CN113357423A - 一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀。其特征在于电机齿轮设置在电机输出轴上且与双联齿轮下部的大齿轮啮合，传动齿轮设置在传动螺杆上且与双联齿轮上部的小齿轮啮合，传动螺杆限位设置在上支撑板和下支撑板之间且传动螺杆的上部伸出上支撑板与阀封组件配合连接；传动齿轮内设置内螺纹，传动螺杆设置一段与传动齿轮的内螺纹相配合的螺纹段；传动螺杆外套接设置上弹簧和下弹簧，上弹簧位于传动齿轮与上支撑板之间，下弹簧位于传动齿轮与下支撑板之间。通过传动齿轮压缩弹簧达到弹簧压力与传动螺杆轴向负载平衡后才带动传动螺杆旋转这一特点来实现扭力自适应不同气压条件，以此来控制电机电流上升的过程更缓和，进一步保护电机寿命。

Description

一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀

技术领域

本发明涉及一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀。

背景技术

智能型燃气表通常采用电机阀作为执行机构来控制燃气表的开启与关闭，是一个关键的安全元器件，目前常见的电机阀有：

一、堵转型电机阀，具体也可参见授权公告号为CN201339750Y公开的一

种燃气表用电机阀；此类型电机阀由于开关阀到位后电机发生堵转现象，影响电机的使用寿命，由于电机堵转，电流增大，也增加了智能燃气表的电池耗能，影响了电池的使用寿命，增加了成本。

二、单向无堵转型电机阀，具体也可参见授权公告号为CN207349448U一种单向无堵转智能燃气表内置电机阀；此类型电机阀只能实现单向无堵转，且无堵转机构采用的是棘齿和L型弹性棘爪机构实现无堵转，此机构在多次反复开关阀后，由于棘齿和L型弹性棘爪反复的摩擦，存在棘齿磨损或断裂，或者L型弹性棘爪断裂或弹性失效的风险，从而导致电机阀开关阀失效，对于用户来说，存在极大的安全隐患；

三、双向无堵转型电机阀，具体也可参见授权公告号为CN203453585U双向无堵转齿轮传动燃气表专用切断阀；此类阀门采用了扭簧和脱离的结构实现无堵转，其结构复杂，且由于扭簧和脱离的结构在抗振动方面表现较差，存在阀门异常开关阀、造成泄漏的风险，存在安全隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀的技术方案。

所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，包括配合连接的阀体、阀封组件、减速器组件和电机组件，其特征在于所述减速器组件包括上支撑板、下支撑板、电机齿轮、双联齿轮、传动螺杆和传动齿轮，双联齿轮通过固定轴设置在上支撑板和下支撑板之间，电机齿轮设置在电机输出轴上且与双联齿轮下部的大齿轮啮合，传动齿轮设置在传动螺杆上且与双联齿轮上部的小齿轮啮合，传动螺杆限位设置在上支撑板和下支撑板之间且传动螺杆的上部伸出上支撑板与阀封组件配合连接；所述传动齿轮内设置内螺纹，传动螺杆设置一段与传动齿轮的内螺纹相配合的螺纹段；所述传动螺杆外套接设置上弹簧和下弹簧，上弹簧位于传动齿轮与上支撑板之间，下弹簧位于传动齿轮与下支撑板之间。

所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述传动齿轮上下两侧均设置有便于传动齿轮旋入传动螺杆螺纹段的喇叭口导向面。

所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述传动齿轮上下两侧均设置限位上弹簧和下弹簧的凹槽。

所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述传动螺杆设置有顶部的D型切口段、凸台面、中部的螺纹段和两端的光面段，D型切口段位于凸台面上端，凸台面用于将传动螺杆限位在上支撑板下方，光面段直径小于螺纹段最小直径。

所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述上支撑板的下方设置限位上弹簧的上凹槽，下支撑板的上方设置限位下弹簧的下凹槽。

