CN109519587A - 自限位阀门启闭装置 - Google Patents

Abstract

一种自限位阀门启闭装置，解决了现有机械传动机构对于多阀使用场所不能沿阀门手轮的阀心轴中心线方向的前、后伸缩和左、右调整等问题，包括阀门启闭传动机构、限位补偿器和扳手；其技术要点是：阀门启闭传动机构由伸缩驱动机构、回转驱动机构及支撑在伸缩驱动机构与回转驱动机构之间的筒体组成；在伸缩电机与回转电机的驱动下，使穿过回转RV减速机传动轴的中空花键轴在筒体内沿轴向滑动的同时，绕平行回转轴的中心线同步转动，通过限位补偿器驱动卡爪式结构扳手，沿轴向滑动的同时转动，完成阀门的启闭、调整。其结构简单、设计合理，操作方便、运行稳定，能有效替代阀门的手动调整，作业精准、快捷、安全，显著提高操作效率。

Description

自限位阀门启闭装置

技术领域

本发明涉及一种用于机械传动机构控制阀门启闭、调整操作的工具，特别是一种用于较密集阀树使用场所的自限位阀门启闭装置，也可用于其它需要对多个阀门进行启闭、调整操作的场所；属于阀门操作技术领域。

背景技术

目前，对于大量安装阀门的环境，通常阀门的管路为竖立布置，即在管路上端安装阀门。通常阀门带有手轮的阀心轴线与地面平行，面对操作者方向的手轮所在的平面与地面相互垂直。当大量阀门存在时，为方便操作，阀门的手轮所在的平面大多面向操作者密集布置。尽管阀门的手轮都能够露出，但是，阀门手轮所在的平面还存在着不在同一平面的情况，阀门手轮可能或前、或后交错分布。由此产生安装误差，使阀门手轮的阀心轴线不能严格的平行于同一个方向，阀门手轮所在的平面分布会有少量偏左或偏右的误差，影响阀门操作的精准可靠作业。

因此，若采用机械传动机构控制的阀门启闭、调整工具，需要采取限位补偿措施，才能在密集布置的阀门手轮所占用空间不大的情况下，使这种阀门启闭、调整工具沿轴线方向，能有较大的前、后伸缩量和左、右的调整量，以满足阀门操作的空间要求，进一步提高阀门作业的效率。

据报道，现有市场上销售的用于控制阀门的启闭、调整工具，为了减小力的大小以提高扭矩，通常在阀门本体的阀心轴线垂直平面上布置机械传动机构。由于上述操作阀门的启闭、调整工具，轴向通常是不可伸缩调节的，需要重复安装固定，这不仅安装复杂，增加成本，而且占有较大的空间，所以无法适用于操作多类型阀门，实用性很差。

在专利申请公布号为CN 107559479 A的“阀门操作机械手”技术方案中,公开了齿轮传动的手动开阀装置。在类似的专利，如申请公布号为CN 108443554 A的“一种阀门操作机械手”中，其采用的技术方案是将手轮适配器放置于被驱动阀门的手轮上，使用电动模式和手动模式驱动阀门开启或关闭。尽管上述操作比较方便，但是，由于其操作是在开阀手轮的平面上，手轮适配器不能沿阀门手轮的阀心轴中心线方向调整，所以不仅占有较大的平面空间，而且对于较密集的阀树使用场所及窄小空间的操作空间非常受限制，无法完成开阀操作。

迄今为止，还未见有关适于控制多阀启闭、调整工具，具有沿阀门手轮的阀心轴中心线方向的前、后伸缩和左、右调整的能力，完成阀门操作的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种自限位阀门启闭装置，解决了现有机械传动机构对于多阀使用场所不能沿阀门手轮的阀心轴中心线方向的前、后伸缩和左、右调整等问题，其结构简单、设计合理，操作方便、运行稳定，能有效替代阀门的手动调整，作业精准、快捷、安全，显著提高操作效率。

