CN217977680U - 一体式能量智控阀专用变速箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及阀类的控制及调节技术领域，具体为一体式能量智控阀专用变速箱，包括变速箱本体，所述变速箱本体内部安装有编码器和电机；提供了一套完整、实用、高效、智能的阀门电动执行器，即带编码器的智控阀专用变速箱，可以减少信号传递的延时，减少了信号传递的时间，提高阀门的调控速度；该装置不仅沿用了常规的减速齿轮副，同时还同步置入了高精度的绝对值式编码器，绝对值式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此该变速箱的控制精度高；该装置使得测量与控制系统的可靠性得到了保障，同时为故障诊断与排查提供了丰富的信息与手段，并且进一步使得电池供电的低功耗系统成为可能，大幅度降低了工程造价,提高了工程建设速度。

Description

一体式能量智控阀专用变速箱

技术领域

本实用新型涉及阀类的控制及调节技术领域，具体为一体式能量智控阀专用变速箱。

背景技术

变速箱是变更传动比和运动方向的齿轮箱，位于离合器与中央传动之间。目前市面上现有的阀门控制变速箱大多给定4-20mA的电信号来调节阀门的开度，但却无法真正测得阀门的实际开度，只能通过指针显示盘判断大约开度，为了克服上述现有技术的不足，提供一种可以实时反映阀门实际开度的一种阀门控制变速箱。鉴于此，我们提出一体式能量智控阀专用变速箱。

实用新型内容

为了弥补以上不足，本实用新型提供了一体式能量智控阀专用变速箱。

本实用新型的技术方案是：

一体式能量智控阀专用变速箱，包括变速箱本体，所述变速箱本体内部安装有编码器和电机；

所述变速箱本体内部设有多组用于关联控制所述电机转速的啮合齿轮副，所述变速箱本体内部设有多组用于带动所述编码器旋转的齿轮副。

优选的，所述变速箱本体内部的多组啮合齿轮副至少由第一齿轮和第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮、第五齿轮和第六齿轮、第七齿轮和第八齿轮、第九齿轮和第十齿轮以及第十一齿轮和第十二齿轮啮合构成。

优选的，所述变速箱本体内部的多组齿轮副至少由第十三齿轮和第十四齿轮以及第十五齿轮和第十六齿轮啮合构成，所述编码器的转轴与所述第十六齿轮之间同轴心固定连接。

优选的，所述编码器采用可以提供任意阀门开度位置的绝对值型。

优选的，所述编码器采用3.3V供电，工作电流小于10mA并采用SPI通讯总线与主机线路板电连接。

优选的，所述电机采用低压直流电机，所述电机的输出轴与第一齿轮同轴心固定连接。

优选的，所述变速箱本体采用角行程的球阀并在球型阀芯上开设有“V型”流道结构，所述变速箱本体通过阀杆带动球阀旋转且球阀随阀杆转动范围不大于90°。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

该一体式能量智控阀专用变速箱，其用途是为一体式能量智控阀提供了一套完整、实用、高效、智能的阀门电动执行器，即带编码器的智控阀专用变速箱，利用它可以减少信号传递的延时，减少了信号传递的时间，提高阀门的调控速度；该装置不仅沿用了常规的减速齿轮副，同时还同步置入了高精度的绝对值式编码器，绝对值式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此该变速箱的控制精度高；该装置使得测量与控制系统的可靠性得到了保障，同时为故障诊断与排查提供了丰富的信息与手段，并且进一步使得电池供电的低功耗系统成为可能，大幅度降低了工程造价,提高了工程建设速度。

附图说明

图1为本实用新型整体结构俯视图；

图2为本实用新型整体结构立体图之一；

图3为本实用新型整体结构立体图之二；

图4为本实用新型阀门流量特性曲线。

图中各个标号的意义为：

1、第一齿轮；2、第二齿轮；3、第三齿轮；4、第四齿轮；5、第五齿轮；6、第六齿轮；7、第七齿轮；8、第八齿轮；9、第九齿轮；10、第十齿轮；11、第十一齿轮；12、第十二齿轮；13、第十三齿轮；14、第十四齿轮；15、第十五齿轮；16、第十六齿轮；17、编码器；18、电机；19、变速箱本体。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1-4，本实用新型通过以下实施例来详述上述技术方案：

一体式能量智控阀专用变速箱，包括变速箱本体19，变速箱本体19内部安装有编码器17和电机18；

变速箱本体19内部设有6组用于关联控制电机18转速的啮合齿轮副，可以将电机18转速经过6级减速，降低了转速，增大了扭矩，减小了阀门开关的阻力，变速箱本体19内部设有2组用于带动编码器17旋转的齿轮副，

