CN116771931A - 一种低扭矩燃气蝶阀及其控制方法 - Google Patents

Abstract

发明提供一种低扭矩燃气蝶阀及其控制方法，包括阀体模块、手动操作模块、液压驱动模块和控制模块，阀体模块包括主阀体、第一副阀体和第二副阀体，第一副阀体和第二副阀体对称安装在主阀体的两侧，且第一副阀体和第二副阀体的组成结构相同，主阀体内设置有蝶阀，蝶阀的蝶板上设置有与蝶板仿形的半圆形滑槽，且半圆形滑槽与蝶板之间设置有第一柱塞；蝶阀的上下两个端面上均固定有凸轮推动件，主阀体朝向第一副阀体和第二副阀体的轴向方向上对称设置有圆柱推动件，圆柱推动件上开设有与所述凸轮推动件仿形的凹槽，当蝶阀关闭时，半圆形滑槽充分抵靠圆柱推动件，有效减小了在操作蝶阀时的操作力矩，并且可远距离自动化操作低扭矩燃气蝶阀。

Description

一种低扭矩燃气蝶阀及其控制方法

技术领域

本发明涉及蝶阀技术领域，尤其涉及一种低扭矩燃气蝶阀及其控制方法。

背景技术

传统的蝶阀是通过单一的蝶板作为启闭件，利用蝶板绕着阀杆转动90度实现阀的闭合和开启，阀杆带动蝶板实现转动，蝶板两端设置有阀座，阀座与蝶板之间设有密封圈，阀座另一端上设有弹簧，由于弹簧所给的弹簧力使之蝶板和阀座密封起来，对于传统的蝶阀有以下的缺点：1、手轮的转动过程直接受到阀杆所给的扭力，还要受到传输流体的压力和阀座弹簧所给蝶板的压力，在启闭蝶阀的过程中对操作人员不利；2、当蝶阀有开启角度时，由于流体的节流，使蝶阀的前后压差增大，这个压差作用在蝶板上，使得阀杆需要较大的力矩才能带动蝶板转动，所以在此操作蝶阀时力矩变化较大；3、蝶阀关闭后，由于介质或环境的变化，蝶阀部件的热胀会使蝶板和阀座之间的压力变大，反映到阀杆上，就为再次开启蝶阀带来了困难；4、传统蝶阀的由于长时间工作，蝶板关闭不严，造成蝶板磨损和阀座磨损，从而造成流体介质的泄露，对管道的工作环境造成影响，造成一定的经济损失和环境污染；5、因蝶阀通常工作在一些偏僻和恶劣的环境下，对于手动检测泄露和密封性带来很大的困难，自动化检测的检测程度低；6、传统的蝶阀在腐蚀性、非腐蚀性和易燃性介质时，容易造成阀座的密封圈腐蚀，从而造成密封不严，造成一些经济损失和人为灾害。

发明内容

本发明公开的一种低扭矩燃气蝶阀及其控制方法，解决了传统蝶阀在开启时需要较大的操作力矩的问题，有效减少了操作蝶阀时的操作力矩，且使得蝶阀开启的角度可控。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明一方面公开一种低扭矩燃气蝶阀，包括阀体模块、手动操作模块、液压驱动模块和控制模块，其中，所述阀体模块包括主阀体、第一副阀体和第二副阀体，所述第一副阀体和第二副阀体对称安装在所述主阀体的两侧，且所述第一副阀体和第二副阀体的组成结构相同，所述主阀体内形成有阀腔，所述阀腔内设置有蝶阀，所述蝶阀的蝶板上设置有与所述蝶板仿形的半圆形滑槽，且半圆形滑槽与所述蝶板之间设置有第一柱塞，以推动半圆形滑槽沿所述蝶板的径向移动；所述蝶阀的上下两个端面上均固定有凸轮推动件，所述主阀体朝向所述第一副阀体和第二副阀体的轴向方向上对称设置有圆柱推动件，所述圆柱推动件上开设有与所述凸轮推动件仿形的凹槽，且当蝶阀关闭时，所述半圆形滑槽充分抵靠所述圆柱推动件；所述第一副阀体包括阀体、阀体支撑架、阀圈和阀座，所述阀体固定安装在所述阀体支撑架上，所述阀圈连接所述阀体，所述阀座安装在所述阀体内，且所述阀座朝向所述蝶阀的端面与所述圆柱推动件相接触，且所述阀座和所述阀体之间设置有第二柱塞，以推动所述阀座沿第一副阀体的轴向移动；

手动操作模块用以手动操作蝶阀，所述手动操作模块包括手轮、连杆、第一阀杆、第一齿轮、第二齿轮和第二阀杆，所述连杆的一端固定连接所述手轮，所述连杆的另一端连接所述第一阀杆的一端，所述连杆上开设有位置对称且沿其轴向延伸的平行滑槽，所述第一阀杆的另一端终端转动连接有第一齿轮，所述第一阀杆上开设有螺旋形滑槽，所述第二阀杆的一端固定连接所述蝶阀，所述第二阀杆的另一端终端转动连接有第二齿轮，且所述第二齿轮与所述第一齿轮相啮合，所述连杆向下移动带动所述第一阀杆转动；

