CN114923018A - 一种电动执行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动执行器，涉及执行器领域，包括箱体、执行机构、驱动电机、传动机构和模式切换机构，执行机构的执行作用端作用于球阀的手柄，模式切换机构用于切换球阀自动模式与手动模式之间的模式切换，自动模式时，驱动电机通过传动机构驱动执行机构转动，手动模式时，驱动电机的动力输出端与执行机构的动力输入端断开；通过模式切换机构的作用，控制驱动电机是否能够通过传动机构将转动驱动力传输到执行机构上，实现球阀自动开关和手动开关的模式切换，同时由于执行机构可转动安装在箱体上，因此处于手动模式时，电动执行器的执行机构可以随着手柄的转动而转动，无需拆除执行机构的执行作用端与手柄之间的连接结构，操作方便简单。

Description

一种电动执行器

技术领域

本发明涉及执行器领域，尤其涉及一种电动执行器。

背景技术

电动执行器用于把阀门驱动至全开或全关的位置，用于控制阀的执行机构能够精确的使阀门走到任何位置，目前对于管道阀门的智能化改造市场火热，在实际使用时，可能会遇到电动执行器发生故障无法使用，同时电动执行器的执行作用端与球阀的手柄一般采用固定连接的方式，因此由于电动执行器的执行作用端的限制，需要拆除电动执行器的执行作用端与手柄固定连接，然后才能通过手动的方式转动手柄切换球阀的开关状态。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种电动执行器。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种电动执行器，包括：

箱体；

执行机构；执行机构的执行作用端位于箱体外，执行机构的执行作用端作用于球阀的手柄；

驱动电机；

传动机构；

模式切换机构；模式切换机构用于切换球阀自动模式与手动模式之间的模式切换，驱动电机、传动机构和模式切换机构均安装在箱体内，球阀为自动模式时，驱动电机通过传动机构驱动执行机构转动，球阀为手动模式时，驱动电机的动力输出端与执行机构的动力输入端断开。

本发明的有益效果在于：通过模式切换机构的作用，控制驱动电机是否能够通过传动机构将转动驱动力传输到执行机构上，实现球阀自动开关和手动开关的模式切换，同时由于执行机构可转动安装在箱体上，因此处于手动模式时，电动执行器的执行机构可以随着手柄的转动而转动，无需拆除执行机构的执行作用端与手柄之间的连接结构，操作方便简单。

附图说明

图1是本发明一种电动执行器的结构示意图；

图2是本发明一种电动执行器的内部结构示意图；

图3是本发明一种电动执行器中执行机构的结构示意图；

图4是本发明一种电动执行器中模式切换机构的安装示意图；

图5是本发明一种电动执行器中模式切换机构的分解示意图；

其中相应的附图标记为：

1-箱体，2-驱动电机，3-第一齿轮，4-第二齿轮，5-第三齿轮，6-提拉杆，7-旋钮，8-提拉环，9-提拉斜面，10-复位弹性件，11-执行轴，12-支撑板，13-夹臂，14-腰型槽，15-螺杆，16-螺母滑块，17-限位面，18-微动开关，19-第一安装孔,20-安装件，21-电路板，22-隔板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种电动执行器，包括：

箱体1；

执行机构；执行机构的执行作用端位于箱体1外，执行机构的执行作用端作用于球阀的手柄，执行机构可转动安装在箱体1上；

驱动电机2；

传动机构；

模式切换机构；模式切换机构用于切换球阀自动模式与手动模式之间的模式切换，驱动电机2、传动机构和模式切换机构均安装在箱体1内，球阀为自动模式时，驱动电机2通过传动机构驱动执行机构转动，球阀为手动模式时，驱动电机2的动力输出端与执行机构的动力输入端断开。

如图1、图2所示，箱体1包括箱盒、隔板和箱盖，隔板与箱盒之间通过螺钉固定连接，隔板将整个箱体1分为上下两层，下层用于安装机械运转部件，上层安装电路板等电子元器件，电路板由卡扣固定在隔板上，箱盒与箱盖之间设计为卡扣连接，箱盒与隔板构成了一个安装O形圈的槽，密封圈安装在该槽内，将箱盒与隔板之间密封。

