CN1350133A

CN1350133A - 液体输送量可调节自闭式闸阀

Info

Publication number: CN1350133A
Application number: CN 00131315
Authority: CN
Inventors: 赵文江
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2002-05-22

Abstract

液体输送量可调节自闭式闸阀是涉及液体管道输送的一种闸阀,闸阀的开启和关闭阻力不大,能在以液体流动能量为动力的传动装置操纵下的控制装置的作用下关闭,传动装置、控制装置的转动角度或移动距离可以用调节装置进行调节,以提前或推迟闸阀的关闭时间,增减液体输送量。利用手动手柄可以人为操纵控制装置,关闭闸阀。改原来闸阀为集开关,自动关闭,输送量可调节功能于一身的适应普通领域的复合闸阀,能实现人类群体的合理、有序的使用液体资源,杜绝浪费行为。

Description

液体输送量可调节自闭式闸阀

本实用新型是利用液体流动能量作用于相关器械，推动它们运作，控制在设定位置自行关闭闸阀。本实用新型是涉及液体输送管道的一种闸阀，特别是涉及管道输送液体总量可调节自动关闭的一种闸阀，但只是一般总量可调节、非精细性总量调节设备。

闸阀是液体输送管道的重要组成，目前设计制造的闸阀只是一般的简单组合，不具有辅助能，在开启和关闭时都必须借助人力或其它力量人为的运作，大到管道总控闸阀，小到水龙头，都是如此。既不能量化控制液体输送量，节省资源，更不能控制资源的蓄意浪费行为。对理论控制精细度要求高的领域可适用计算机程序化控制，但需用电能，且能耗高，设备投资大，不适应于一般性控制要求的普通领域。

本实用新型目的：1、利用输送液体流动能量，通过特定的传动装置和控制装置，实现液体输送量的量化控制，实现闸阀关闭的非人为运作。2、由于本实用新型只是在普通闸阀基础上增加部分机械构件，不需要电气部件，因此，设备成本只比普通闸阀稍高，比计算机控制阀门便宜许多，且不产生其它能耗，实现了设备成本和使用成本的降低，适应普通领域的使用。3、利用人为操作装置，同样可实现闸阀关闭的人为运作。4、它可以在人为操作或无人监控的情况下，按照人的意志，在较小的误差范围内完成液体设定量的输送，关闭闸阀。再开启时，能循环进行下一次运作。

本实用新型技术方案：1、本实用新型主要由液体输送短管及装配平台(下称短管体)，主控阀门、传动装置，调节装置、控制装置等组成。2、在短管体后端管内沿轴向设置液轮、蓄积液流能量，利用传动轴将动能传出。3、传动轴外端设置蜗轮蜗杆装置第一次减速(减速比为25∶1)，把主动力传出经第一减速齿轮作用于第一主控齿轮，进行第二次减速(减速比为4∶1)，再经第二减速齿轮向第二主控齿轮传递动力，实现第三次减速(减速比为5∶1)。最后经推盘推动推杆操纵控制装置，关闭闸阀。从动推盘最大转动角度720°。4、为实现操纵过程的重复运作要求，在第一主控齿轮附设弹力为0.5—1千克力的盘片式回位弹簧使之能反向转动回位，推盘推杆设计为往复式。因蜗轮蜗杆具有自锁性，会阻止回往弹簧对第一主控齿轮的作用，因此，齿轮轴在轴向需为控制活动状态，下端用螺旋柱、套作轴向移动推动装置，上端用可轴向移动的座(弹簧座)及弹簧对其活动定位限制。螺旋套处壁有外齿轮。5、在阀门轴上设置与之径向固定的半边齿轮。半边齿轮加工180°角的半边外圆齿与螺旋套外齿相啮合、另侧前端有切口与控制装置的栓楔配对，控制阀门开启状态，后端由回位弹簧与箱体相连，控制阀门关闭状态。6、在箱休上设置量化齿轮，经活动齿轮及从动盘对第二主控齿轮及推盘产生作用，增减其转动角(720°内)，实现液体流量控制，再用棘刀对量化齿轮止动，可实现定位量化调节控制。7、本实用新型只适用于短管内径20-80mm。设定液体流速与液轮转速比为20m/r；装置阻力为3kg，齿轮传动效率为0.96，蜗轮蜗杆传动效率为0.7，以水为中介质，根据能量守恒，计算出：当短管内径为20mm时，液轮叶片扭角为18°；30mm时，扭角为12°；40mm时，扭角为9°；50mm时，扭角为7°；60时，扭角为6°；70mm时，扭角为5°；80mm时，扭角为4°，其它类推。8、控制装置设计为即可受传动装置操纵也可手动操纵。传动装置、调节装置，控制装置三者相互作用，控制装置作用于主控阀门。

