CN203322303U - 由减速电机驱动的多级开阀结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及由减速电机驱动的多级开阀结构，其包括阀体、阀芯和驱动阀芯形成阀通断的减速电机；阀体设有贯通阀体两端的圆形阀腔，减速电机固定在阀腔内；阀芯为两级结构，包括一级阀芯和二级阀芯；二级阀芯的端面上设有二级密封圈，并可通过该二级密封圈与阀腔出口侧壁构成密封连接；二级阀芯中部设有轴孔，轴孔的侧壁设有若干个过孔；一级阀芯的一端设有螺旋孔、另一端设有与轴孔构成滑动配合的阶梯轴，螺旋孔中设有传动螺杆，传动螺杆的自由端与减速电机输出轴构成传动连接，阶梯轴的阶梯面上设有可封遮过孔的一级密封圈；阶梯轴穿过轴孔，并在轴端设有限制二级阀芯轴向滑动距离的限位装置。

Description

由减速电机驱动的多级开阀结构

技术领域

本实用新型涉及一种阀门，尤其是涉及一种由减速电机驱动的多级开阀结构。

背景技术

随着人们生活水平的提高，我国城市居民应用管道燃气为燃料已经普及，阀门的应用也越来越广泛。阀门在管路中起开、断、调节等作用，正常的开、断是影响阀门性能的重要指标之一。对于用来控制燃气通过输送管传输，不少采用电机驱动，例如名为“用来控制燃气传输的阀门装置”（专利号: CN02820025.X），该阀门装置包括：一个位于所述输送管中的阀座和一个与该阀座相连接的截流件，一个电机驱动的致动器，作用于所述的截流件上对该截流件进行控制，从而打开/闭合所述阀座，一个电磁装置，具有一个带有励磁绕组的第一部分和一个能够通过磁化作用可靠地固定到所述第一部分上的第二部分，该电磁装置与所述致动器相连接，作用于所述的截流件从而在预定的要求所述阀座关闭的状况出现时，闭合所述的阀座而与致动器的操作位置无关，且所述致动装置连同所述电磁装置的第二部分是可移动的，在移动过程中控制所述截流件，从而打开/闭合所述阀座，所述电磁装置的第一部分连接到该阀门装置的一个固定结构上。在实际使用中，阀门两端存在较大的压差而造成阀门的开启困难，特别是中高压阀门领域尤为凸显，目前的通常方法是增大电机功率，此种方法的缺点是：所需电机的功率很大，而且存在诸多不稳定因素，造成阀门不能开阀。从而严重的影响了阀门的性能。

发明内容

本实用新型主要目的是提供一种由减速电机驱动的多级开阀结构，所需电机的功率较小，性能稳定，阀门启闭可靠性高，可适用于较高的压力环境。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：由减速电机驱动的多级开阀结构，包括阀体、阀芯和驱动阀芯形成阀通断的减速电机；阀体设有贯通阀体两端的圆形阀腔，其特征在于：所述的减速电机固定在阀腔内；所述的阀芯为两级结构，包括一级阀芯和二级阀芯；二级阀芯的端面上设有二级密封圈，并可通过该二级密封圈与阀腔出口侧壁构成密封连接；二级阀芯中部设有轴孔，轴孔的侧壁设有若干个过孔；一级阀芯的一端设有螺旋孔、另一端设有与轴孔构成滑动配合的阶梯轴，螺旋孔中设有传动螺杆，传动螺杆的自由端与减速电机输出轴构成传动连接，阶梯轴的阶梯面上设有可封遮过孔的一级密封圈；阶梯轴穿过轴孔，并在轴端设有限制二级阀芯轴向滑动距离的限位装置。二级阀芯通过断面将二级密封圈抵压在阀腔出口侧壁上，构成密封连接，封住阀腔的出口。一级阀芯通过阶梯轴的阶梯面将一级密封圈抵压在二级阀芯的侧壁上，封遮住过孔。闭合时，减速电机启动，带动传动螺杆旋转，促使一级阀芯伸出，将二级阀芯抵压到阀腔出口侧壁，从而形成一级阀芯与二级阀芯密封、二级阀芯与阀腔出口侧壁密封，切断整个阀通道；阀入口端接入介质后，在二级阀芯两侧形成压力差，压力差使二级阀芯形成指向阀腔出口侧壁的作用力，此时，需要打开阀时，减速电机启动，带动传动螺杆旋转，促使一级阀芯缩回，缩回到一级密封圈脱离二级阀芯侧壁，则燃气经二级阀芯的过孔流出到阀出口，从而减少二级阀芯两侧的压力差，当压力差降到一定值时，阶梯轴上的限位装置带动二级阀芯移动，直至二级密封圈与阀腔出口侧壁脱开，从而开启整个阀通道。这种两级开阀结构的优点是开阀所需电机功率极小，且能稳定地使阀开启，对于较高的介质压力，同样可稳定地开启。