如图2、图3所示，传动机构包括第一齿轮3、第二齿轮4和第三齿轮5，驱动电机2用于驱动第一齿轮3转动，第一齿轮3和第二齿轮4可转动安装在箱体1内，执行机构的动力输入端与第三齿轮5的转动中心固定连接，模式切换机构的切换作用端作用于第二齿轮4，球阀为自动模式时，第一齿轮3与第二齿轮4啮合传动，第二齿轮4与第三齿轮5啮合传动，球阀为手动模式时，第二齿轮4与第三齿轮5或第一齿轮3的啮合传动断开分离，第一齿轮3的内侧壁和外侧壁均设置有齿牙，第一齿轮3通过台阶轴可转动安装箱体1上，第一齿轮3只能相对于箱体1发生相对转动，第二齿轮4的齿牙与第一齿轮3内侧壁的齿牙啮合传动，第二齿轮4套装在台阶轴上，第二齿轮4相对于箱体1可以发生相对转动和相对移动，第二齿轮4的齿宽大于第一齿轮3内侧壁齿牙的齿宽，驱动电机2的转轴上固定安装有传动齿轮，传动齿轮与第一齿轮3外侧壁的齿牙啮合传动。

如图1、图2、图4、图5所示，模式切换机构包括提拉件和复位件，提拉件用于断开第二齿轮4与第三齿轮5或第一齿轮3的啮合传动，复位件用于恢复第二齿轮4与第三齿轮5或第一齿轮3的啮合传动。

如图1、图2、图4、图5所示，提拉件包括提拉杆6和动力驱动件，第二齿轮4上设置有提拉环8，箱体1的箱盖上设置有第一安装孔19，提拉杆6的第一端穿过第一安装孔19与动力驱动件的动力输出端固定连接，球阀为手动模式时，提拉杆6的第二端与提拉环8挤压接触，提拉杆6上设置有O型槽，O型槽内安装有橡胶圈，橡胶圈用于提拉杆6与箱盖之间的密封。

动力驱动件为旋钮7，提拉杆6可转动安装在箱体1上，提拉杆6的第一端与旋钮7的转动中心固定连接，提拉杆6的第二端设置有提拉斜面9，球阀为手动模式时，提拉环8与提拉斜面9挤压接触，提拉斜面9由两个平面和一个螺旋面组成，螺旋面位于两个平面之间，两个平面之间的高度差值不小于第一齿轮3内侧壁齿牙的齿宽。

如图4、图5所示，复位件包括复位弹性件10，复位弹性件10的两个弹力作用端分别作用于箱体1和第二齿轮4，复位弹性件10对第二齿轮4的弹力方向与提拉件的提拉作用方向相反，复位弹性件10的弹性形变量一直大于零，复位弹性件10为压缩弹簧，压缩弹簧的两端分别与隔板和第二齿轮4挤压接触，压缩弹簧一直处于压缩状态，

当旋钮7带动提拉杆6旋转180度时，在提拉杆6的提拉斜面9的作用下带动第二齿轮4沿台阶轴轴向方向远离第一齿轮3，使得第二齿轮4与第一齿轮3内侧壁的齿牙脱离，在此过程中，压缩弹簧被进一步压缩储蓄能量，并且在提拉斜面9的作用下，保持第二齿轮4的位置，便可以实现断开驱动电机2与执行机构之间的动力传输，这样就可以方便的手动开关阀；当旋钮7带动提拉杆6反方向旋转180度时，提拉斜面9与第二齿轮4的提拉环8分离，第二齿轮4失去提拉斜面9向上的支撑力，此时压缩弹簧释放能量，第二齿轮4在压缩弹簧的弹力作用下沿着台阶轴轴向方向靠近第一齿轮3，使得使得第二齿轮4与第一齿轮3内侧壁的齿牙重新啮合，这样就能自动开、关阀。

