CN201255258Y - 带有失效保护功能的电控智能排气阀门 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及带有失效保护功能的电控智能排气阀门，主要由电动机、减速器、电磁铁、微动开关等控制部件和旋转机构、曲柄连杆机构、阀芯、阀座等机械构件等组成，基本原理是利用电动机、电磁铁二级驱动装置和旋转机构、曲柄连杆机构等运动转换机构，将电动机的转动转变为阀芯的平动，使阀芯沿自身轴线做直线运动，通过安装在阀座上的密封垫圈与阀座相接触形成密封与有效开关；主要特征是阀门的开启闭合具有两种驱动模式，既可借助内部超压气体的气压克服弹簧拉力机械自动开启，也可利用电动机和传力装置电自控或遥控开关；在电控失效情况下，通过电磁铁的通电阀门能够自动应急关闭；利用变换微动开关的检测信号，阀门开启行程可线性调节。
Description
技术领域
本实用新型属于自动控制技术领域，具体涉及一种带失效保护功能的电控智能排气阀门
背景技术
压力控制阀是一种广泛应用于各种压力容器调节压缩气体压力的阀门装置，目前工业上应用的常规电动阀门作为一种流体介质流通中断选择或密封容器压力调节的工具，基本上仅能满足气体泄压需要，而缺乏各种故障模式下的保护功能，譬如在电机出现故障的情况下，阀门常常无法超压自动打开(此时阀门处于关闭状态)，无法防止压力容器内密闭气体过载；而阀门处于开启状态时，通常又缺乏自动应急关闭功能，无法有效防止气体泄漏。同时现有阀门的快速开关闭合往往依赖电动机的原动力克服弹簧拉力来实现，不能根据实际使用情况任意调节和改变阀门开启行程，智能控制气体泄流流量，无法保证诸如气球、飞艇等浮空器的充气气囊内气体压力的安全、平稳的调节。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种新型的排气阀门。它不仅具有气体泄压作用，而且具有在各种故障模式下的保护功能，同时能够根据实际使用的情况任意调节阀门开启行程，从而智能控制气体泄流流量。
本实用新型的技术解决方案如下：
带有失效保护功能的电控智能排气阀包括电动机(1)、减速器(2)、电磁铁(3)、钢球(4)、旋转机构(5)、拉杆(6)、弹簧(7)、短连杆(8)、阀座(9)、阀芯(10)、支撑架(11)、微动开关(12)、密封垫圈(13)、长连杆(14)；
阀芯(10)和阀座(9)主体采用薄壁圆盘结构；
支撑架(11)和阀座(9)固定连接，支撑架(11)和阀座(9)垂直中心轴重合；电动机(1)、减速器(2)、旋转机构(5)、电磁铁(3)安装在支撑架(11)和阀座(9)围成的空间内；
拉杆(6)、弹簧(7)、短连杆(8)、长连杆(14)构成曲柄连杆机构，曲柄连杆机构一端通过长连杆(14)和阀芯(10)连接，另一端通过短连杆(8)、弹簧(7)固定在阀座(9)上，拉杆(6)的一端和旋转轴机构(5)连接；
常态时，钢球(4)位于旋转机构(5)底部的凹槽内，并在电磁铁(3)衔铁作用下紧压凹槽底部，电控失效而电磁铁(3)通电时，钢球(4)在衔铁作用下脱离旋转机构(5)凹槽，在弹簧(7)拉力作用下，阀芯(10)恢复关闭状态；
三个微动开关(12)固定在电动机(1)的安装座上，在阀门打开或关闭到位时，拨销触动其中一个微动开关，切断电动机电源。
阀座(9)腔口开有环形凹槽，密封垫圈(13)嵌在凹槽内，并和阀座(9)胶合一体；
在电控工作模式下，阀门开启闭合的传动路线是：电动机(1)-----减速器(2)---电磁铁(3)----纲球(4)-----旋转机构(5)----曲柄连杆机构---阀芯(10)；
沿阀座(9)径向均匀安装多组曲柄连杆机构；
通过调节微动开关12的安装位置，可调节阀芯(10)的开启行程；
弹簧(7)的拉力可调。通过调节弹簧(7)的拉力可预设阀门自动泄压临界值；
减速器(2)采用行星齿轮减速机构；