本实用新型目前可能只适应于城乡水资源供应和使用单位，它可以控制和杜绝浪费行为。譬如：在水资源供应环节，供水单位可以使用量化手段定量向用水单位供水，以促使用水单位主动配合节约用水。又如，在用水环节，用水单位可以使用量化手段限制每只水龙头每次开启的供水量，控制人为或非人为浪费，实现节约用水。避免供水设备的长时间开启现象的发生，实现控制浪费行为。总之，它可以实现城乡居住人类群体合理、有序、计划性的节约和使用水资源，避免无畏浪费、避免水荒。其它液体管道输送供应行业也可以使用本实用新型，也可以达到同样效果。

附图中：图1是液体输送量可调节自闭式闸阀的主剖视图。图2是图1所示闸阀的俯视(局剖)视图。图3是图2中的A-A剖视图。图4是图3中的E向视图。图5是闸阀中量化齿轮的止动棘刀的主视图。图6是图5中的F向视图。图7是图2中的D向视图。图8是图7中的H-H向视图。图9是图7中的G-G向视图。图10是图7中的I部局剖视图。图11是图2中的B-B剖视图。图12是图11中的M向视图。图13是图11中的J-J剖视图。图14是图2中的C-C剖视图。图15是图11中K向视图。图16是图11中的N-N剖视图。图17为装配流程图。

实现本实用新型的最好方式：一、基本构造。1、附图绘制比例均为1∶1，齿轮齿高、齿厚2mm，所有零部件(除弹簧用拉锻方法制造外)均用钢质材料铸造切削加工而成，适用于20-80mm内径短管。2、附图中1为短管体，短管内径为20mm，其装配平台适用于20-80mm内径短管，短管尺寸依其内径尺寸变化对照标注尺寸增减。液轮装配轴心与短管中心线相一致。3、附图中2为液轮，有6片叶片，左旋状。附图中3为液轮垫环。附图中4为蜗杆轴(传动轴)套筒，装配时要用螺丝刀拧紧。附图中5为密封圈。附图中6为蜗杆垫环(与附图中3相同)。4、附图中7为蜗杆及蜗杆轴(传动轴)，连体制造，蜗杆为左旋齿(液轮用左旋螺纹与蜗杆轴连接)。附图中8为第一减速齿轮，9为蜗轮，两者与轴连体制造。5、附图中10为第一主控齿轮，14为第二减速齿轮，二者与轴连体制造。6、附图11为压迫弹簧。7、附图中12为盘片式回位弹簧及座，弹簧宽3mm，厚0.1-0.5mm，长190-210mm，内端与座连接，外端与第一主控齿轮连接，盘旋方向从左由外向右，与第一主控齿轮工作时转向一致。弹簧座由同体制造的上、下支撑体和弹簧护台三者组成。(中心孔直径为4mm)。下支撑体用于固定回位弹簧内端和对第一主控齿轮及轴的定位装配；护台用于保护回位弹簧和支承压迫弹簧；上支撑体用于压迫弹簧的径向定位，支承第一主控齿轮轴，有二对对称的四分之一切口和滑动块，与外盖的对应切口和突台配台。8、附图中13为活动齿轮及从动盘。9、附图中15为第二主控齿轮及推盘，二者一体制造。10、附图中16为螺旋套，为便于制造，分为上下套，上套用过盈配合与下套联接，与螺旋柱配套，旋转180°可升降4mm。11、附图中17为半边齿轮，其齿轮与螺旋套外齿轮啮合，后者转动角度是前者配合齿数的2.6倍。12、附图中18为量化齿轮，与活动齿轮啮后，量化齿轮齿数是活动齿轮齿数的2倍。19为控制装置，包括外壳25、推杆26、栓楔27、手动手柄31。13、附图中20为半边齿轮回位弹簧；连接在齿轮侧面小圆栓上，21为主控阀门柱，该柱为三段，上段为细端圆柱段，中段为半边齿轮的径向固定装配段，下段为粗端圆柱段。14、附图中22为装配平台一盖，23为二盖，24为三盖。15、附图中28为定位套筒，29为棘刀，分刀和刀柄两部分，刀柄可以从刀上取下；30为主控阀门旋柄；32为棘刀槽。

