CN112377641B - 一种管路控制活门 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管路控制活门，采用电动机构对三通活门阀体部分进行驱动，电动机构与活门阀体连杆间设置脱开机构，保证在电动机构失效时可以顺利脱开实现手动控制。手动控制通过另一侧手柄实现，电动工作模式下，手柄随活门位置的变动同步变动。本发明的管路控制活门，能够满足通用飞机燃油箱供油的自动和手动选择，明显的降低机组的操作符合和提高系统的可靠性指标，由于备份阀的取消降低了飞机的成本，同时带来重量优势，飞机运行的经济性得到了提升。

Description

一种管路控制活门
技术领域
本发明属于阀门控制技术领域，具体涉及一种管路控制活门，尤其是可通过电动和手动两种控制方式操作的三通活门。
背景技术
三通活门是通用飞机燃油系统常用的控制活门之一，一般用于飞行中燃油箱的切换。
现有的三通活门分为手动活门或电动活门，手动活门通过设置在活门转轴顶部的手柄，由飞行机组人员按照一定时间间隔进行油箱切换操作，机组负荷相对较重。电动活门通过电动机构驱动活门转轴，实现对活门的控制，并可通过程序自动控制电动机构工作，解决了机组负荷较重问题，但电动活门可靠性水平较手动活门低；为了满足系统可靠性要求，往往需要设置一台备份活门，但将带来新的系统控制逻辑设计的问题；或者可增加一台手动活门作为备份，但依旧带来系统重量增加的问题，降低飞机的经济性。
发明内容
本发明的目的：针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种兼顾电动控制和手动控制于一体的三通活门，能够在满足系统可靠性的前提下，不带来系统方案的改变，对通用飞机燃油系统应用具有重要意义。
本发明为解决现有技术存在的问题采用的技术方案是：为了实现上述发明目的，提供一种管路控制活门，其特征在于，包括活门壳体1，活门球2，传动轴3，弹簧4，脱开轴5，手柄6，电动机构7；
所述活门壳体1内具有三通管道，所述活门球2装于所述活门壳体1三通处；垂直于三通管道所在平面，所述活门壳体1沿三通处球心向上方向延伸有传动腔室，腔室内设置有阶梯孔11，所述传动轴3穿过所述阶梯孔11与所述活门球2相连；
所述活门球2沿所述活门壳体1内三通管道中任意两个管道角度方向半径开设有相连通的连通孔21；其球心处沿垂直于所述连通孔21平面方向顶部开设有盲孔22，所述盲孔22的形状至少具有轴对称的两条直边，用于与所述传动轴3连接配合；
所述传动轴3由上向下依次设置有手动配合段31、密封段32、传动段33；所述手动配合段31外周呈多边形，与所述脱开轴5配合连接；所述弹簧4套装于所述手动配合段31上；所述密封段32外周呈圆形，与所述活门壳体1密封配合；所述传动段33外周形状与所述活门球2上的盲孔22形状匹配，插入盲孔22中；
所述脱开轴5呈多级阶梯轴结构，由上向下依次设置有手柄连接段51、限位过渡段52、电动连接段53，所述手柄连接段51与所述手柄6配合相连，其外周呈正多边形，能够插入所述手柄6上开设的正多边形通孔61，随所述手柄6的转动旋转；所述限位过渡段52外切圆直径大于所述手柄连接段51外切圆直径，小于所述电动连接段53外切圆直径；所述电动连接段53与所述电动机构7配合相连，其外周呈正多边形；所述脱开轴5远离与所述手柄6连接一端中心开设有多边形盲孔，所述传动轴3的手动配合段31上端部分插入所述多边形盲孔内；在电动驱动状态下，其上端面与所述多边形盲孔留有一定距离；
所述电动机构7与所述脱开轴5连接处具有三级台阶通孔，分别记为第一级台阶通孔71、第二级台阶通孔72、第三级台阶通孔73；所述第一级台阶通孔71与所述脱开轴5的限位过渡段52相匹配；所述第二级台阶通孔72与所述脱开轴5的电动连接段53外周相匹配；所述第三级台阶通孔73呈圆形，所述第三级台阶通孔73的内径大于所述脱开轴5的电动连接段53外切圆直径；
