CN2379673Y - 新型阀门电动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于一种改进的阀门驱动装置。现有的以蜗杆副为主传动减速机构的阀门电动装置中,其转矩限制机构,手电动切换机构和手动机构,或结构简单,成本低而性能欠佳,或性能良好,而结构复杂,成本高。本实用新型改进设计,采用螺旋牙滑移半离合器等一系列新型构件,为解决上述问题提供了一条新的途径。本设计适用于各种规格的阀门电动装置。

Description

新型阀门电动装置

本实用新型属于一种改进的阀门驱动装置。

阀门电动装置(以下简称电动装置)适用性强，体积小，安装方便，因此，电动装置控制的阀门即电动阀门，在管道工程用的非手动阀门中所占比例较大，其中以蜗杆副的主传动减速机构的电动装置使用较多。这种电动装置中，其转矩限制机构有梯形牙离合器式，滚珠安全离合器式，蜗杆窜动式；手电动切换机构有手动式和半自动式。梯形牙离合器和滚珠安全离合器式转矩限制机构，是靠电动装置过载时滑移半离合器产生的轴向窜动量来限制输出转矩的，能以较小的轴向力实现控制目的，但是梯形牙离合器受结构本身的限制，牙高尺寸较小，轴向窜动量不大，因而控制精度不高，调整也不方便，滚珠安全离合器式是靠调整弹簧压缩量来实现控制目的，也存在上述问题。另外，梯形牙工作面是平面，滑移半离合器窜动，就相当于一个平面对另一个与之平行的平面发生了螺旋运动，因而相互不再平行，接触情况恶化，滚珠安全离合器工作面是球面，半离合器工作面之间是点接触，这两种离合器在发生轴向窜动时，工作面局部接触应力都较高，对离合器寿命不利，所以这两种转矩限制机构结构简单，成本低，但是性能欠佳。

蜗杆窜动式转距限制机构，其蜗杆可向轴向窜动一个较大的距离，窜动量和电动装量输出转矩的增加量成正比，因而控制精度高，调整方便。由于蜗杆窜动是蜗杆传动时产生的轴向力压缩了支持它的碟簧而产生的，而这个轴向力较大，从刚度、强度方面考虑，蝶簧及其他支持构件尺寸亦较大；同时，蜗杆即转动又窜动，结构就要较复杂，构件较多，蜗杆须有一定运动精度、安装精度和使用寿命，因此对各构件配合面的精度、表面粗糙度和表面硬度都有较高的要求，所以蜗杆窜动式转矩限制机构性能好，但是结构复杂，成本高。

电动装置的手电动切换机构，半自动式明显优于手动式，但结构复杂些。现有的半自动切换机构，是由拨叉和定位臂等组成的，定位臂与箱体内的凸台动联接，当手轮转矩须向蜗杆轴输入时，还得专门设置一个手动轴向蜗杆传递转矩，这些都使电动装置结构复杂，成本增加。

本实用新型的目的，就是在保持和提高电动装置性能的基础上，通过改进转矩限制机构，手电动切换机构和手动机构，使结构简化，成本降低。

本实用新型的目的是这样实现的：该电动装置主要是由电机、蜗杆、蜗轮、蜗轮轴、输入体、切换半离合器、滑移半离合器、传动杆、转矩弹簧、切换拨叉、切换弹簧、手动半离合器、行程控制器、转矩限制器、箱体、箱盖、电机接盘、手轮等组成。滑移半离合器作为输出转矩的控制元件，双向型，外周有拨叉槽，安装在蜗杆轴上，导键联接，始终受到一个弹性力的作用，使它靠向相嵌合的另一个半离合器，本实用新型的特征是：

一、转矩限制机构的改进：

1.滑移半离合器的牙形为螺旋牙，工作面是螺旋面。这样，离合器牙可以较高，滑移中接触良好过载时滑移量与输出转矩的增加量成正比，因而控制精度高，调整方便。2.设置传动杆，它一端受转矩强簧推力，另一端和滑移半离合器联动，传动杆可置于在蜗杆根圆内的实体上所钻的孔中，蜗杆是套装结构时，传动杆可以置于蜗杆轴表面的槽中或蜗杆套内表面的槽中，传动杆和上述的孔、槽动配合。这样有了传动杆，可使转矩弹簧安置方便、合理。3.输入体，它的一端为轴，中部是套，套的外表面安装轴承，内表面是盲孔或台阶孔，输入体的另一端(即套的端面)制成牙嵌式离合器牙，输入体的内孔与蜗杆轴颈动配合。这样，有了输入体，就不用另设一根轴向蜗杆轴上空转的半离合器传递转矩。