变速箱本体19内部的6组啮合齿轮副分别由第一齿轮1和第二齿轮2、第三齿轮3和第四齿轮4、第五齿轮5和第六齿轮6、第七齿轮7和第八齿轮8、第九齿轮9和第十齿轮10以及第十一齿轮11和第十二齿轮12啮合构成，变速箱本体19内部的2组齿轮副分别由第十三齿轮13和第十四齿轮14以及第十五齿轮15和第十六齿轮16啮合构成，编码器17的转轴与第十六齿轮16之间同轴心固定连接。

编码器17采用可以提供任意阀门开度位置的绝对值型,当齿轮副带动编码器17旋转，因为此编码器17是绝对值型的：就是对应一圈，每个基准的角度发出一个唯一与该角度对应的二进制的数值，通过外部记圈器件可以进行多个位置的记录和测量，当阀门开关到某一位置，编码器17就会检测到并输出一个数字码。

编码器17采用3.3V供电，工作电流小于10mA并采用SPI通讯总线与主机线路板电连接，电机18采用低压直流电机，电机18的输出轴与第一齿轮1同轴心固定连接。

变速箱本体19通过阀杆带动球阀旋转且球阀随阀杆转动范围不大于90°。

值得说明的是，电机18输出轴到阀杆联动轴的传动比i为：

式中Z1-Z12为电机轴到阀杆联动轴的各齿轮齿数,本实施例选用转速为4200rpm的直流电机，阀杆联动轴的转速n1为：

阀门从全关旋转到全开的行程时间t为：

安装的12位绝对值编码器，作为阀门位置检测，根据齿轮变速比可由下式计算出编码器的转速n2为：

本实施例的一体式能量智控阀专用变速箱,变速箱本体19采用角行程的球阀并在 球型阀芯上开设有“V型”流道结构，因为角行程的球阀具有介质流通能力强、全开全关、行 程短噪声小的特点，具有流量调节范围宽的特点，如图4所示，流量与阀门开度接近于线性 关系。12位的绝对值编码器17采用智能磁敏感元件，减少了信号传递的时间，提高了阀门的 调控速度；通过三轴霍尔技术，将机械转动转化为电信号，0-4095循环计数，属于非接触式 测量，通过变速比计算，阀门从全关旋转到全开，编码器17旋转约为0.83圈，计数值的相对 增量约为3397，在4095范围内；阀门开度的计算：阀门在全关闭状态下，读取编码器的值记 作CN1，阀门在全开状态下，读取编码器的值记作CN2，CN1对应阀门开度为0%，CN2对应阀门 开度为100%，那么中间任意开度位置的编码器读数CN对应的阀门开度为：

；本实施例的变速箱基于6组啮合齿轮副，将电机18转速经过6级减速，降 低了转速，增大了扭矩，减小了阀门开关的阻力。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一体式能量智控阀专用变速箱，包括变速箱本体（19），其特征在于：所述变速箱本体（19）内部安装有编码器（17）和电机（18）；

所述变速箱本体（19）内部设有多组用于关联控制所述电机（18）转速的啮合齿轮副，所述变速箱本体（19）内部设有多组用于带动所述编码器（17）旋转的齿轮副。

2.如权利要求1所述的一体式能量智控阀专用变速箱，其特征在于：所述变速箱本体（19）内部的多组啮合齿轮副至少由第一齿轮（1）和第二齿轮（2）、第三齿轮（3）和第四齿轮（4）、第五齿轮（5）和第六齿轮（6）、第七齿轮（7）和第八齿轮（8）、第九齿轮（9）和第十齿轮（10）以及第十一齿轮（11）和第十二齿轮（12）啮合构成。

3.如权利要求2所述的一体式能量智控阀专用变速箱，其特征在于：所述变速箱本体（19）内部的多组齿轮副至少由第十三齿轮（13）和第十四齿轮（14）以及第十五齿轮（15）和第十六齿轮（16）啮合构成，所述编码器（17）的转轴与所述第十六齿轮（16）之间同轴心固定连接。

4.如权利要求1所述的一体式能量智控阀专用变速箱，其特征在于：所述编码器（17）采用可以提供任意阀门开度位置的绝对值型。

5.如权利要求1所述的一体式能量智控阀专用变速箱，其特征在于：所述编码器（17）采用3.3V供电，工作电流小于10mA并通过SPI通讯总线与主机线路板电连接。

6.如权利要求1所述的一体式能量智控阀专用变速箱，其特征在于：所述电机（18）采用低压直流电机，所述电机（18）的输出轴与第一齿轮（1）同轴心固定连接。

7.如权利要求1所述的一体式能量智控阀专用变速箱，其特征在于：所述变速箱本体（19）采用角行程的球阀并在球型阀芯上开设有“V型”流道结构，所述变速箱本体（19）通过阀杆带动球阀旋转且球阀随阀杆转动范围不大于90°。

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