当管道控制活门处于电动驱动状态时，所述电动机构7通过转动带动所述脱开轴5，再由所述脱开轴5带动所述传动轴3，进而带动所述活门球2转动；当切换至手动驱动状态时，通过下压所述手柄6，压缩所述弹簧4先使所述脱开轴5与所述电动机构7的第二级台阶通孔72脱开，保持下压再通过所述手柄6带动所述脱开轴5旋转，再由所述脱开轴5带动所述传动轴3，进而带动所述活门球2转动。
在一个可能的实施例中，所述电动机构7的壳体上所述手柄6为三角形，手柄6能够通过电动机构7壳体上设置的位置标记对活门当前状态进行指示。
在一个可能的实施例中，所述电动机构7中设置凸轮机构，可在活门球2通道对正活门进出口时，触发微动开关发出到位信号。
在一个可能的实施例中，所述活门壳体1内的三通管道呈“T”形，其中横向连通的两端其中一端为主入口、另一端为备用入口；垂直方向的为出口；所述活门球2上的连通孔21呈“L”形，其转动位置状态包括单侧连通状态位置、不中断过渡状态位置、三个通道互不连通的状态位置，其中单侧连通状态位置时，一端与所述三通管道的主入口、备用入口中任意一个相连通，另一端与所述三通管道的出口相连通。
优选地，还包括密封环8，压紧圈9，所述密封环8在所述活门壳体1三通管道中横向连通的管道口两侧通过所述压紧圈9压紧在所述活门球2两侧。
在一个可能的实施例中，通过所述手柄6转动，能够将活门球2置于三个通道互不连通的状态位置。
在一个可能的实施例中，通过所述电动机构7转动，能够将活门球2置于单侧连通状态位置、不中断过渡状态位置。
在一个可能的实施例中，所述密封环8使用非金属材料制造，可通过材料特性保证密封环8与活门球2间的密封。
本发明的有益效果是，采用本发明的管路控制三通活门，能够实现自动切换活门通路，并保持活门出口无介质中断的情况。当自动切换功能故障时，可通过手动控制保证飞机继续安全飞行，同时，可手动控制活门切断活门中介质供给，免除了系统单独配置切断活门的需求，提高飞机运行的安全性并且不会带来飞机系统的复杂化和成本的增加。
附图说明
下面结合附图和具体操作方法对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明管道控制活门的结构示意图
图2是本发明传动轴的结构示意图
图3是本发明脱开轴的结构示意图
图4是本发明电动机构的结构示意图
图5是本发明实施例连通状态示意图
图6是本发明实施例手柄示意图
图中1.活门壳体，11.阶梯孔，2.活门球，21.连通孔，22.盲孔，3.传动轴，31.手动配合段，32.密封段，33.传动段，4.弹簧，5.脱开轴，51.手柄连接段，52.限位过渡段，53.电动连接段，6.手柄，7.电动机构，71.第一级台阶通孔，72.第二级台阶通孔，73.第三级台阶通孔，8.密封环，9.压紧圈。
具体实施方式
现结合附图说明本发明管路控制活门的具体操作方法。
如图1所示，一种管路控制活门，包括活门壳体1，活门球2，传动轴3，弹簧4，脱开轴5，手柄6，电动机构7；
所述活门壳体1内具有三通管道，所述活门球2装于所述活门壳体1三通处；垂直于三通管道所在平面，所述活门壳体1沿三通处球心向上方向延伸有传动腔室，腔室内设置有阶梯孔11，所述传动轴3穿过所述阶梯孔11与所述活门球2相连；
所述活门球2沿所述活门壳体1内三通管道中任意两个管道角度方向半径开设有相连通的连通孔21；其球心处沿垂直于所述连通孔21平面方向顶部开设有盲孔22，所述盲孔22的形状至少具有轴对称的两条直边，用于与所述传动轴3连接配合；
所述传动轴3由上向下依次设置有手动配合段31、密封段32、传动段33；所述手动配合段31外周呈多边形，与所述脱开轴5配合连接；所述弹簧4套装于所述手动配合段31上；所述密封段32外周呈圆形，与所述活门壳体1密封配合；所述传动段33外周形状与所述活门球2上的盲孔22形状匹配，插入盲孔22中；
所述脱开轴5呈多级阶梯轴结构，由上向下依次设置有手柄连接段51、限位过渡段52、电动连接段53，所述手柄连接段51与所述手柄6配合相连，其外周呈正多边形，能够插入所述手柄6上开设的正多边形通孔61，随所述手柄6的转动旋转；所述限位过渡段52外切圆直径大于所述手柄连接段51外切圆直径，小于所述电动连接段53外切圆直径；所述电动连接段53与所述电动机构7配合相连，其外周呈正多边形；所述脱开轴5远离与所述手柄6连接一端中心开设有多边形盲孔，所述传动轴3的手动配合段31上端部分插入所述多边形盲孔内；在电动驱动状态下，其上端面与所述多边形盲孔留有一定距离；
