本實用新型涉及教學(xué)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種用于仿真教學(xué)的手操閥門。

背景技術(shù)：

在教學(xué)領(lǐng)域，學(xué)員工藝操作學(xué)習(xí)除了在電腦上進行虛擬操作外，還可以在真實的工藝裝置上操作。通過實際操作，學(xué)習(xí)效果好，但是成本高，對環(huán)境要求也高。因此，不走物料的生產(chǎn)設(shè)備常常作為教學(xué)實習(xí)的常用手段和方法。

手操閥門是常用的教學(xué)設(shè)備，通過操作人員手對手柄的操作，調(diào)整閥體內(nèi)部元件的位置，實現(xiàn)對物流通過口徑的調(diào)整，實現(xiàn)對物料流量的通、斷或者大小的調(diào)整。教學(xué)系統(tǒng)通過檢測裝置檢測手操閥門的動作，并對這些操作進行處理，產(chǎn)生對應(yīng)的教學(xué)現(xiàn)象(如液位變化、儀表動作等)。

目前技術(shù)只能是一個批次的學(xué)生整體完成一個試驗。如果A班次學(xué)生一節(jié)課完成一半的內(nèi)容，B班要使用該教學(xué)設(shè)備，老師必須記錄當(dāng)前每個閥門的位置和當(dāng)前工作過程的數(shù)據(jù)，并操作閥門全部恢復(fù)初始狀態(tài)，供B班級學(xué)生實習(xí)使用。A班級學(xué)生繼續(xù)實習(xí)的時候，還要操作閥門恢復(fù)到A班級下課的狀態(tài)，對閥門進行復(fù)位操作時，容易由于手工記錄或操作失誤導(dǎo)致閥門狀態(tài)發(fā)生變化，試驗數(shù)據(jù)不準。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實用新型提供一種用于仿真教學(xué)的手操閥門，可在恢復(fù)閥門位置時，自動動作，將閥門位置控制在允許誤差內(nèi)，防止閥門位置錯誤導(dǎo)致的試驗失敗。

本實用新型提供的用于仿真教學(xué)的手操閥門，包括：殼體、用于調(diào)節(jié)物料流量的閥芯、用于控制閥芯動作的轉(zhuǎn)軸、用于轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸的手輪、用于檢測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動角度的位置傳感器、用于限制所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動方向的限位裝置、用于控制所述限位裝置動作的驅(qū)動裝置、以及用于控制所述驅(qū)動裝置動作的控制器；所述閥芯設(shè)置在所述殼體內(nèi)，所述轉(zhuǎn)軸與所述閥芯連接，所述手輪連接在所述轉(zhuǎn)軸上，所述限位裝置與所述驅(qū)動裝置傳動連接，所述驅(qū)動裝置與所述控制器電連接。

進一步地，所述限位裝置包括雙向棘輪機構(gòu)，所述驅(qū)動裝置為電磁鐵；所述雙向棘輪機構(gòu)的棘輪同軸連接在所述轉(zhuǎn)軸上，所述雙向棘輪機構(gòu)的止回棘爪與所述電磁鐵連接，所述電磁鐵帶動所述止回棘爪動作，限制所述棘輪的轉(zhuǎn)動方向。

進一步地，所述限位裝置包括兩個反向設(shè)置的單向棘輪機構(gòu)，所述驅(qū)動裝置包括兩個電磁鐵；兩個所述單向棘輪機構(gòu)的棘輪均同軸設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸上，且兩個所述單向棘輪機構(gòu)的止回棘爪分別與兩個所述電磁鐵連接，每個所述電磁鐵帶動對應(yīng)的所述止回棘爪動作，使止回棘爪與相應(yīng)的棘輪在嚙合與非嚙合狀態(tài)之間切換。

進一步地，所述位置傳感器為設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸上的編碼器。

進一步地，還包括用于驅(qū)動所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的電機，所述電機與所述轉(zhuǎn)軸傳動連接，所述控制器與所述電機電連接。

進一步地，所述控制器包括用于存儲轉(zhuǎn)軸目標位置的第一存儲單元和用于存儲轉(zhuǎn)軸當(dāng)前位置的第二存儲單元。

進一步地，所述控制器還包括用于儲存轉(zhuǎn)軸位置上限的第三存儲單元和用于存儲轉(zhuǎn)軸位置下限的第四存儲單元。

本實用新型提供的用于仿真教學(xué)的手操閥門，包括：殼體、用于調(diào)節(jié)物料流量的閥芯、用于控制閥芯動作的轉(zhuǎn)軸、用于轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸的手輪、用于檢測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動角度的位置傳感器、用于限制所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動方向的限位裝置、用于控制所述限位裝置動作的驅(qū)動裝置、以及用于控制所述驅(qū)動裝置動作的控制器；所述閥芯設(shè)置在所述殼體內(nèi)，所述轉(zhuǎn)軸與所述閥芯連接，所述手輪連接在所述轉(zhuǎn)軸上，所述限位裝置與所述驅(qū)動裝置傳動連接，所述驅(qū)動裝置與所述控制器電連接。