所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述所述阀封组件包括阀封、阀封螺母、隔板、螺杆和拨叉，阀封螺母设置在阀封下方，隔板中心设置通孔，阀封螺母滑动设置在与隔板的通孔内；所述阀封螺母上设置阀封导向凸台，隔板的通孔内上设置与阀封导向凸台相配合的导向凹槽；所述阀封螺母设置内螺纹，螺杆外设置有与阀封螺母的内螺纹相配合的外螺纹，螺杆下方设置D型孔，螺杆的D型孔与传动螺杆顶部的D型切口段相配合；传动螺杆转动带动螺杆转动，螺杆驱动阀封螺母带动阀封上下运动实现开关阀。

所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述阀封组件还包括拨叉，拨叉包括D型孔和凸台，拨叉的D型孔与传动螺杆顶部的D型切口段相配合；所述螺杆下方的D型孔设置为圆形盲孔，螺杆下方设置限位块，拨叉的凸台与螺杆的限位块限位配合；传动螺杆转动带动拨叉转动，拨叉转动时通过凸台驱动螺杆的限位块转动，进而带动螺杆转动，螺杆驱动阀封螺母带动阀封上下运动实现开关阀。

所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述电机组件包括电机和电机罩，电机设置在下支撑板下方。

所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述减速器组件和电机均安装在电机罩内。

所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述电机罩下方设置独立的电机盖，电机盖与电机罩通过超声波焊接。

在开关阀过程中，当电机齿轮带动双联齿轮转动，双联齿轮带动传动齿轮沿着传动螺杆的螺纹段进行螺旋上升或下降，此时传动齿轮压缩弹簧（上弹簧或下弹簧），当弹簧（上弹簧或下弹簧）压力大于或等于传动螺杆轴向方向的负载压力时或传动齿轮对传动螺杆的螺旋扭力大于传动螺杆转动时所需的扭力时，则传动齿轮停止向上或者向下运动，传动螺杆在传动齿轮的带动下开始旋转，开关阀到位后，传动螺杆停止运动，传动齿轮沿着传动螺杆的螺纹段继续进行螺旋上升或下降，直到螺纹啮合脱离后，传动齿轮在传动螺杆的光面段进行空转，以此来达到防止电机堵转的目的。

反向运动时，由于弹簧（上弹簧或下弹簧）对传动齿轮有压力，在双联齿轮的带动下，传动齿轮与传动螺杆的螺纹啮合（同理于：螺母旋开脱离螺杆后，只要压着螺母或靠螺母自重，再加上反向旋转，则螺母再次旋入螺杆内），直到传动齿轮压缩另一端弹簧时，根据上述描述的反向运动，阀门进行开关阀。

本发明的有益效果在于：

1.可实现开关阀双向运动无堵转，相比于堵转型电机阀，本发明无堵转，可延长电机使用寿命，且无堵转电流，可降低功耗，延长电池实用寿命；

2.相比与单向无堵转电机阀的棘齿和棘爪机构，本发明不存在断裂失效的风险，在长期的实用过程中阀控更加安全可靠；

3.相比与双向无堵转切断阀的扭簧脱离结构，本实发明采用螺纹传动和拨叉的结构，不存在因振动而造成异常开关阀、导致泄漏的风险，更加安全可靠；

4.相比于上述参考电机阀，本发明还有一个有益效果在于通过传动齿轮压缩弹簧达到弹簧压力与传动螺杆轴向负载平衡后才带动传动螺杆旋转这一特点来实现扭力自适应不同气压条件，以此来控制电机电流上升的过程更缓和，进一步保护电机使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为图2中的A-A剖视图；