为了便于制作，作为优选，阀腔的出口端设置右侧法兰，右侧法兰中部设有作为阀出口通道的圆孔。右侧法兰内侧面就是前述的阀腔出口侧壁；工作中，右侧法兰内侧面与二级密封圈构成密封，因此需要较高的精度；采用与阀体分离的右侧法兰结构，便于制作该内侧面，即密封面，可提高阀的密封性能。

作为优选，减速电机具有外壳，外壳具有法兰盘，法兰盘上设有若干根螺杆轴，二级阀芯上设有对应于螺杆轴的导孔；该螺杆轴与减速电机输出轴同轴设置，螺杆轴一端固定在法兰盘上、另一端穿过导孔固定在右侧法兰上。减速电机通过均布的若干根螺杆轴固定于右侧法兰盖上，螺杆轴不仅可提供固定作用，还防止二级阀芯发生旋转，并为二级阀芯导向，使二级阀芯沿轴向运动。

作为优选，所述的过孔呈U型，均匀分布在轴孔的侧壁上。过孔呈U型，增加通流面积，亦即增加单位时间通气量，可快速降低进出口压差。

作为优选，传动螺杆与减速电机输出轴相连接的端部设有开口槽；传动螺杆的螺纹为梯形螺纹。减速电机输出轴铣成一字型，和与之配合的传动螺杆开口槽配合，使连接结构紧凑，减少空间占用。传动螺杆的牙形选用大节距梯形螺纹，既能保证频繁开关阀所需的强度要求，又能缩短开关阀的操作时间。

限位装置的作用是带动二级阀芯移动，作为优选，阶梯轴上的限位装置为设于阶梯轴上的插销或柱销；阶梯轴上设有销孔，插销或柱销固定于销孔中。这种结构，简单可靠。

作为优选，一级阀芯包括本体和设有螺旋孔的螺纹传动副，螺纹传动副为柱状体，套设于本体内；本体上设有U型孔，螺纹传动副设有与U型孔适配的圆柱销。螺纹传动副上采用U型孔连接一级阀芯,使螺纹传动副与一级阀芯之间有一定的自由活动空间，在二级阀芯在压力差的作用下在向前移动时，可以在虹吸原理的做用下也向前移动，保证在阀门前后压力相等或相差不大时关阀后，不会发生由于压力的变化而导致的外漏难题。