液压驱动模块用以实现自动化操作蝶阀，所述液压驱动模块包括驱动液压缸、伺服电机、油箱、泵、阀块、传动机构和增压液压缸，所述伺服电机的输出轴连接所述泵的输入轴，所述泵的油口A、B连接所述阀块的油口S、P，所述阀块的油口A、B连接所述驱动液压缸的油口A、B，所述驱动液压缸的缸杆终端抵靠所述传动机构，所述传动机构固定连接所述第一阀杆，用以将所述驱动液压缸缸杆的直线运动转化为所述第一阀杆的旋转运动，所述增压液压缸固定在所述阀体上；所述控制模块包括控制器和显示屏，所述控制器内集成有控制算法实现蝶阀的自动化控制，所述显示屏用以显示。

进一步地，蝶阀还包括泄露检测模块，所述泄露检测模块包括第一压力传感器、第二压力传感器和信号传输装置，其中，第一压力传感器用以实时检测蝶阀进油口的压力值，所述第一压力传感器固定安装在所述第一副阀体上；第二压力传感器用以实时检测蝶阀出油口的压力值，所述第二压力传感器固定安装在所述第二副阀体上；信号传输装置用以将所述第一压力传感器和所述第二压力传感器采集到的数据传送至所述控制模块。

进一步地，所述半圆形滑槽通过弹簧连接所述蝶板。

进一步地，所述半圆形滑槽与所述圆柱推动件之间设置有压力应变片，用以检测所述半圆形滑槽伸出时是否充分抵靠所述圆柱推动件。

进一步地，所述圆柱推动件与所述阀座相接触的作用面上设置有压力应变片，用以检测两个所述圆柱推动件是否充分接触。

进一步地，所述第二阀杆上固定有角度传感器。

进一步地，所述阀块包括三位四通电磁阀、第一二位四通电磁阀、第二二位四通电磁阀、第一单向阀、第二单向阀、第一溢流阀、第二溢流阀和第三溢流阀，所述三位四通电磁阀的油口A、第二溢流阀的油口P、第二溢流阀的油口A、第一二位四通电磁阀的油口P通过液压油路连接；三位四通电磁阀的油口B、第三溢流阀的油口P、第三溢流阀的油口A和第二二位四通电磁阀油口P通过液压油路连接。

进一步地，所述传动结构包括第一固定板、第二固定板和滑块，所述第一固定板和所述第二固定板均固定在所述第一阀杆上，所述第一固定板和所述第二固定板上均开设有环形槽，所述滑块设置在所述第一固定板和所述第二固定板之间，且滑块在进行直线运动时，推动所述第一固定板和所述第二固定板沿所述环形槽的轨迹旋转；所述滑块上设置有导向杆，所述滑块上还固定有位移传感器。

进一步地，蝶阀还包括报警模块，当泄露检测模块检测到蝶阀有泄漏时，发出警报信号。

本发明另一方面公开一种低扭矩燃气蝶阀的控制方法，包括以下步骤：

S1：将蝶阀的控制系统进行初始化，如果不正常，不继续向下执行，检查故障；如果正常，向下继续执行；

S2：检查控制模块中的显示屏是否能显示传感器数据，如果不能，不继续向下执行，检查故障；如果正常，向下继续执行；

S3：手动/自动模式判断，通过控制模块中的手动/自动切换按钮判断是否为自动模式，如若为手动模式，则进入步S4.1；如若为自动模式，则进入S4.2；

S4.1：手动模式：手动控制模式开启后，设置控制器为手动控制程序状态，进入步骤S4.1.1；

S4.1.1：手动控制主要是通过人操作手轮使蝶阀的蝶板达到开启和关闭的状态，通过控制模块的按钮对第一二位四通电磁阀和第二二位四通电磁阀输出电信号，观察显示屏中角度传感器和位移传感器的反馈值，并判断蝶板是否达到目标位置或者是否完成预想位姿，如果达到，可以进行下一步工作，如果未达到，通过手轮进行调整；

S4.2：自动模式开启后，设置控制器为自动控制程序状态，进入步骤S4.2.1；

S4.2.1：参数设定，设定蝶板的位置和控制算法参数；

S4.2.2：控制器采集每一个扫描周期的数据，控制器输出并行的电信号分别控制三位四通电磁阀、第一二位四通电磁阀和第二二位四通电磁阀；

当需要关闭蝶阀时：

当控制器接收到蝶阀关闭动作指令后，将动作指令转换为蝶阀关闭的角度，并将此作为目标位置，通过角度传感器和位移传感器实时检测实际角度值和位移值，并将实际角度值和位移值与目标角度值和位移值分别做差，经过神经网络运算后，将其输入至驱动液压缸，使其作为输入信号，驱动液压缸拉动滑块移动，使得第一阀杆旋转，进而带动第二阀杆旋转，从而驱动蝶板转动，蝶板运动到目标位置后，第二柱塞就会推动阀座轴向移动，进而推动圆柱推动件移动，当蝶阀对称的两个圆柱推动件与凸轮推动件接触后，安装在圆柱推动件与阀座接触作用面上的压力应变片检测左右两个圆柱推动件是否充分接触；第一柱塞推动半圆形滑槽抵住圆柱推动件的内壁，安装在半圆形滑槽与圆柱推动件接触面上的压力应变片检测半圆形滑槽和圆柱推动件是否充分接触，如检测出的数值均正常，则停止运动；