上述用于仿真教學(xué)的手操閥門工作原理如下：通過轉(zhuǎn)動手輪帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而調(diào)節(jié)閥芯的位置，控制殼體中物料的流量；位置傳感器可測量轉(zhuǎn)軸的角度位置，控制器從位置傳感器獲得轉(zhuǎn)軸的角度位置，分別與轉(zhuǎn)軸位置的預(yù)設(shè)上限和預(yù)設(shè)下限進行比較，當(dāng)轉(zhuǎn)軸的當(dāng)前轉(zhuǎn)角小于預(yù)設(shè)下限時，限位裝置限制轉(zhuǎn)軸逆向轉(zhuǎn)動，只允許轉(zhuǎn)軸正向轉(zhuǎn)動；當(dāng)轉(zhuǎn)軸的當(dāng)前轉(zhuǎn)角大于預(yù)設(shè)上限時，限位裝置限制轉(zhuǎn)軸正向轉(zhuǎn)動，只允許轉(zhuǎn)軸逆向轉(zhuǎn)動；當(dāng)轉(zhuǎn)軸的當(dāng)前轉(zhuǎn)角大于預(yù)設(shè)下限小于預(yù)設(shè)上限時，可自由轉(zhuǎn)動，從而準確的恢復(fù)轉(zhuǎn)軸的位置，防止手工記錄或操作失誤導(dǎo)致閥門狀態(tài)發(fā)生變化，保證了試驗的成功。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標記標識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。

圖1為一實施例提供的用于仿真教學(xué)的手操閥門的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為另一實施例提供的用于仿真教學(xué)的手操閥門中限位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。

需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本實用新型所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

參照圖1和圖2，在一實施例中，本實用新型提供的用于仿真教學(xué)的手操閥門，包括：殼體100、用于調(diào)節(jié)物料流量的閥芯210、用于控制閥芯210動作的轉(zhuǎn)軸220、用于轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸220的手輪230、用于檢測轉(zhuǎn)軸220轉(zhuǎn)動角度的位置傳感器、用于限制所述轉(zhuǎn)軸220轉(zhuǎn)動方向的限位裝置、用于控制所述限位裝置動作的驅(qū)動裝置、以及用于控制所述驅(qū)動裝置動作的控制器；所述閥芯210設(shè)置在所述殼體100內(nèi)，所述轉(zhuǎn)軸220與所述閥芯210連接，所述手輪230連接在所述轉(zhuǎn)軸220上，所述限位裝置與所述驅(qū)動裝置傳動連接，所述驅(qū)動裝置與所述控制器電連接。

上述用于仿真教學(xué)的手操閥門工作原理如下：通過轉(zhuǎn)動手輪230帶動轉(zhuǎn)軸220轉(zhuǎn)動，從而調(diào)節(jié)閥芯210的位置，控制殼體100中物料的流量；位置傳感器可測量轉(zhuǎn)軸220的角度位置，控制器從位置傳感器獲得轉(zhuǎn)軸220的角度位置，分別與轉(zhuǎn)軸220位置的預(yù)設(shè)上限和預(yù)設(shè)下限進行比較，當(dāng)轉(zhuǎn)軸220的當(dāng)前轉(zhuǎn)角小于預(yù)設(shè)下限時，限位裝置限制轉(zhuǎn)軸220逆向轉(zhuǎn)動，只允許轉(zhuǎn)軸220正向轉(zhuǎn)動；當(dāng)轉(zhuǎn)軸220的當(dāng)前轉(zhuǎn)角大于預(yù)設(shè)上限時，限位裝置限制轉(zhuǎn)軸220正向轉(zhuǎn)動，只允許轉(zhuǎn)軸220逆向轉(zhuǎn)動；當(dāng)轉(zhuǎn)軸220的當(dāng)前轉(zhuǎn)角大于預(yù)設(shè)下限小于預(yù)設(shè)上限時，可自由轉(zhuǎn)動，從而準確的恢復(fù)轉(zhuǎn)軸220的位置，防止手工記錄或操作失誤導(dǎo)致閥門狀態(tài)發(fā)生變化，保證了試驗的成功。

