CN1509384A - 阀门传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阀门传动机构，它有一个外壳(24)、一个电动机(13)，该电动机通过一蜗杆传动装置(14)的一个传动部件(9)作用于一操作杆(8)，该阀门传动机构还有一个与操作杆(8)相连的负荷传感器(17－20，28)。该负荷传感器具有一个开关(28)，该开关可通过一操纵机构来操作，该操纵机构经过一个离合器(23，27)可脱开地与传动部件(9)相连，其中，该离合器的离合动作状态与传动部件(9)相对外壳(24)的轴向位置有关。

Description

阀门传动机构

本发明涉及一种具体有一外壳和一电动机的阀门传动机构。

这样的阀门传动机构被用来控制阀门的开启度。作为阀门，尤其考虑使用用于空气加热设备的流体控制的流体阀门，如用于加热帐蓬、礼堂或大厅用的空气加热设备。这类阀门通常都有一个关闭件，该关闭件与一阀座配合作用。在许多情况下，关闭件在开启方向上承受一个弹簧的预负荷(或另一种力)。就是说，阀门传动机构只需为关闭阀门产生一个力。阀门开启是如此控制的：即阀芯与之相连的阀杆可以或多或少地出来一点。在其在关闭方向上承受预负荷的阀门中，在反向运转情况下会出现后面提到的问题。因此，为简单起见，结合在开启开方向上承受预负荷的阀门来说明本发明。当然，本发明也可以被适当地用于在关闭方向上承受预负荷的阀门中。

当阀门完全打开时，关闭件离阀座最远。继续运动是不可能的。如果电动机仍继续工作，则存在这样的危险，即电动机或阀门传动机构的另一部分会受损。若电动机在真正需要的运转行程范围里工作，则调整损失时间会延长。因此，必须如此控制电动机，即当关闭件达到其开启最大的位置时，电动机中断其运转。这一点例如可以如此实现，即首先求出关闭件行程，然后当该行程被走完时便关停电动机。

上述做法的缺点是，随着时间推移会产生一些缺陷，从而阀门无法完全打开，或者电动机尽管走完了该行程却仍然在工作。对这种情况来说还有一个麻烦，即阀门传动机构要被用在例如具有不同行程长度的不同阀门中。

本发明的任务是使一种阀门传动机构自动适配于不同的阀门。

上述任务是通过这样一种阀门传动机构完成的，即它具有一个外壳、一个通过一蜗杆传动装置的一传动部件作用于操作杆上的电动机以及一个与该操作杆相连的负荷传感器。

在这种阀门传动机构中不用监控阀杆行程。只要监控是否有负荷作用于操作杆即可。这样做的出发点是，只要操作杆压到阀杆上且确切地说是以一个大于预定阈值的力压到阀杆上，阀门的开启弹簧就造成对操作杆施加负荷。于是，当阀门关闭件处于其最大开启位置时，它就无法再继续移动了。相反，当阀门传动机构的操作杆继续沿开启方向移动时，则它抬离阀杆。在上述抬离开过程中，但最迟是在抬离之后，操作杆不再因阀杆而承受负荷。这种负荷下降由负荷传感器测得，该传感器由此识别出阀门已处于其最大开启位置。负荷传感器与一控制装置相连，该控制装置根据该信号来关停电动机。在这里，关停可被限制在电动机不再沿开启方向继续旋转的条件下。但沿相反方向的传动或许仍然可以进行。负荷终点总是可以识别出的，确切地说，它可以与行程长短无关地识别出。因此，阀门传动机构实际上无需改动就可被用于不同的阀门。

