CN203627983U

CN203627983U - 手动省力的电动执行机构

Info

Publication number: CN203627983U
Application number: CN201320846212.2U
Authority: CN
Inventors: 周建忠; 蒋萍; 陈寒松; 黄舒; 师彩云; 朱涛; 刘伟; 张建亮
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2023-12-20

Abstract

一种手动省力的电动执行机构，其特征是它包括手轮组件（5）、行星齿轮组件（6）、离合器组件（7）、伺服电机（1）和蜗轮蜗杆传动副，蜗轮蜗杆传动副中的蜗轮（3）间隙配合安装在输出轴（8）上，离合器组件（7）的一半活动套装在轴出轴（8）上并能与蜗轮蜗杆传动副中的蜗轮（4）端面上所设置的牙嵌啮合或分离，另一半与行星齿轮组件（6）的输出轴相连；蜗轮（4）与蜗杆（3）啮合，蜗杆（3）与伺服电机（1）的输出轴相连。本实用新型通过采用行星齿轮组减速器，同时对手轮进行了改进，使得手动操作所需力大大减少，还能保证电动执行机构小型化，轻量化，整体结构简单，传动效率高，噪音小，传动平稳，制作方便。

Description

手动省力的电动执行机构

技术领域

本实用新型涉及一种阀门开启装置，尤其是一种既能电动又能手动的阀门开启装置，具体地说是一种手动省力的电动执行机构。

背景技术

众所周知，电动执行机构是工业自动化仪表中的执行单元，是利用电能作为动力源的执行机构，用于过程控制系统中各类电动阀门的控制驱动装置，被广泛用于化工、石化、电力、天然气等领域。目前常见的电动执行机构由手轮、离合器、输入输出轴、蜗轮蜗杆传动副、伺服电机等构成，按照过程控制的需要，电动执行机构均具备手动和电动操作功能。其中，蜗轮蜗杆传动副中的蜗轮通过间隙配合安装在输出轴上，离合器为牙嵌式，手动操作时，先切断伺服电机电源，再扳动切换手柄使半离合器的牙嵌爪轴向位移与蜗轮上的牙嵌爪脱开，两半离合器接合，动力从手轮经离合器直接传递给输出轴；手动操作完毕时，再次扳动切换手柄，使半离合器的牙嵌爪轴向位移与蜗轮上的牙嵌爪接合，两半离合器分离，方可接通伺服电机电源进行电动操作，此时动力从伺服电机经蜗轮蜗杆传动副到半离合器然后传递给输出轴。其不足之处在于：现有手动装置的阀杆通过一个连接装置与手轮连接，手直接驱动手轮，传递较大力矩，费力费时。

专利文献1：201120364673.1描述了一种电动执行机构用的手动装置，包括手轮、小齿轮、大齿轮和输出轴，所述小齿轮和大齿轮为锥齿轮；所述小齿轮通过轴承与手轮的手轮杆固定连接；所述输出轴的一端和与小齿轮啮合的大齿轮连接。

因为上述专利文献1所记载的电动执行机构用的手动装置采用了圆锥齿轮传动组合，达到小扭矩转化为大扭矩的目的，减少了作用力；具有结构简单，维修方便，加工成本低等优点。

但是，圆锥齿轮传动是用来传递两组交错轴之间的运动和动力的，工作时相当于两齿轮的节圆锥做成的摩擦轮进行滚动。两节圆锥锥顶只有在重合时才能保证两节圆锥传动比一致，这样就增加了制造安装的困难，并降低了圆锥齿轮传动的精度和承载能力。

而且，上述专利文献1所记载的手动装置，由于手轮轴与输出轴成90°，因而手轮轴和电气控制模块都在输入输出轴两侧，使电动执行机构体积增大。

专利文献2：201220310036.0描述了一种电动执行机构手轮传动结构，包括手轮本体，手轮本体与手摇座连接，手摇座与滑套相连，滑套与输出轴相连，滑套位于输出轴外侧。