当需要打开蝶阀时：

当控制器接收到蝶阀开启指令后，将动作指令转换为蝶阀开启的角度，并将此作为目标位置，通过角度传感器和位移传感器实时检测实际角度值和位移值，并将实际角度值和位移值与目标角度值和位移值分别做差，经过神经网络运算后，将其输入至驱动液压缸，使其作为输入信号，驱动液压缸推动滑块移动，使得第一阀杆旋转，进而带动第二阀杆旋转，从而驱动蝶板转动，并且在蝶板转动的同时第一柱塞和第二柱塞停止进油，蝶板上的弹簧会拉动半圆形滑槽紧贴蝶板，凸轮推动件也会推动两侧圆柱推动件往左右两侧移动，蝶板运动到目标位置后，第二柱塞就会推动阀座轴向移动，进而推动圆柱推动件移动，当蝶阀对称的两个圆柱推动件与凸轮推动件接触后，安装在圆柱推动件与阀座接触作用面上的压力应变片检测左右两个圆柱推动件是否充分接触；如检测出的数值均正常，则停止运动。

有益技术效果：

1、本发明公开一种低扭矩燃气蝶阀，包括阀体模块、手动操作模块、液压驱动模块和控制模块，解决了传统蝶阀在开启时需要较大的操作力矩的问题，有效减少了操作蝶阀时的操作力矩，且使得蝶阀开启的角度可控；

2、本发明中，采用直线往复运动转化为旋转运动的驱动方式，采用驱动液压缸与滑块直接相连的结构，有效减小了蝶阀驱动装置的体积，并且获得了更大的输出力，提升了控制精度；

3、本发明中，在第二柱塞的作用下，阀座可向两侧进行轴向移动，降低了阀座和蝶板之间的摩擦阻力，减小了阀杆的驱动力，并且减小了第二阀杆的驱动扭矩，降低了操作人员的劳动强度；

4、本发明中，半圆形滑槽与所述蝶板之间设置有第一柱塞；阀座和所述阀体之间设置有第二柱塞，可以减少在蝶板启闭时的磨损，增强蝶板与阀体的气密性；

5、本发明中，蝶阀包括泄露检测模块，可以实时检测到蝶阀是否发生泄露；

6、本发明中，主阀体朝向所述第一副阀体和第二副阀体的轴向方向上对称设置有圆柱推动件，所述圆柱推动件上开设有与所述凸轮推动件仿形的凹槽，两个圆柱推动件阀闭合接触后相当于一个内胆，增强了蝶阀的密封性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明所述的一种低扭矩燃气蝶阀的整体结构示意图；

图2为本发明所述的一种低扭矩燃气蝶阀的整体结构的剖视图；

图3为本发明所述的一种低扭矩燃气蝶阀去除外壳后的结构示意图；

图4为本发明所述的一种低扭矩燃气蝶阀中阀体模块的圆柱推动件的结构示意图；

图5为本发明所述的一种低扭矩燃气蝶阀中阀体模块的半圆形滑槽的结构示意图；

图6为本发明所述的一种低扭矩燃气蝶阀中连杆的结构示意图；

图7为本发明所述的一种低扭矩燃气蝶阀中第一阀杆的结构示意图；

图8为本发明所述的一种低扭矩燃气蝶阀中蝶阀和半圆形滑槽的爆炸图；

图9为本发明所述的一种低扭矩燃气蝶阀中第一副阀体的爆炸图；

图10为本发明所述的一种低扭矩燃气蝶阀中液压驱动模块的液压原理图；

图11为本发明所述的一种低扭矩燃气蝶阀中传动结构的爆炸图；

图12为本发明所述的一种低扭矩燃气蝶阀的控制方法流程图；

图13为所述的一种低扭矩燃气蝶阀的动作控制方框图。

其中，1-主阀体，11-第一副阀体，12-第二副阀体，13-蝶阀，131-蝶板，132-半圆形滑槽，133-第一柱塞，14-凸轮推动件，15-圆柱推动件，151-凹槽，111-阀体，112-阀体支撑架，113-阀圈，114-阀座，115-第二柱塞，2-手动操作模块，21-手轮，22-连杆，23-第一阀杆，24-第一齿轮，25-第二齿轮，26-第二阀杆，221-平行滑槽，231-螺旋形滑槽，3-液压驱动模块，31-驱动液压缸，32-伺服电机，33-油箱，34-泵，35-阀块，36-传动机构，37-增压液压缸，41-第一压力传感器，42-第二压力传感器，351-三位四通电磁阀，352-第一二位四通电磁阀，353-第二二位四通电磁阀，354-第一单向阀，355-第二单向阀，356-第一溢流阀，357-第二溢流阀，358-第三溢流阀，361-第一固定板，362-第二固定板，363-滑块，364-导向杆，365-位移传感器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。

本发明一方面公开一种低扭矩燃气蝶阀，参见图1-3，具体地，包括阀体模块、手动操作模块2、液压驱动模块3和控制模块，解决了传统蝶阀在开启时需要较大的操作力矩的问题，有效减少了操作蝶阀时的操作力矩，且使得蝶阀开启的角度可控。