二、工作原理。1、第二主控齿轮推盘有二圈径向的螺旋推槽，它主要控制控制装置中推杆的运动状态，它转动时能推动推杆径向移动。螺旋推槽的径向螺旋高度为8mm，一圈4mm，二圈8mm。推杆移动有4mm空行程，它需在推盘的推动下径向的由内向外的完成空行程后，再向外移动4mm，完成工作行程，推动栓楔移动，失去对半边齿轮的作用。2、量化齿轮经活动齿轮及从动盘作用于第二主控齿轮及推盘，它们之间的装置均处于最大位置。调节时，拨动量化齿轮使标识量变化，相应调整液体输送量；调小时，量化齿轮驱动活动齿轮推动从动盘转动，使之推动第二主控齿轮推盘转动使推杆外移，缩短工作行程；调大时，量化齿轮驱动活动齿轮转到相应位置，第二主控齿轮及推盘在第一主控齿轮(盘片式回位弹簧弹力)的作用下，推动从动盘紧贴活动齿轮、推动推杆内移，加大工作行程。输送量在最大值时，不能再作增大调节。工作时，第二主控齿轮转过一圈才推动从动盘向活动齿轮另一侧转动一圈。3、第一主控齿轮轴可以轴向移动，上端由一个与外盖切口相对应的弹簧座支承，压迫弹簧在弹簧座与外盖之间作用。弹簧座连接盘片式回位弹簧内端，第一主控齿轮连接外端；下端由螺旋套支承，它可以推动齿轮轴移动。主控阀门开启，阀门柱带动半边齿轮转动(90°)，驱动螺旋套转动234°，上升5mm，推动齿轮轴上升5mm，弹簧座在轴推动下向上滑移5mm，压缩压迫弹簧；第一主控齿轮与第一减速齿轮啮合，承接其传递的主动力，降低转速，经第二减速齿轮把主动力传给第二主控齿轮；第二主控齿轮及推盘受主动力驱使转动，推动推杆向外移动，最终推动柱楔移动，失去对半边齿轮的作用，使之受回位弹簧作用转动回位，迫使阀门关闭，同时驱动螺旋套反转下降回位，第一主控齿轮轴在弹簧座及压迫弹簧弹力作用下随螺旋套下降，使第一主控齿轮脱离第一减速齿轮。第一主控齿轮受盘片式回位弹簧作用反转回位，经第二减速齿轮驱动第二主控齿轮及推盘反转回位，与之作用的相邻机构被动回位。抽动手动手柄同样可以使栓楔移动失去对半边齿轮的作用，使阀门关闭，使相应机构回位。4、使用时，预先用量化齿轮调整预定值，用棘刀卡死量化齿轮，然后开启阀门就能实现相应要求(不调节为最大值)。不重新调节，每次使用效果都会一样。5、液轮受液体流动能量冲击转动经蜗杆轴(传动轴)驱动蜗杆，蜗轮与蜗杆配合，减速后经蜗轮轴把转动动力传递给第一减速齿轮。6、推杆装配在控制栓楔的方孔内，可以前后拉动；栓楔装配在外壳内，二者间有弹簧。推杆外移可以推动栓楔后移压缩弹簧。阀门开启，半边齿轮转过90°，其切口对准栓楔时，弹簧会推动栓楔前移嵌入切口卡住半边齿轮。7、棘刀分刀和刀柄两部分，使用时，先用刀卡住量化齿轮，然后摇出刀柄，使别人不能调动量化齿轮，需调动时，用刀柄插住刀而取出，适应经常调节使用；可以先取下刀柄，再将刀头尾调转放入棘刀槽卡住量化齿轮，但取刀需拆开装配平台以上的零件，适应长期不变的调节使用。8、本实用新型每次工作的液体输送量(质量)最大值计算公式：G＝19360πr²g_水h＝3.14r为短管半径，g_水为水比重。根据公式可知：短管内径20mm时，输送量最大值约为6吨，30mm时，约为14吨，40mm时，约为24吨，50mm时，约为38吨，60mm时，约为55吨，70mm约为74吨，80mm时，约为97吨。9、因阻力问题，当短管内径在30mm以上时，主控阀门应考虑使用开关阻力较小的牒阀等阀门，避免使用球阀。

Claims

1：一种液体输送量可调节自闭式闸阀包括短管和装配在短管上的阀门，它具有原来的闸阀开关的功能；改变原来的短管和阀门的技术特征，增设装置后，改变了使用方法，增加了使用功能；其特征是包括改原来短管的直管成弯管，增加装配平台制成短管体<1>，把装配在短管体上的主控阀门柱<21>根据需要加长并加工成相应实用形状，增加装配在短管体和主控阀门柱上的传动装置、控制装置和调节装置；控制装置对主控阀门柱的作用改变了闸阀的使用方法，闸阀关闭由原来的阀门柱手柄操纵，变由控制装置操纵；传动装置、控制装置和调节装置相互作用，使闸阀具有自动关闭和液体输送量可调节的功能。