因为上述专利文献2所记载的电动执行机构手轮传动结构直接增大了手轮盘的外径，带动输出轴输出，在现场开启阀门时效率确实提高了，但是效果不明显，只节约了近1/3的力，而且由于各个手柄都增长了，间接增大了电动执行机构的体积，也消耗了很多材料。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的电动执行机构复杂，手动执行机构操作费力的问题，设计一种手动省力的电动执行机构。

本实用新型的技术方案是：

一种手动省力的电动执行机构，其特征是它包括手轮组件5、行星齿轮组件6、离合器组件7、伺服电机1和蜗轮蜗杆传动副，蜗轮蜗杆传动副中的蜗轮3间隙配合安装在输出轴8上，离合器组件7的一半活动套装在轴出轴8上并能与蜗轮蜗杆传动副中的蜗轮4端面上所设置的牙嵌啮合或分离，另一半与行星齿轮组件6的输出轴相连；蜗轮4与蜗杆3啮合，蜗杆3与伺服电机1的输出轴相连；电动工作时，伺服电机带动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮带动端面的牙嵌转动，牙嵌带动相啮合的半个离合器转动，半个离合器带动输出轴8转动，半行星齿轮组件6的输入轴与手轮组件5相连；手动工作时，与蜗轮端面的牙嵌啮合的半离合器与牙嵌分离并与另半离合器结合，手轮转动带动行星轮组件转动，行星轮组件带动离合器转动，离合器带动输出轴转动。

所述的行星齿轮组件6的动中心轮与手轮组件5的输出轴相连，行星架与离合器相连。

所述的行星齿轮组件6为大传动比行星齿轮变速器。

所述的手轮组件5包括手轮本体16和调节杆14，调节杆14安装在与手轮本体16相连的驱动轴19上。

所述的调节杆14包括球把手9、调节杆小轴10、调节杆中轴13及调节杆大轴14，球把手9和调节杆小轴10通过螺纹连接，调节杆中轴的两端通过卡在弹簧12中的弹簧销11分别与调节杆小轴及调节杆大轴实现可伸缩式连接，调节杆中轴两端的两弹簧销的安装位置成180°。

所述的调节杆大轴远离手轮本体部分、调节杆中轴和调节杆小轴上都设有供定位销移动的导向槽以便伸缩的时候保持直线运动，弹簧销插入调节杆中轴端部对应的定位销孔中时则使调节杆保持伸展状态。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过采用行星齿轮组减速器，同时对手轮进行了改进，使得手动操作所需力大大减少，还能保证电动执行机构小型化，轻量化，整体结构简单，传动效率高，噪音小，传动平稳，制作方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构的示意图。

图2是本实用新型的手轮组件的装配爆炸示意图。

图3是本实用新型的手轮组件的调节杆拔出时的后视图。

图4是图3的A-A剖视图。

图5是本实用新型的手轮组件的调节杆收缩时的立体图。

图6是本实用新型的手轮组件中的弹簧销的示意图。

图7是本实用新型的与蜗轮牙嵌配合的半离合器的立体图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1-7所示。

一种手动省力的电动执行机构，它包括手轮组件5、行星齿轮组件6、离合器组件7、伺服电机1和蜗轮蜗杆传动副，蜗轮蜗杆传动副中的蜗轮3间隙配合安装在输出轴8上，离合器组件7的一半活动（如图7）套装在轴出轴8上并能与蜗轮蜗杆传动副中的蜗轮4端面上所设置的牙嵌啮合或分离，另一半与行星齿轮组件6的输出轴相连；蜗轮4与蜗杆3啮合，蜗杆3与伺服电机1的输出轴相连；电动工作时，伺服电机带动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮带动端面的牙嵌转动，牙嵌带动相啮合的半个离合器转动，半个离合器带动输出轴8转动，半行星齿轮组件6的输入轴与手轮组件5相连；手动工作时，与蜗轮端面的牙嵌啮合的半离合器与牙嵌分离并与另半离合器结合，手轮转动带动行星轮组件转动，行星轮组件带动离合器转动，离合器带动输出轴转动。如图1所示。