所述电动机构7与所述脱开轴5连接处具有三级台阶通孔，分别记为第一级台阶通孔71、第二级台阶通孔72、第三级台阶通孔73；所述第一级台阶通孔71与所述脱开轴5的限位过渡段52相匹配；所述第二级台阶通孔72与所述脱开轴5的电动连接段53外周相匹配；所述第三级台阶通孔73呈圆形，所述第三级台阶通孔73的内径大于所述脱开轴5的电动连接段53外切圆直径；
当管道控制活门处于电动驱动状态时，所述电动机构7通过转动带动所述脱开轴5，再由所述脱开轴5带动所述传动轴3，进而带动所述活门球2转动；当切换至手动驱动状态时，通过下压所述手柄6，压缩所述弹簧4先使所述脱开轴5与所述电动机构7的第二级台阶通孔72脱开，保持下压再通过所述手柄6带动所述脱开轴5旋转，再由所述脱开轴5带动所述传动轴3，进而带动所述活门球2转动；
所述电动机构7的壳体上所述手柄6为三角形，手柄6能够通过电动机构7壳体上设置的位置标记对活门当前状态进行指示；
所述电动机构7中设置凸轮机构，可在活门球2通道对正活门进出口时，触发微动开关发出到位信号；
所述活门壳体1内的三通管道呈“T”形，其中横向连通的两端其中一端为主入口、另一端为备用入口；垂直方向的为出口；所述活门球2上的连通孔21呈“L”形，其转动位置状态包括单侧连通状态位置、不中断过渡状态位置、三个通道互不连通的状态位置，其中单侧连通状态位置时，一端与所述三通管道的主入口、备用入口中任意一个相连通，另一端与所述三通管道的出口相连通；
优选地，还包括密封环8，压紧圈9，所述密封环8在所述活门壳体1三通管道中横向连通的管道口两侧通过所述压紧圈9压紧在所述活门球2两侧；
通过所述手柄6转动，能够将活门球2置于三个通道互不连通的状态位置。
通过所述电动机构7转动，能够将活门球2置于单侧连通状态位置、不中断过渡状态位置。
所述密封环8使用非金属材料制造，可通过材料特性保证密封环8与活门球2间的密封。
实施例1
图1所示的结构图中，脱开轴5上部连接手柄6，下部开槽口与传动轴3连接，传动轴3将脱开轴5传递的力矩转移至活门球2上，驱动活门球按指令运动。脱开轴5外侧分为圆周截面和六边形截面，六边形截面段在正常条件下与电动机构7配合，当电动机构7故障时，向下按压脱开轴5，脱开轴5的六边形截面段与电动机构脱开，可旋转手柄6对活门进行操作。脱开轴5与活门壳体1顶部连接位置围绕传动轴3设置弹簧4，使未按压脱开轴5时，脱开轴5与电动机构7能够正常连接。电动机构7和活门壳体1对接，对接腔内预留了脱开轴5的运动空间，实现按压脱开轴5时能够顺利脱开。
活门球2内部设置“L”形通道，当活门球2与活门壳体1呈不同角度时实现不同的作用，活门球2可实现图2所示三种典型功能。密封环8放置在活门主通道两端，通过压紧圈9与活门球2压紧密封，保证活门内部无明显渗漏。
正常情况下，控制活门在电动机构7的驱动下，通过脱开轴5和传动轴3的传动，驱动活门球2运动，实现活门的通道的选择，手柄6的指针通过电动机构7表盘图3所示的标记指示当前活门的状态。当电动机构7故障时，可按压脱开轴5，使脱开轴5的配合面脱离电动机构7的驱动轴，通过旋转手柄6选择活门的通道。
在应急条件下，可通过手动模式操作，旋转手柄6将活门置于关闭位置，紧急切断系统介质供给。

Claims (8)

1.一种管路控制活门，其特征在于，包括活门壳体(1)，活门球(2)，传动轴(3)，弹簧(4)，脱开轴(5)，手柄(6)，电动机构(7)；
所述活门壳体(1)内具有三通管道，所述活门球(2)装于所述活门壳体(1)三通处；垂直于三通管道所在平面，所述活门壳体(1)沿三通处球心向上方向延伸有传动腔室，腔室内设置有阶梯孔(11)，所述传动轴(3)穿过所述阶梯孔(11)与所述活门球(2)相连；