作为本发明的一个实施例，阀体模块包括主阀体1、第一副阀体11和第二副阀体12，第一副阀体11和第二副阀体12对称安装在主阀体1的两侧，且第一副阀体11和第二副阀体12的组成结构相同，主阀体1内形成有阀腔，阀腔内设置有蝶阀13，蝶阀13的蝶板131上设置有与蝶板131仿形的半圆形滑槽132，参见图5，优选地，半圆形滑槽132通过弹簧连接蝶板131(阀开启时半圆形滑槽132会在弹簧的作用下，紧贴蝶板131)，且半圆形滑槽132与蝶板131之间设置有第一柱塞133，以推动半圆形滑槽132沿蝶板131的径向移动。

具体地，第一柱塞133的工作原理具体为：

蝶板131转到阀闭合位置时，第一柱塞133启动，推动半圆形滑槽132沿蝶板131的径向往外滑动，充分抵住圆柱推动件15，使蝶板闭合，且充分密封；当蝶板131要打开时，第一柱塞133首先启动回油，第一柱塞133回缩到蝶板302内，此时弹簧将半圆形滑槽132拉回，蝶阀开启之前起到提前卸荷的作用，蝶板131转动，蝶阀开启，减少阀杆转动的扭矩，从而使蝶板131的打开更为稳定。

作为本发明的一个实施例，蝶阀13的上下两个端面上均固定有凸轮推动件14，主阀体1朝向第一副阀体11和第二副阀体12的轴向方向上对称设置有圆柱推动件15，圆柱推动件15上开设有与凸轮推动件14仿形的凹槽151，参见图4，凸轮推动件14中的滚子与圆柱推动件15上的凹槽151的端面相接触，圆柱推动件15远离蝶阀13的端面与阀座114接触，且当蝶阀关闭时，半圆形滑槽132充分抵靠圆柱推动件15，对称设置的圆柱推动件15闭合接触后相当于一个内胆，有效增强了蝶阀的密封性。

作为本发明的一个实施例，第一副阀体11包括阀体111、阀体支撑架112、阀圈113和阀座114，参见图9，阀体111固定安装在阀体支撑架112上，阀圈113连接阀体111，阀座114安装在阀体111内，且阀座114朝向蝶阀13的端面与圆柱推动件15相接触，且阀座114和阀体111之间设置有第二柱塞115，以推动阀座114沿第一副阀体11的轴向移动。

具体地，第二柱塞115的工作原理具体为：

当蝶板131闭合时，第二柱塞115启动，第二柱塞115推动阀座114轴向移动，从而推动圆柱推动件15移动，使两圆柱推动件15充分接触，此过程减少了蝶板131闭合时的摩擦和阀座114的磨损；当蝶板131打开时，第二阀杆转动，带动蝶板131上的凸轮推动件14转动，从而推动圆柱推动件15移动，进而推动阀座114移动，可以减小打开时阀座114与蝶板131之间摩损和阀杆转动的驱动力，也增加了阀座114与蝶板131之间的气密性。

本发明实施例中蝶板的工作过程为：

首先第一柱塞133作用于半圆形滑槽132，第一柱塞133的一端进油使柱塞运动，另一端是弹簧的弹力使第一柱塞133运动，在蝶板131要闭合时，第一柱塞133是进油使第一柱塞133沿蝶板131径向移动，使半圆形滑槽132抵住圆柱推动件15，同时第二柱塞115也会进油工作，第二柱塞115会推动阀座114沿轴向移动，进而阀座114会推动圆柱推动件15轴向移动，当两个圆柱推动件15相互通过凹形槽151和凸轮推动件14的凸形槽充分接触时，则柱塞停止作用，从而达到密封的效果。

作为本发明的一个实施例，手动操作模块2用以手动操作蝶阀，手动操作模块2包括手轮21、连杆22、第一阀杆23、第一齿轮24、第二齿轮25和第二阀杆26，连杆22的一端固定连接手轮21，连杆22的另一端连接第一阀杆23的一端，连杆22上开设有位置对称且沿其轴向延伸的平行滑槽221，参见图6，第一阀杆23的另一端终端转动连接有第一齿轮24，第一阀杆23上开设有螺旋形滑槽231，参见图7，第二阀杆26的一端固定连接蝶阀13，第二阀杆26的另一端终端转动连接有第二齿轮25，优选地，第二阀杆26上设置有角度传感器，用以实时检测第二阀杆26的旋转角度，且第二齿轮25与第一齿轮24相啮合，连杆22向下移动带动第一阀杆23转动。

具体地，手动操作装置2即将连杆22的上下移动转换为第一阀杆23的旋转运动，启用手动操作装置时，通过手轮21向下按，连杆22向下轴向运动，连杆22的内壁设有两个对称的小滚轮，第一阀杆23上端设有螺旋形滑槽231，小滚轮在螺旋形滑槽内滚动一个螺距的距离，第一阀杆23就会转动一圈，在连杆22向下运动时，就会带动小滚轮在螺旋形滑槽231中滚动，从而带动第一阀杆23转动，第一阀杆23转动带动第一齿轮24转动，第一齿轮24转动带动第二齿轮25转动，第二齿轮25的转动带动第二阀杆26转动，从而带动蝶阀旋转一定角度。

