CN109458468A - 一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀、涉及轨道球阀领域，包括内轨道、外轨道、阀芯、阀杆、驱动装置、阀体基座、密封圈、阀盖和外壳；采用内轨道和外轨道的双轨道结构通过阀杆来分别控制阀芯的径向摆动和旋转，再通过同一个驱动装置实现开、关阀过程中阀芯的径向摆动和旋转运动的分离，开阀时在内轨道的作用下阀芯先做径向摆动与阀体基座中气流通道的密封圈脱离接触，然后再通过外轨道的作用旋转达到开阀的目的；关阀时在外轨道的作用下阀芯先旋转到关阀的位置，然后再通过内轨道的作用径向摆动与密封圈接触密封；实现开、关阀过程中阀芯与密封圈之间无接触摩擦，从而减小开、关阀阻力，提高球阀的使用寿命和可靠性。

Description

一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀

技术领域

本发明涉及轨道球阀领域，尤其涉及一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀。

背景技术

现有的轨道球阀一般包含包括阀体、阀盖、球体、阀座、阀杆、导向销子、支架、阀杆螺母、定位槽。阀杆穿过阀盖穿入阀体，球体顶部设有导向槽，球体底部设有球头，球头始终定位于阀体底部的定位槽里面；球体与阀座成球面配合；阀杆中部设有直线和曲线相结合的轨道槽并与支架上固定的导向销配合，阀杆通过导向销的导向并经过上下运动和旋转运动相结结合的复合运动，阀杆底部设有的锲型面并通过与球体顶部的导向槽配合以带动球体以球头为中心的直线偏移运动和旋转运动相结合的复合运动，存在以下问题：

1、传统的轨道球阀，阀杆和阀盖、球体和阀座之间的摩擦力大，很容易磨损，使用寿命短；

2、传统的轨道球阀无法实现满开快关的功能，精密仪器在开阀时突然受到大量气体冲击而损坏，在紧急情况下不能快速切断气源的功能；

3、传统微电机驱动的轨道球阀在电路故障或阀门电机故障时就无法开阀，这会严重影响用户使用。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀，包括：

阀杆，阀杆的下端固定有偏心件；

阀芯，阀芯的上端固定有偏心件滑槽，偏心件滑槽上端尺寸大于下端尺寸，偏心件可滑动安装在偏心件滑槽内；

阀体基座，阀芯的下端通过万向接头与阀体基座中气流通道的底部连接，气流通道靠近阀芯的一端设置有密封挡圈，密封挡圈和阀体基座之间设置有密封圈，开阀时，阀芯与密封圈无接触，关阀时，阀芯与密封圈挤压接触；

阀盖，阀杆通过两个轴承分别与阀盖的上端和下端可转动连接，阀盖的下端与阀体基座的上端固定连接；

阀芯控制装置，阀芯控制装置用于控制阀芯的旋转和径向摆动；

驱动装置，驱动装置用于驱动阀杆旋转；

外壳，驱动装置安装在外壳内部，外壳的下端与阀盖的上端固定连接。

进一步地，阀芯控制装置包括用于控制阀芯径向摆动的摆动装置和用于控制阀芯旋转的旋转装置；

摆动装置包括卡块、第一弹性件和内轨道，阀杆的中部设置有卡块滑槽，两个卡块关于阀杆中心相对安装在卡块滑槽的两端，第一弹性件的两端分别与两个卡块相对的一端固定连接，内轨道可转动套装在阀杆的中部，两个卡块相悖的一端均与内轨道的内壁挤压接触，内轨道的内壁上设置有两个卡槽，当两个卡块未旋转到卡槽处时，两个卡块相悖的一端均与内轨道的内壁挤压接触，当两个卡块旋转到卡槽处时，两个卡块相悖的一端分别位于两个卡槽内，第一弹性件一直处于压缩状态；

