CN110513529A - 大推力顶装手轮机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大推力顶装手轮机构，用于气动调节阀，包括：装在气动执行机构膜盖上的壳体；与执行机构推杆连接的齿条轴；贯穿壳体设置的齿轮轴，齿轮轴的两端分别通过轴承传动安装在壳体上，齿轮轴可相对壳体沿轴向滑动并使齿轮轴在与齿条轴啮合和脱离啮合之间运动；手轮，手轮的输出端连接有蜗杆，蜗杆转动穿设在壳体上，蜗杆啮合有转动安装在壳体内部的蜗轮，蜗轮的内壁设有与所述齿轮轴啮合的内齿；在齿轮轴与齿条轴啮合的状态下，手轮依次通过蜗杆、蜗轮、齿轮轴传动连接齿条轴，且转动手轮可使齿条轴带动执行机构推杆实现气动调节阀在开启和关闭之间的运动。本发明手动操作能够在任何位置快速切换，最终实现阀门的快速打开或者关闭。

Description

大推力顶装手轮机构

技术领域

本发明属于调节阀技术领域，具体涉及一种大推力顶装手轮机构。

背景技术

在石油化工领域，气动调节阀是最常用的一种终端控制元件。手轮机构是气动调节阀的一种辅助操作装置。当调节阀的气动执行机构无法正常工作，或者气源故障时，在紧急状态下需要依靠手轮机构进行阀门的位置控制，

现有的手轮机构有两个弊端，一是当手轮机构使用过程中始终与执行机构推杆一个端面接触，处于一个非刚性连接状态，而且手轮机构运动过程中手轮机构始终在做一个单方面的压缩弹簧的运动，当阀门需要恢复原位时，依靠的是气动执行机构内部的弹簧反作用力从而带动阀门的开启或者关闭，当气动执行机构内部的弹簧出现断裂，在紧急状态下是无法使用手轮机构调节阀阀门的位置，也就失去了阀门依靠手轮机构来实现阀门的紧急调节的功能，所以现有的手轮机构只能实现阀门的关闭或者打开。无法通过手轮机构做到阀门手动调节。二是，当执行机构的输出推力比较大时，其气动执行机构内部的弹簧的初始压缩力也很大一般达到了3.5吨，手轮机构为了克服弹簧的反作用力，通常设计为多级减速比结构。这样做的目的虽然减轻了人工操作手轮机构的力量，但是也导致了，手轮机构操作很长时间，才能实现阀门完全关闭或者打开，尤其是反作用执行机构用的侧装手轮机构其操作时间有一半是克服空行程的。例如100形成的气动薄膜执行机构，手轮机构克服3.5吨的弹簧预压力，走完全行程，所需要的时间大约为15分钟。如果该阀门在紧急状态下。15分钟的时间才能实现阀门的快速，打开或者关闭，是绝对不允许的。但是现有的手轮结构是根本无法做到既省力又能快速打开的动作要求。

发明内容

本发明为了解决气动薄膜执行机构弹簧失效以后或者需要手动控制时通过手轮机构快速实现阀门的位置控制要求，提供一种大推力顶装手轮机构。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种大推力顶装手轮机构，用于气动调节阀，包括

壳体，所述壳体安装在气动调节阀气动执行机构膜盖上；

齿条轴，所述齿条轴与执行机构推杆连接；

贯穿壳体设置的齿轮轴，所述齿轮轴的两端分别通过轴承转动安装在壳体上，齿轮轴可相对壳体沿轴向滑动并使齿轮轴在与齿条轴啮合和脱离啮合之间运动；

手轮，所述手轮的输出端连接有蜗杆，所述蜗杆转动穿设在壳体上，所述蜗杆啮合有转动安装在壳体内部的蜗轮，所述蜗轮的内壁设有与所述齿轮轴啮合的内齿；

在齿轮轴与齿条轴啮合的状态下，手轮依次通过蜗杆、蜗轮、齿轮轴传动连接齿条轴，且转动手轮可使齿条轴带动执行机构推杆实现气动调节阀在开启和关闭之间的运动。

作为优选蜗轮、蜗杆及齿轮轴均可拆卸替换，以便于调整涡轮蜗杆之间的传动比和齿轮轴齿的大小，实现不同输出推力，并达到做到操作省时省力的目的。

为了进一步提高执行机构的稳定性，进一步的，壳体内设有导向孔，所述齿条轴采用圆柱面表面沿轴向均匀加工有齿的结构，齿用于与齿轮轴啮合，齿条轴同轴穿设在导向孔内且齿条轴的未加工齿的外壁与导向孔滑动且导向配合。

