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閥門傳動機(jī)構(gòu)的制作方法

文檔序號:5792921閱讀:286來源:國知局
專利名稱:閥門傳動機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種具有一電動機(jī)的閥門傳動機(jī)構(gòu),該電動機(jī)通過一齒輪傳動裝置作用于一個(gè)操作桿。
這樣的閥門傳動機(jī)構(gòu)例如被用于控制大型閥門。這樣的閥門的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是用于大型熱交換器的熱流體的控制,這種熱交換器被用于在帳篷、大廳等地方進(jìn)行空氣加熱。
這種閥具有一個(gè)關(guān)閉件,它能借助一推桿移向閥座。在開啟方向上,關(guān)閉件承受一彈簧的作用力。就是說,閥門傳動機(jī)構(gòu)必須在關(guān)閉時(shí)逆著彈簧彈力(或另一開啟力)地工作,而它在開啟時(shí)一般只需要控制關(guān)閉件的開啟運(yùn)動,而不用施加驅(qū)動力。
為避免閥門傳動機(jī)構(gòu)過載,當(dāng)關(guān)閉件貼在閥座且無法進(jìn)一步移動時(shí),傳動裝置必須停住。這可以如此實(shí)現(xiàn),即人們限定出關(guān)閉件在其開啟位置與關(guān)閉位置之間的關(guān)閉行程并把這個(gè)行程提供給一用于控制閥門傳動機(jī)構(gòu)的控制裝置。但這種方式是有缺點(diǎn)的。如果在制造閥門傳動機(jī)構(gòu)時(shí)預(yù)定好這個(gè)調(diào)整行程,則該閥門傳動機(jī)構(gòu)只適用于一些閥門。為用于如其調(diào)整行程不相同的各種閥門的調(diào)適只能成本較高地實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的任務(wù)是使一種閥門傳動機(jī)構(gòu)自動適應(yīng)于各種閥門。
為完成該任務(wù),閥門傳動機(jī)構(gòu)配備有一電動機(jī),該電動機(jī)通過一齒輪傳動裝置作用于一操作桿,其中該齒輪傳動裝置具有一個(gè)帶兩個(gè)連接件的離合器,這兩個(gè)連接件通過齒部和配合齒部相互嚙合,其中一個(gè)連接件在這兩個(gè)連接件相對轉(zhuǎn)動時(shí)可軸向移動,該齒輪傳動裝置還有一個(gè)開關(guān),該開關(guān)可通過一操縱機(jī)構(gòu)被該可移動的連接件來操作。
在這種實(shí)施方式中,電動機(jī)能通過齒輪傳動裝置來驅(qū)動操作桿并使閥的關(guān)閉件移向閥座。當(dāng)該關(guān)閉件抵靠在閥座上時(shí),則操作桿不能繼續(xù)運(yùn)動。于因而,在齒輪傳動裝置的“輸出端”上產(chǎn)生一個(gè)比較高的反作用力矩。這個(gè)反作用力矩造成這兩個(gè)連接件因齒部和配合齒部的相互嚙合而進(jìn)行軸向運(yùn)動,這種軸向運(yùn)動可被用來操縱開關(guān)。這種軸向運(yùn)動是如此產(chǎn)生的,即齒部的齒面和配合齒部的齒面相互抵壓,通過這種作用在這兩個(gè)齒部上的斜向輸出力,對準(zhǔn)圓周方向的運(yùn)動就被轉(zhuǎn)換為軸向運(yùn)動。這種“壓力傳感器”所需的附加安裝空間比較小。人們可以把這種離合器裝在齒輪箱內(nèi),這樣,壓力傳感器就不需要安裝件了。該開關(guān)在操作時(shí)簡單地?cái)嚅_電動機(jī),在這里,只在一個(gè)傳動方向上即閥門關(guān)閉的傳動方向上規(guī)定進(jìn)行斷開,這就夠了。另外,允許電動機(jī)在另一個(gè)開啟閥門的方向上移動。在這里,電動機(jī)斷開有很多優(yōu)點(diǎn),一方面,避免了例如因過熱而發(fā)生的電動機(jī)過載,另一方面,不存在離合器打滑和損壞的危險(xiǎn)。
操作桿最好帶有螺紋,一個(gè)構(gòu)成該齒輪傳動裝置的一部分的從動螺母被擰到該螺紋上。借助在螺母和操作桿之間的螺紋傳動,可將電動機(jī)的轉(zhuǎn)動按照所需的傳動比轉(zhuǎn)換為操作桿的平移運(yùn)動。