二、手电动切换机构、手动机构的改进：

1.对于小规格电动装置，设置切换半离合器于蜗轮轴上，手动半离合器和蜗轮之间，称为切换半离合器甲，外周有拨叉槽，拨叉槽的一侧制成齿圈，两端为矩形牙或梯形牙，与蜗轮轴导键联接，它始终受到一个弹性力的作用，使之与手动半离合器分离。2.对于大中规格的电动装置，本实用新型可实现手轮与蜗杆轴同轴，不必另设手轮轴，采取的措施是：(1)设置切换半离合器于蜗杆轴上，输入体和滑移半离合器之间，称为切换半离合器乙，外周有拨叉槽，一端为矩形牙或梯形牙，与输入体离合器牙接合，另一端为螺旋牙，与滑移半离合器嵌合，切换半离合器乙在蜗杆轴上即可旋传又能滑移，始终受到一个弹性力的作用，使之与输入体离合器牙接合。(2).设置辅助切换半离合器于蜗杆轴上，手动半离合器内侧，它与蜗杆轴导键联接，其牙形为矩形牙或梯形牙，始终受到一个弹性力的作用，使之与手动半离合器分离。(3).设置切换传动杆于蜗杆轴上，杆的一端联动切换半离合器乙，另一端联动辅助切换半离合器，切换传动杆安置的结构形式，可采用传动杆安置方式中的一种，与所在的孔、槽动配合。3.设置切换拨叉，位于切换半离合器侧面，它集拨叉和定位臂的功能于一体，由拨叉体、拨叉杆、支杆、圆销、弹簧组成，拨叉杆与拨叉体静联接，拨叉体上有槽，支杆的一部分置于槽中，以垂直于槽侧面的圆销与槽动联接，支杆与槽底有间隙，可使支杆只能作少许摆动，在支杆和槽底之间设置弹簧，弹簧力作用于支杆上偏离圆销孔的某一侧，以形成对支杆的力矩，使支杆偏离销孔的另一侧在槽内的部分靠紧槽底；这样，外力可在使弹簧压缩的方向上拨动支杆外端头，外力取消后，支杆外端头可在弹力下复位，以满足手电动半自动切换中对拨叉定位的要求。

转矩限制机构、手电动切换机构和手动机构是电动装置的重要组成部分，现有技术中，或结构简单，成本低，而性能欠佳；或性能良好，但是结构复杂，成本高；本实用新型改进设计，采用螺旋牙滑移半离合器等一系新型构件，为解决上述问题提供了一条新的途径。实现了性能良好，结构较简单，成本较低，同时箱体结构随之简化，这些改进都降低了电动装置的制造难度和制造成本，所以本实用新型具有较好的结构工艺性，较高的性能/成本比值，适用于各种规格的电动装置。

下面结合实例详述电动装置的结构和动作原理。以下的例子中，除了已提过的切换半离合器以外，还有输入体、滑移半离合器、蜗轮等也有甲、乙之分，其基本功能和基本结构是相同的，辅助功能和局部结构不同，这将在实例中说明。

例1.蜗杆为整体结构的电动装置。

参见图1，该电动装置由电机(1)、电机齿轮(2)、从动齿轮(3)、电机接盘(4)、输入体甲(5)、蜗杆(7)、滑移半离合器甲(10)、传动杆(12)、蜗轮轴(14)、蜗轮(15)、转矩弹簧(18)、开度计(26)、行程控制器(27)、齿轮甲(28)、切换半离合器甲(29)、切换弹簧(20)、手动离合器(21)、手轮(22)、箱盖甲(37)、转矩限制器(38)、齿轮乙(39)、轴(40)、杆(41)、箱体甲(42)、拨叉轴(34)、切换拨叉组成。切换拨叉由拨叉杆(31)、支杆(32)、圆销(33)、拨叉体(35)、弹簧(36)组成，各构件结构如前所述，此例中需补充说明的是：输入体甲(5)离合器牙形为螺旋牙，其牙高和滑移半离合器甲(10)的牙高相同均为最大轴向窜动量的1.2-1.3倍，转矩弹簧(18)通过传动杆(12)向滑移半离合器甲(10)施以弹性力，蜗轮轴(14)下端面制成矩形离合器牙，以向阀杆传递转矩，蜗轮甲(15)上端面制成离合器牙(梯形牙)，牙的周围有环形平面，平面上有凸台，平面下面有一段圆柱面。切换半离合器甲(29)两端梯形牙，在蜗杆(7)螺纹部分的齿根圆内实体上钻孔，安置传动杆(12)、蜗杆(7)的轴颈与输入体甲(5)动配合。手动离合器(21)梯形牙。