作为本发明的一个实施例，液压驱动模块3用以实现自动化操作蝶阀，液压驱动模块3包括驱动液压缸31、伺服电机32、油箱33、泵34、阀块35、传动机构36和两个增压液压缸37，伺服电机32的输出轴连接泵34的输入轴，泵34的油口A、B连接阀块35的油口S、P，阀块35的油口A、B连接驱动液压缸31的油口A、B，驱动液压缸31的缸杆终端抵靠传动机构36，传动机构固定连接第一阀杆23，用以将驱动液压缸31缸杆的直线运动转化为第一阀杆23的旋转运动，两个增压液压缸37分别固定在两个阀体111上(在附图10中，371表示固定在第一副阀体上的第一增压液压缸，372表示固定在第二副阀体上的第二增压液压缸)；优选地，传动结构36包括第一固定板361、第二固定板362和滑块363，参见图11，第一固定板361和第二固定板362均固定在第一阀杆23上，第一固定板361和第二固定板362上均开设有环形槽，滑块363设置在第一固定板361和第二固定板362之间，且滑块363在进行直线运动时，推动第一固定板361和第二固定板362沿环形槽的轨迹旋转；滑块363上设置有导向杆364，滑块363上还固定有位移传感器365。

优选地，阀块35包括三位四通电磁阀351、第一二位四通电磁阀352、第二二位四通电磁阀353、第一单向阀354、第二单向阀355、第一溢流阀356、第二溢流阀357和第三溢流阀358，三位四通电磁阀351的油口A、第二溢流阀357的油口P、第二溢流阀357的油口A、第一二位四通电磁阀352的油口P通过液压油路连接；三位四通电磁阀351的油口B、第三溢流阀358的油口P、第三溢流阀358的油口A和第二二位四通电磁阀353油口P通过液压油路连接，本发明液压驱动模块的液压原理图参见图10。

本发明实施例中，液压驱动模块的具体工作原理为：

液压驱动模块可以推动滑块363沿着滑轨向前移动和向后移动，当电机32通电后，给三位四通电磁阀351左磁铁供电和二位四通电磁阀的磁铁供电，电机32转动，带动泵34转动，液压油从泵34的油口A排出，流向三位四通电磁阀351的油口S，通过三位四通电磁阀351的油口A流出，流向驱动液压缸31的无杆腔，在高压油的作用下，推动活塞杆向外伸出，从而推动滑块363向前移动，阀杆转动蝶阀闭合，同时有杆腔中的液压油通过有杆腔的油口B排出，从三位四通电磁阀351的油口A排出，流向第二溢流阀357的油口P，通过第二溢流阀357的油口A排出，流向第一二位四通电磁阀352的油口P,通过第一二位四通电磁阀352的油口A排出，流向第一增压液压缸的无杆腔，在高压油的作用下推动第一增压液压缸的活塞向前移动，有杆腔的液压油通过油口B回油，在第一增压液压缸的增压腔中是高位油箱通过单向阀给其供油，在活塞杆的推动下增压油通过油口P向外排出，流向第二柱塞115的进油口A,还有从三位四通电磁阀351的油口A的液压油流向第三溢流阀358的油口P，通过第三溢流阀358的油口A排出，流向第二二位四通电磁阀353的油口P，通过第二二位四通电磁阀353的油口A排出，流向第二增压液压缸的无杆腔，在高压油的作用下推动第二增压液压缸的活塞向前移动，有杆腔的液压油通过油口B回油，在第二增压液压缸的增压腔中通过单向阀给其供油，在活塞杆的推动下增压油通过油口P向外排出，流向第二柱塞115的进油口A和第一柱塞133进油口B，使第二柱塞115和第一柱塞133向前伸出；当第二柱塞115和第一柱塞133在弹簧作用下缩回时，同时第二增压液压缸停止供油进行回油；给三位四通电磁阀351右磁铁供电和二位四通电磁阀的磁铁供电，从三位四通电磁阀351的油口A的液压油流向第三溢流阀358的油口P，通过第三溢流阀358的油口A排出，流向第二二位四通电磁阀353的油口P，通过第二二位四通电磁阀353的油口A排出，第二增压液压缸有杆腔的油口B进油，推动活塞杆回缩，无杆腔的油口A回油，流向第二二位四通电磁阀353的油口B，通过第二二位四通电磁阀353的油口S流向油箱；当滑块363向后滑动时，驱动液压缸31的活塞杆回缩，三位四通电磁阀351右磁铁的得电，通过三位四通电磁阀351的油口B排出，流向驱动液压缸31的油口B，推动活塞杆回缩，无杆腔的液压油通过驱动液压缸31的油口A排出，第二溢流阀357和第三溢流阀358起到安全阀的作用，从而可以避免增压油路的压力过高，第一溢流阀356起到维持泵的出口液压油的压力的作用。

作为本发明的一个实施例，控制模块实现蝶阀的自动化操作，具体地，控制模块包括控制器和显示屏，控制器内集成有控制算法实现蝶阀的自动化控制，显示屏用以显示各个传感器采集的数据。

作为本发明的一个优选实施例，蝶阀还包括泄露检测模块和报警模块，泄露检测模块包括第一压力传感器41、第二压力传感器42和信号传输装置，其中，第一压力传感器41用以实时检测蝶阀进油口的压力值，第一压力传感器41固定安装在第一副阀体11上；第二压力传感器42用以实时检测蝶阀出油口的压力值，第二压力传感器42固定安装在第二副阀体12上，信号传输装置用以将第一压力传感器41和第二压力传感器42采集到的数据传送至控制模块，其具体地的工作原理为：

