CN1448649A - 阀驱动装置及其系列 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种阀驱动装置及其系列，特别是可以实现装置的小型化，节省空间，同时，可以按照不同的用途对阀体的旋转效率，以及防止反向旋转功能进行设定的阀驱动装置系列。在能够经由减速机(300)驱动阀体构成的发驱动装置(500)的系列中，前述减速机(300)的减速机构的至少一级由：配备有输入轴(202)，外齿齿轮(206)，内齿齿轮(204)，托架(208)，且前述内齿齿轮(204)或托架(208)中之一被固定的同时，其中的另一个由连接到前述阀体侧的偏心摆动内切啮合型行星齿轮机构(360)构成，并且，通过使前述外齿齿轮(206)的偏心摆动旋转阻力具有差异，构成侧重防止反向旋转功能，以及侧重旋转效率的两种类型的阀驱动装置(500)。

Description

阀驱动装置及其系列

技术领域

本发明涉及球阀和蝶阀等阀的阀体驱动装置，特别是，涉及可以经由减速机驱动阀体的阀驱动装置系列。

背景技术

在现有技术中，作为设置在建筑设备和水处理设备的配管管路等上、进行流路的开闭和流量调整等的阀，所使用的球阀和蝶阀等的阀是广为人知的，提出了用于驱动这些阀的手动式或电动式的驱动装置的很多方案。作为这种驱动装置，例如，如特许第3054540号公报中所公开的那样，将蜗轮机构用于阀体的驱动装置是最普遍的，但除蜗轮机构之外，也有人提出采用能够节省空间的简单行星齿轮机构的驱动装置。

在这些阀体驱动装置中，由于需要适当地调整流过配管管路等的流体的量，所以，在旋转动作时，要求阀体的旋转圆滑性，另一方面，在旋转停止时，由于阀体受到从流过配管管路等的流体来的强负荷，所以，要求具有防止阀体向相反方向旋转的功能(反转防止功能)。

但是，在将蜗轮机构用于阀体驱动装置中的情况下，为了在其结构上限制向相反方向的旋转，尽管获得高的防止反转的效果，但是在旋转动作时(特别是在旋转起动时)的旋转效率差，特别是利用马达频繁地进行动作使用的情况下，存在着消耗电力大的问题。

另一方面，在将简单的行星齿轮机构用于阀体驱动装置的情况下，与蜗轮机构相比，尽管旋转效率高，但是由于它是容易反向旋转的结构，所以，存在着相对加在阀体上的负荷比较弱的问题。

本发明为了消除上述问题，其目的是提供一种既可以实现装置的小型化，节省空间，同时，对于阀体的旋转效率及防止反向旋转的功能，能够根据用途进行设定的阀驱动装置系列。

发明内容

本发明，通过以下方式解决上述课题，即，一种阀驱动装置，在驱动具有阀体的阀用的阀驱动装置中包括：输入轴；在该输入轴的周围可偏心摆动旋转的外齿齿轮；该外齿齿轮内切的内齿齿轮；可吸收前述外齿齿轮的摆动分量的托架；其中，在固定前述外齿齿轮或前述托架中的任何一个的同时，可以把另外一个与前述阀体相连接，关于前述外齿齿轮的偏心摆动旋转阻力，可以准备相对于从前述阀体的所述外齿齿轮的反向旋转转矩具有第一阻力值的类型，和具有小于前述第一阻力值的第二阻力值的类型，选择其中一种类型。

本发明很好地利用了偏心摆动内切啮合型行星齿轮机构所具有的“起动时有必要施加高的转矩(起动效率比较低)，而在起动后(旋转过程中)能够以低转矩旋转(旋转效率高)”的特征。

即，为了从阀体停止状态旋转起动，需要施加高的转矩。即是，反过来说，即使在阀体上施加一定程度的负荷，只要利用高的保持力，就可以获得高的防止反向旋转的效果。此外，由于阀体起动后(旋转当中)，可以以低的转矩旋转阀体，所以，可以提高阀体的旋转效率，降低马达的电力消耗。