负荷传感器最好有一个开关，该开关可以由一个操纵机构来操作，该操纵机构通过一个离合器而可脱开地与该传动部件相连，其中该离合器的离合动作状态取决于传动部件相对外壳的轴向位置。此外，可充分利用这样的事实，即操作杆在操作阀门时向下伸到传动部件之外。当操作杆承受阀门的开启弹簧的力时，操作杆略微升高，传动部件亦随之升高。这样，离合器被断开即被脱开。使操纵机构脱离该传动部件。相反，当操作杆足够远地被推入传动部件中时，它就不再被阀杆支撑了。于是，传动部件下降且离合器被接通或被压入，从而操作杆与传动部件挂上。通过这种连接，操纵机构便可操作该开关。用术语“上”和“下”来简化说明。显然，在相应取向时由重力引起的力也可以在阀门传动机构的其它空间位置上通过弹簧力或其它力来产生。

该传动部件最好成螺母的形式，它被拧到该操作杆的螺纹上。这种实施方式有许多优点。一方面，可利用这样的螺纹传动获得相当高的传动比，从而可将电动机尺寸设计得小一些。但至关重要的是，操作杆和螺母在轴向上即在操作杆的运动方向上实际上是牢固刚性连接的，从而操作杆的运动被直接传给螺母，该螺母因此又可直接作用于离合器。

在一个优选实施方式中规定：离合器具有一个可相对传动部件移动的环，该环有一操作柄和一内齿部，该内齿部可在一工作位置上与在传动部件上的一外齿部啮合。通过使环相对传动部件位移，可将离合器“接入”和“压出”，在这里，位移取决于负荷情况。就是说，离合器构成负荷传感器的一部分。将离合器设计成具有一内齿部和一外齿部，这表现出足够稳定的啮合可能性，从而可以确保，当传动部件被转动时，处于接入状态的环被旋转，而在压出状态下的环则不旋转。

环最好可以沿径向移动，而且内齿部被限制到一个定的外周面部分上。当环沿径向即垂直于传动部件的轴线移动时，只需要相当小的运动就可使内齿部脱离在传动部件上的外齿部。就是说，这种位移运动会受限于这两个齿部的深度。当环被压出时，传动部件上的外齿部才可与环的内壁接触。但在这里，仍出现一定的摩擦，这种摩擦不足以挂上并带动离合器的环。

该环最好有一个楔形的凸块，该楔形的凸块在环旋转时可嵌入在外壳上的一个相应匹配的楔形槽里。就是说，当环旋转时，楔形凸块便在经过一个预定的旋转角后与楔形槽配合。当环进一步转动时，楔形凸块便借助楔形槽的对应侧壁适当地沿径向被拉出来。由于凸块被固定在环上，所以环跟随楔形凸块，从而使环可径向移动。在进行这种运动时，环上的内齿部与传动部件上的外齿部脱离啮合。

最好在外壳和环之间安置一个复位弹簧，该复位弹簧将环压向啮合位置。当环又转到另一方向上时，复位弹簧便产生为重新实现环与传动部件的啮合所需的恢复力。该复位弹簧可被设计得较弱。它有一个相当小的扭距就够了。它必须仅能使环后撤这样的程度，即环上的内齿部和传动部件上的外齿部又重新相互啮合。

最好在外壳和环之间安置一个可借助轴向力在环和外壳之间进行操纵的复位限动机构。只要操作杆作用于阀门上，便会产生一个足够大的轴向力，该轴向力沿轴向把环压向外壳。可以充分地利用该力来限制环相对外壳移动并进而制止它相对传动部件移动。因此，这种位移运动取决于传动部件的负荷。

在这种情况下，特别优选以下措施，即复位限动机构分别由环上的一摩擦面和外壳上的一摩擦面形成。这两个摩擦面之间的摩擦接合足以阻止复位。当然，其先决条件是复位弹簧是相应匹配的。