图4为本发明爆炸结构示意图；

图5为图4的局部放大图；

图6为减速器组件的爆炸结构示意图；

图7为减速器组件的结构示意图；

图8为传动齿轮的结构示意图；

图9为传动螺杆的结构示意图；

图10为拨叉的的结构示意图；

图中：阀体1、阀封2、阀封导向凸台201、阀封螺母202、隔板3、导向凹槽301、螺杆4、盲孔401、限位块402、拨叉5、减速器组件6、电机罩7、电机8、电机盖9、上支撑板601、双联齿轮602、电机齿轮603、传动螺杆604、上弹簧605、销钉606、传动齿轮607、下弹簧608、下支撑板609、固定轴610、内螺纹60701、导向面60702、凹槽60703、D型切口段60401、凸台面60402、光面段60403、螺纹段60404、D型孔501、凸台502。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明：

一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，包括配合连接的阀体1、阀封组件、减速器组件6和电机组件，减速器组件6包括上支撑板601、下支撑板609、电机齿轮603、双联齿轮602、传动螺杆604和传动齿轮607，双联齿轮602通过固定轴610设置在上支撑板和下支撑板之间，上支撑板和下支撑板通过销钉606连接，电机齿轮603设置在电机输出轴上且与双联齿轮下部的大齿轮啮合，传动齿轮607设置在传动螺杆604上且与双联齿轮上部的小齿轮啮合，传动螺杆604限位设置在上支撑板和下支撑板之间且传动螺杆的上部伸出上支撑板与阀封组件配合连接；所述传动齿轮607内设置内螺纹60701，传动螺杆设置一段与传动齿轮的内螺纹相配合的螺纹段60404；传动螺杆外套接设置上弹簧605和下弹簧608，上弹簧位于传动齿轮与上支撑板之间，下弹簧位于传动齿轮与下支撑板之间。

作为优选，传动齿轮607上下两侧均设置有喇叭口导向面60702，可以方便传动齿轮旋入传动螺杆的螺纹段。

作为优选，传动齿轮607上下两侧均设置限位上弹簧和下弹簧的凹槽60703，可以实现对弹簧（上弹簧或下弹簧）的限位。

作为优选，传动螺杆604设置有顶部的D型切口段60401、凸台面60402、中部的螺纹段60404和两端的光面段60403，D型切口段位于凸台面60402上端，凸台面用于将传动螺杆限位在上支撑板下方，光面段60403直径小于螺纹段60404最小直径，确保传动齿轮内螺纹与传动螺杆的螺纹进行螺纹传动脱离后，可以在光面段进行旋转而不干涉。

作为优选，上支撑板的下方设置限位上弹簧的上凹槽，下支撑板的上方设置限位下弹簧的下凹槽，可以实现对弹簧（上弹簧或下弹簧）的限位。

本发明的阀封组件包括阀封2、阀封螺母202、隔板3、螺杆4和拨叉5，阀封螺母202设置在阀封2下方，隔板3中心设置通孔，阀封螺母202滑动设置在与隔板的通孔内；阀封螺母202上设置阀封导向凸台201，隔板3的通孔内上设置与阀封导向凸台201相配合的导向凹槽301；阀封螺母202设置内螺纹，螺杆4外设置有与阀封螺母的内螺纹相配合的外螺纹，螺杆下方设置D型孔，螺杆的D型孔与传动螺杆顶部的D型切口段60401相配合；传动螺杆604转动带动螺杆转动，螺杆驱动阀封螺母带动阀封上下运动实现开关阀。

作为优选，阀封组件还包括拨叉5，拨叉包括D型孔501和凸台502，拨叉的D型孔501与传动螺杆顶部的D型切口段60401相配合，使得拨叉在传动螺杆带动下旋转时不打滑；螺杆下方的D型孔设置为圆形盲孔401，传动螺杆伸入盲孔401部分可以自由相对旋转，螺杆下方设置限位块402，拨叉的凸台502与螺杆的限位块402限位配合，使得当电机出现反向电动势时，拨叉与螺杆之间存在大约一圈空行程（拨叉需要空转一圈左右才能使得拨叉的凸台502与螺杆的限位块402接触，拨叉才能带动螺杆转动），确保阀封不会因电机反向电动势的影响而造成关阀不严，影响用户安全用气。传动螺杆转动带动拨叉转动，拨叉转动时通过凸台驱动螺杆的限位块转动，进而带动螺杆转动，螺杆驱动阀封螺母带动阀封上下运动实现开关阀。

