CN112682567B - 一种可降低阀门操作力矩的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可降低阀门操作力矩的驱动装置，包括阀体、阀杆、连接块、伸缩弹簧、传动轴、下传动块、上传动块、传动螺套、阀芯、调节区、蜗轮、蜗杆、调节螺钉等。该驱动装置采用撞击式偏心的上传动块、下传动块、传动螺套，能快速的实现了传动轴直线与旋转运动的转换，利用伸缩弹簧缓冲挤压力解决了阀门自密封设计带来的操作力矩急剧增大导致开启失效的问题；利用伸缩弹簧装置拉伸力恢复了阀门自密封所需要的移动空间，成而即实现降低阀门操作力矩又不影响阀门自密封功能的设计构想。本发明可降低机械结构的受力，延长驱动装置的寿命。

Description

一种可降低阀门操作力矩的驱动装置

技术领域

本发明涉及一种驱动装置，特别涉及一种可降低阀门操作力矩的驱动装置。

背景技术

驱动装置是一种用于将操作力矩传给工业阀门，如控制阀或截断阀，以将调节阀芯调节到期望的控制位置或安全位置来控制流体的流量大小的一种装置。一般应用于流体操作工况，如气动装置或液压驱动装置。

现有调节流体启闭的驱动装置中，一般是通过大力矩强制旋转阀杆进而控制阀芯进行流体的关闭和开启，这在应用过程中会出现驱动装置机械磨损严重、寿命短，甚至出现关闭不严而出现流体泄漏的可能。还有一些驱动装置由于阀芯与阀杆之间无相对运动，当驱动装置内腔温度、压力变化较大时，阀芯与阀杆之间无相对运动的缓冲空间，使得阀芯和阀杆直接受力，进而产生强制作用力，最终将影响整个驱动装置的传动精确度、防火密封性能和流体密封性，因而有待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种可降低阀门操作力矩的驱动装置，这种驱动装置用于压力平衡式油封旋塞阀类，具有操作力矩小和自适应补偿的特点，以克服现有技术中存在的缺点，延长装置的使用寿命，提高装置使用过程的可靠性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种可降低阀门操作力矩的驱动装置，包括：阀体、阀杆、连接块、阀芯、箱体、蜗轮、蜗杆，所述阀杆的上端固定连接有伸缩弹簧，所述伸缩弹簧的上端固定连接有传动轴，该传动轴的一端套设于阀杆的上部使得伸缩弹簧位于传动轴的内部，该传动轴的另一端穿过箱体与蜗轮配合；所述蜗轮上端面和下端面分别设置有上凹槽和下凹槽，蜗轮的中间穿设有传动螺套，传动螺套可将上凹槽与下凹槽进行连通，上凹槽、下凹槽、传动螺套呈同轴心设置，且上凹槽、下凹槽的内径大于传动螺套的内径；所述蜗轮的上凹槽底面和下凹槽顶面上均设置有与蜗轮固定连接的凸台，位于上凹槽内的凸台可与上传动块相配合，位于下凹槽内的凸台可与下传动块相配合；

所述传动轴的上部穿过蜗轮并与传动螺套螺纹连接，传动轴的一侧固定连接有呈偏心设置的上传动块和下传动块，所述上传动块在上凹槽内旋转升降，下传动块在下凹槽内旋转升降，所述蜗轮的外侧面与蜗杆传动连接；

所述连接块中间设置有方形槽，所述阀杆的两端截面为方形，阀杆的下端抵接在方形槽内，连接块的下端面中间固定有方形凸台，所述方形凸台抵接于阀芯上端面开设的凹槽内；

所述阀芯、连接块、阀体、阀杆之间有调节区，所述调节区内填充有密封油脂。

进一步的，所述阀芯呈上端面小下端面大的锥台状，阀芯中间水平开设有贯通孔，阀芯下端面螺纹连接有调节螺钉，所述阀杆、连接块、阀芯、调节螺钉在阀体内。

进一步的，所述方形凸台的底部开有螺纹孔，所述螺纹孔内置有相配合的缓冲弹簧，缓冲弹簧的下端面抵接有圆珠，圆珠位于凹槽内，所述凹槽内还开设有小于半圆的与圆珠相配合的弧形槽，圆珠位于弧形槽内，阀芯的中间开设有垂直的连通孔，所述连通孔与水平的贯通孔和圆珠连通，所述圆珠可密封连通孔。