在一个替换实施方式中，离合器具有一个可撑开的并带有一操作柄的环，该环在未被撑开的状态下与传动部件上的齿部啮合。当环被撑开时即当它获得至少局部的直径扩大时，传动部件上的齿部和环上的对应齿部便脱离啮合。于是，当传动部件如螺母旋转时，环则不随之旋转。必要时可为此考虑以下措施，即处于撑开状态的环借助较小或较大的摩擦力保持在外壳中。而如果消除了撑开状态，则这些齿部相互啮合，环便随同传动部件一起旋转。操作柄略微从环中伸出，从而它能够操作一个开关。操作柄也可以与环成一体地制成。它的长度和大小可能与开关所处位置和开关设计结构有关。

该环最好具有一道缝。有了这道缝，环会变得易弯曲，也就是说，环可更容易地扩展或撑开。

该环最好具有这样的内齿部，即它在环内周面的局部上延伸。这样的缩短内齿部足以在接入离合器时挂带上环并由此操作所述开关。环的其余光滑的内周壁减小了环被偶然地误操作的危险。

环最好配有一个环状弹簧。也就是说，不再依赖环的固有弹性，而是借助环状弹簧来促成环的收缩。

环最好具有一内锥面，该内锥面同外壳中的撑开机构配合作用。这是将环的轴向运动转换成撑开动作的一个比较简单的方式。当环以其内锥面被压紧到撑开机构上时，环便扩张开，从而使其齿部与传动部件上的齿部脱离啮合。而当该内锥面离开撑开机构时，环便再次合拢，从而相应地与传动部件啮合。

撑开机构最好有一外锥面。上述内锥面和外锥面能够非常好且匹配地配合工作，从而也保证了长的使用寿命。

该外锥面最好布置在一个管端面上。这样的管可以很容易地装在外壳中。它允许自由接近被拧到在操作杆上的螺母。

以下，结合一个优选实施例并根据附图来详细描述本发明。附图表示：

图1  一阀门传动机构的示意横断面图，

图2  该操纵机构的示意俯视图，

图3  一个离合器的分解视图，

图4  一离合器的替换实施形式，

图5  表示用于说明图4的实施方式的工作原理的不同工作位置。

一阀门传动机构1被用来控制只用虚线示意表示的阀门2，也就是说，使一个关闭件3移向一个阀座4并借此关闭阀门；或者，使阀芯3抬离阀座4并由此开启阀门。如此限制关闭运动，即关闭件3贴靠在阀座4上。如此限制开启运动，即关闭件3贴靠在一个外壳5上或另一个止挡上。在图1中示出了阀门2的最大开启位置。

关闭件3的运动由一个阀杆6来控制，该阀杆在开启方向上受到一弹簧7的预负荷。该弹簧7支撑在外壳5上。

阀门传动机构1有一个操作杆，如图1所示，该操作杆可朝上和朝下移动。当操作杆8向下移动并抵靠在阀杆6上时，关闭件3在操作杆8继续移动的情况下移向阀座4。当操作杆8向上移动时，阀杆6一直跟随着操作杆8，直到关闭件3贴在外壳5上。

操作杆8又被一个螺母9驱动，该螺母经过一个齿轮传动装置10-12被一电动机13(部分被操作杆8挡住了)驱动。电动机13驱动螺母9转动。操作杆8被抗扭转地固定住，因此，螺母9的转动通过螺纹14被转换成操作杆8的平移运动。

螺母9有一个直径扩大部15，它形成一个支承面16，一个环17就放在该支承面上。环17包围着螺母的一个部分18。如图2所示，该环有一道缝19和一个操作柄20。如图3所示，设有一个环状弹簧21，该环状弹簧压缩着环17。此外，环有一内锥面22。该环在其内壁上有内齿部23，不过，该内齿部仅在内周面的局部上延伸。

在阀门传动机构的外壳24中设置着一个管25，管在其端头上有一个外锥面26。外锥面26同环17的内锥面22配合作用。当环17被推到外锥面26上时，外锥面26借助环状弹簧21的力将环17撑开。相反，若不将环17压到外锥面26上，则环在环状弹簧21的作用下再次收紧。