而且，由于采用可以使外齿齿轮的偏心旋转阻力具有差异的结构，所以，就阀体的旋转效率和防止反向旋转功能而言，可以由对应使用用途的设定少的设计变更，准备多种阀起动装置。

顺便提及，在仅为简单的行星齿轮机构的结构中，凭借所赋予的旋转阻力的大小，不能获得良好的防止反向旋转的机构，假使赋予很强的旋转阻力以获得防止反向旋转的功能时，由于在旋转过程中的效率显著降低，也是不理想的。

本发明如以阀驱动装置的系列(产品系列)的形式展开，会有很大好处。即，具体来说，在经由减速机可驱动阀体的构成的阀驱动装置的系列中，其特征为：使前述减速机的减速机构的至少一级由：备有输入轴，在该输入轴的周围可偏心摆动旋转的外齿齿轮，该外齿齿轮内切的内齿齿轮，可吸收前述外齿齿轮的摆动分量的托架，前述内齿齿轮或者托架中的任何一个被固定的同时，其中的另一个连接到前述阀体一侧的偏心摆动内切啮合型的行星齿轮机构构成；并且，通过使前述外齿齿轮的偏心摆动旋转阻力具有差异，构成侧重防止反向旋转功能和侧重旋转效率的至少两种类型的阀驱动装置。

在本发明中，具体地如何使外齿齿轮的摆动旋转阻力具有差异，并没有特定的限制可以采用各种方法。

例如，前述偏心摆动内切啮合型行星齿轮机构，具有使前述外齿齿轮摆动旋转用的偏心体，使该偏心体与外齿齿轮的滑动部的滑动形式具有差异，或者，为了吸收前述外齿齿轮的前述摆动分量，前述托架被制成包含松配合到形成于前述外齿齿轮上的内销孔内的内销的结构，如果使该内销孔与内销的滑动部的滑动形式具有差异，就可以很容易地改变外齿齿轮的偏心摆动旋转阻力，所以，能够调整阀体的旋转顺滑性和防止反向旋转功能。

此外，对于这些“偏心体与外齿齿轮的滑动部”和“内销孔与内销的滑动部”的滑动形式，如果分别准备在滑动部配置轴承和内辊等促进滑动的构件的装置，以及不配置所述构件的装置的话，从而，也可以设置差异。此外，在滑动部配置滑动促进构件的同时，通过改变该滑动促进构件的种类，也可以改变滑动的形式。进而，通过在滑动部改变实际上正在滑动的元件彼此之间的摩擦系数，利用摩擦系数的不同，也可以改变滑动形式。

此外，如果将用于给予前述外齿齿轮的偏心摆动旋转阻力差异用的构件以外的构件在系列中的阀驱动装置之间公用的话，事实上可以将大半的构件通用化，所以，可以降低成本，减轻库存负担等。

附图的简单说明

图1是采用根据本发明的实施形式的阀装置系列中电动阀驱动装置的电动旋转式阀的侧剖视图和阀体的主视图。

图2是图1中的电动阀驱动装置的侧剖视图。

图3是沿图2的III-III线的剖视图。

图4是在图2中的减速机的偏心体和外齿齿轮的滑动部配置滚针轴承时的剖视图。

图5是在图2中的减速机的偏心体与外齿齿轮的滑动部配置轴套时的剖视图。

图6是在图2中的减速机的内销和内销孔的滑动部配置内辊时的剖视图。

符号说明

100…马达侧减速机构                     200…阀体侧减速机构

202…输入轴                             204…第三内齿齿轮

206…外齿齿轮                           208…第三托架

208a…内销                              210…输出轴

212…偏心体                             214…内销孔

250…滚针轴承                           252…轴套

254…内辊                               300…减速机

320…前级减速机构                       340…中间减速机构

360、362、364、366…后级减速机构        400…马达

500…电动阀驱动装置                     600…旋转阀

602…阀体                               604…阀杆

700…电动旋转式阀

发明的具体实施方式

下面，基于附图说明本发明的实施形式的例子。

图1中的(A)是将根据本发明的实施形式的例子的阀装置系列(产品系列)中电动阀驱动装置500用于旋转阀(在本例中为蝶阀)600的电动旋转式阀700的侧剖视图，图1的(B)是旋转阀600的阀体602附近的主视图。