本发明的电机组件包括电机8和电机罩7，电机设置在下支撑板下方，减速器组件和电机均安装在电机罩内。

作为优选，电机罩7下方设置独立的电机盖10，电机盖与电机罩通过超声波焊接。

本发明的安装过程如下：

1.将电机齿轮603安装到电机8的输出轴上，再将电机8安装到电机罩7内，并将电机盖9与电机罩7安装好后超声波焊接在一起；

2.将固定轴610安装在下支撑板609固定孔内，再将双联齿轮602安装在固定轴610上，将上弹簧605和下弹簧608分别安装在上支撑板601和下支撑板609的凹槽内，接着将传动齿轮607旋入传动螺杆604的螺纹段60404后，下端穿过下弹簧放入下支撑板609的固定孔内，D型切口段60401穿过上弹簧、上支撑板601的安装孔，此时传动螺杆604的凸台面60402与上支撑板601配合限位，再用两颗销钉606固定上支撑板601和下支撑板609，此时减速器组件6已安装好，并安装放入电机罩7内，使得双联齿轮602与电机齿轮603啮合；

3.将阀封2通过阀封导向凸台201与隔板3的导向凹槽301配合后安装到隔板3上，再将螺杆4旋入阀封2的阀封螺母202上，接着将拨叉5放入传动螺杆604的D型切口段60401后，将螺杆4、阀封2和隔板3一同安装到传动螺杆604的D型切口段60401和电机罩7上，再将阀体1安装到隔板3上，最后用螺钉将阀体1、隔板3、电机罩7三者连接固定，此时本发明已安装完成。

本发明的工作原理如下：

在开关阀过程中，当电机齿轮603带动双联齿轮602转动，双联齿轮602带动传动齿轮607沿着传动螺杆604的螺纹段60404进行螺旋上升或下降，此时传动齿轮607压缩上弹簧605或下弹簧608，当上弹簧605或下弹簧608压力大于或等于传动螺杆604轴向方向的负载压力时或传动齿轮607对传动螺杆604的螺旋扭力大于传动螺杆604转动时所需的扭力时，则传动齿轮607停止向上或者向下运动，传动螺杆604在传动齿轮607的带动下开始旋转，开关阀到位后，传动螺杆604停止运动，传动齿轮607沿着传动螺杆604的螺纹段继续进行螺旋上升或下降，直到螺纹啮合脱离后，传动齿轮607在传动螺杆604的光面段60403进行空转，以此来达到防止电机堵转的目的。

进一步的，反向运动时，由于上弹簧605或下弹簧608对传动齿轮607有压力，在双联齿轮602的带动下，传动齿轮607与传动螺杆604的螺纹啮合（同理于：螺母旋开脱离螺杆后，只要压着螺母或靠螺母自重，再加上反向旋转，则螺母再次旋入螺杆内），直到传动齿轮607压缩另一端弹簧（上弹簧或下弹簧）时，根据上述描述的反向运动，阀门进行开关阀。

本发明的扭力自适应的特殊工作原理如下：

一般的电机阀主动齿轮和从动齿轮之间没有设计空行程或者这设计了一段固定的空行程，其目的是为了给予电机一段提速的时间，所以电机的电流变化过程一般是启动电流（大），空行程电流（小），负载电流（瞬时增大并达到平衡），由于空行程是固定的，所以整个过程时间是一定的，因此在一定时间内，电机阀工作气压越大，负载电流上升的速度就越快，不利于延长电机的使用寿命；

本发明的结构特点和工作原理可以根据电机阀所工作的气压改变而自动适应所开关阀的扭力需求，且可以自动调节开关阀时间，以此来控制电机电流上升的过程更缓和，进一步保护电机使用寿命。