旋转装置包括外轨道、第二弹性件和两块限位块，两块限位块均固定在内轨道的下端，偏心件滑槽的两端分别与两块限位块相对的侧面接触，内轨道的外壁两端均固定有滑轴，外轨道的两端均设置有环槽，一个滑轴放置在一个环槽内，内轨道通过滑轴和环槽与外轨道可转动连接，外轨道与阀盖的下端固定连接，第二弹性件的两端分别与内轨道的上端和安装在阀盖下端的轴承固定连接，第二弹性件一直处于压缩状态，关阀到位时，环槽与滑轴接触的一端低于另一端。

进一步地，阀杆与阀盖接触的外壁上设置有多个O型槽，每个O型槽内设置有O型圈。

进一步地，第一弹性件为第一弹簧，第二弹性件为第二弹簧，偏心件为偏心轴。

进一步地，驱动装置包括微电机和减速齿轮组，微电机的动力输出端与减速齿轮组的动力输入端连接，阀杆上端设置有第一安装槽，减速齿轮组的动力输出端安装在第一安装槽内，并与第一安装槽的侧壁挤压接触。

进一步地，驱动装置还包括箱体、主动轮、发条弹簧、第三弹性件、支撑板、单向轴承和从动轮，主动轮的转动中心与微电机的转轴固定连接，主动轮与单向轴承啮合传动支撑板的第一端设置有通孔，支撑板通过通孔可转动套装在微电机的转轴上，单向轴承与支撑板的第二端固定连接，减速齿轮组的动力输入端与单向轴承连接，主动轮、支撑板、单向轴承和减速齿轮组均安装在箱体内部，从动轮安装在箱体的下方，箱体内部上端设置有第二安装槽，发条弹簧安装在第二安装槽内，发条弹簧的两端分别与第二安装槽和减速齿轮组中传动轴侧壁固定连接，第三弹性件的两端分别与箱体内部和支撑板的第二端固定连接，第三弹性件一直处于拉伸状态。

进一步地，与发条弹簧连接的减速齿轮组中传动轴上端设置有一字槽。

进一步地，从动轮上固定有限位轴，箱体的底部设置有限位槽，限位轴放置的限位槽内。

进一步地，第三弹性件为第三弹簧。

本发明的有益效果在于：

1、采用内轨道和外轨道的双轨道结构来分别控制阀芯的径向摆动和旋转，再通过同一个驱动装置更可靠的实现开、关阀过程中阀芯的径向摆动和旋转运动的分离，开阀时在内轨道的作用下阀芯先做径向摆动与阀体基座中气流通道的密封圈脱离接触，然后再通过外轨道的作用旋转达到开阀的目的；关阀时在外轨道的作用下阀芯先旋转到关阀的位置，然后再通过内轨道的作用径向摆动与密封圈接触密封；实现开、关阀过程中阀芯与密封圈之间无接触摩擦，从而减小开、关阀阻力，提高球阀的使用寿命和可靠性；

2、通过减速齿轮组的作用放慢了开阀的速度，在减速齿轮组中一个传动轴固定发条弹簧，在开阀过程中时发条弹簧开始蓄能，关阀时，微电机反转，在单向轴承的作用下主动轮和减速齿轮组脱离啮合，减速齿轮组在发条弹簧的作用下快速关阀达到快速关阀的目的，慢开功能可防止流量计等其他精密仪器在开阀时突然受到大量气体冲击而损坏，而快关功能则可以实现在紧急情况下需要的快速切断气源的功能；