电动旋转式阀700由电动阀驱动装置500和旋转阀600构成。

该旋转阀600主要由阀体602和阀杆604构成，同时，在安装面F0上，利用螺栓606成一整体地连接后面所述的电动阀驱动装置500。此外，安装面F0的安装尺寸，采用ISO凸缘(フランジ)尺寸，与其它旋转阀具有互换性。

前述阀杆604的一端侧604a(图中的上侧)连接到电动阀驱动装置500的输出轴210上，该阀杆604可以与输出轴210的旋转一起，以轴心L1为中心沿图1中的R1方向旋转。

前述阀体602由圆盘状构件构成，固定到阀杆604的另一端侧604b(图1中的下侧)上，能够与该阀杆604的旋转一起以轴心L1为中心旋转，用于流路的开闭和流量的调节等。

下面，利用图2、图3对电动阀驱动装置500进行详细说明。其中，图2是电动阀驱动装置500的侧剖视图，图3是沿图2中的III-III线的剖视图。

电动阀驱动装置500备有马达400，减速机300，该马达400与减速机300利用图中未示出的螺栓连接一体化。

此外，前述减速机300在本例中，采用三级减速机构，备有前级减速机构320，中间减速机构340和后级减速机构360。

所述前级减速机构320采用所谓简单行星齿轮，备有第一太阳齿轮102，与该第一太阳齿轮102外切的第一行星齿轮106，该第一行星齿轮106内切的第一内齿齿轮104，以及第一托架108。

第一太阳齿轮102在能够传递动力的状态下与马达400的马达轴101连接，能够以轴心L1为中心旋转。第一托架108为了与前述第一行星齿轮106绕第一太阳齿轮102的公转同步，其一部分插入到前述第一行星齿轮106中。前述第一内齿齿轮104通过在连接壳体130的内周一侧备有内齿104a，与该连接壳体130一起利用图中未示出的螺栓保持在固定状态。

中间减速机构340也采用和前述前级减速机构320同样的简单行星齿轮机构，备有第二太阳齿轮112，与该第二太阳齿轮112外切的第二行星齿轮116，该第二行星齿轮116内切的第二内齿齿轮114，以及第二托架118。

第二太阳齿轮112在能够传递动力的状态下与前述前级减速机构320的第一托架108连接，能够与前述第一太阳齿轮102以相同轴心L1为中心旋转。第二托架118为了与前述第二行星齿轮116绕太阳齿轮112的公转同步，其一部分插入到前述第二行星齿轮116内。前述第二内齿齿轮114在前部壳体132的内周一侧备有内齿114a，与该前部壳体132一起，用图中未示出的螺栓保持在固定状态。

后级减速机构360，采用偏心摆动内切啮合型的行星齿轮机构(下面称之为摆动内切啮合行星齿轮机构)，备有输入轴202，第三内齿齿轮204，外齿齿轮206，第三托架208，输出轴210，以及偏心体212。

输入轴202能够和前述中间减速机构340的第二托架118相连接，可以和该第二托架118一起以相同轴心L1为中心旋转。

前述第三内齿齿轮204，如图3所示，具有外销204b配合到形成在环形构件内周面上的多个圆弧槽204a的结构，这些销204b形成内齿。此外，该第三内齿齿轮204的内周的一部分形成内花键204c。

前述外齿齿轮206，在外周上具有次摆线齿形和圆弧齿形等的外齿，与前述第三内齿齿轮204的外销204b内切啮合。

前述第三托架208与前部壳体132一体化，保持在固定状态。此外，在该第三托架208上，设置内销208a，该内销208a松配合在设于外齿齿轮206上的内销孔214内。