螺母9在支承面16上方的部分18上有一外齿部27，当环17未被撑开时，该外齿部同环17的内齿部23啮合。在此情况下，环17在螺母9旋转时被带动。操作柄20在经过一个小圈后与开关28啮合并操作该开关。开关28与一个在图中未详细示出的控制装置相连，该控制装置根据开关28的操作关停电动机13。

现在，阀门传动机构1这样工作：

当因关闭阀门2时，螺母如此旋转，即操作杆8移向阀杆6并在到达阀杆后使关闭件3移向阀座4。在这里，在操作杆8和阀杆6之间的间隙在图中被夸大示出了。实际上，即使阀门2处于其最大开启位置，操作杆8也紧贴在阀杆6上。

只要操作杆8作用于阀杆6上，则弹簧7的力也反作用于操作杆8。这样，操作杆8便受到向上的力，而且由于螺母9是在轴向上与操作杆8牢固相连，所以上述负荷也通过支承面16作用于环17上。于是，环17被压到管25的外锥面26上并被撑开。在这种情况下，内齿部23与外齿部27脱离啮合。螺母9可自由旋动，而环17不被带动。

在关闭件3的开启运动中，一直保持着上述负荷，直到关闭件3贴靠在外壳5上。当操作杆8还继续移动一小段距离时，由弹簧7施加的负荷便减弱了，操作杆8和螺母9不再被向上压。也就是说，环17不再借助外锥面26被撑开，而是自身收缩，这样，两个齿部23、27相互啮合。随着螺母9的继续转动，开关28被操作。

当关闭件3处于其最大开启位置时，电动机13总是被关停，这与总行程有多大无关。因此，可以将这种阀门传动机构用在具有不同行程的不同阀门中，而不需要复杂的调适措施。

图4表示一离合器的一个变型实施形式，其中，与图3所示结构相同的部分用相同的标记来表示。主要改动点在环30上。环30现在不再有缝。确切地说，它是完整的。它具有非圆形的形状。说得准确一点，它成长条形，这在图4中象征地示出了，它在两个半圆之间有一个延长部31。

内齿部23被局限在内侧面32上的一个预定圆周面部分上。内侧面32的其余部分都是光滑的。

在操作柄20的下端上，设有一个楔形凸块33，以下将结合图5来描述该楔形凸块。

在纵向上的环30的内直径足以在环30相对螺母9进行基本上平行于支承面16的位移运动时使内齿部23与螺母9上的外齿部27脱离啮合。在沿最大纵向延伸距离的横向上的内直径可约等于在外齿部27区域中螺母9的外直径。

环30在其轴向的上侧面上有一个压力面34，该压力面在相应的轴向施压情况下(在这个例子中指的是从下方施压)会贴到在外壳上的一个对应的配合面上(在图中未详示出)。压力面34和在外壳上的配合面形成摩擦接合，为克服这种摩擦接合，需要预定的力。

图5表示如图4所示的离合器的不同工作位置。为了简明起见，螺母9如图所示地成连续螺栓的形状。实际上，它当然有一个孔，操作杆8可以通过该孔来拧动。

图5a表示这样一个情况，其中环30在螺母9顺时针转动时被带动。这时，楔形凸块33与外壳5上的一个对应楔形槽36配合，准确地说，是与槽36的一个楔形侧壁37配合。楔形侧壁37与楔形凸块33上的一个对应的配合面如此配合作用，即环30在径向上略微位移，如图5b所示的那样。环30上的内齿部23于是同螺母9上的外齿部27脱离啮合。上述位移运动是借助一个复位弹簧35的力实现的，而该复位弹簧被设计得比较弱。

在图5b中所示的位置上，操作杆8已与阀杆6接触，所以环30被向上压到外壳5上。就是说，压力面34紧贴在其配合面上，确切地说是在摩擦接合的条件下。摩擦接合是如此强大，以至它无法通过复位弹簧35的力被克服。在这种情况下，开关28无法再被操作。