3、通过在与发条弹簧连接的减速齿轮组中传动轴上端设置有一字槽，当因故障自动开、关阀失效后，可在紧急情况下进行手动开、关阀；

4、通过在从动轮上设置限位轴，箱体的底部设置限位槽，有效的保证开、关阀到位后阀芯与阀体基座之间的相对位置。

附图说明

图1是本发明一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀的结构示意图；

图2是本发明一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀中驱动装置的结构示意图；

图3是本发明一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀中阀盖的结构示意图；

图4是本发明一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀中阀杆的结构示意图；

图5是本发明一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀中外轨道的结构示意图；

图6是本发明一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀中外轨道和内轨道的结构示意图；

图7是本发明一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀中卡块的结构示意图；

图8是本发明一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀中限位槽的结构示意图；

图9是本发明一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀中内轨道的结构示意图；

其中相应的附图标记为：

1-外壳，2-减速齿轮组，3-轴套，4-O型圈，5-阀体基座，6-阀芯，7-万向接头，8-微电机，9-从动轮，10-阀杆，11-深沟球轴承，12-第一螺纹销，13-密封圈，14-外轨道，15-环槽，16-传动轴，17-箱体，18-发条弹簧，19-单向轴承，20-限位轴，21-内轨道，22-滑轴，23-第一弹簧，24-卡块，25-角接触球轴承，26-第二弹簧，27-阀盖，28-卡块滑槽，29-偏心轴，30-第一安装槽，31-O型槽，32-螺纹帽，33-一字槽，34-卡槽，35-第三弹簧，36-支撑板，37-限位槽，39-限位块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1，如图1、图3、图4所示，

一种新型无摩擦式微电机8驱动的轨道球阀，包括：

阀杆10，阀杆10的下端固定有偏心件，偏心件为偏心轴29；

阀芯6，阀芯6的上端固定有偏心件滑槽，偏心件滑槽上端尺寸大于下端尺寸，偏心件可滑动安装在偏心件滑槽内；

阀体基座5，阀芯6的下端通过万向接头7与阀体基座5中气流通道的底部连接，气流通道靠近阀芯6的一端设置有密封挡圈，密封挡圈和阀体基座5之间设置有密封圈13，开阀时，阀芯6与密封圈13无接触，关阀时，阀芯6与密封圈13挤压接触；

阀盖27，阀杆10通过两个轴承分别与阀盖27的上端和下端可转动连接，阀盖27上端和下端的轴承分别为深沟球轴承11和角接触球轴承25，阀盖27的下端与阀体基座5的上端固定连接；

阀芯控制装置，阀芯控制装置用于控制阀芯6的旋转和径向摆动；

驱动装置，驱动装置用于驱动阀杆10旋转；

外壳1，驱动装置安装在外壳1内部，外壳1的下端与阀盖27的上端固定连接。

本实施例中，阀杆10下端固定的偏心件为偏心轴29，阀芯6上方通过两个第一螺纹销12构造成偏心件滑槽，驱动装置通过阀杆10和偏心轴29向阀芯6传递运动，同时通过阀芯控制装置控制阀芯6的旋转和径向摆动，控制阀体基座5中气流通道的导通和封闭，阀杆10通过两个轴承与阀盖27可转动连接，位于阀盖27上端和下端的轴承分别为深沟球轴承11和角接触球轴承25，通过深沟球轴承11和角接触球轴承25的作用减小阀盖27的轴向负荷，通过外壳1、阀盖27和阀体基座5构造密封的环境，防止驱动装置、阀盖27和阀芯控制装置因进入灰尘或有害气体而被损坏。

实施例2，如图3、图6、图7所示，

本实施例与实施例1的区别在于：阀芯控制装置包括用于控制阀芯6径向摆动的摆动装置和用于控制阀芯6旋转旋的转装置；

摆动装置包括卡块24、第一弹性件和内轨道21，阀杆10的中部设置有卡块滑槽28，两个卡块24关于阀杆10中心相对安装在卡块滑槽28的两端，第一弹性件的两端分别与两个卡块24相对的一端固定连接，内轨道21可转动套装在阀杆10的中部，内轨道21的内壁上设置有两个卡槽34，当两个卡块24未旋转到卡槽34处时，两个卡块24相悖的一端均与内轨道21的内壁挤压接触，当两个卡块24旋转到卡槽34处时，两个卡块24相悖的一端分别位于两个卡槽34内，第一弹性件一直处于压缩状态；