本发明所采用的技术方案是：该自限位阀门启闭装置包括阀门启闭传动机构、限位补偿器和扳手；其技术要点是：所述阀门启闭传动机构由伸缩驱动机构、回转驱动机构及支撑在伸缩驱动机构与回转驱动机构之间的筒体组成；回转驱动机构的回转RV减速机回转轴的中心线平行于中空花键轴，回转电机的驱动齿轮驱动回转RV减速机的输入传动轴绕平行回转轴的中心线转动，同时带动与回转RV减速机的输出传动轴组装在一起的花键套绕平行回转轴的中心线转动，并驱动中空花键轴同步转动；伸缩驱动机构的伸缩电机驱动带轮通过传动带和螺杆带轮驱动螺杆转动，带动螺母及与其固定连接的中空花键轴沿轴向在筒体内滑动；在伸缩电机与回转电机的驱动下，使穿过回转RV减速机传动轴的中空花键轴在筒体内沿轴向滑动的同时，绕平行回转轴的中心线同步转动，通过限位补偿器驱动卡爪式结构扳手，沿轴向滑动的同时转动，完成阀门的启闭、调整。

所述阀门启闭传动机构的伸缩驱动机构包括伸缩电机及轴端的驱动带轮、利用传动带与驱动带轮相配合的螺杆带轮，与螺杆带轮连接的螺杆及螺母；回转驱动机构包括回转电机及驱动齿轮，回转RV减速机，与回转RV减速机组装在一起的中空花键轴及花键套，固定连接在中空花键轴上的轴端法兰，回转驱动机构的中空花键轴通过内腔的轴承与伸缩驱动机构的螺杆组装在一起。

所述限位补偿器包括对称布置的带槽法兰，组装在两个带槽法兰之间的调整轴及弹簧，镶嵌在调整轴两侧球头球面凹槽内的传动钢球及孔用挡环，传动钢球组装在带槽法兰腔体的滑道内，沿带槽法兰腔体滑道轴向滑动的传动钢球，利用孔用挡环轴向限位在带槽法兰腔体内，并以弹簧张紧在对称布置的带槽法兰之间。

本发明具有的优点及积极效果是：由于本发明采用阀门启闭传动机构连同限位补偿器和卡爪式扳手的联合使用，来替代现有阀门操作的繁杂的作业，不需要对原有设备做任何更改，即可能以较少的机械传动自由度直接完成阀门操作，同时还可兼容人工操作，所以其结构设计合理，操作安全简便、运行快捷稳定，操作包络空间不受限制，能有效替代阀门的手动调整，作业更加精准、显著提高操作效率。取得上述积极效果的具体理由如下：

其一、在作业范围内，将操作阀门扳手的各点伸缩行程保持一致，快捷稳定的完成各阀门操作，这也是现有阀门操作的机械传动所不具备的。

其二、在阀门启闭、调整操作时，仅需要自限位阀门启闭装置传动机构的伸缩及回转两电机驱动就可以完成阀门启闭、调整操作，而现有阀门操作的机械传动完成上述动作通常需要多轴联动，才能实现前后伸缩及回转驱动完成阀门操作的功能。

其三、自限位阀门启闭装置的阀门启闭传动机构连同限位补偿器和卡爪式扳手的联合使用，可以补偿阀门安装的位置和角度误差，保证对多个阀门操作通用性的同时，减少开阀的大扭矩对设备损害。其工作过程能完全消除主观因素，严格按照控制系统给出的操作流程和工艺参数操作作业，作业更加的精准可靠；在有相当多数量的阀门操作环境存在一定危险的环境下，如有毒、有害及危险气体等，能有效替代阀门的手动调整，对确保阀门启闭、调整操作的安全，有着非常重要的现实意义。

另外，在伸缩驱动机构、回转驱动机构组成的阀门启闭传动机构中，由于其间采用电机驱动的花键传动结构，能够同时实现伸缩和回转运动，可以传递极大的力矩，所以能够实现大扭矩的回转及伸缩驱动，这比采用诸如液压驱动等驱动方式的结构简单，作业更加精准，显著提高操作效率。

