱动电机主轴上和与电机主轴同侧的球阀转轴上，电机旋转带动齿轮传动驱动球阀主轴旋转，从而带动球阀旋转，实现风道连通方式的切换。到位检测机构由到位挡块、两个霍尔感应元件和限位螺钉组成，到位挡块安装在另一侧球阀转轴末端，到位挡块两边分别设有一个霍尔感应元件，到位挡块上设有两个夹角为90度的凸起，凸起末端槽内嵌有磁珠，当球阀转动时，到位挡块随之旋转，当球阀转动到位，完全连通进风口和出风口时，到位挡块上的其中一个凸起末端磁珠刚好到达同侧霍尔感应元件的感应区，霍尔感应元件向控制电路发出控制信号，电机断电停转，同时到位挡块的凸起被同侧限位螺钉挡住，避免球阀继续旋转。当需要切换阀门状态时，控制电路切换电机转向，球阀反转90度至刚好连通进风口和回风口，此时另一侧的磁珠刚好到达同侧霍尔感应元件的感应区，且另一侧的到位挡块凸起被同侧限位螺钉挡住，从而实现阀门切换控制。

所述柔性对接结构包括对接平板、两个橡胶软管和位于橡胶软管两端的锁扣压板，橡胶软管一端用锁扣压板固定在球阀壳的进风口和回风口处，橡胶软管另一端用锁扣压板固定在对接平板上，橡胶软管末端呈U型外翻，与锁扣压板形成锁扣式密封。

所述球阀体内部，三通式球阀的三个通口处分别设有聚四氟乙烯密封圈,其中三通式球阀和球阀座之间设有一个聚四氟乙烯密封圈，另外两个聚四氟乙烯密封圈在三通式球阀和球阀壳之间，聚四氟乙烯密封圈的一侧与球阀壳或球阀座紧密贴合，聚四氟乙烯密封圈的另一侧与三通式球阀的外球面紧密贴合。

所述球阀转轴与球阀壳之间采用轴向径向双重密封结构，采用转轴密封圈进行密封，其中转轴的轴向密封采用橡胶密封圈，转轴的径向密封采用聚四氟乙烯密封圈。

所述驱动机构为固装于球阀体上并与球阀转轴平行的驱动电机和一对直齿齿轮。

所述到位检测机构包括限位螺钉、安装在球阀主轴末端的到位挡块和安装在到位挡块两边的两个霍尔感应元件，到位挡块上设有两个夹角为90度的凸起，球阀旋转至两个不同的通风状态时，到位挡块上的一处凸起的末端位于同侧霍尔感应元件的感应区内。

所述到位挡块的凸起末端设有圆形凹槽，凹槽内设有圆柱形磁珠，磁珠直径为3mm。

一种机载环控风切换控制阀门的实施例如图1-图5所示：包括球阀体、驱动机构、到位检测机构和柔性对接结构，球阀体包括球阀座1与球阀壳2以及位于两者之间的三通式球阀3，球阀与球阀座和球阀壳的对接风口之间的间隙设有球阀密封圈5，球阀两端设有传动凹槽，球阀转轴4末端伸入凹槽内，带动球阀旋转，球阀转轴上设有径向和轴向转轴密封圈6，球阀转轴通过轴承7安装在球阀壳2上，通过驱动机构带动球阀旋转。驱动机构包括固装于球阀座上的驱动电机8，驱动电机轴和其中一侧球阀转轴上分别设有主动齿轮9和从动齿轮10，另一侧球阀转轴末端安装有到位检测机构的到位挡块11，到位检测机构还包括设置在球阀壳上到位挡块左右两边的限位螺钉12和霍尔感应元件13。球阀壳上进风口和回风口处还设有柔性对接结构，包括两个柔性对接风管14和外接平板16，柔性对接风管14和外接平板16之间采用锁扣压板15进行对接和密封。

本发明的机载环控风切换控制阀门工作时，驱动电机通电，驱动齿轮副带动球阀转轴旋转，球阀转轴带动球阀旋转，球阀上的三通孔使进风口和出风口或回风口连通，当球阀工作到位时，球阀转轴上的到位挡块内的磁珠正好位于其中一侧霍尔感应元件的感应区内，霍尔感应元件发出到位信号，切断驱动电机供电，球阀停止转动，同时限位螺钉对到位挡块正好形成机械限位。本发明中球阀转轴与球阀壳之间通过使用径向聚四氟乙烯密封圈和轴向橡胶密封圈双重动密封，装配时对球阀转轴径向施加一定的压力，利用压力对径向聚四氟乙烯密封圈形成预压缩，形成径向密封，同时轴向橡胶密封圈对轴向间隙形成密封，从而保证阀门内风道与阀门外部空间形成完全隔离。本发明中的柔性对接结构采用橡胶软管和外接平板与外界对接，消除阀门与外界系统对接时的安装误差问题。本切换控制阀门具有结构简单、性能可靠且节省空间的特点，通过合理利用有限的空间结构，对到位检测机构，驱动机构合理布置，大大提高了切换控制阀门的环境使用范围，便于系统集成。