旋转装置包括外轨道14、第二弹性件和两块限位块39，两块限位块39均固定在内轨道21的下端，偏心件滑槽的两端分别与两块限位块39相对的侧面接触，内轨道21的外壁两端均固定有滑轴22，外轨道14的两端均设置有环槽15，一个滑轴22放置在一个环槽15内，内轨道21通过滑轴22和环槽15与外轨道14可转动连接，外轨道14与阀盖27的下端固定连接，两个环槽15的角度均为90°，第二弹性件的两端分别与内轨道21的上端和安装在阀盖27下端的轴承固定连接，第二弹性件一直处于压缩状态，关阀到位时，环槽15与滑轴22接触的一端低于另一端，第一弹性件为第一弹簧23，第二弹性件为第二弹簧26。

本实施例中的第一弹性件为第一弹簧23，第二弹性件为第二弹簧26，第一弹簧23一直处于压缩状态，当两个卡块24未旋转到卡槽34处时，在第一弹簧23的作用下两个卡块24相悖的一端与内轨道21的内壁挤压接触，当两个卡块24旋转到卡槽34处时，在第一弹簧23的作用下两个卡块24相悖的一端分别位于两个卡槽34内；当卡块24与内轨道21的内壁挤压接触时，阀杆10在驱动装置的作用下旋转，偏心轴29在偏心件滑槽内的运动带动阀芯6做径向摆动的运动，当卡块24位于卡槽34内时，驱动装置通过阀杆10和卡块24带动内轨道21旋转，内轨道21的外壁上固定有两个滑轴22，通过两个滑轴22和环槽15控制内轨道21可以在90°的范围内自由转动。

开阀时，驱动装置带动阀杆10正向转动，通过偏心轴29带动阀芯6摆动，当两个卡块24旋转到卡槽34处时，两个卡块24相悖的一端分别位于两个卡槽34内后，阀杆10通过卡块24带动内轨道21一同正向转动，固定在内轨道21上的限位块39带动阀芯6也随着内轨道21正向转动，使第二弹簧压缩26，滑轴22在环槽15内正向移动到环槽15较高的一端时，完成开启阀门，导通气流通道；关阀时，驱动装置带动阀杆10反向转动，由于此时卡块24还在卡槽34内，阀杆10通过卡块24带动内轨道21反向转动，固定在内轨道21上的限位块39带动阀芯6也随着内轨道21反向转动，由于第二弹簧26一直处于压缩状态，关阀到位时环槽15与滑轴22接触的一端低于另一端，固定在内轨道21上的滑轴22反向转动到环槽15较低的一端，第二弹簧26压缩内轨道21和阀杆10向下，内轨道21便不能继续反向转动，卡块24在阀杆10的带动下继续反向转动与卡槽34分离后，两个卡块24相悖的一端与内轨道21的内壁挤压接触，完成关闭阀门，封闭气流通道。

实施例3，如图1、图2所示，

本实施例与实施例1的区别在于：阀杆10与阀盖27接触的外壁上设置有多个O型槽31，每个O型槽31内设置有O型圈4。

通过O型圈4的作用，增强阀盖27与阀盖27之间的密封性，可防尘、防水、防腐蚀气体，保证阀门长期使用的可靠性以及对各种工况环境的适应性。

实施例4，如图1、图2、图3所示，

本实施例与实施例1的区别在于：驱动装置包括微电机8和减速齿轮组2，微电机8的动力输出端与减速齿轮组2的动力输入端连接，阀杆10上端设置有第一安装槽30，减速齿轮组2的动力输出端安装在第一安装槽30内，并与第一安装槽30的侧壁挤压接触，轴套3套装在阀盖27的上端。

本实施例中微电机8通过减速齿轮组2的作用，向阀杆10传递动力，带动阀杆10旋转，达到慢开阀门的目的，防止流量计等其他精密仪器在开阀时突然受到大量气体冲击而被损坏，通过轴套3进一步保证阀杆10和减速齿轮组2的位置关系。