本发明自适应的原理是，当上弹簧605或下弹簧608压力大于或等于传动螺杆604轴向方向的负载压力时或传动齿轮607对传动螺杆604的螺旋扭力大于传动螺杆604转动时所需的扭力时，则传动齿轮607停止向上或者向下运动，传动螺杆604在传动齿轮607的带动下开始旋转，因此电机阀工作的气压越大，则传动齿轮607压缩弹簧的行程越多，所需要的时间越长，电机的电流逐步缓慢上升，最后达到峰值并平衡。本发明巧妙的利用了通过改变行程长短来改变时间长短，以此来防止电流短时间内急速上升的现象，有效的保护和延长了电机的使用寿命。

Claims (10)

1.一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，包括配合连接的阀体、阀封组件、减速器组件和电机组件，其特征在于所述减速器组件包括上支撑板、下支撑板、电机齿轮、双联齿轮、传动螺杆和传动齿轮，双联齿轮通过固定轴设置在上支撑板和下支撑板之间，电机齿轮设置在电机输出轴上且与双联齿轮下部的大齿轮啮合，传动齿轮设置在传动螺杆上且与双联齿轮上部的小齿轮啮合，传动螺杆限位设置在上支撑板和下支撑板之间且传动螺杆的上部伸出上支撑板与阀封组件配合连接；所述传动齿轮内设置内螺纹，传动螺杆设置一段与传动齿轮的内螺纹相配合的螺纹段；所述传动螺杆外套接设置上弹簧和下弹簧，上弹簧位于传动齿轮与上支撑板之间，下弹簧位于传动齿轮与下支撑板之间。

2.根据权利要求1所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述传动齿轮上下两侧均设置有便于传动齿轮旋入传动螺杆螺纹段的喇叭口导向面。

3.根据权利要求1或2所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述传动齿轮上下两侧均设置限位上弹簧和下弹簧的凹槽。

4.根据权利要求1所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述传动螺杆设置有顶部的D型切口段、凸台面、中部的螺纹段和两端的光面段，D型切口段位于凸台面上端，凸台面用于将传动螺杆限位在上支撑板下方，光面段直径小于螺纹段最小直径。

5.根据权利要求1所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述上支撑板的下方设置限位上弹簧的上凹槽，下支撑板的上方设置限位下弹簧的下凹槽。

6.根据权利要求1所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述所述阀封组件包括阀封、阀封螺母、隔板、螺杆和拨叉，阀封螺母设置在阀封下方，隔板中心设置通孔，阀封螺母滑动设置在与隔板的通孔内；所述阀封螺母上设置阀封导向凸台，隔板的通孔内上设置与阀封导向凸台相配合的导向凹槽；所述阀封螺母设置内螺纹，螺杆外设置有与阀封螺母的内螺纹相配合的外螺纹，螺杆下方设置D型孔，螺杆的D型孔与传动螺杆顶部的D型切口段相配合；传动螺杆转动带动螺杆转动，螺杆驱动阀封螺母带动阀封上下运动实现开关阀。

7.根据权利要求6所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述阀封组件还包括拨叉，拨叉包括D型孔和凸台，拨叉的D型孔与传动螺杆顶部的D型切口段相配合；所述螺杆下方的D型孔设置为圆形盲孔，螺杆下方设置限位块，拨叉的凸台与螺杆的限位块限位配合；传动螺杆转动带动拨叉转动，拨叉转动时通过凸台驱动螺杆的限位块转动，进而带动螺杆转动，螺杆驱动阀封螺母带动阀封上下运动实现开关阀。

8.根据权利要求1所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述电机组件包括电机和电机罩，电机设置在下支撑板下方。

9.根据权利要求8所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述减速器组件和电机均安装在所述电机罩内。

10.根据权利要求8所述的一种扭力自适应双向无堵转螺杆式电机阀，其特征在于所述电机罩下方设置独立的电机盖，电机盖与电机罩通过超声波焊接。

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