CN1097851A

CN1097851A - 阀门电动装置

Info

Publication number: CN1097851A
Application number: CN 93108667
Authority: CN
Inventors: 王庆宪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-07-21
Filing date: 1993-07-21
Publication date: 1995-01-25
Anticipated expiration: 2013-07-21
Also published as: CN1035493C

Abstract

一种电脑控制的阀门电动装置，它由装在箱体内的蜗轮副、离合器、传感器和电脑等组成。蜗轮固定在一个空心轴上，空心轴向外输出力矩对阀门进行操作。蜗杆是空心的两端装有离合器，中心有一个顶杆，通过顶杆使两个离合器联动。它的阀门开度和力矩测量使用一个传感器，电脑通过传感器信号和外部控制信号对阀门进行各种操作。

Description

本发明涉及一种阀门执行机构，特别是一种电动阀门驱动装置。

目前已知的阀门电动装置中，采用电脑控制，光电显示，光电行程测量机构和应力杆力矩测量机构的一种是结构比较简单，使用方便的阀门电动装置。但是，该电动装置还有如下一些不足：

该阀门电动装置的力矩测量机构由应力杆，电桥，放大器和A/D转换器等组成。其力矩测量是通过蜗杆的轴向移动使应力杆变形，引起应变片的阻值变化，通过电桥检出后放大，最后经过A/D转换后送到电脑处理。由于应力杆变形很小，电桥检出的信号很微弱，必需经过一个放大倍数很大的放大器放大后才能送到A/D转换器进行转换。一般阀门电动装置使用环境温差比较大，电桥，放大器等容易受到干扰，为使其可靠工作就不得提高制造成本。阀门电动装置一般要求要有手动机构以便在停电时仍然可以对阀门进行操作。其手动-电动转换装置用一个连杆来操纵两个离合器，结构也不是很好的。

本发明的任务是提供一种电脑控制的，采用一个传感器，就可检测出阀门开度和输出力矩，手动时通过蜗杆驱动的阀门电动装置。

本发明的任务是用如下方式完成的：蜗轮固定在一个空心轴上，空心轴向外输出力矩对阀门进行操作。在蜗杆两端分别装有两个离合器，通过一个顶杆，使两个离合器可以同时运动，当一个脱开时另一个才能闭合，在任一时刻至多只有一个离合器是闭合的。在电机轴上有一个弹簧压在一个离合器上，在自由状态时使这个离合器总是闭合的。当手轮推入时，手轮侧离合器闭合，同时通过顶杆使电机侧离合器脱开，当手轮不受力时自动退回。蜗杆是空心的，顶杆穿过其中，在它的两端装有轴承，电机侧轴承与箱体滑动配合可做轴向移动，手轮侧轴承固定在一个套筒里，套筒的外端用一个卡圈固定在箱体上。在套筒上装有一个传感器，此传感器可以是槽式光藕、反射式光藕、霍尔元件或是接近开关。蜗杆上装有一个传感体，将蜗杆的转动传给传感器。当装置工作时，传感器会发出一串计数脉冲，电脑根据开度预置电路的开度预置值对这些信号进行处理，用于计数阀门开度。同时电脑通过传感器发出的脉冲时间间隔来计算出电机转速，再通过计算它的转动惯量和速度变化即可换算出输出转矩。阀门控制力矩值用预置电路预置给电脑，通过比较预置力矩与计算力矩来实现对阀门力矩的控制。电脑通过传感器信号和外部控制信号就可以对阀门进行各种操作。电动机力矩也可以通过测量电机电流来获得，此时对于脉冲信号的实时性要求不高，使控制距离更远。电脑控制部分还有地址预置电路可为每只阀门编制一个地址码用于联网工作。

下面结合附图进一步加以说明：附图1是本发明阀门电动装置的实施例1。图中（1）是电机，（2）是滑键套，（3）是箱体，（4）是空心轴，（5）是蜗轮，（6）是键，（7）是O型密封圈，（8）是卡圈，（9）是盖，（10）是手轮，（11）是O型密封圈，（12）是离合器，（13）是顶杆，（14）是反射式光藕，（15）是螺母，（16）是轴承，（17）是卡圈，（18）是套筒，（19）是电路板，（20）是蜗杆，（21）是盖，（22）是轴承，（23）是离合器，（24）是弹簧。电机轴上装有滑键套（2），滑键套（2）上装有离合器（23）的一半，此一半顶部封住，压在顶杆（13）上，另一半装在蜗杆（20）上，工作时电机通过离合器（23）带动蜗杆（20），蜗杆（20）带动蜗轮（5），通过键（6）带动空心轴（4）输出力矩。手轮（10）的轴端顶在顶杆（13）另一端上，并装有离合器（12）的一半，另一半装在蜗杆（20）上，在自由状态时电机轴上的弹簧（24）一端压在滑键套（2）上，另一端压在离合器（23）上，使离合器（23）闭合。在需要手动操作时，将手轮（10）推入，使离合器（12）闭合，同时通过顶杆（13）使离合器（23）脱开。在手轮一侧的离合器（12）在蜗杆轴的一半上开有几道槽，未开槽的部分表面电镀，此电镀表面与反射式光藕（14）构成一个计数装置，当蜗杆转动时光藕输出一串脉冲，通过信号传输电路（见附图3）传送给电脑，电脑计算出阀门开度和输出力矩。蜗杆手轮侧的轴承（16）固定在套筒（18）内，套筒（18）外端用弹簧卡圈固定在箱体（3）上。在这里使用套筒（18）是为了安装方便，如果不用套筒也可以用卡圈直接将轴承固定在箱体上。（见附图2）。