阀门的开启和关闭既可以通过微动开关(12)进行限位控制，也可以外接电控装置，以电机(1)和电磁铁(3)为执行部件，构成开环或闭环自动控制排气阀门。
本实用新型的有益效果是：在有限的结构空间实现气体流量的安全平滑调节，在气压超常和异常情况下具有电控和机械控制双重开启保证，在电控失效的应急情况下满足自动开启与闭合，结构新颖，控制灵活、安全可靠。
附图说明
图1是本实用新型的结构外形图，
图2是图1的俯视图，
图3是图1电动机、减速器与电磁铁等驱动机构与旋转机构安装示意图，
图4是图3微动开关安装示意图，
图5是在电动机作用下阀门结构开启示意图。
具体实施方案
本实用新型是一种电控智能阀门装置，主体结构包括电子控制部分和机械执行部分，工作原理是基于预先设定的阀门控制方法设计了一套电动机、减速器、电磁铁、微动开关等控制部件和旋转机构、曲柄连杆机构、阀芯、阀座等机械构件，通过它们的协同动作实现阀门的快速开启闭合，同时在旋转机构的三个固定点设置微动开关，通过检测各个方向微动开关反馈的转动角度和转动方向，控制阀门的开合角度，从而线性调节电动阀门的开启行程。阀门整体结构采用三点支撑的闸阀式结构型式，阀座和阀芯的主体皆采用薄壁圆盘形式，充分利用支撑架与阀座形成的中空封闭空间安装各种传动部件，最大限度的提高结构空间利用率和克服纵向结构干扰。
为了保证阀门在规定的差压范围内密闭，本实用新型在阀座与阀芯之间设有环形橡胶密封圈(胶合在阀座上)，阀芯通过固定在阀座上的曲柄连杆机构与阀座相连，借助作用在曲柄连杆机构中间连杆上的弹簧拉力使阀芯压合在阀座密封垫圈上，保持阀门的密闭状态。
为了实现阀门的快速开启或闭合，本实用新型采用电动机为原动力驱动阀门开启和闭合，传动路线是电动机带动安装在其上的行星齿轮正转或反转，经过减速器减速和中间电磁铁传递后输出较大的驱动扭矩，随后电磁铁通过镶嵌在旋转件凹槽内的左右两个对称布置的钢球推动旋转件低速转动，带动固定在旋转件上拉杆，使曲柄连杆机构的连杆克服弹簧的拉力和钢球摩擦力推动阀芯离开密封圈形成开启或回程闭合，即最后由曲柄连杆机构完成转动到平动的运动变换，在阀门打开或关闭到位时，拨销触动其中一个微动开关，切断电动机电源，阀门开关到位。
为了实现阀门泄流流量的安全平滑调节，阀芯开启行程可通过改变微动开关的安装位置或变换采集到的微动开关信号加以调节。外围检测装置通过微动开关反馈的位置信号判断阀门开关状态：当旋转机构转动到某个角度触动了固定在此位置的微动开关时，外围检测装置就可以通过检测此位置，送出阀门推开到此位置信号；同理，当旋转机构在电动机的驱动下反转到某个位置时，此位置的微动开关会给出阀门关闭此位置信号，即表示阀门阀芯返回到某确定位置。此外，通过外围控制模块对电动机的遥控或自控，控制模块根据微动开关的实际位置确定电动机的开启与否以及停止时间。
为了实现电动机或变速器故障情况下密闭容器的超压保护，在容器内气体超压情况下，作用在阀芯上的密闭气体压力在超过弹簧作用在阀门上的拉力和钢球的滑动摩擦力时，阀门将自动开启泄压，开启行程由密闭容器内气压变化幅度决定，具体开启阀门所需的内压大小可通过调整弹簧力和钢球摩擦力实现。
为了实现电控失效情况下阀门的自动关闭，控制电磁铁通电，电磁铁内部衔铁带动钢球脱离旋转件凹槽，消除旋转件自转阻力，在弹簧的拉力下，阀芯在旋转件的自转中实现自动闭合，避免阀门在完全关闭之前因电动机故障而无法电动关闭。
图中：1-电动机，2-减速器，3-电磁铁，4-钢球，5-旋转机构，6-拉杆，7-弹簧，8-短连杆，9-阀座，10-阀芯，11-支撑架，12-微动开关，13-密封垫圈，14-长连杆。
图1、图2示意出了密闭状态下的阀门结构，电动机(1)、减速器(2)与电磁铁(3)等驱动控制部件利用支撑架(11)与阀座(9)形成的中空封闭空间垂直固定在阀座(9)的中央位置上方；曲柄连杆结构(6、7、8、14)一端通过长连杆(14)与阀芯(10)相连，另一端通过短连杆(8)与弹簧(7)固定在阀座(9)上，长连杆(14)在弹簧(7)的拉力作用下使阀芯结构(10)压合在密封垫圈(9)上，形成密封；如图2所示曲柄连杆结构(6、7、8、14)3组均布在阀芯结构(10)上，保证阀芯结构(10)沿本实用新型的中心线方向直线开合。