两个压力传感器检测到的压力分别传给控制器，控制接收数据值，并将获取的两个压力值作差，获得蝶阀两端的压力差，根据流量-压差特性公式，流量与压差的开方成正比，根据压力-流量特性公式，计算出所传输的介质是否有泄露，如果有检测到泄露，控制器将会将信号传给报警模块，报警模块则会发出警报。

作为本发明的一个优选实施例，半圆形滑槽132与圆柱推动件15之间设置有压力应变片，用以检测半圆形滑槽132伸出时是否充分抵靠圆柱推动件15；圆柱推动件15与阀座114相接触的作用面上设置有压力应变片，用以检测两个圆柱推动件15是否充分接触。

本发明另一方面公开一种蝶阀的控制方法，具体包括以下步骤，参见图12-13：

S1：将蝶阀的控制系统进行初始化，如果不正常，不继续向下执行，检查故障；如果正常，向下继续执行；

具体地，检查控制器、三位四通电磁阀351、第一二位四通电磁阀352、第二二位四通电磁阀353、第一压力传感器41、第二压力传感器42、半圆形滑槽132与圆柱推动件15之间设置的压力应变片、圆柱推动件15与阀座114相接触的作用面上设置的压力应变片、角度传感器、位移传感器、驱动液压缸31、第一增压液压缸、第二增压液压缸等输入输出参数是否正常，如果不正常，不继续向下执行，检查故障；如果正常，向下继续执行；

S2：检查控制模块中的显示屏是否能显示传感器数据，如果不能，不继续向下执行，检查故障；如果正常，向下继续执行；

S3：手动/自动模式判断，通过控制模块中的手动/自动切换按钮判断是否为自动模式，如若为手动模式，则进入步S4.1；如若为自动模式，则进入S4.2；

S4.1：手动模式：手动控制模式开启后，设置控制器为手动控制程序状态，进入步骤S4.1.1；

S4.1.1：手动控制主要是通过人操作手轮21使蝶阀的蝶板达到开启和关闭的状态，通过控制模块的按钮对第一二位四通电磁阀352和第二二位四通电磁阀353输出电信号，观察显示屏中角度传感器和位移传感器的反馈值，并判断蝶板是否达到目标位置或者是否完成预想位姿，如果达到，可以进行下一步工作，如果未达到，通过手轮进行调整；

S4.2：自动模式开启后，设置控制器为自动控制程序状态，进入步骤S4.2.1；

S4.2.1：参数设定，设定蝶板的位置和控制算法参数；

S4.2.2：控制器采集每一个扫描周期的数据，控制器输出并行的电信号分别控制三位四通电磁阀351、第一二位四通电磁阀352和第二二位四通电磁阀353；

当需要关闭蝶阀时：

当控制器接收到蝶阀关闭动作指令后，将动作指令转换为蝶阀关闭的角度，并将此作为目标位置，通过角度传感器和位移传感器实时检测实际角度值和位移值，并将实际角度值和位移值与目标角度值和位移值分别做差，经过神经网络运算后，将其输入至驱动液压缸31，使其作为输入信号，驱动液压缸31拉动滑块363移动，使得第一阀杆23旋转，进而带动第二阀杆26旋转，从而驱动蝶板131转动，蝶板131运动到目标位置后，第二柱塞115就会推动阀座114轴向移动，进而推动圆柱推动件15移动，当蝶阀对称的两个圆柱推动件15与凸轮推动件14接触后，安装在圆柱推动件15与阀座114接触作用面上的压力应变片检测左右两个圆柱推动件15是否充分接触；第一柱塞133推动半圆形滑槽132抵住圆柱推动件15的内壁，安装在半圆形滑槽132与圆柱推动件15接触面上的压力应变片检测半圆形滑槽132和圆柱推动件15是否充分接触，如检测出的数值均正常，则停止运动；

当需要打开蝶阀时：

当控制器接收到蝶阀开启指令后，将动作指令转换为蝶阀开启的角度，并将此作为目标位置，通过角度传感器和位移传感器实时检测实际角度值和位移值，并将实际角度值和位移值与目标角度值和位移值分别做差，经过神经网络运算后，将其输入至驱动液压缸31，使其作为输入信号，驱动液压缸31推动滑块363移动，使得第一阀杆23旋转，进而带动第二阀杆26旋转，从而驱动蝶板131转动，并且在蝶板131转动的同时第一柱塞133和第二柱塞115停止进油，蝶板131上的弹簧会拉动半圆形滑槽132紧贴蝶板131，凸轮推动件14也会推动两侧圆柱推动件15往左右两侧移动，蝶板131运动到目标位置后，第二柱塞115就会推动阀座114轴向移动，进而推动圆柱推动件15移动，当蝶阀131对称的两个圆柱推动件15与凸轮推动件14接触后，安装在圆柱推动件15与阀座114接触作用面上的压力应变片检测左右两个圆柱推动件15是否充分接触；如检测出的数值均正常，则停止运动。

本发明公开的低扭矩蝶阀解决了传统结构的蝶阀在应用过程中存在开启或关闭蝶阀时需要较大的操作力矩的问题，有效减小了在操作蝶阀时的操作力矩，且蝶阀开启角度是可控的，还能够进行手动和自动切换操作，并且可以远距离自动化操作低扭矩燃气蝶阀和实时监测到蝶阀泄露情况。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低扭矩燃气蝶阀，其特征在于，包括：