因为齿轮轴受到齿条轴的反作用力，所以，齿轮轴两端轴承优选深沟球轴承，通过两端深沟球轴承的支撑，消除齿轮轴和壳体内孔之间的摩擦力，另外靠近齿条轴的一端受到气动调节阀的气动薄膜执行机构弹簧的反作用力比较大，所以，作为优选齿轮轴靠近齿条轴的一端的轴承数量≥2个，有效提高大推力顶装手轮机构的传递效率和可靠性。

进一步的，所述齿条轴露出壳体的部位设有防尘盖，所述防尘盖扣设在齿条轴伸出壳体的一端，且防尘盖密闭安装在壳体上，用于防止齿轮轴与外部的空气接触和杂质进入齿轮内部。

本发明的大推力顶装手轮机构，当手轮机构转动时带动蜗杆旋转，从而带动蜗轮旋转，蜗轮内壁设有内齿，齿轮轴的一端和蜗轮的内齿啮合，另一端和齿条轴啮合，当蜗轮转动时，带动齿轮轴旋转，齿轮轴再带动齿条轴直线移动。从而实现了旋转运动转化为直线运动。齿轮轴可以在蜗轮中间的内齿中滑动。当推动齿轮轴并使齿轮轴和齿条轴啮合时，阀门处于手动控制状态，手轮介入。当向拉动齿轮轴并使齿轮轴和齿条轴脱离啮合，阀门处于自动控制状态。

相比于现有技术，本发明所取得的技术效果为：当气动执行机构推杆处于任何一个位置时，及气动调节阀的开度处于任何状态时，只要推动齿轮轴与齿条轴相啮合，手轮就可以介入并带动执行机构推杆实现气动调节阀的开度调整的动作要求，也就消除了空行程的时间，做到了手轮机构随时介入，并最终实现阀门的快速打开或者关闭。

附图说明

图1为本发明具体实施例中的大推力顶装手轮机构与气动调节阀的结构示意图；

图2为本发明具体实施例中的大推力顶装手轮机构的齿轮轴与齿条轴啮合状态下的传动示意图，图中箭头为传动方向；

图3为本发明具体实施例中的大推力顶装手轮机构的齿轮轴与齿条轴脱离啮合状态下的结构示意图；

图4为本发明具体实施例中的大推力顶装手轮机构的齿条轴的结构示意图；

图5为本发明具体实施例中的大推力顶装手轮机构的蜗轮的结构示意图；

图6为本发明具体实施例中的大推力顶装手轮机构的壳体的结构示意图；

图7为本发明具体实施例中的大推力顶装手轮机构的壳体的局部剖视图(右视方向)。

图中的附图标记为：1.壳体，1-1.导向孔，1-2.蜗轮安装孔，1-3.蜗杆安装孔，1-4.齿轮轴安装孔，1-5.底座，2.齿条轴，2-1.齿，3.执行机构推杆，4.齿轮轴，5.轴承，6.手轮，7.蜗杆，8.蜗轮，8-1.内齿，9.防尘盖，10.气动执行机构膜盖。

具体实施方式

本发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、

“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的具体实施例如图1至图7所示，一种大推力顶装手轮机构，用于气动调节阀，包括壳体1、齿条轴2、贯穿壳体1设置的齿轮轴4及手轮6。壳体1安装在气动调节阀气动执行机构膜盖10的顶部端盖上，齿条轴2与3连接，齿轮轴4的两端分别通过轴承5转动安装在壳体1上，齿轮轴4可相对壳体(1)沿轴向滑动并使齿轮轴4在与齿条轴2啮合和脱离啮合之间运动。手轮6的输出端连接有蜗杆7，蜗杆7转动穿设在壳体1上，所述蜗杆7啮合有转动安装在壳体1内部的蜗轮8，蜗轮8的内壁设有与所述齿轮轴4啮合的内齿8-1。轴承5为深沟球轴承，且齿轮轴4靠近齿条轴2的一端的轴承数量为3个，另一端的轴承数量为1个。

在齿轮轴4与齿条轴2啮合的状态下，手轮6依次通过蜗杆7、蜗轮8、齿轮轴4传动连接齿条轴2，且转动手轮6可使齿条轴2带动执行机构推杆3实现气动调节阀在开启和关闭之间的运动。