前述偏心体212，具有相对于轴心L1偏心的外周212b，能够与输入轴202一体旋转的设置，使前述外齿齿轮206摆动旋转。另外，这种结构，在侧重于外齿齿轮206的偏心摆动旋转阻力的情况下，对于来自阀体602(具体的是其阀杆604)的反转转矩，以外齿齿轮206的反转阻力值作为基准阻力值α0，相当于具有比该基准阻力值α0大的第一阻力值α1的结构(后述)。

在前述输出轴210的外周的一部分上，形成与前述内花键204c配合的外花键210a。即，该输出轴210与第三内齿齿轮204连接成一整体，能够以轴心L1为中心整体旋转。

此外，在减速机300上，设置贯通阀体一侧的壳体230、其前端220a一直达到第三内齿齿轮204的限制旋转用螺栓220。

下面，对电动阀驱动装置500的作用进行说明。

当马达400通电时，与马达轴101相连接的前级减速机构320的第一太阳齿轮102以其轴心L1为中心旋转，借助该第一太阳齿轮102的旋转，与该第一太阳齿轮102啮合的第一行星齿轮106旋转。此外，由于该第一行星齿轮106与保持在固定状态的第一内齿齿轮104内切，所以，一面自转，一面以轴心L1为中心公转。借助该第一行星齿轮106的公转，其一部分插入到该第一行星齿轮106内的第一托架108旋转，同时，连接到该第一托架108上的中间减速机构340的第二太阳齿轮112旋转。

进而，借助该第二太阳齿轮112的旋转，第二行星齿轮116与第一行星齿轮106一样，一面自转一面公转。借助该第二行星齿轮116的公转，其一部分插入到该第二行星齿轮116内的第二托架118旋转。

其次，与该第二托架118连接的后级减速机构360的输入轴202以轴心L1为中心旋转，设于该输入轴202上的偏心体212旋转。借助该偏心体212的旋转，安装到该偏心的外周212b上的外齿齿轮206也围绕输入轴202进行摆动旋转，但由于由第三托架208限制其自转，所以，外齿齿轮206一面与第三内齿齿轮204内切一面只进行摆动。

借助该外齿齿轮206的摆动，经由第三内齿齿轮204向输出轴210传递，实现减速。此外，第三托架208可以一面吸收外齿齿轮206的摆动分量一面支承该外齿齿轮206。

最后，通过向输出轴210传递动力，经由连接到该输出轴210上的前述阀杆604，旋转驱动阀体602。

此外，为了确保阀体602的流量调整等动作，利用前述旋转限制螺栓220限制第三内齿齿轮204的旋转角度(在本例中为0°～90°)。

图4是表示配置作为前述偏心体212A与外齿齿轮206的滑动部的滑动促进构件的滚针轴承250的摆动内切啮合行星齿轮机构362的剖视图。滚针轴承250的内轮兼用偏心体212A的外周，外轮兼用外齿齿轮206的内周。此外，该结构，在侧重于外齿齿轮206的偏心摆动旋转阻力时，对于来自阀体602(具体是其阀杆604)的反转转矩，以外齿齿轮206反转的阻力值为基准阻力值α0，相当于具有小于该基准阻力值α0的第二阻力值α2的结构。即，该第二阻力值α2，比前述第一阻力值α1，中间夹着基准阻力值α0，值更小(阻力值更小)。另外，这里所说的反转转矩，是指预计会加到该阀体602上的(流体的)转矩。

这样，通过制成配置了前述偏心体212A与外齿齿轮206的滑动部中滚针轴承250等的滑动促进构件的摆动内切啮合行星齿轮机构362，可以提高旋转效率，与不配置前述滑动促进构件的摆动内切行星齿轮机构(后级减速机构)360之间，可以设置偏心体212AA和外齿齿轮206的滑动形式的差异。

从而，如果准备具有摆动内切啮合行星齿轮机构360的侧重防止反向旋转功能型的电动阀驱动装置500，以及具有摆动内切啮合行星齿轮机构362的侧重旋转效率的电动阀驱动装置500的至少两种类型的装置作为一个系列的话，可以根据电动阀驱动装置500的用途选择阀体的旋转效率，及防止反向旋转功能。