具体实施时，行星齿轮组件6可采用图1的结构，它的动中心轮与手轮组件5的输出轴相连，行星架与离合器相连。行星齿轮组件6也可用行星齿轮变速器代替行星齿轮组，根据不同的输出端切换不同的档，例如，当开启较费力的阀门时，选择传动比大的齿轮组。为了省力，具体实施时手轮组件5采用图2所示的结构，它包括手轮本体16和调节杆14，调节杆14安装在与手轮本体16相连的驱动轴19上。所述的调节杆14包括球把手9、调节杆小轴10、调节杆中轴13及调节杆大轴14，球把手9和调节杆小轴10通过螺纹连接，调节杆中轴的两端通过卡在弹簧12中的弹簧销11分别与调节杆小轴及调节杆大轴实现可伸缩式连接，调节杆中轴两端的两弹簧销的安装位置成180°。所述的调节杆大轴远离手轮本体部分、调节杆中轴和调节杆小轴上都设有供定位销移动的导向槽以便伸缩的时候保持直线运动，弹簧销插入调节杆中轴端部对应的定位销孔中时则使调节杆保持伸展状态。如图3、4、5、6所示。

详述如下：

如图1所示，蜗轮蜗杆传动副中的蜗轮4间隙配合安装在输出轴8上，手轮5在离合器7接合时通过行星齿轮组6传递动力，蜗杆3的端一侧连接伺服电机1，离合器7固定在蜗轮4与行星齿轮组6之间。

当电动执行机构正常工作时，半离合器7的牙嵌爪与蜗轮4上的牙嵌爪接合，两半离合器7分离，接通伺服电机1电源，伺服电机1作为动力源使蜗轮蜗杆传动副中的蜗杆3转动，蜗杆3通过蜗轮蜗杆传动副带动蜗轮4转动，蜗轮4又把动力传递给半离合器7然后由半离合器带动输出轴8转动。深沟球轴承2成对使用固定在蜗轮4两侧承受横向和纵向载荷，当载荷非常大时，可用圆锥滚子轴承代替深沟球轴承2使用。

行星齿轮组6的动中心轮与手轮5相连，行星架与离合器7的一半相连；还可用行星齿轮变速器代替行星齿轮组6，根据不同的输出端切换不同的档，例如，当开启较费力的阀门时，选择传动比大的齿轮组。

当伺服电机1出现断电或者电路故障时，先切断伺服电机1电源，再扳动切换手柄使半离合器7的牙嵌爪轴向位移与蜗轮4上的牙嵌爪脱开，此时两半离合器7接合，手直接驱动手轮本体16，手轮本体16经行星齿轮组6带动输出轴8转动。

所述电动执行机构的手轮组件主要部件包括手轮本体16、防尘帽15和调节杆。球把手9和调节杆小轴10通过一段螺纹连接，调节杆小轴10与中轴13、中轴13与大轴14之间通过卡有弹簧12的弹簧销11固定，两弹簧销11的安装位置成180°，使调节杆中轴13受弹簧销11的两作用力方向相反，作用力相抵消，调节杆和防尘帽15都是通过螺纹摩擦副固定在手轮本体16上。

防尘帽15是实心的，可防止内部的润滑油溢出，也能阻止外界的杂质进入手轮装置内部，减缓其磨损；手轮本体16通过螺纹摩擦副固定在电动执行机构上。

调节杆大轴14依靠六角螺母17和垫片18轴向固定在手轮本体16的驱动轴19上，并依靠螺纹摩擦副周向固定。此外，手动调节杆是可伸缩的，电动操作时，可按下卡有弹簧12的弹簧销11并沿轴向推动手柄，调节杆小轴10会插进中轴13中，调节杆中轴13插进大轴14中，使调节杆的长度大大缩短，仅约等于手轮盘的半径，节省了空间。当伺服电机1出现断电或者电路故障时，需要手动操作，此时，调节杆可全部拔出，其长度约手轮盘半径的三倍，握住球把手9使其绕手轮本体16转动能节约近2/3的力。