在本发明的其他实施例中，柔性对接风管还可以不采用橡胶管；驱动电机与球阀转轴之间的传动方式可以不采用齿轮传动，比如可以采用带传动；当然驱动电机的安装方式也可以不与球阀转轴平行，比如说驱动电机可以垂直与球阀转轴安装，采用锥齿轮传动；限位螺钉可以不设，当然也可以采用在球阀壳上设置凸出块的方式实现限位。

Claims (4)

1.一种机载环控风切换控制阀门，其特征在于：

所述的一种机载环控风控制阀门，包括球阀体、驱动机构、到位检测机构和柔性对接结构，其中球阀体由球阀座、三通式球阀、球阀壳和两个球阀转轴组成，球阀壳和球阀座之间使用螺钉连接，球阀座上设有出风口，球阀壳上设有进风口和回风口，三通式球阀安装在由球阀座和球阀壳组装后形成的球形腔内，两个球阀转轴使通过轴承安装在球阀壳两端的安装孔内，两个球阀转轴的末端嵌入三通式球阀两端的凹槽中；

驱动机构由驱动电机和一对直齿轮组成，驱动电机安装在球阀座上与球阀转轴平行的方向，直齿轮分别安装在驱动电机主轴上和与电机主轴同侧的球阀转轴上，电机旋转带动齿轮传动驱动球阀主轴旋转，从而带动球阀旋转，实现风道连通方式的切换，到位检测机构由到位挡块、两个霍尔感应元件和限位螺钉组成，到位挡块安装在另一侧球阀转轴末端，到位挡块两边分别设有一个霍尔感应元件，到位挡块上设有两个夹角为90度的凸起，凸起末端槽内嵌有磁珠，当球阀转动时，到位挡块随之旋转，当球阀转动到位，完全连通进风口和出风口时，到位挡块上的其中一个凸起末端磁珠刚好到达同侧霍尔感应元件的感应区，霍尔感应元件向控制电路发出控制信号，电机断电停转，同时到位挡块的凸起被同侧限位螺钉挡住，避免球阀继续旋转，当需要切换阀门状态时，控制电路切换电机转向，球阀反转90度至刚好连通进风口和回风口，此时另一侧的磁珠刚好到达同侧霍尔感应元件的感应区，且另一侧的到位挡块凸起被同侧限位螺钉挡住，从而实现阀门切换控制；

所述柔性对接结构包括对接平板、两个橡胶软管和位于橡胶软管两端的锁扣压板，橡胶软管一端用锁扣压板固定在球阀壳的进风口和回风口处，橡胶软管另一端用锁扣压板固定在对接平板上，橡胶软管末端呈U型外翻，与锁扣压板形成锁扣式密封；

所述到位检测机构包括限位螺钉、安装在球阀主轴末端的到位挡块和安装在到位挡块两边的两个霍尔感应元件，到位挡块上设有两个夹角为90度的凸起，球阀旋转至两个不同的通风状态时，到位挡块上的一处凸起的末端位于同侧霍尔感应元件的感应区内。

2.根据权利要求1所述的一种机载环控风切换控制阀门，其特征在于：

所述球阀体内部，三通式球阀的三个通口处分别设有聚四氟乙烯密封圈,其中三通式球阀和球阀座之间设有一个聚四氟乙烯密封圈，另外两个聚四氟乙烯密封圈在三通式球阀和球阀壳之间，聚四氟乙烯密封圈的一侧与球阀壳或球阀座紧密贴合，聚四氟乙烯密封圈的另一侧与三通式球阀的外球面紧密贴合。

3.根据权利要求1所述的一种机载环控风切换控制阀门，其特征在于：

所述球阀转轴与球阀壳之间采用轴向径向双重密封结构，采用转轴密封圈进行密封，其中转轴的轴向密封采用橡胶密封圈，转轴的径向密封采用聚四氟乙烯密封圈。

4.根据权利要求1所述的一种机载环控风切换控制阀门，其特征在于：

所述到位挡块的凸起末端设有圆形凹槽，凹槽内设有圆柱形磁珠，磁珠直径为3mm。