2：根据权利要求1所述的传动装置，主要是蓄积和传递输送液体的流动能量；包括液轮<2>，用蜗杆轴套筒<4>、垫环<3>、<6>固定装配在短管体<1>上与液轮连接的蜗杆及蜗杆轴<7>；与蜗杆配合的蜗轮<9>利用轴同第一减速齿轮<8>一体制造，其轴的上下端分别装在装配平台第一盖<22>和短管体<1>上的滑动轴承内，蜗轮蜗杆转数比为1∶25，与第一减速齿轮配合的第一主控齿轮<10>利用轴同第一减速齿轮<14>一体制造，受盘片式回位弹簧和控制装置作用，其轴的上下端分别装在盘片式回位弹簧座<12>的中心孔和螺旋套<16>的滑动轴承孔内，第一主控齿轮齿数是第一减速齿轮齿数的4倍；第二主控齿轮<15>与推盘<15>一体制造，用定位套筒<28>相对半边齿轮<17>定位装在主控阀门柱上，推盘<15>作用于控制装置的推杆<26>，第二主控齿轮<15>齿数是第二减速齿轮<14>齿数的5倍，第二减速齿轮<14>可轴向滑动不脱开第二主控齿轮的啮合。

3：根据权利要求1所述的控制装置，主要对主控阀门、传动装置直接作用，也受到传动装置和调节装置的直接或间接作用；它包括装配在短管体<1>的螺旋柱上的180度角旋转可升降4mm的螺旋套<16>，其外齿轮与装在主控阀门柱上的半边齿轮<17>的齿轮啮合，螺旋套<16>转动角度是半边齿轮<17>转动角度的2.6；半边齿轮<17>受开启阀门作用和主控阀门柱一起旋转90度，推动螺旋套<16>转动234度使之轴向上移5mm，推动第一主控齿轮上移5mm与第一减速齿轮<8>啮合，并作用使弹簧座向上滑移压缩压迫弹簧<11>；阀门开启，半边齿轮<17>转动90°，控制装置栓楔<27>受弹簧作用向前移动嵌入半边齿轮<17>的切口，固定半边齿轮<17>，控制阀门开启状态；此时，关闭阀门有两种途径：一是利用传动装置的推盘<15>推动推杆<26>向外移动，二是直接抽动手动手柄<31>拉动控制装置栓楔<27>向后移动，使之脱出半边齿轮<17>，半边齿轮<17>受回位弹簧<20>的拉动反向旋转，经主控阀门柱作用关闭阀门，同时推动螺旋套<16>反向转动使之轴向下移回位，弹簧座受压迫弹簧<11>作用向下滑移使第一主控齿轮<10>脱开第一减速齿轮<8>；推杆<26>装在栓楔<27>的方孔内，可前后拉动，控制装置栓楔<27>和弹簧装在外壳<25>内，可前后移动，尾柱焊装手动手柄<31>，外壳<25>固定在短管体<1>上。

4：权利要求1所述调节装置，主要与传动装置配合对控制装置作用；它包括安装在装配平台第一盖<22>上的有标识该线的量化控制齿轮<18>，安装在主控阀门柱上的活动齿轮及从动盘<13>和用于对量化齿轮<18>止动的棘刀<29>；活动齿轮<13>与量化齿轮啮合，后者齿数是前者齿数的两倍，活动齿轮及从动盘相互作用，从动盘经第一主控齿轮<15>上侧面的小圆柱与之相互作用，它们之间均处于最大值装配作用状态；调节时，拨动量化齿轮<18>使标识量变化来调整液体输送量，变小时，量化齿轮<18>推动活动齿轮及从动盘转动，从动盘作用使第二主控齿轮及推盘<15>转动，从而推动推杆<26>外移、缩短工作作程，同时，第二减速齿轮<14>被迫带动第一主控齿轮<10>旋转绷紧盘片式回位弹簧<12>，变大时，受盘片式回位弹簧<12>作用反向转动的第一主控齿轮<10>经第二减速齿轮<14>带动第二主控齿轮及推盘<15>转动，推盘<15>推着从动盘<13>转动，推杆<26>内移，使从动盘贴紧活动齿轮，推杆工作行程增大；调节后，用棘刀<29>嵌入棘刀槽<32>卡住量化齿轮<18>，固定液体输送量，不重新调节，每次使用效果均相同。

5：权利要求2、3、4所述第一主控齿轮<10>，用侧面的小圆柱连接盘片式回位弹簧，用轴与第二减速齿轮连为一体，受控制装置的作用即能与第一减速齿轮啮合也能脱开；它可以与第一减速齿轮啮合被动转动或受第二减速齿轮的带动转动而盘绕并绷紧盘片式回位弹簧，它可以在盘片式回位弹簧的作用下回位旋转带动第二减速齿轮转动并向后面的传动装置传递动力。