阀体模块，所述阀体模块包括主阀体（1）、第一副阀体（11）和第二副阀体（12），所述第一副阀体（11）和第二副阀体（12）对称安装在所述主阀体（1）的两侧，且所述第一副阀体（11）和第二副阀体（12）的组成结构相同，所述主阀体（1）内形成有阀腔，所述阀腔内设置有蝶阀（13），所述蝶阀（13）的蝶板（131）上设置有与所述蝶板（131）仿形的半圆形滑槽（132），且半圆形滑槽（132）与所述蝶板（131）之间设置有第一柱塞（133），以推动半圆形滑槽（132）沿所述蝶板（131）的径向移动；所述蝶阀（13）的上下两个端面上均固定有凸轮推动件（14），所述主阀体（1）朝向所述第一副阀体（11）和第二副阀体（12）的轴向方向上对称设置有圆柱推动件（15），所述圆柱推动件（15）上开设有与所述凸轮推动件（14）仿形的凹槽（151），且当蝶阀关闭时，所述半圆形滑槽（132）充分抵靠所述圆柱推动件（15）；所述第一副阀体（11）包括阀体（111）、阀体支撑架（112）、阀圈（113）和阀座（114），所述阀体（111）固定安装在所述阀体支撑架（112）上，所述阀圈（113）连接所述阀体（111），所述阀座（114）安装在所述阀体（111）内，且所述阀座（114）朝向所述蝶阀（13）的端面与所述圆柱推动件（15）相接触，且所述阀座（114）和所述阀体（111）之间设置有第二柱塞（115），以推动所述阀座（114）沿第一副阀体（11）的轴向移动；

手动操作模块（2），用以手动操作蝶阀，所述手动操作模块（2）包括手轮（21）、连杆（22）、第一阀杆（23）、第一齿轮（24）、第二齿轮（25）和第二阀杆（26），所述连杆（22）的一端固定连接所述手轮（21），所述连杆（22）的另一端连接所述第一阀杆（23）的一端，所述连杆（22）上开设有位置对称且沿其轴向延伸的平行滑槽（221），所述第一阀杆（23）的另一端终端转动连接有第一齿轮（24），所述第一阀杆（23）上开设有螺旋形滑槽（231），所述第二阀杆（26）的一端固定连接所述蝶阀（13），所述第二阀杆（26）的另一端终端转动连接有第二齿轮（25），且所述第二齿轮（25）与所述第一齿轮（24）相啮合，所述连杆（22）向下移动带动所述第一阀杆（23）转动；

液压驱动模块（3），用以实现自动化操作蝶阀，所述液压驱动模块（3）包括驱动液压缸（31）、伺服电机（32）、油箱（33）、泵（34）、阀块（35）、传动机构（36）和增压液压缸（37），所述伺服电机（32）的输出轴连接所述泵（34）的输入轴，所述泵（34）的油口A、B连接所述阀块（35）的油口S、P，所述阀块（35）的油口A、B连接所述驱动液压缸（31）的油口A、B，所述驱动液压缸（31）的缸杆终端抵靠所述传动机构（36），所述传动机构固定连接所述第一阀杆（23），用以将所述驱动液压缸（31）缸杆的直线运动转化为所述第一阀杆（23）的旋转运动，所述增压液压缸（37）固定在所述阀体（111）上；

控制模块，所述控制模块包括控制器和显示屏，所述控制器内集成有控制算法实现蝶阀的自动化控制，所述显示屏用以显示。

2.根据权利要求1所述的一种低扭矩燃气蝶阀，其特征在于，还包括泄露检测模块，所述泄露检测模块包括：

第一压力传感器（41），用以实时检测蝶阀进油口的压力值，所述第一压力传感器（41）固定安装在所述第一副阀体（11）上；

第二压力传感器（42），用以实时检测蝶阀出油口的压力值，所述第二压力传感器（42）固定安装在所述第二副阀体（12）上；

信号传输装置，用以将所述第一压力传感器（41）和所述第二压力传感器（42）采集到的数据传送至所述控制模块。

3.根据权利要求1所述的一种低扭矩燃气蝶阀，其特征在于，所述半圆形滑槽（122）通过弹簧连接所述蝶板（121）。

4.根据权利要求1所述的一种低扭矩燃气蝶阀，其特征在于，所述半圆形滑槽（132）与所述圆柱推动件（15）之间设置有压力应变片，用以检测所述半圆形滑槽（132）伸出时是否充分抵靠所述圆柱推动件（15）。

5.根据权利要求1所述的一种低扭矩燃气蝶阀，其特征在于，所述圆柱推动件（15）与所述阀座（114）相接触的作用面上设置有压力应变片，用以检测两个所述圆柱推动件（15）是否充分接触。