进一步的，所述传动轴的上部、上传动块、下传动块、传动螺套、蜗轮、蜗杆均位于箱体内，箱体上设置有箱盖，所述箱盖上设置有螺栓，所述螺栓用以固定连接箱体与箱盖。

本发明提供的一种可降低阀门操作力矩的驱动装置具有以下有益效果：采用撞击式偏心传动块和传动螺套，能快速实现传动轴直线与旋转运动的转换，在阀处于全关逆时针开启阀门时，传动轴先下移压缩弹簧，推动阀芯与阀体密封面脱离，然后进行旋转90度操作，减小了操作力矩；在阀处于全开顺时针关闭阀门时，伸缩弹簧复位且在接近阀门全关位置时拉动阀杆上移，然后进行旋转90度操作，确保阀芯因压力平衡有自由上移的空间以实现在高压下的密封比压自动补偿的功能，本发明巧妙地利用弹簧装置的缓冲作用解决了阀门自密封设计带来的操作力矩急剧增大导致开启失效的问题和支撑了阀门自密封所需要的移动空间，即实现降低阀门操作力矩又不影响阀门自密封功能的设计构想。本发明可降低机械结构的受力，延长驱动装置的寿命。

附图说明

图1是一种可降低阀门操作力矩的驱动装置剖面图；

图2是图1中箱体内局部结构剖面图；

图3是图1阀体内局部结构剖面图；

图4是一种可降低阀门操作力矩的驱动装置阀门关闭状态示意图。

附图标记：1、阀体；2、阀杆；21、伸缩弹簧；3、连接块；31、方形槽；32、方形凸台；321、螺纹孔；322、缓冲弹簧；4、阀芯；41、凹槽；42、贯通孔；43、调节螺钉；44、弧形槽；45、连通孔；5、箱体；51、箱盖；52、螺栓；6、调节区；7、传动轴；71、上传动块；72、下传动块；8、蜗轮；81、上凹槽；82、下凹槽；83、传动螺套；84、凸台；9、蜗杆；10、圆珠。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的一种可降低阀门操作力矩的驱动装置进行具体说明。

如图1-4所示，一种可降低阀门操作力矩的驱动装置，包括：阀体1、阀杆2、连接块3、阀芯4、箱体5、蜗轮8、蜗杆9，所述阀杆2的上端固定连接有伸缩弹簧21，所述伸缩弹簧21的上端固定连接有传动轴7，该传动轴7的一端套设于阀杆2的上部使得伸缩弹簧21位于传动轴7的内部，该传动轴7的另一端穿过箱体5与蜗轮8配合；所述蜗轮8上端面和下端面分别设置有上凹槽81和下凹槽82，蜗轮8的中间穿设有传动螺套83，传动螺套83可将上凹槽81与下凹槽82进行连通，上凹槽81、下凹槽82、传动螺套83呈同轴心设置，且上凹槽81、下凹槽82的内径大于传动螺套83的内径；所述蜗轮8的上凹槽81底面和下凹槽82顶面上均设置有与蜗轮8固定连接的凸台84，位于上凹槽81内的凸台84可与上传动块71相配合，位于下凹槽82内的凸台84可与下传动块72相配合；

所述传动轴7的上部穿过蜗轮8并与传动螺套83螺纹连接，传动轴7的一侧固定连接有呈偏心设置的上传动块71和下传动块72，所述上传动块71在上凹槽81内旋转升降，下传动块72在下凹槽82内旋转升降，所述蜗轮8的外侧面与蜗杆9传动连接；

所述连接块3中间设置有方形槽31，所述阀杆2的两端截面为方形，阀杆2的下端抵接在方形槽31内，连接块3的下端面中间固定有方形凸台32，所述方形凸台32抵接于阀芯4上端面开设的凹槽41内；

所述阀芯4、连接块3、阀体1、阀杆2之间有调节区6，所述调节区6内填充有密封油脂。

阀杆2上固定连接的伸缩弹簧21具有缓冲传动轴7下移过程中对阀杆2的瞬时作用力，延长阀杆2的使用寿命，还可连接阀杆2带动阀杆2一起旋转和上移，由于弹簧21具有伸缩性所以带动阀杆2上移的幅度较小。

箱体5可对其内部的零件进行保护。蜗轮8可将蜗杆9提供的动力通过传动螺套83传递给传动轴7，传动轴7可将动力传递给位于传动轴7内部的伸缩弹簧21和阀杆2。上凹槽81和下凹槽82可限制上传动块71和下传动块72的旋转升降范围。