此外，如图5所示，代替前述滚针轴承250，为了减小摩擦系数也可以采用作为滑动促进构件配置有轴套252的摆动内切啮合行星齿轮机构364，可以使外齿齿轮206的偏心摆动旋转阻力产生差异。从而，除前述电动阀驱动装置500的系列之外，再准备具有作为滑动促进构件配置轴套252的摆动内切啮合行星齿轮机构364的电动阀驱动装置500，对于阀体的旋转效率，防止反向旋转的功能，可以从各种设定的多种电动阀驱动装置500中选择出适合于使用用途的装置。此外，在所配备的轴套252彼此之间，通过改变轴套的材料使摩擦系数发生变化，可以使偏心摆动阻力具有差异。

进而，如图6所示，对于内销208a与外齿齿轮206的内销孔214的滑动部，采用作为滑动促进构件配置内辊254的摆动内切啮合行星齿轮机构366，通过内辊254也可以使内销208a与内销孔214的滑动形式发生变化，可以使外齿齿轮206的偏心摆动旋转阻力具有差异。

此外，与前述轴套252的情况一样，通过改变内辊254的内周254a与内销208a的外周208b的摩擦系数，或者，改变内辊254的外周254b与内销孔214的内周214a的摩擦系数，也可以使滑动部的滑动方式发生变化，可以使外齿齿轮206的偏心摆动旋转阻力具有差异。

此外，如果将除给予前述外齿齿轮206的偏心摆动旋转阻力以差异的构件之外的构件在系列中的电动阀驱动装置500之间通用的话，通过构件的通用可以降低成本，并减轻库存负担等。在本实施形式中，如从到目前为止的说明中可以看出的，不必说前级减速机构320，中间减速机构340，后级减速机构360，其大半(阀体侧壳体230，第三内齿齿轮204，第三托架208，输入轴202，输出轴210等)也都可以通用。

在上述实施形式中，将旋转阀600作为蝶阀，但本发明并不局限于此，也适用于球阀等旋转阀，此外，阀装置也可以是手动式。

此外，将减速机构300作为三级减速机构，但减速机构300也可以用至少一级偏心摆动内切啮合型行星齿轮机构构成。

对于侧重防止反向旋转功能性，侧重旋转效率性的分类，也可以进行三阶段以上的分类。

此外，在上述实施形式中，将后级减速机构360的第三托架208固定，将第三内齿齿轮204连接到阀体602一侧(输出侧)，但是，本发明并不局限于此，也可以采用将第三内齿齿轮204固定，将相当于第三托架208的内销208a的部分连接到阀体602一侧(输出轴210侧)的结构。此外，也可以采用在相当于外齿齿轮206的内销的位置上配备偏心体轴的所谓分开类型的偏心摆动内切啮合型的行星齿轮机构。

发明的效果

根据本发明，可以提供实现装置的小型化，节省空间，同时，可以按照不同的使用用途对阀体的旋转效率，以及防止反向旋转功能进行设定的阀驱动装置系列。

Claims (10)

1、一种阀驱动装置，在用于驱动具有阀体的阀的阀驱动装置中，其特征为，包括：

输入轴，

在该输入轴的周围可偏心摆动旋转的外齿齿轮，

该外齿齿轮内切的内齿齿轮，

可吸收前述外齿齿轮的摆动分量的托架；

其中，在固定前述外齿齿轮或前述托架中的任何一个的同时，可以把另外一个与前述阀体相连接，

关于前述外齿齿轮的偏心摆动旋转阻力，可以准备相对于来自前述阀体的所述外齿齿轮的反向旋转转矩具有第一阻力值的类型，和具有小于前述第一阻力值的第二阻力值的类型，选择其中的一种类型。