实施例5，如图1、图2、图3所示，

本实施例与实施例4的区别在于：驱动装置还包括箱体17、主动轮、发条弹簧18、第三弹性件、支撑板36、单向轴承19和从动轮9，主动轮的转动中心与微电机8的转轴固定连接，主动轮与单向轴承19啮合传动支撑板36的第一端设置有通孔，支撑板36通过通孔可转动套装在微电机8的转轴上，单向轴承19与支撑板36的第二端固定连接，减速齿轮组2的动力输入端与单向轴承19连接，主动轮、支撑板36、单向轴承19和减速齿轮组2均安装在箱体17内部，从动轮9安装在箱体17的下方，箱体17内部上端设置有第二安装槽，发条弹簧18安装在第二安装槽内，发条弹簧18的两端分别与第二安装槽和减速齿轮组2中传动轴16侧壁固定连接，第三弹性件的两端分别与箱体17内部和支撑板36的第二端固定连接，第三弹性件为第三弹簧35，第三弹簧35一直处于拉伸状态。

本实施例中，在开阀时，微电机8正转，发条弹簧18在减速齿轮组2的作用下开始蓄能；关阀时，微电机8反转，在单向轴承19和第三弹簧35的作用下，单向轴承19和减速齿轮组2脱离啮合，发条弹簧18释放能量，带动减速齿轮组2反向转动，实现快速的关阀目的，实现在紧急情况下需要的快速切断气源的功能。

实施例6，如图1、图2、图3、图8所示，

本实施例与实施例5的区别在于：与发条弹簧18连接的减速齿轮组2中传动轴16上端设置有一字槽33。

通过在与发条弹簧18连接的减速齿轮组2中传动轴16上端设置一字槽33，当自动开关阀失效时，可先拧开外壳1的螺纹帽32，然后用一字改刀等简易工具进行手动开阀或关阀。

实施例7，如图1、图2、图3所示，

本实施例与实施例5的区别在于：从动轮9上固定有限位轴20，箱体17的底部设置有限位槽37，限位轴20放置的限位槽37内。

通过在从动轮9上固定限位轴20，同时在箱体17的底部设置限位槽37，通过限位轴20和限位槽37的作用，使从动轮9在开关阀的过程中，转动的角度不超过180°，以保证开、关阀到位后阀芯6与阀体基座5之间的相对位置。

采用内轨道21和外轨道14的双轨道结构来分别控制阀芯6的径向摆动和旋转，再通过同一个驱动装置更可靠的实现开、关阀过程中阀芯6的径向摆动和旋转运动的分离，开阀时在内轨道21的作用下阀芯6先做径向摆动与阀体基座5中气流通道的密封圈13脱离接触，然后再通过外轨道14的作用旋转达到开阀的目的；关阀时在外轨道14的作用下阀芯6先旋转到关阀的位置，然后再通过内轨道21的作用径向摆动运动与密封圈13接触密封；实现开、关阀过程中阀芯6与密封圈13之间无接触摩擦，从而减小开、关阀阻力，提高球阀的使用寿命和可靠性。

通过减速齿轮组2的作用放慢了开阀的速度，在减速齿轮组2中一个传动轴16固定发条弹簧18，在开阀过程中时发条弹簧18开始蓄能，关阀时，微电机8反转，在单向轴承19的作用下主动轮和减速齿轮组2脱离啮合，减速齿轮组2在发条弹簧18的作用下快速关阀达到快速关阀的目的，慢开功能可防止流量计等其他精密仪器在开阀时突然受到大量气体冲击而损坏，而快关功能则可以实现在紧急情况下需要的快速切断气源的功能。

通过在与发条弹簧18连接的减速齿轮组中传动轴16上端设置有一字槽33，当因故障自动开、关阀失效后，可在紧急情况下进行手动开、关阀。

通过在从动轮9上设置限位轴20，箱体17的底部设置限位槽37，有效的保证开、关阀到位后阀芯6与阀体基座5之间的相对位置。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀，其特征在于，包括：

阀杆，阀杆的下端固定有偏心件；

阀芯，阀芯的上端固定有偏心件滑槽，偏心件滑槽上端尺寸大于下端尺寸，偏心件可滑动安装在偏心件滑槽内；

阀体基座，阀芯的下端通过万向接头与阀体基座中气流通道的底部连接，气流通道靠近阀芯的一端设置有密封挡圈，密封挡圈和阀体基座之间设置有密封圈，开阀时，阀芯与密封圈无接触，关阀时，阀芯与密封圈挤压接触；