具体的：

壳体1内设有竖直方向的导向孔1-1、设于导向孔1-1左侧的蜗轮安装孔1-2、同轴设置在涡轮安装孔1-2右端的齿轮轴安装孔1-4及设置在涡轮安装孔1-2顶部的蜗杆安装孔，涡轮安装孔1-2与蜗杆安装孔1-3的连接处开设有涡轮蜗杆啮合口，导向孔1-1与齿轮轴安装孔1-4的连接处开设有齿轮轴4与齿条轴2的啮合口，齿轮轴经由蜗轮安装孔1-2穿入齿轮轴安装孔1-4，并在蜗轮安装孔内1-2内与蜗轮内齿8-1啮合，。齿条轴2采用圆柱面表面沿轴向均匀加工有齿2-1的结构，齿2-1用于与齿轮轴4啮合，齿条轴2同轴穿设在导向孔1-1内且齿条轴2的未加工齿的外壁与导向孔1-1滑动且导向配合。

齿条轴2经由导向孔1-1插入，且其底端与执行机构推杆的顶端螺纹连接，具体的，齿条轴2的底部端面开设有螺纹孔，执行机构推杆顶部设有与螺纹孔相配合的外螺纹，执行机构推杆螺纹连接在齿条轴2的底部的螺纹孔内。接齿条轴2的上部露出壳体1的部位扣设有防尘盖9，防尘盖9的底部通过螺钉密闭安装在壳体1上。

蜗轮8、蜗杆7及齿轮轴4均可拆卸替换。

本实施例的大推力顶装手轮机构，当手轮机构转动时带动蜗杆7旋转，从而带动蜗轮8旋转，蜗轮8内壁设有内齿8-1，齿轮轴4的一端和蜗轮的内齿8-1啮合，另一端和齿条轴2啮合，当蜗轮8转动时，带动齿轮轴4旋转，齿轮轴4再带动齿条轴2上下移动。从而实现了旋转运动转化为直线运动。齿轮轴4可以在蜗轮8中间的内齿8-1中左右滑动。见图2，当向右推动齿轮轴4时，齿轮轴4和齿条轴2啮合，阀门处于手动控制状态，手轮介入。当向左拉动齿轮轴4时，齿轮轴4和齿条轴2脱离啮合，阀门处于自动控制状态。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种大推力顶装手轮机构，用于气动调节阀，其特征在于：包括

壳体(1)，所述壳体(1)安装在气动调节阀气动执行机构膜盖(10)上；

齿条轴(2)，所述齿条轴(2)与气动调节阀的执行机构推杆(3)连接；

贯穿壳体(1)设置的齿轮轴(4)，所述齿轮轴(4)的两端分别通过轴承(5)转动安装在壳体(1)上，齿轮轴(4)可相对壳体(1)沿轴向滑动并使齿轮轴(4)在与齿条轴(2)啮合和脱离啮合之间运动；

手轮(6)，所述手轮(6)的输出端连接有蜗杆(7)，所述蜗杆(7)转动穿设在壳体(1)上，所述蜗杆(7)啮合有转动安装在壳体(1)内部的蜗轮(8)，所述蜗轮(8)的内壁设有与所述齿轮轴(4)啮合的内齿(8-1)；

在齿轮轴(4)与齿条轴(2)啮合的状态下，手轮(6)依次通过蜗杆(7)、蜗轮(8)、齿轮轴(4)传动连接齿条轴(2)，且转动手轮(6)可使齿条轴(2)带动执行机构推杆(3)实现气动调节阀在开启和关闭之间的运动。

2.根据权利要求1所述的大推力顶装手轮机构，其特征在于：所述壳体(1)内设有导向孔(1-1)，所述齿条轴(2)采用圆柱面表面沿轴向均匀加工有齿(2-1)的结构，齿(2-1)用于与齿轮轴(4)啮合，齿条轴(2)同轴穿设在导向孔(1-1)内且齿条轴(2)的未加工齿的外壁与导向孔(1-1)滑动且导向配合。

3.根据权利要求1所述的大推力顶装手轮机构，其特征在于：所述齿轮轴两端设置的轴承(5)均为深沟球轴承，且齿轮轴(4)靠近齿条轴(2)的一端的轴承数量≥2个。

4.根据权利要求1所述的大推力顶装手轮机构，其特征在于：所述齿条轴(2)露出壳体(1)的部位设有防尘盖(9)，所述防尘盖(9)扣设在齿条轴伸出壳体的一端，且防尘盖(9)密闭安装在壳体(1)上。

5.根据权利要求1所述的大推力顶装手轮机构，其特征在于：所述蜗轮(8)、蜗杆(7)及齿轮轴(4)均可拆卸安装。