2、一种阀驱动装置系列，在经由减速机可驱动阀体的构成的阀驱动装置的系列中，其特征为：

使前述减速机的减速机构的至少一级由：备有输入轴，在该输入轴的周围可偏心摆动旋转的外齿齿轮，该外齿齿轮内切的内齿齿轮，可吸收前述外齿齿轮的摆动分量的托架，前述内齿齿轮或者托架中的任何一个被固定的同时，另一个被连接到前述阀体一侧的偏心摆动内切啮合型的行星齿轮机构构成；并且，

通过使前述外齿齿轮的偏心摆动旋转阻力具有差异，构成侧重防止反向旋转功能和侧重旋转效率的至少两种类型的阀驱动装置。

3、如权利要求2所述的阀驱动装置系列，其特征为，前述偏心摆动内切啮合型行星齿轮机构具有使前述外齿齿轮旋转摆动用的偏心体，通过使该偏心体与外齿齿轮的滑动部的滑动形式具有差异，实现前述偏心摆动旋转阻力的差异。

4、如权利要求2所述的阀驱动装置系列，其特征为，为了吸收前述外齿齿轮的前述摆动分量，前述托架被构成为包含有松配合到形成于前述外齿齿轮上的内销孔内的内销，

通过使该内销孔和内销的滑动部的滑动形式具有差异，实现前述偏心摆动旋转阻力的差异。

5、如权利要求2所述的阀驱动装置系列，其特征为，前述偏心摆动内切啮合型行星齿轮机构，具有使前述外齿齿轮摆动旋转的偏心体，并且，前述托架为了吸收前述外齿齿轮的前述摆动分量，被构成为包含松配合到形成于前述外齿齿轮上的内销孔的内销，

通过使前述偏心体和外齿齿轮的滑动部的滑动形式，以及前述内销孔和内销的滑动部的滑动形式具有差异，实现前述偏心摆动旋转阻力的差异。

6、如权利要求3所述的阀驱动装置系列，其特征为，通过采用是否在该滑动部配置滑动促进构件的区别，在所述滑动部配置滑动促进构件时的所述滑动促进构件的种类的变更，以及在所述滑动部现实滑动的材料之间的摩擦系数的变更中的至少其中的一种结构实现前述偏心体与外齿齿轮的滑动部的滑动形式的差异。

7、如权利要求4所述的阀驱动装置系列，其特征为，通过采用是否在该滑动部配置滑动促进构件的区别，在所述滑动部配置滑动促进构件时的所述滑动促进构件的种类的变更，以及在所述滑动部现实滑动的材料之间的摩擦系数的变更中的至少其中的一种结构实现前述内销孔与内销的滑动部的滑动形式的差异。

8、如权利要求5所述的阀驱动装置系列，其特征为，对于各滑动部，通过采用是否在该滑动部配置滑动促进构件的区别，在所述滑动部配置滑动促进构件时的所述滑动促进构件的种类的变更，以及在所述滑动部现实滑动的材料之间的摩擦系数的变更中的至少其中的一种结构实现前述偏心体与外齿齿轮的滑动部的滑动形式的差异以及前述内销孔与内销的滑动部的滑动形式的差异。

9、如权利要求2所述的阀驱动装置系列，其特征为，除用于在前述外齿齿轮的偏心摆动旋转阻力上给予差异的构件之外，其它的构件在系列中的阀驱动装置之间被通用。

10、阀驱动装置的制造方法，在用于驱动具有阀体的阀的阀驱动装置的制造方法中，其特征为，包括：

准备具有输入轴，可在该输入轴的周围偏心摆动旋转的外齿齿轮，该外齿齿轮内切啮合的内齿齿轮，以及能够吸收前述外齿齿轮的摆动分量的托架的减速机构的工序，

可将前述外齿齿轮或前述托架中的任何一个固定的同时，可将另外一个与前述阀体连接的工序，

关于前述外齿齿轮的偏心摆动旋转阻力，准备相对于从前述阀体向该外齿齿轮的反向旋转转矩具有第一阻力值的类型，以及具有小于前述第一阻力值的第二阻力值的类型中的一个类型的工序，

选择并采用其中的一种类型的工序。

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