因此，本实用新型具有结构合理、易于制作等特点，尤其是所需电机的功率较小，性能稳定，阀门启闭可靠性高，可适用于较高的压力环境。

附图说明

附图1是本实用新型的爆炸图；

附图2是开启一级阀芯的状态示意图；

附图3是开启二级阀芯的状态示意图；

附图4是阀通道关闭的状态示意图；

附图5是传动螺杆的一种结构示意图；

附图6是二级阀芯的一种结构示意图

附图7是一级阀芯的一种结构示意图。

其中：1、阀体；2、减速电机；3、轴承；4、传动螺杆；5、螺纹传动副；6、一级阀芯；7、一级密封圈；8、右侧法兰；9、O型密封圈；10、密封圈挡圈；11、二级密封圈；12、二级阀芯；13、螺杆轴；14、轴承挡圈；21、外壳；61、阶梯；62、轴销孔；63、U型孔；121、轴孔；122、过孔；123、导孔。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实用新型由减速电机驱动的多级开阀结构，如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6、附图7所示，包括阀体1、阀芯和驱动阀芯形成阀通断的减速电机2；阀体1设有贯通阀体1两端的阀腔。减速电机2固定在截面为圆形的圆形阀腔内；所述的阀芯为两级结构，包括一级阀芯6和二级阀芯12；二级阀芯12的端面上设有二级密封圈9，并可通过该二级密封圈9与阀腔出口侧壁构成密封连接；二级阀芯12中部设有轴孔121，轴孔121的侧壁设有若干个过孔122；一级阀芯6的一端设有螺旋孔、另一端设有与轴孔121构成滑动配合的阶梯轴61，螺旋孔中设有传动螺杆13，传动螺杆13的自由端与减速电机2输出轴构成传动连接，阶梯轴61的阶梯面上设有可封遮过孔122的一级密封圈7；阶梯轴61穿过轴孔121，并在轴端设有限制二级阀芯12轴向滑动距离的限位装置。

阀腔的出口端设置右侧法兰8，右侧法兰8中部设有作为阀出口通道的圆孔。

减速电机2具有外壳21，外壳21具有法兰盘，法兰盘上设有若干根螺杆轴4，二级阀芯12上设有对应于螺杆轴4的导孔123；该螺杆轴4与减速电机2输出轴同轴设置，一端固定在法兰盘上、另一端穿过导孔123固定在右侧法兰8上。

过孔122呈U型，设置三个，均匀分布在轴孔121的侧壁上。

传动螺杆4与减速电机2输出轴相连接的端部设有开口槽41；传动螺杆4的螺纹为梯形螺纹。传动螺杆4上设有轴承3，轴承3固定于减速电机的外壳21上，轴承3外侧设置轴承挡圈14。这种结构，确保传动螺杆4能灵活转动。

阶梯轴61上的限位装置，为设于阶梯轴61上的插销或柱销；阶梯轴61上设有销孔62，插销或柱销固定于销孔62中。

一级阀芯6包括本体和设有螺旋孔的螺纹传动副5；螺纹传动副5为柱状体，套设于本体内，并形成滑动连接；本体上设有U型孔63，螺纹传动副5上设有与U型孔63适配的圆柱销。当阀门处于开启状态时，在阀门内外压力相等或相差不大，压力介质对阀芯产生的作用力较小或无作用力，此时关闭阀通道的作用力，仅仅由电机的驱动力提供，该作用力较小，一级密封圈和二级密封圈变形也较小，此后，一旦阀外压力下降，则二级阀芯两侧产生压力差，该压力差对二级阀芯产生作用力使二级阀芯及其上的二级密封圈向阀外侧移动，在虹吸原理的作用下，一级阀芯及其上的一级密封圈跟随着二级阀芯移动；此时，如果 不采用U型孔63，而是采用传统圆孔固定的结构，则一级阀芯、一级密封圈不作移动，将会导致漏气。因此，在螺纹传动副上采用U型孔连接一级阀芯，使螺纹传动副与一级阀芯之间有一定的自由活动空间，在阀门前后压力相等或相差不大时，关闭阀后不会由于压力的变化而导致外漏难题。

装配时，可以先将减速电机、传动螺杆、一级阀芯、二级阀芯等部件组装完成，并固定在右侧法兰8上，其后将右侧法兰8安装到阀体上。这种结构，使装配更方便，并使一级阀芯、二级阀芯、减速电机等同轴部件，具有较高的同轴度，以提高阀的性能。

本实用新型的基本原理是减速电机带动传动螺杆，先将一级阀芯打开，使介质经一级阀芯与二级阀芯间的间隙，流至二级阀芯。二级阀芯两侧压差迅速降低，此时仅需较小的力便能将二级阀芯打开。电机继续转动，带动二级阀芯将阀门完全打开。