所述活门球(2)沿所述活门壳体(1)内三通管道中任意两个管道角度方向半径开设有相连通的连通孔(21)；其球心处沿垂直于所述连通孔(21)平面方向顶部开设有盲孔(22)，所述盲孔(22)的形状至少具有轴对称的两条直边，用于与所述传动轴(3)连接配合；
所述传动轴(3)由上向下依次设置有手动配合段(31)、密封段(32)、传动段(33)；所述手动配合段(31)外周呈多边形，与所述脱开轴(5)配合连接；所述弹簧(4)套装于所述手动配合段(31)上；所述密封段(32)外周呈圆形，与所述活门壳体(1)密封配合；所述传动段(33)外周形状与所述活门球(2)上的盲孔(22)形状匹配，插入盲孔(22)中；
所述脱开轴(5)呈多级阶梯轴结构，由上向下依次设置有手柄连接段(51)、限位过渡段(52)、电动连接段(53)，所述手柄连接段(51)与所述手柄(6)配合相连，其外周呈正多边形，能够插入所述手柄(6)上开设的正多边形通孔(61)，随所述手柄(6)的转动旋转；所述限位过渡段(52)外切圆直径大于所述手柄连接段(51)外切圆直径，小于所述电动连接段(53)外切圆直径；所述电动连接段(53)与所述电动机构(7)配合相连，其外周呈正多边形；所述脱开轴(5)远离与所述手柄(6)连接一端中心开设有多边形盲孔，所述传动轴(3)的手动配合段(31)上端部分插入所述多边形盲孔内；在电动驱动状态下，其上端面与所述多边形盲孔留有一定距离；
所述电动机构(7)与所述脱开轴(5)连接处具有三级台阶通孔，分别记为第一级台阶通孔(71)、第二级台阶通孔(72)、第三级台阶通孔(73)；所述第一级台阶通孔(71)与所述脱开轴(5)的限位过渡段(52)相匹配；所述第二级台阶通孔(72)与所述脱开轴(5)的电动连接段(53)外周相匹配；所述第三级台阶通孔(73)呈圆形，所述第三级台阶通孔(73)的内径大于所述脱开轴(5)的电动连接段(53)外切圆直径；
当管道控制活门处于电动驱动状态时，所述电动机构(7)通过转动带动所述脱开轴(5)，再由所述脱开轴(5)带动所述传动轴(3)，进而带动所述活门球(2)转动；当切换至手动驱动状态时，通过下压所述手柄(6)，压缩所述弹簧(4)先使所述脱开轴(5)与所述电动机构(7)的第二级台阶通孔(72)脱开，保持下压再通过所述手柄(6)带动所述脱开轴(5)旋转，再由所述脱开轴(5)带动所述传动轴(3)，进而带动所述活门球(2)转动。
2.根据权利要求1所述的一种管路控制活门，其特征在于，所述电动机构(7)的壳体上所述手柄(6)为三角形，手柄(6)能够通过电动机构(7)壳体上设置的位置标记对活门当前状态进行指示。
3.根据权利要求1所述的一种管路控制活门，其特征在于，所述电动机构(7)中设置凸轮机构，可在活门球(2)通道对正活门进出口时，触发微动开关发出到位信号。
4.根据权利要求1－3任意一项所述的一种管路控制活门，其特征在于，所述活门壳体(1)内的三通管道呈“T”形，其中横向连通的两端其中一端为主入口、另一端为备用入口；垂直方向的为出口；所述活门球(2)上的连通孔(21)呈“L”形，其转动位置状态包括单侧连通状态位置、不中断过渡状态位置、三个通道互不连通的状态位置，其中单侧连通状态位置时，一端与所述三通管道的主入口、备用入口中任意一个相连通，另一端与所述三通管道的出口相连通。
5.根据权利要求4所述的一种管路控制活门，其特征在于，还包括密封环(8)，压紧圈(9)，所述密封环(8)在所述活门壳体(1)三通管道中横向连通的管道口两侧通过所述压紧圈(9)压紧在所述活门球(2)两侧。
6.根据权利要求4所述的一种管路控制活门，其特征在于，通过所述手柄(6)转动，能够将活门球(2)置于三个通道互不连通的状态位置。
7.根据权利要求4所述的一种管路控制活门，其特征在于，通过所述电动机构(7)转动，能够将活门球(2)置于单侧连通状态位置、不中断过渡状态位置。
8.根据权利要求5所述的管路控制活门，其特征在于：所述密封环(8)使用非金属材料制造，通过材料特性保证密封环(8)与活门球(2)间的密封。
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