附图2是本发明的实施例2。图中（1）是电机，（2）是滑键套，（3）是箱体，（4）是空心轴，（5）是蜗轮，（6）是键，（7）是卡圈，（8）是盖，（9）是手轮，（10）是O型密封圈，（11）是离合器，（12）是电涡流接近开关，（13）是轴承，（14）是顶杆，（15）是电路板，（16）是盖，（17）是蜗杆，（18）是轴承，（19）是离合器，（20）是弹簧。实施例2与实施例1的不同是使用电涡流接近开关做传感器，它的外边用尼龙或橡胶做密封。由于电涡流接近开关工作时不受油污影响，在此实施例中可用稀油润滑，这对改善蜗轮副工作条件，提高使用寿命是很有利的。另外在此实施例中没有使用套筒而是将轴承（13）直接用卡圈（7）固定在了箱体（3）上。

附图3是实施例1的远程控制信号传输电路图。图中（1）是电源，（2）是反射式光藕（也可以使用槽式光藕），（3）是光藕，（4）是施密特整形电路。在此电路中，采用电流环方式，控制距离可达1000M以上。R1、R2为两个1K的限流电阻，工作电压为24V，正常工作时每根导线电流不超过20MA，短路接地时电流不超过24MA，特别适用于防爆场合。图中整型后的信号OUT送入单片机进行处理。

附图4是电脑控制原理图1。它可以和实施例1、2相配合。图中所示的行程预置电路，地址预置电路和力矩预置电路用拨码开关和三态门组成，在复位时电脑通过三态门将预置数读入电脑内部RAM。可以通过改变拨码开关状态和重新复位随时改变阀门的开度、控制力矩和阀门联网地址。

附图5是电脑控制原理图2。在这种控制方式中，电机力矩是用电流传感器通过测量电机电流来获得，可以让蜗杆轴转一圈时传感器只输出一个脉冲，最高信号传输速率为23波特，如果使用附图2中的电流环传输方式，可使传输距离提高到5000M以上。

Claims

1、一种电脑控制的阀门电动装置，特别是一种通过传感器间接测量输出力矩的阀门电动装置。其特征在于电机通过离合器带动蜗杆传动蜗轮，由装在蜗轮上的空心轴输出力矩，手轮通过另一个离合器也可以带动蜗杆，蜗杆是空心的，中间装有一个顶杆，顶杆使两个离合器联动，当一个闭合时另一个脱开，套筒用卡圈固在箱体上，在套筒上还装有传感器，蜗杆上装有传感体与传感器相配合，传感器检测出蜗杆转动状态，送入电脑，电脑根据预置电路输入的阀门开度，控制力矩和联网地址，计算出阀门的开度值和力矩值再根据其他外部信号对阀门进行各种操作。另外电机力矩也可以通过测量电机电流来获得。

2、根据权利要求1所述的阀门电动装置，其特征是：将蜗杆做成空心的，中间穿有一个顶杆，在蜗杆的两端装有轴承和离合器，穿过蜗杆中心的顶杆使两个离合器联动，使它们一个闭合时另一个脱开。

3、根据权利要求1所述的阀电动装置，其特征是：使用一个传感器检测出蜗杆的转动状态，通过电脑通过传感器脉冲信号的个数和间隔计算出阀门的开度和电机输出力矩，然后根据预置电路中预置的开度值、控制力矩值和外部控制信号对阀门进行各种操作，传感器可以用光电藕合器、电涡流接近开关或是霍尔元件。

4、根据权利要求1所述的电动阀门装置，其特征是：用一个光电藉合器（反射式或槽式）检测蜗杆的转动状况，输出信号送到控制器端的隔离光藕，用此两个光藕组成电流环进行信号传输，从隔离光藕输出的信号整形后送电脑处理。

5、根据权利要求1所述的阀门电动装置，其特征是：阀门电动装置本体上的光电藕合器（反射式或槽式）的两路电源由控制端隔离电源供给，供给电压不超过24V，每路电源线上加一个限流电阻，使其工作电源不超过20MA，短路电源不超过24MA。

6、根据权利要求1所述的阀门电动装置，其特征是：用一个传感器检测蜗杆转过的圈数，电机力矩通过电流传感器检测电机电流来获得，电脑通过此两个信号和外部信号对阀门进行各种操作。

7、根据权利要求1所述的阀门电动装置，其特征是：用预置电路预置阀门开度、控制力矩和联网地址，预置电路由三态门和拨码开关组成。