本实用新型的开启阀门的工作过程如下。

第一步，一级阀芯打开，如附图2所示，当接收到开阀信号时，减速电机上电，带动传动螺杆将一级阀芯向阀进口侧运动，而二级阀芯在腔体内外压差的作用下仍处于与右侧法兰贴紧状态，此时，一级阀芯与二级阀芯之间形成间隙，由于介质在一、二级阀芯间存在压差，介质会迅速经两级阀芯的间隙流至出口侧。阀入口和出口压差降低，二级阀芯受到的向阀外侧的压力迅速减小。为二级阀芯顺利打开提供保证。

第二步，二级阀芯打开。如附图3所示，一级阀芯在传动螺杆的带动下继续移动，移动至限位装置抵靠二级阀芯后，将带动二级阀芯移动，从而将阀门开启。由于二级阀芯受到的压差较小，此时只需较小功率的电机，便能驱动传动螺杆将二级阀芯运动。轻松地将阀门完全打开。

本实用新型的关闭阀门的工作过程如下。

如附图4所示，阀芯在减速电机的驱动下，经传动，阀芯向阀出口侧移动，直至一级密封圈贴紧二级阀芯，二级密封圈贴紧右侧法兰10，将阀腔体内介质密封，从而完全关闭阀门。

Claims (7)

1.一种由减速电机驱动的多级开阀结构，包括阀体（1）、阀芯和驱动阀芯形成阀通断的减速电机（2）；阀体（1）设有贯通阀体（1）两端的圆形阀腔，其特征在于：所述的减速电机（2）固定在阀腔内；所述的阀芯为两级结构，包括一级阀芯（6）和二级阀芯（12）；二级阀芯（12）的端面上设有二级密封圈（9），并可通过该二级密封圈（9）与阀腔出口侧壁构成密封连接；二级阀芯（12）中部设有轴孔（121），轴孔（121）的侧壁设有若干个过孔（122）；一级阀芯（6）的一端设有螺旋孔、另一端设有与轴孔（121）构成滑动配合的阶梯轴（61），螺旋孔中设有传动螺杆（13），传动螺杆（13）的自由端与减速电机（2）输出轴构成传动连接，阶梯轴（61）的阶梯面上设有可封遮过孔（122）的一级密封圈（7）；阶梯轴（61）穿过轴孔（121），并在轴端设有限制二级阀芯（12）轴向滑动距离的限位装置。

2.根据权利要求1所述的由减速电机驱动的多级开阀结构，其特征在于：阀腔的出口端设置右侧法兰（8），右侧法兰（8）中部设有作为阀出口通道的圆孔。

3.根据权利要求2所述的由减速电机驱动的多级开阀结构，其特征在于：减速电机（2）具有外壳（21），外壳（21）具有法兰盘，法兰盘上设有若干根螺杆轴（4），二级阀芯（12）上设有对应于螺杆轴（4）的导孔（123）；该螺杆轴（4）与减速电机（2）输出轴同轴设置，一端固定在法兰盘上、另一端穿过导孔（123）固定在右侧法兰（8）上。

4.根据权利要求1所述的由减速电机驱动的多级开阀结构，其特征在于：所述的过孔（122）呈U型，均匀分布在轴孔（121）的侧壁上。

5.根据权利要求1所述的由减速电机驱动的多级开阀结构，其特征在于：传动螺杆（4）与减速电机（2）输出轴相连接的端部设有开口槽（41）；传动螺杆（4）的螺纹为梯形螺纹。

6.根据权利要求1所述的由减速电机驱动的多级开阀结构，其特征在于：阶梯轴（61）上的限位装置，为设于阶梯轴（61）上的插销或柱销；阶梯轴（61）上设有销孔（62），插销或柱销固定于销孔（62）中。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的由减速电机驱动的多级开阀结构，其特征在于：一级阀芯（6）包括本体和设有螺旋孔的螺纹传动副（5），螺纹传动副（5）为柱状体，套设于本体内；本体上设有U型孔（63），螺纹传动副（5）上设有与U型孔（63）适配的圆柱销。

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