因此，本发明解决了现有阀门操作装置对于较密集的阀树使用场所的操作空间受限制等问题。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的一种立体结构示意图；

图2是图1中阀门启闭传动机构的一种平面结构示意图；

图3是图1中限位补偿器的一种立体结构示意图；

图4是图1中限位补偿器的一种平面结构示意图；

图5是图1中扳手的一种立体结构示意图；

图6是本发明的阀门启闭传动机构的一种原理示意图。

图中序号说明：1阀门启闭传动机构、2限位补偿器、3扳手、4连接臂、5轴端法兰、6中空花键轴、7螺杆、8筒体、9螺母、10螺杆带轮、11传动带、12驱动带轮、13伸缩电机、14回转电机、15驱动齿轮、16回转RV减速机、17花键套、18带槽法兰、19弹簧、20传动钢球、21调整轴、22孔用挡环。

具体实施方式

根据图1～6详细说明本发明的具体结构。

自限位阀门启闭装置包括阀门启闭传动机构1、限位补偿器2和卡爪式结构的扳手3等零部件。其中阀门启闭传动机构1由伸缩驱动机构、回转驱动机构及支撑在伸缩驱动机构与回转驱动机构之间的筒体8等零部件组成。伸缩驱动机构包括伸缩电机13及轴端的驱动带轮12、利用传动带11与驱动带轮12相配合的螺杆带轮10，与螺杆带轮10连接的螺杆7及螺母9等零部件。回转驱动机构包括回转电机14及驱动齿轮15，回转RV减速机16，与回转RV减速机16组装在一起的中空花键轴6及花键套17，固定连接在中空花键轴6上的轴端法兰5等零部件。回转驱动机构的中空花键轴6通过内腔的轴承与伸缩驱动机构的螺杆7组装在一起。固定在中空花键轴6前端的轴端法兰5与限位补偿器2一端的带槽法兰18连接，限位补偿器2另一端的带槽法兰18连接卡爪式结构扳手3。

回转驱动机构的回转RV减速机16回转轴的中心线平行于中空花键轴6，作为阀门启闭传动机构1的平行回转轴。回转电机14的驱动齿轮15驱动回转RV减速机16的输入传动轴绕平行回转轴的中心线转动，同时带动与回转RV减速机16的输出传动轴组装在一起的花键套17绕平行回转轴的中心线转动，并驱动中空花键轴6同步转动。

伸缩驱动机构的伸缩电机13驱动带轮12通过传动带11和螺杆带轮10驱动螺杆7转动，带动螺母9及与其固定连接的中空花键轴6沿轴向在筒体8内滑动。

在伸缩电机13与回转电机14的驱动下，使穿过回转RV减速机16传动轴的中空花键轴6在筒体8内沿轴向滑动的同时，绕平行回转轴的中心线同步转动，通过限位补偿器2驱动卡爪式结构扳手3，沿轴向滑动的同时转动，完成阀门的启闭、调整。其中限位补偿器2可以补偿卡爪式结构扳手3相对阀门轴线角度和位置的偏差-5^︒～+5^︒。

自限位阀门启闭装置采用同向平行回转轴结构，用于较密集阀树使用场所，比现有普通扳手更少的占用阀门轴的径向空间，方便同向布置的多个阀门操作。

限位补偿器2包括对称布置的带槽法兰18，组装在两个带槽法兰18之间的调整轴21及弹簧19，镶嵌在调整轴21两侧球头球面凹槽内的传动钢球20及孔用挡环22等零件。传动钢球20组装在带槽法兰18腔体的滑道内，沿带槽法兰18腔体滑道轴向滑动，利用孔用挡环22轴向限位在带槽法兰18腔体内，并以弹簧19 张紧在对称布置的带槽法兰18之间。在与限位补偿器2连接的卡爪式结构扳手3操作阀门，当阀门轴的轴向偏差小于5^︒时，由于限位补偿器2的存在，所以会减少不同心扭矩对卡爪式结构扳手3和阀门的损害。