本例中各构件之间的相互位置，联接关系如图1所示。

电动过程：启动电机(1)，电机齿轮(2)随之而动，以下的传动路线是：电机齿轮(2)→从动齿轮(3)→输入体甲(5)→滑移半离合器(10)→蜗杆轴(7)→蜗轮甲(15)→切换半离合器甲(29)→蜗轮轴(14)

行程控制过程：蜗轮轴(14)转动，驱动阀门，原始的行程信号是蜗轮轴(14)的角位移，其传递路线是：蜗轮轴(14)→滑移半离合器甲(29)→齿轮甲(28)→行程控制器(27)，经行程控制器(27)将机械运动信号转为电信号以控制电机(1)，同时角行程信号也传至行程控制器(26)上的开度计(25)，由开度计(25)指示开度。

转矩限制过程：电动过程中，原始的转矩控制信号是滑移半离合器(10)的轴向窜动量，当输入体甲(5)向滑移半离合器(10)传递的转矩超过给定值时，即经蜗轮轴(14)向阀杆传递的转矩超过规定值时，滑移半离合器(10)就轴向窜动并有一定窜动量，将此信号传入转矩限制器(38)，则能使它动作，发出电信号控制电机(1)，信号传递路线是：滑移半离合器(10)→杆(41)→轴(40)→齿轮乙(39)→转矩限制器(38)

手电动切过程：切换拨叉安置在切换半离器甲(29)的侧面，拨叉体(35)槽朝外，支杆(32)外端头及弹簧(36)位置如图1所示。电动转为手动：顺时针转动拨叉轴(34)，切换拨叉随之转动，克服切换弹簧(20)的弹力，拨叉杆(31)拨动切换半离合器甲(29)，使之与手动半离合器(21)接合，同时支杆(32)外端头滑过蜗轮甲(15)圆柱面时受压而向外转动少许，滑过后支杆(31)复位，其外端头搭落在环形平面上，使拨叉不能往回转，此时转动手轮，可实现手动，传动路线是：手轮(22)→手动半离合器(21)→切换半离合器甲(29)→蜗轮轴(14)。手动转为电动：启动电机(1)，传动蜗轮甲(15)，蜗轮甲(15)转动，其环形平面上的凸台将支杆(32)的外端头拨出环形平面，于是切换拨叉可以往回转，切换半离合器甲(29)失去支持，在切换弹簧(20)弹力作用下，与手动半离合器(21)分离，与蜗轮甲(15)离合器牙接合，实现电动。(电动传动路线见本例电动过程)

例2，蜗杆为套装结构的电动装置。

参见图2，蜗杆由蜗杆套(13)静联接在蜗杆轴(8)上构成，蜗杆轴(8)上开有两道槽，一道槽安置传动杆(12)，另一道槽安置切换传动杆(17)，与例1相比，局部结构不同的构件还有输入体乙(6)，切换半离合器乙(9)，滑移半离合器乙(11)，蜗轮乙(16)，箱体乙(24)，箱盖乙(25)，增加的构件有切换传动杆(17)，辅助切换半离合器(19)，例盖(23)，齿轮丙(30)，其余构件，序号与例1相同者，其名称、构造、功能均相同。各构件结构如前所述，此例中需补充说明的是：输入体乙(6)离合器牙为矩形牙，牙的周围有环形平面，平面上有凸台，一段圆柱面与环形平面垂直相接。切换半离合器乙(9)，一端矩形牙，另一端螺旋牙，牙高和滑移半离合器乙(11)相同，均比例1高(1.1-1.2)A，A是切换半离合器乙(9)切换时的滑移距离；当切换半离合器乙(9)和输入体乙(6)嵌合时，螺旋牙的接触高度同例1。此时转矩弹簧(18)压迫传动杆(12)，靠紧在蜗杆套(13)的端面上，这样，切换半离合器乙(9)只承受切换弹簧(20)的弹力，切换时的手柄力或冲击力都较小。辅助切换半离合器(19)牙形为梯形牙。

本例中各构件之间的相互位置，联接关系如图2所示。

电动过程：启动电机(1)电机齿轮(2)随之而动，以下的传动路线是：电机齿轮(2)→从动齿轮(3)→输入体乙(6)→切换半离合器乙(9)→滑移半离合器乙(11)→蜗杆轴(8)→蜗杆套(13)→蜗轮乙(16)→蜗轮轴(14)。