图5c表示这样的情况，其中螺母9向相反方向转动。尽管环30能稍被带动，但槽36有一个限动侧壁38，它防止环30继续旋转。就是说，开关28向以前那样无法进行操作。

当螺母9继续逆时针旋转时，操作杆8脱离阀杆6，从而使轴向压力减弱，压力面34就以减小的轴向压力被压紧在外壳5的相应配合面上。一旦摩擦配合停止，复位弹簧35就能使环30回移，从而使内齿部23与螺母9上的外齿部27相互啮合。在螺母9继续旋转时，如图5e所示，环30被带动，从而操作柄20就可操作开关28。

Claims (17)

1.一种阀门传动机构，它有一个外壳(24)、一个电动机(13)，该电动机通过一蜗杆传动装置(14)的一传动部件(9)作用于一操作杆(8)，该阀门传动机构还有一个与该操作杆(8)相连的负荷传感器(17-20，28)。

2.按权利要求1所述的阀门传动机构，其特征在于：该负荷传感器(17-20，28)有一个开关(28)，该开关可通过一操纵机构来操作，该操纵机构通过一个离合器(23，27)可脱开地与该传动部件(9)相连，其中，该离合器的离合动作状态与该传动部件(9)相对该外壳(24)的轴向位置有关。

3.按权利要求1或2所述的阀门传动机构，其特征在于：该传动部件被制成螺母(9)的形状，该螺母被拧到在操作杆(8)上的一段螺纹(14)上。

4.按权利要求1至3中的任一项所述的阀门传动机构，其特征在于：该离合器具有一个可相对该传动部件(9)移动的环(30)，该环有一个操作柄(20)和一个内齿部(23)，该内齿部在一工作位置上可与在该传动部件(9)上的一外齿部(27)啮合。

5.按权利要求4所述的阀门传动机构，其特征在于：该环(30)可沿径向移动，该内齿部(23)被限制到一个预定的圆周面部分上。

6.按权利要求4或5所述的阀门传动机构，其特征在于：该环(30)具有一个楔形凸块(33)，该楔形凸块在该环(30)转动时嵌入一个在该外壳(5)上的相应匹配的楔形槽(36)里。

7.按权利要求4至6中的任一项所述的阀门传动机构，其特征在于：在该外壳(5)和该环(30)之间设有一个复位弹簧(35)，该复位弹簧把该环压向啮合位置。

8.按权利要求4至7中的任一项所述的阀门传动机构，其特征在于：在该外壳(5)和该环(30)之间设有一个可通过轴向力在该环(30)和该外壳(5)之间进行操作的复位限动机构。

9.按权利要求8所述的阀门传动机构，其特征在于：该复位限动机构由在该环(30)上和在该外壳(5)上的各自的一个摩擦面(34)形成的。

10.按权利要求4至9中的任一项所述的阀门传动机构，其特征在于：该环(30)具有一个纵长形的内孔。

11.按权利要求1至3中的任一项所述的阀门传动机构，其特征在于：该离合器具有一个可撑开的并带有一操作柄(29)的环(17)，该环在不撑开的状态下与在该传动部件上的一齿部(27)啮合。

12.按权利要求11所述的阀门传动机构，其特征在于：该环(17)有一道缝(19)。

13.按权利要求11或12所述的阀门传动机构，其特征在于：该环(17)有一个内齿部(23)，该内齿部分布在该环的内周面的局部上。

14.按权利要求11至13中的任一项所述的阀门传动机构，其特征在于：该环(17)配备有一个环状弹簧(21)。

15.按权利要求11至14中的任一项所述的阀门传动机构，其特征在于：该环(17)具有一个内锥面(22)，该内锥面同在该外壳上的一个撑开机构(25)配合作用。

16.按权利要求15所述的阀门传动机构，其特征在于：该撑开机构(25)具有一个外锥面(18)。

17.按权利要求16所述的阀门传动机构，其特征在于：该外锥面(18)设置在一个管端面上。

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