调节杆大轴14远离手轮本体16部分，调节杆中轴13、小轴10都设有导向槽，使伸缩的时候可以保持直线运动，弹簧销11也能在需要的时候进入对应的定位销孔中。

弹簧销11中的销设计成上下都是半球状，且上下半球半径相同，这样伸缩的时候不易受杆子形状的影响，能方便地缩进定位销孔里，又能在需要的时候伸出而不脱离定位销孔，弹簧销11中的销有凸起部分，其目的是防止弹簧销11压缩和伸出的时候脱离弹簧12。安装的时候先把销卡入弹簧12中形成弹簧销11，压缩弹簧销11放入靠近定位销孔的较小直径的轴内孔中，然后用工具夹住弹簧销11修正方向使其进入对应的定位销孔，弹簧12弹出，弹簧销11伸出定位销孔，然后沿着导向槽的方向把较小直径的轴安装到相邻较大直径的轴上。由于弹簧12的径向尺寸大于定位销孔直径，弹簧12始终在较小直径的轴内孔中，弹簧销11中的销直径与定位销孔直径相同，这样不容易产生松动。另外，因为较小直径的轴外圆直径要比较大直径的轴内圆直径小，方便弹簧销11在较大直径的轴内壁的压迫下压缩，缩进较小直径的轴内。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种手动省力的电动执行机构，其特征是它包括手轮组件（5）、行星齿轮组件（6）、离合器组件（7）、伺服电机（1）和蜗轮蜗杆传动副，蜗轮蜗杆传动副中的蜗轮（3）间隙配合安装在输出轴（8）上，离合器组件（7）的一半活动套装在轴出轴（8）上并能与蜗轮蜗杆传动副中的蜗轮（4）端面上所设置的牙嵌啮合或分离，另一半与行星齿轮组件（6）的输出轴相连；蜗轮（4）与蜗杆（3）啮合，蜗杆（3）与伺服电机（1）的输出轴相连；电动工作时，伺服电机带动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮带动端面的牙嵌转动，牙嵌带动相啮合的半个离合器转动，半个离合器带动输出轴（8）转动，半行星齿轮组件（6）的输入轴与手轮组件（5）相连；手动工作时，与蜗轮端面的牙嵌啮合的半离合器与牙嵌分离并与另半离合器结合，手轮转动带动行星轮组件转动，行星轮组件带动离合器转动，离合器带动输出轴转动。

2.根据权利要求1所述的手动省力的电动执行机构，其特征是所述的行星齿轮组件（6）的动中心轮与手轮组件（5）的输出轴相连，行星架与离合器相连。

3.根据权利要求1所述的手动省力的电动执行机构，其特征是所述的手轮组件（5）包括手轮本体（16）和调节杆（14），调节杆（14）安装在与手轮本体（16）相连的驱动轴（19）上。

4.根据权利要求3所述的手动省力的电动执行机构，其特征是所述的调节杆（14）包括球把手（9）、调节杆小轴（10）、调节杆中轴（13）及调节杆大轴（14），球把手（9）和调节杆小轴（10）通过螺纹连接，调节杆中轴的两端通过卡在弹簧（12）中的弹簧销（11）分别与调节杆小轴及调节杆大轴实现可伸缩式连接，调节杆中轴两端的两弹簧销的安装位置成180°。

5.根据权利要求4所述的手动省力的电动执行机构，其特征是所述的调节杆大轴远离手轮本体部分、调节杆中轴和调节杆小轴上都设有供定位销移动的导向槽以便伸缩的时候保持直线运动，弹簧销插入调节杆中轴端部对应的定位销孔中时则使调节杆保持伸展状态。