阀盖，阀杆通过两个轴承分别与阀盖的上端和下端可转动连接，阀盖的下端与阀体基座的上端固定连接；

阀芯控制装置，阀芯控制装置用于控制阀芯的旋转和径向摆动；

驱动装置，驱动装置用于驱动阀杆旋转；

外壳，驱动装置安装在外壳内部，外壳的下端与阀盖的上端固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀，其特征在于，阀芯控制装置包括用于控制阀芯径向摆动的摆动装置和用于控制阀芯旋转的旋转装置；

摆动装置包括卡块、第一弹性件和内轨道，阀杆的中部设置有卡块滑槽，两个卡块关于阀杆中心相对安装在卡块滑槽的两端，第一弹性件的两端分别与两个卡块相对的一端固定连接，内轨道可转动套装在阀杆的中部，两个卡块相悖的一端均与内轨道的内壁挤压接触，内轨道的内壁上设置有两个卡槽，当两个卡块未旋转到卡槽处时，两个卡块相悖的一端均与内轨道的内壁挤压接触，当两个卡块旋转到卡槽处时，两个卡块相悖的一端分别位于两个卡槽内，第一弹性件一直处于压缩状态；

旋转装置包括外轨道、第二弹性件和两块限位块，两块限位块均固定在内轨道的下端，偏心件滑槽的两端分别与两块限位块相对的侧面接触，内轨道的外壁两端均固定有滑轴，外轨道的两端均设置有环槽，一个滑轴放置在一个环槽内，内轨道通过滑轴和环槽与外轨道可转动连接，外轨道与阀盖的下端固定连接，第二弹性件的两端分别与内轨道的上端和安装在阀盖下端的轴承固定连接，第二弹性件一直处于压缩状态，关阀到位时，环槽与滑轴接触的一端低于另一端。

3.根据权利要求1所述的一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀，其特征在于，阀杆与阀盖接触的外壁上设置有多个O型槽，每个O型槽内设置有O型圈。

4.根据权利要求2所述的一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀，其特征在于，第一弹性件为第一弹簧，第二弹性件为第二弹簧，偏心件为偏心轴。

5.根据权利要求1所述的一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀，其特征在于，驱动装置包括微电机和减速齿轮组，微电机的动力输出端与减速齿轮组的动力输入端连接，阀杆上端设置有第一安装槽，减速齿轮组的动力输出端安装在第一安装槽内，并与第一安装槽的侧壁挤压接触。

6.根据权利要求5所述的一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀，其特征在于，驱动装置还包括箱体、主动轮、发条弹簧、第三弹性件、支撑板、单向轴承和从动轮，主动轮的转动中心与微电机的转轴固定连接，主动轮与单向轴承啮合传动支撑板的第一端设置有通孔，支撑板通过通孔可转动套装在微电机的转轴上，单向轴承与支撑板的第二端固定连接，减速齿轮组的动力输入端与单向轴承连接，主动轮、支撑板、单向轴承和减速齿轮组均安装在箱体内部，从动轮安装在箱体的下方，箱体内部上端设置有第二安装槽，发条弹簧安装在第二安装槽内，发条弹簧的两端分别与第二安装槽和减速齿轮组中传动轴侧壁固定连接，第三弹性件的两端分别与箱体内部和支撑板的第二端固定连接，第三弹性件一直处于拉伸状态。

7.根据权利要求6所述的一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀，其特征在于，与发条弹簧连接的减速齿轮组中传动轴上端设置有一字槽。

8.根据权利要求6所述的一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀，其特征在于，从动轮上固定有限位轴，箱体的底部设置有限位槽，限位轴放置的限位槽内。

9.根据权利要求6所述的一种新型无摩擦式微电机驱动的轨道球阀，其特征在于，第三弹性件为第三弹簧。