行程控制及开度指示过程：蜗轮轴(14)转动，发出电动装置输出轴角位移信号，传至行程控制器(27)，传递路线是：蜗轮轴(14)→齿轮丙(30)→齿轮甲(28)以下过程同例1。

转矩限制过程：电动过程中，当切换半离合器乙(9)向滑移半离合器乙(11)传递的转矩大于给定值时，滑移半离合器乙(11)就轴向窜动并有一定窜动量，其原理和以下的过程同例1。

手电动切换过程：切换拨叉安置在切换半离合器乙(9)的侧面，如图2所示，切换拨叉结构同例1。电动转为手动：顺时针转动拨叉轴(34)，切换拨叉随之转动，克服切换弹簧(20)经切换传动杆(17)传来的弹力，推动辅助切换半离合器(19)与手动半离合器(21)接合，同时支杆(32)外端头滑过输入体乙(6)圆柱面时受压而向外转动少许，滑过后支杆(32)复位，其外端头搭落在环形平面上，使拨叉不能往回转。此时转动手轮，可实现手动。传动路线是：手轮(22)→手动半离合器(21)→辅助切换半离合器(19)→蜗杆轴(8)→蜗杆套(13)→蜗轮乙(16)→蜗轮轴(14)。手动转为电动：启动电机(1)，输入体乙(6)被传动，其环形平面上的凸台将支杆(32)的外端头拨出环形平面，于是拨叉可以往回转，辅助切换半离合器(19)失去支持，在切换弹簧(20)弹力作用下，与手动半离合器(21)分离，同时并通过切换传动杆(17)推动切换半离合器乙(9)与输入体乙(6)离合器牙接合，实现电动。(电动传动路线见本例电动过程)

Claims (6)

1.用于驱动阀门的新型阀门电动装置(以下简称电动装置)，主要由电机、蜗杆、蜗轮、蜗轮轴，输入体，切换半离合器， 滑移半离合器，传动杆，转矩弹簧，切换拨叉，切换弹簧，手动半离合器，行程控制器，转矩限制器，箱体，箱盖，电机接盘，手轮等组成；滑移半离合器，作为输出转矩的控制元件，双向型，外周有拨叉槽，安装在蜗杆轴上，导键联接；本实用新型的特征是：(1)滑移半离合器牙形为螺旋牙，工作面是螺旋面；(2)设置传动杆，它一端受转矩弹簧推力，另一端和滑移半离合器联动，传动杆可置于在蜗杆齿根圆内的实体上所钻的孔中，蜗杆是套装结构时，传动杆也可置于蜗杆轴表面的槽中或蜗杆套内表面的槽中，传动杆和上述的孔，槽动配合；(3)设置输入体，它的一端为轴，中部是套，套的外表面安装轴承，内表面是盲孔或台阶孔，输入体的另一端，即套的端面，制成牙嵌式离合器牙，输入体的内孔与蜗杆轴颈动配合。

2.按权利要求1所述的电动装置，其特征是可以设置切换半离合器于蜗轮轴上，手动半离合器和蜗轮之间，称为切换半离合器甲，外周有拨叉槽，两端为矩形牙或梯形牙，与蜗轮轴导键联接。

3.按权利要求1所述的电动装置，其特征是也可以设置切换半离合器于蜗杆轴上，输入体和滑移半离合器之间，称为切换半离合器乙，外周有拨叉槽，一端为矩形牙或梯形牙，另一端为螺旋牙，它在蜗杆轴上即可空转又能滑移。

4.按权利要求3所述的电动装置，其特征是设置辅切换半离合器于蜗杆轴上，手动半离合器内侧，它与蜗杆轴导键联接，其牙形为矩形牙或梯形牙。

5.按权利要求3和4所述的电动装置，其特征是设置切换传动杆于蜗杆轴上，杆的一端联动切换半离合器乙，另一端联动辅助切换半离合器，切换传动杆安置的结构形式，可采用传动杆安置方式中的一种与所在的孔，槽动配合。

6.按权利要求2和3所述的电动装置，其特征是设置切换拨叉，位于切换半离合器侧面，它由拨叉体、拨叉杆、支杆、圆销、弹簧组成，拨叉杆与拨叉体静联接，拨叉体上有槽，支杆的一部分置于槽中，以垂直于槽侧面的圆销与槽动联接，支杆与槽底有间隙，可使支杆只能作少许摆动，在槽底和支杆之间设置弹簧，弹簧力作用于支杆上偏离圆销孔的某一侧。