工作过程：

进行阀门操作时，首先使阀门启闭传动机构1轴向收缩，将扳手3退回初始位置。待阀门启闭传动机构1全部回缩，并与扳手3操作的阀门轴中心线同轴。此时，再由伸缩电机13带动驱动带轮12驱动螺杆带轮10连同螺杆7旋转，推动螺母9及中空花键轴6前端的轴端法兰5，在筒体8内沿回转轴的中心线伸缩。回转电机14通过驱动齿轮15带动回转RV减速机16的输出传动轴驱动花键套17转动，然后传递到中空花键轴6上，带动轴端法兰5及通过限位补偿器2连接的扳手3转动，使与扳手3的卡爪相啮合的阀门手轮旋转。因此，扳手3在伸缩电机13和回转电机14配合下，带动与扳手3的卡爪相啮合的阀门手轮旋转，完成相关阀门的启闭、调整操作工作。

由于阀门启闭传动机构1通过限位补偿器2和卡爪式结构扳手3的组合使用，所以可以补偿阀门安装位置和角度的误差，在保证通用性的同时，减少开阀工具的大扭矩对设备损害。

由电子元件组成的常用控制系统：包括驱动控制器和逻辑控制器，驱动控制器用于执行相应电机的各种速度的启、停、正、反转动，逻辑控制器用于给出各电机运动及联动的逻辑顺序。电源系统是将交流电变换成直流电供整个控制系统使用，包括部分电能通过蓄电池储存起来做为停电期间使用。

Claims (3)

1.一种自限位阀门启闭装置，包括阀门启闭传动机构、限位补偿器和扳手；其特征在于：所述阀门启闭传动机构由伸缩驱动机构、回转驱动机构及支撑在伸缩驱动机构与回转驱动机构之间的筒体组成；回转驱动机构的回转RV减速机回转轴的中心线平行于中空花键轴，回转电机的驱动齿轮驱动回转RV减速机的输入传动轴绕平行回转轴的中心线转动，同时带动与回转RV减速机的输出传动轴组装在一起的花键套绕平行回转轴的中心线转动，并驱动中空花键轴同步转动；伸缩驱动机构的伸缩电机驱动带轮通过传动带和螺杆带轮驱动螺杆转动，带动螺母及与其固定连接的中空花键轴沿轴向在筒体内滑动；在伸缩电机与回转电机的驱动下，使穿过回转RV减速机传动轴的中空花键轴在筒体内沿轴向滑动的同时，绕平行回转轴的中心线同步转动，通过限位补偿器驱动卡爪式结构扳手，沿轴向滑动的同时转动，完成阀门的启闭、调整。

2.根据权利要求1所述的自限位阀门启闭装置，其特征在于：所述伸缩驱动机构包括伸缩电机及轴端的驱动带轮、利用传动带与驱动带轮相配合的螺杆带轮，与螺杆带轮连接的螺杆及螺母；回转驱动机构包括回转电机及驱动齿轮，回转RV减速机，与回转RV减速机组装在一起的中空花键轴及花键套，固定连接在中空花键轴上的轴端法兰，回转驱动机构的中空花键轴通过内腔的轴承与伸缩驱动机构的螺杆组装在一起。

3.根据权利要求1所述的自限位阀门启闭装置，其特征在于：所述限位补偿器包括对称布置的带槽法兰，组装在两个带槽法兰之间的调整轴及弹簧，镶嵌在调整轴两侧球头球面凹槽内的传动钢球及孔用挡环，传动钢球组装在带槽法兰腔体的滑道内，沿带槽法兰腔体滑道轴向滑动的传动钢球，利用孔用挡环轴向限位在带槽法兰腔体内，并以弹簧张紧在对称布置的带槽法兰之间。