在本實施例中，所述限位裝置為雙向棘輪機構(gòu)300，所述雙向棘輪機構(gòu)300包括棘輪310、第一止回棘爪321和第二止回棘爪322，第一止回棘爪321用于限制棘輪310順時針轉(zhuǎn)動，第二止回棘爪322用于限制棘輪310逆時針轉(zhuǎn)動，所述驅(qū)動裝置包括第一止回棘爪321相應(yīng)的第一電磁鐵331和第二止回棘爪322相應(yīng)的第二電磁鐵332；所述雙向棘輪機構(gòu)300的棘輪310同軸連接在所述轉(zhuǎn)軸220上，電磁鐵帶動止回棘爪動作，限制所述棘輪310的轉(zhuǎn)動方向。通過電磁鐵驅(qū)動棘爪動作，使該雙向棘輪機構(gòu)300的棘輪310在正向轉(zhuǎn)動、逆向轉(zhuǎn)動和自由轉(zhuǎn)動三個狀態(tài)間切換，當(dāng)轉(zhuǎn)軸220的當(dāng)前轉(zhuǎn)角小于預(yù)設(shè)下限時，棘輪310可正向轉(zhuǎn)動；當(dāng)轉(zhuǎn)軸220的當(dāng)前轉(zhuǎn)角大于預(yù)設(shè)上限時，棘輪310可逆向轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)軸220的當(dāng)前轉(zhuǎn)角大于預(yù)設(shè)下限且小于預(yù)設(shè)上限時，棘輪310可自由轉(zhuǎn)動。

具體的，所述位置傳感器為設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸220上的編碼器，通過編碼器讀取轉(zhuǎn)角增量，通過累加方式獲取轉(zhuǎn)軸220當(dāng)前的轉(zhuǎn)角位置。當(dāng)然本申請中所述位置傳感器還可為電壓計或電流計等，通過讀取電壓或電流信號判斷轉(zhuǎn)軸220或閥門的位置。

為了提高自動化程度，實現(xiàn)閥門位置的自動復(fù)位，本實施例的手操閥門還包括用于驅(qū)動所述轉(zhuǎn)軸220轉(zhuǎn)動的電機，所述電機與所述轉(zhuǎn)軸220傳動連接，所述控制器與所述電機電連接?？刂破骺刂齐姍C的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動角度，從而調(diào)節(jié)閥門的位置，使閥門復(fù)位，并通過限位裝置保證閥門的位置在允許的誤差范圍內(nèi)。

更具體的，所述控制器包括用于存儲轉(zhuǎn)軸220目標位置的第一存儲單元和用于存儲轉(zhuǎn)軸220當(dāng)前位置的第二存儲單元。轉(zhuǎn)軸220的預(yù)設(shè)上限為轉(zhuǎn)軸220目標位置與誤差之和，轉(zhuǎn)軸220的預(yù)設(shè)下限為轉(zhuǎn)軸220目標位置與誤差之差。

在其他實施方式中，所述控制器還包括用于儲存轉(zhuǎn)軸220位置上限的第三存儲單元和用于存儲轉(zhuǎn)軸220位置下限的第四存儲單元。

在另一實施例中，所述限位裝置包括兩個反向設(shè)置的單向棘輪機構(gòu)，所述驅(qū)動裝置包括兩個電磁鐵；兩個所述單向棘輪機構(gòu)的棘輪均同軸設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸上，且兩個所述單向棘輪機構(gòu)的止回棘爪分別與兩個所述電磁鐵連接，每個所述電磁鐵帶動對應(yīng)的所述止回棘爪動作，使止回棘爪與相應(yīng)的棘輪在嚙合與非嚙合狀態(tài)之間切換。通過兩個電磁鐵分別控制兩個單項棘輪機構(gòu)動作，使轉(zhuǎn)軸在正向轉(zhuǎn)動、逆向轉(zhuǎn)動和自由轉(zhuǎn)動三個狀態(tài)之間切換。

這里，要說明的是，本實用新型涉及的功能、算法、方法等僅僅是現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)適應(yīng)性應(yīng)用。因此，本實用新型對于現(xiàn)有技術(shù)的改進，實質(zhì)在于硬件之間的連接關(guān)系，而非針對功能、算法、方法本身，也即本實用新型雖然涉及一點功能、算法、方法，但并不包含對功能、算法、方法本身提出的改進。本實用新型對于功能、算法、方法的描述，是為了更好的說明本實用新型，以便更好的理解本實用新型。

在本申請的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“內(nèi)”、“外”、等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個以上，除非另有明確具體的限定。

本實用新型的說明書中，說明了大量具體細節(jié)。然而，能夠理解，本實用新型的實施例可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實踐。在一些實例中，并未詳細示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對本說明書的理解。

在本說明書的描述中，具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。