所述阀芯4呈上端面小下端面大的锥台状，阀芯4中间水平开设有贯通孔42，阀芯4下端面螺纹连接有调节螺钉43，所述阀杆2、连接块3、阀芯4、调节螺钉43在阀体1内。

两端呈方形的阀杆2可将旋转动力由传动轴7传递给阀杆2，进而传递给有方形槽31的连接块3，连接块3通过其底部固定的方形凸台32将旋转动力和向下的作用力传递给有凹槽41的阀芯4，从而带动阀芯4旋转和下移。阀芯4上端面小下端面大可增加其稳定性，另外方便阀芯4的下移。水平贯通孔42为流体流经通道。因阀芯4长时间使用会有磨损，因此以调节螺钉43来调节阀芯4的高度保持阀芯4与连接块3之间的密封效果不变。阀体1将阀杆2、连接块3、阀芯4包括在内可形成密闭空间，从而形成调节区6，调节区6可为工作状态下的阀芯4提供压力自动补偿空间。调节区6内的密封油脂有润滑和密封作用。

凸台84可对上传动块71和下传动块72进行限位避免传动轴7产生相对蜗轮8的旋转，另外也避免传动轴7直接与蜗杆8的摩擦。

值得注意的是，当通过阀芯4中的流体做燃烧试验检测阀的密封性时，由于燃烧后阀体1内温度升高，以及燃烧后产生的气体使得阀体1内的压力增大，阀芯向上移动，连接块3与阀芯4之间的调节区6体积减小，从而实现密封比压自动补偿，保证阀芯的密封作用，此时也造成开启阀的力矩上升，甚至导致开启阀失败。

在本实施例中，当阀从关闭状态转换到开启阀的状态时，先逆时针转动蜗杆9驱动蜗轮8正向旋转，蜗轮8通过传动螺套83使得传动轴7下移，伸缩弹簧21压缩，阀杆2下移直到连接块3顶向阀芯4并推动阀芯4下移，使得阀芯4脱离阀体1的密封面，此时上传动块71抵接在凸台84上，然后继续旋转蜗杆9使得阀杆2、连接块3、阀芯4都旋转90度后阀开启，阀芯4因高压流体给的向上作用力而与阀体1密封面的“楔死”的状态被破坏，而阀芯4因操作力矩过大而开启失效的问题也被解决。开启阀的过程中传动轴7、阀杆2经历了下降和旋转两个阶段。

所述方形凸台32的底部开有螺纹孔321，所述螺纹孔321内置有相配合的缓冲弹簧322，缓冲弹簧322的下端面抵接有圆珠10，圆珠10位于凹槽41内，所述凹槽41内还开设有小于半圆的与圆珠10相配合的弧形槽44，圆珠10位于弧形槽44内，阀芯4的中间开设有垂直的连通孔45，所述连通孔45与水平的贯通孔42和圆珠10连通，所述圆珠10可密封连通孔45。

螺纹孔321能更好的与缓冲弹簧322契合，防止缓冲弹簧322掉落，圆珠10可起到封堵连通孔45的作用，弧形槽44使得圆珠的位置更为稳定，密封效果也更好，连通孔45和贯通孔42作为流体流通通道。当阀芯4受到上部连接块3传递的压力较大时，缓冲弹簧322可起到缓冲压力的作用，当阀芯4内的贯通孔42通过的流体压力较大时，会将圆珠10向上顶，缓冲弹簧322将缓冲此时的上行压力稳定密封比压，避免密封不牢固。

当阀从开启状态转换到关闭阀的状态时，顺时针旋转蜗杆9驱动蜗轮8反向旋转，蜗轮8通过传动螺套83使得传动轴7上移，伸缩弹簧21拉伸，伸缩弹簧21与阀杆2固定连接，从而带动阀杆2上移动，因阀杆2上移使得连接块3上的压力消失，连接块3与阀杆2之间的调节区6体积增大，阀芯4的压力自动补偿空间增大，可避免阀体1内压力急剧上升火灾，阀芯4因此失去上移空间而不能密封比压补偿导致阀泄露失效的情况。关闭阀的过程中传动轴7、阀杆2经历了上升降和旋转两个阶段，传动轴7上移，下传动块72撞击在凸台84上，传动轴7停止上移，继续旋转蜗杆9传动轴7转换为旋转运动，此时阀杆2、连接块3、阀芯4都旋转90度后阀关闭。