图3、图4所示实施例中，电控模式下，阀门开启闭合的传动路线是电动机(1)-减速器(2)-电磁铁(3)-钢球(4)-旋转机构(5)；三个微动开关(12)固定在电动机安装座上，在阀门打开或关闭到位时，拨销触动其中一个微动开关，切断电动机电源。
图5所示实施例中，旋转机构(5)在电动机(1)的驱动下推动拉杆(6)作空间旋转，克服弹簧(7)拉力推动长连杆(14)平动，从而推动阀芯(10)离开密封垫圈(13)，形成阀门开启。阀门的闭合过程为开启过程的逆过程。
在电控失效情况下，电动机无法驱动旋转机构旋转，以致阀门无法电控关闭，此时电磁铁(3)通电，钢球(4)在电磁铁衔铁作用下脱离旋转机构(5)凹槽，在伸长弹簧(7)的拉力下，阀芯(10)在旋转件的自转中实现自动闭合。
综上所述本实用新型所说的带有失效保护功能的电控智能排气阀门，与控制装置相结合能够有效电控制与机械自动控制阀门开启闭合，其特征是：阀门阀芯被电动机和电磁铁二级驱动装置操作，利用旋转机构和曲柄连杆机构将电动机的旋转运动转换成阀芯的水平运动，通过克服弹簧拉力和钢球摩擦力迫使阀芯离开阀座密封圈，形成阀门开启；当电动机反方向旋转时，阀芯在伸长弹簧的拉力作用下回程压合在阀座密封圈上，形成阀门闭合；当电控装置失效时，密闭状态下的阀门在超压气体压力作用下，克服弹簧拉力和钢球摩擦力，自动开启泄压，形成超压开启保护；当电控装置失效时，开启状态下的阀门在电磁铁通电情况下，旋转件摆脱钢球阻力，在伸长弹簧的拉力下，恢复阀门闭合状态，形成应急自动关闭。
因此本实用新型不仅能满足气体泄压需要，而且具有各种故障模式下的保护功能，同时能够根据实际使用情况任意调节阀门开启行程，智能控制气体泄流流量。
Claims (3)
1、带有失效保护功能的电控智能排气阀门，其特征是：所述的带有失效保护功能的电控智能排气阀包括电动机(1)、减速器(2)、电磁铁(3)、钢球(4)、旋转机构(5)、拉杆(6)、弹簧(7)、短连杆(8)、阀座(9)、阀芯(10)、支撑架(11)、微动开关(12)、密封垫圈(13)、长连杆(14)；
阀芯(10)和阀座(9)主体采用薄壁圆盘结构；
支撑架(11)和阀座(9)固定连接，支撑架(11)和阀座(9)垂直中心轴重合；电动机(1)、减速器(2)、旋转机构(5)、电磁铁(3)安装在支撑架(11)和阀座(9)围成的空间内；
拉杆(6)、弹簧(7)、短连杆(8)、长连杆(14)构成曲柄连杆机构，曲柄连杆机构一端通过长连杆(14)和阀芯(10)连接，另一端通过短连杆(8)、弹簧(7)固定在阀座(9)上，拉杆(6)的一端和旋转轴机构(5)连接；
常态时，钢球(4)位于旋转机构(5)底部的凹槽内，并在电磁铁(3)衔铁作用下紧压凹槽底部，电控失效而电磁铁(3)通电时，钢球(4)在衔铁作用下脱离旋转机构(5)凹槽，在弹簧(7)拉力作用下，阀芯(10)恢复关闭状态；
三个微动开关(12)固定在电动机(1)的安装座上，在阀门打开或关闭到位时，拨销触动其中一个微动开关，切断电动机电源；
阀座(9)腔口开有环形凹槽，密封垫圈(13)嵌在凹槽内，并和阀座(9)胶合一体；
在电控工作模式下，阀门开启闭合的传动路线是：电动机(1)-----减速器(2)---电磁铁(3)----纲球(4)-----旋转机构(5)----曲柄连杆机构---阀芯(10)。
2、权利要求1所述的带有失效保护功能的电控智能排气阀门，其特征是：沿阀座(9)径向均匀安装多组曲柄连杆机构。
3、权利要求1所述的带有失效保护功能的电控智能排气阀门，其特征是：减速器(2)采用行星齿轮减速机构。
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