6.根据权利要求1所述的一种低扭矩燃气蝶阀，其特征在于，所述第二阀杆（26）上固定有角度传感器。

7.根据权利要求1所述的一种低扭矩燃气蝶阀，其特征在于，所述阀块（35）包括三位四通电磁阀（351）、第一二位四通电磁阀（352）、第二二位四通电磁阀（353）、第一单向阀（354）、第二单向阀（355）、第一溢流阀（356）、第二溢流阀（357）和第三溢流阀（358），所述三位四通电磁阀（351）的油口A、第二溢流阀（357）的油口P、第二溢流阀（357）的油口A、第一二位四通电磁阀（352）的油口P通过液压油路连接；三位四通电磁阀（351）的油口B、第三溢流阀（358）的油口P、第三溢流阀（358）的油口A和第二二位四通电磁阀（353）油口P通过液压油路连接。

8.根据权利要求1所述的一种低扭矩燃气蝶阀，其特征在于，所述传动结构（36）包括第一固定板（361）、第二固定板（362）和滑块（363），所述第一固定板（361）和所述第二固定板（362）均固定在所述第一阀杆（23）上，所述第一固定板（361）和所述第二固定板（362）上均开设有环形槽，所述滑块（363）设置在所述第一固定板（361）和所述第二固定板（362）之间，且滑块（363）在进行直线运动时，推动所述第一固定板（361）和所述第二固定板（362）沿所述环形槽的轨迹旋转；所述滑块（363）上设置有导向杆（364），所述滑块（363）上还固定有位移传感器（365）。

9.根据权利要求2所述的一种低扭矩燃气蝶阀，其特征在于，还包括报警模块，当泄露检测模块检测到蝶阀有泄漏时，发出警报信号。

10.一种低扭矩燃气蝶阀的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将蝶阀的控制系统进行初始化，如果不正常，不继续向下执行，检查故障；如果正常，向下继续执行；

S2：检查控制模块中的显示屏是否能显示传感器数据，如果不能，不继续向下执行，检查故障；如果正常，向下继续执行；

S3：手动/自动模式判断，通过控制模块中的手动/自动切换按钮判断是否为自动模式，如若为手动模式，则进入步S4.1；如若为自动模式，则进入S4.2；

S4.1：手动模式：手动控制模式开启后，设置控制器为手动控制程序状态，进入步骤S4.1.1；

S4.1.1：手动控制主要是通过人操作手轮（21）使蝶阀的蝶板达到开启和关闭的状态，通过控制模块的按钮对第一二位四通电磁阀（352）和第二二位四通电磁阀（353）输出电信号，观察显示屏中角度传感器和位移传感器的反馈值，并判断蝶板是否达到目标位置或者是否完成预想位姿，如果达到，可以进行下一步工作，如果未达到，通过手轮进行调整；

S4.2：自动模式开启后，设置控制器为自动控制程序状态，进入步骤S4.2.1；

S4.2.1：参数设定，设定蝶板的位置和控制算法参数；

S4.2.2：控制器采集每一个扫描周期的数据，控制器输出并行的电信号分别控制三位四通电磁阀（351）、第一二位四通电磁阀（352）和第二二位四通电磁阀（353）；

当需要关闭蝶阀时：

当控制器接收到蝶阀关闭动作指令后，将动作指令转换为蝶阀关闭的角度，并将此作为目标位置，通过角度传感器和位移传感器实时检测实际角度值和位移值，并将实际角度值和位移值与目标角度值和位移值分别做差，经过神经网络运算后，将其输入至驱动液压缸（31），使其作为输入信号，驱动液压缸（31）拉动滑块（363）移动，使得第一阀杆（23）旋转，进而带动第二阀杆（26）旋转，从而驱动蝶板（131）转动，蝶板（131）运动到目标位置后，第二柱塞（115）就会推动阀座（114）轴向移动，进而推动圆柱推动件(15)移动，当蝶阀对称的两个圆柱推动件(15) 与凸轮推动件（14）接触后，安装在圆柱推动件（15）与阀座（114）接触作用面上的压力应变片检测左右两个圆柱推动件（15）是否充分接触；第一柱塞（133）推动半圆形滑槽（132）抵住圆柱推动件（15）的内壁， 安装在半圆形滑槽（132）与圆柱推动件（15）接触面上的压力应变片检测半圆形滑槽（132）和圆柱推动件（15）是否充分接触，如检测出的数值均正常，则停止运动；

当需要打开蝶阀时：

当控制器接收到蝶阀开启指令后，将动作指令转换为蝶阀开启的角度，并将此作为目标位置，通过角度传感器和位移传感器实时检测实际角度值和位移值，并将实际角度值和位移值与目标角度值和位移值分别做差，经过神经网络运算后，将其输入至驱动液压缸（31），使其作为输入信号，驱动液压缸（31）推动滑块（363）移动，使得第一阀杆（23）旋转，进而带动第二阀杆（26）旋转，从而驱动蝶板（131）转动，并且在蝶板（131）转动的同时第一柱塞（133）和第二柱塞（115）停止进油，蝶板（131）上的弹簧会拉动半圆形滑槽（132）紧贴蝶板（131），凸轮推动件（14）也会推动两侧圆柱推动件（15）往左右两侧移动，蝶板（131）运动到目标位置后，第二柱塞（115）就会推动阀座（114）轴向移动，进而推动圆柱推动件(15)移动，当蝶阀（131）对称的两个圆柱推动件(15)与凸轮推动件（14）接触后，安装在圆柱推动件（15）与阀座（114）接触作用面上的压力应变片检测左右两个圆柱推动件（15）是否充分接触；如检测出的数值均正常，则停止运动。