所述传动轴7的上部、上传动块71、下传动块72、传动螺套83、蜗轮8、蜗杆9均位于箱体5内，箱体5上设置有箱盖51，所述箱盖51上设置有螺栓52，所述螺栓52用以固定连接箱体5与箱盖51。

箱体5和箱盖51可形成一个相对隔绝的空间，对其内部零件进行保护防止杂物侵入，另外也可保护操作人员的安全。螺栓52可紧固箱体5与箱盖51之间的连接。

伸缩弹簧21还可以是液压装置、气动装置。

具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种可降低阀门操作力矩的驱动装置，其特征在于：包括：阀体(1)、阀杆(2)、连接块(3)、阀芯(4)、箱体(5)、蜗轮(8)、蜗杆(9)，所述阀杆(2)的上端固定连接有伸缩弹簧(21)，所述伸缩弹簧(21)的上端固定连接有传动轴(7)，该传动轴(7)的一端套设于阀杆(2)的上部使得伸缩弹簧(21)位于传动轴(7)的内部，该传动轴(7)的另一端穿过箱体(5)与蜗轮(8)配合；所述蜗轮(8)上端面和下端面分别设置有上凹槽(81)和下凹槽(82)，蜗轮(8)的中间穿设有传动螺套(83)，传动螺套(83)可将上凹槽(81)与下凹槽(82)进行连通，上凹槽(81)、下凹槽(82)、传动螺套(83)呈同轴心设置，且上凹槽(81)、下凹槽(82)的内径大于传动螺套(83)的内径；所述蜗轮(8)的上凹槽(81)底面和下凹槽(82)顶面上均设置有与蜗轮(8)固定连接的凸台(84)，位于上凹槽(81)内的凸台(84)可与上传动块(71)相配合，位于下凹槽(82)内的凸台(84)可与下传动块(72)相配合；

所述传动轴(7)的上部穿过蜗轮(8)并与传动螺套(83)螺纹连接，传动轴(7)的一侧固定连接有呈偏心设置的上传动块（71）和下传动块(72)，所述上传动块(71)在上凹槽(81)内旋转升降，下传动块(72)在下凹槽(82)内旋转升降，所述蜗轮(8)的外侧面与蜗杆(9)传动连接；所述连接块(3)中间设置有方形槽(31)，所述阀杆(2)的两端截面为方形，阀杆(2)的下端抵接在方形槽(31)内，连接块(3)的下端面中间固定有方形凸台(32)，所述方形凸台(32)抵接于阀芯(4)上端面开设的凹槽(41)内；所述阀芯(4)、连接块(3)、阀体(1)、阀杆(2)之间有调节区(6)，所述调节区(6)内填充有密封油脂。

2.根据权利要求1所述的一种可降低阀门操作力矩的驱动装置，其特征在于：所述阀芯(4)呈上端面小下端面大的锥台状，阀芯(4)中间水平开设有贯通孔(42)，阀芯(4)下端面螺纹连接有调节螺钉(43)，所述阀杆(2)、连接块(3)、阀芯(4)、调节螺钉(43)在阀体(1)内。

3.根据权利要求2所述的一种可降低阀门操作力矩的驱动装置，其特征在于：所述方形凸台(32)的底部开有螺纹孔(321)，所述螺纹孔(321)内置有相配合的缓冲弹簧(322)，缓冲弹簧(322)的下端面抵接有圆珠(10)，圆珠(10)位于凹槽(41)内，所述凹槽(41)内还开设有小于半圆的与圆珠(10)相配合的弧形槽(44)，圆珠(10)位于弧形槽(44)内，阀芯(4)的中间开设有垂直的连通孔(45)，所述连通孔(45)与水平的贯通孔(42)和圆珠(10)连通，所述圆珠(10)可密封连通孔(45)。

4.根据权利要求2所述的一种可降低阀门操作力矩的驱动装置，其特征在于：所述传动轴(7)的上部、上传动块(71)、下传动块(72)、传动螺套(83)、蜗轮(8)、蜗杆(9)均位于箱体(5)内，箱体(5)上设置有箱盖(51)，所述箱盖(51)上设置有螺栓(52)，所述螺栓(52)用以固定连接箱体(5)与箱盖(51)。

Images