如图1、图2、图3所示，执行机构包括：

执行轴11；执行轴11可转动安装在箱体1上，执行轴11的第一端与第三齿轮5的转动中心固定连接，箱体1上设置有第二安装孔，执行轴11的第二端穿过第二安装孔；

支撑板12；执行轴11的第二端与支撑板12固定连接；

两个夹臂13；两个夹臂13安装在支撑板12上，两个夹臂13相对的侧面分别与手柄的两个侧面挤压接触。

执行轴11上设置有两个O型圈槽，两个O型圈槽内均安装有橡胶圈，该橡胶圈用于执行轴11与箱盒之间的密封，执行轴11的第二端设置也有螺纹孔，支撑板12上设置有通孔，锁紧螺钉依次穿过垫片和支撑板12上的通孔与执行轴11上的螺纹孔螺纹连接。

如图3所示，执行机构还包括两个固定件和调节件，两个夹臂13的第一端分别通过两个固定件与支撑板12固定连接，调节件用于调节两个夹臂13之间的间距。

如图3所示，固定件包括螺钉、垫片和套筒，夹臂13的第一端设置有安装孔，套筒安装在安装孔内，支撑板12上设置有螺纹孔，螺钉依次穿过垫片和套筒与支撑板12上的螺纹孔螺纹连接，夹臂13第一端的两侧面分别与垫片和支撑板12接触。

如图3所示，调节件包括三个腰型槽14、螺杆15和螺母滑块16，三个腰型槽14分别设置在两个夹臂13和支撑板12上，螺杆15依次穿过三个腰型槽14与螺母滑块16螺纹连接，螺母滑块16的第一端两侧均设置有限位面17，限位面17用于限制螺母滑块16与腰型槽14发生相对转动，限位面17与腰型槽14的侧面接触，

螺母滑块16可同时在这三个腰形槽内滑动，由于两个夹臂13可绕套筒旋转，当螺母滑块16在支撑板12的腰形槽内滑动时两个夹臂13之间的距离就会发生变化，由此来调节电动执行器的机械爪间距以适应不同宽度的球阀手柄，螺母滑块16上设置有与支撑板12的腰形槽配合的限位面17，机械爪被调节到合适宽度后可以方便的拧紧螺杆15，将两个夹臂13同时固定住。

电动执行器还包括两个微动开关18，两个微动开关18分别用于检测执行机构的开阀到位和关阀到位，两个微动开关18的控制信号输出端均与驱动电机2的控制信号输入端连接，第三齿轮5为扇形齿轮，由两个微动开关18构成一个对扇形齿轮的90度限位机构。

本发明一种电动执行器的工作原理如下：

使用电动执行器时，通过安装件20将箱体1安装在球阀附近，通过调节件调节两个夹臂13使得电动执行器的主轴与球阀手柄的旋转中心对齐，调节后固定两个夹臂13的位置，既可完成安装；

自动模式使用球阀时，提拉环8与提拉杆6上提拉斜面9的下端接触，第二齿轮4与第一齿轮3内侧壁的齿牙啮合，驱动电机2与执行机构之间的动力传输连通；

手动模式使用球阀时，转动旋钮7，带动提拉杆6一同转动，使得提拉环8在提拉斜面9的作用下沿台阶轴轴向方向远离第一齿轮3，在此过程中，压缩弹簧被进一步压缩储蓄能量，转动到位时，提拉环8与提拉杆6上提拉斜面9的上端挤压接触，并且在提拉斜面9的作用下，保持第二齿轮4的位置，便可以实现断开驱动电机2与执行机构之间的动力传输，这样就可以方便的手动开关阀。

将旋钮7旋转到手动位置，断开驱动电机2与执行机构之间的动力传输，由于执行机构可转动安装在箱体1上，因此处于手动模式时，电动执行器的执行机构可以随着手柄的转动而转动，无需拆除执行机构的执行作用端与手柄之间的连接结构，操作方便简单，而且可以长期保持手动功能；

本申请可以根据实际情况灵活调节电动执行器两个夹臂13之间距离，对不同宽度手柄的球阀(旋塞阀)适应性好，可靠性高；

本申请将整个控制箱体1设计为全密封结构，可以很好的保护电机、电子元器件、齿轮等零件不被腐蚀，提高了电动执行器的使用寿命。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动执行器，其特征在于，包括：

箱体；

执行机构；执行机构的执行作用端位于箱体外，执行机构的执行作用端作用于球阀的手柄，执行机构可转动安装在箱体上；

驱动电机；

传动机构；

模式切换机构；模式切换机构用于切换球阀自动模式与手动模式之间的模式切换，驱动电机、传动机构和模式切换机构均安装在箱体内，球阀为自动模式时，驱动电机通过传动机构驱动执行机构转动，球阀为手动模式时，驱动电机的动力输出端与执行机构的动力输入端断开。

2.根据权利要求1所述的一种电动执行器，其特征在于，传动机构包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，驱动电机用于驱动第一齿轮转动，第一齿轮和第二齿轮可转动安装在箱体内，执行机构的动力输入端与第三齿轮的转动中心固定连接，模式切换机构的切换作用端作用于第二齿轮，球阀为自动模式时，第一齿轮与第二齿轮啮合传动，第二齿轮与第三齿轮啮合传动，球阀为手动模式时，第二齿轮与第三齿轮或第一齿轮的啮合传动断开分离。

3.根据权利要求2所述的一种电动执行器，其特征在于，模式切换机构包括提拉件和复位件，提拉件用于断开第二齿轮与第三齿轮或第一齿轮的啮合传动，复位件用于恢复第二齿轮与第三齿轮或第一齿轮的啮合传动。

4.根据权利要求3所述的一种电动执行器，其特征在于，提拉件包括提拉杆和动力驱动件，第二齿轮上设置有提拉环，箱体上设置有第一安装孔，提拉杆的第一端穿过第一安装孔与动力驱动件的动力输出端固定连接，球阀为手动模式时，提拉杆的第二端与提拉环挤压接触。

5.根据权利要求4所述的一种电动执行器，其特征在于，动力驱动件为旋钮，提拉杆可转动安装在箱体上，提拉杆的第一端与旋钮的转动中心固定连接，提拉杆的第二端设置有提拉斜面，球阀为手动模式时，提拉环与提拉斜面挤压接触。

6.根据权利要求3-5任一项所述的一种电动执行器，其特征在于，复位件包括复位弹性件，复位弹性件的两个弹力作用端分别作用于箱体和第二齿轮，复位弹性件对第二齿轮的弹力方向与提拉件的提拉作用方向相反，复位弹性件的弹性形变量一直大于零。

7.根据权利要求2-5任一项所述的一种电动执行器，其特征在于，执行机构包括：

执行轴；执行轴可转动安装在箱体上，执行轴的第一端与第三齿轮的转动中心固定连接，箱体上设置有第二安装孔，执行轴的第二端穿过第二安装孔；

支撑板；执行轴的第二端与支撑板固定连接；

两个夹臂；两个夹臂安装在支撑板上，两个夹臂相对的侧面分别与手柄的两个侧面接触。

8.根据权利要求7所述的一种电动执行器，其特征在于，执行机构还包括两个固定件和调节件，两个夹臂的第一端分别通过两个固定件与支撑板固定连接，调节件用于调节两个夹臂之间的间距。

9.根据权利要求8所述的一种电动执行器，其特征在于，调节件包括三个腰型槽、螺杆和螺母滑块，三个腰型槽分别设置在两个夹臂和支撑板上，螺杆依次穿过三个腰型槽与螺母滑块螺纹连接，螺母滑块的第一端两侧均设置有限位面，限位面用于限制螺母滑块与腰型槽发生相对转动，限位面与腰型槽的侧面接触。

10.根据权利要求1所述的一种电动执行器，其特征在于，电动执行器还包括两个微动开关，两个微动开关分别用于检测执行机构的开阀到位和关阀到位，两个微动开关的控制信号输出端均与驱动电机的控制信号输入端连接。

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