在這種情況下特別優(yōu)選的是,該螺母就是這兩個(gè)連接件中的一個(gè)。該螺母同時(shí)作為齒輪傳動裝置中的最后幾個(gè)傳動環(huán)節(jié)中的一個(gè)。與之相應(yīng)地,在這里,作用于另一連接件上的扭矩是最高的。因此,當(dāng)兩個(gè)連接件相對轉(zhuǎn)動一小段距離時(shí),在這兩個(gè)連接件之間也產(chǎn)生比較輕微的分開運(yùn)動。產(chǎn)生這種轉(zhuǎn)動的原因是,當(dāng)操作桿因關(guān)閉件貼靠在閥座上而被鎖住時(shí),螺母不會在操作桿上繼續(xù)轉(zhuǎn)動。而離合器的傳動件仍然被電動機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)動一小段距離,在這里,這種轉(zhuǎn)動如上所述地將導(dǎo)致軸向運(yùn)動。這種軸向運(yùn)動又操縱了開關(guān)并因而斷開電動機(jī)。
螺母最好構(gòu)成軸向固定不動的連接件。螺母在軸向上的位置一般總是規(guī)定好的。如果以螺母為固定不動的連接件,則操作桿必須在操縱開關(guān)時(shí)無法移動,這又可能導(dǎo)致閥門打開。
所述齒部最好至少在一個(gè)作用方向上具有包括兩個(gè)部分的齒面,其中所述齒面部分具有不同的坡度。因此,人們可以從時(shí)間上來控制在這兩個(gè)連接件之間的軸向運(yùn)動。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式中規(guī)定了,一從齒根開始的第一部分具有比在齒尖部的第二部分更大的坡度。較大的坡度在這兩個(gè)連接件相對轉(zhuǎn)動時(shí)首先使一個(gè)個(gè)連接件相對另一連接件比較快速地軸向運(yùn)動。第二部分的小坡度造成緩慢運(yùn)動,但當(dāng)連接件的驅(qū)動力矩保持相同時(shí),這種緩慢運(yùn)動會在較大的力下完成。
該操縱機(jī)構(gòu)最好相對開關(guān)有一個(gè)間隙,齒面的第一部分的高度足以越過該間隙。就是說,該操縱機(jī)構(gòu)與開關(guān)的切換點(diǎn)保持一定距離。或許由振動引起的小運(yùn)動不一定會導(dǎo)致開關(guān)動作。為使開關(guān)動作,必須克服這個(gè)間隙。該“間隙”不一定意味著,在操縱機(jī)構(gòu)各部件之間實(shí)際上必然會留有間隙。因此,該間隙是指一個(gè)操縱機(jī)構(gòu)必須經(jīng)過以使開關(guān)切換狀態(tài)改變的行程。第一部分是這樣設(shè)計(jì)的,即操縱機(jī)構(gòu)在第一部分的末端轉(zhuǎn)入能操縱開關(guān)的位置中。這不意味著必須已經(jīng)在這里操作了開關(guān),盡管這種可能性自然是存在的。確切地說,操縱機(jī)構(gòu)在這里處于一種準(zhǔn)備狀態(tài)。因?yàn)椴倏v機(jī)構(gòu)或操縱機(jī)構(gòu)的各部件只在第一部分中位移,因此,在這段移動過程中估計(jì)不會有較大的反作用力。因此,由具有較陡坡度的第一部分引起的運(yùn)動可以在反作用力很小的情況下快速完成。
齒面的第二部分的高度最好足以在越過該間隙后能操縱開關(guān)。如上所述,當(dāng)齒面的第二部分投入使用中時(shí),活動的連接件的移動比較緩慢地進(jìn)行,但因此產(chǎn)生較大的力。這種緩慢運(yùn)動是可以順利接受的,因?yàn)殚_關(guān)即將完成其操作??墒?,通常在開關(guān)操作中,開關(guān)不產(chǎn)生反作用力。因?yàn)辇X面的第二部分段比較平緩,所以在相同的驅(qū)動力矩的條件下,產(chǎn)生相當(dāng)大的力,這個(gè)力足以操作開關(guān)。
螺母最好與一手柄連接,該齒部在另一作用方向上具有其坡度比第一部分的坡度小的齒面。有時(shí),當(dāng)閥門傳動機(jī)構(gòu)不能用時(shí),人們?nèi)韵氩僮鏖y門。當(dāng)閥門傳動機(jī)構(gòu)的電動機(jī)發(fā)生故障或控制裝置失效時(shí),就會出現(xiàn)這樣的情況。在這種情況下,離合器起到滑動離合器的作用,因?yàn)殡妱訖C(jī)通過齒輪傳動裝置把一個(gè)很高力矩傳給該離合器,從而實(shí)際上無法通過手柄來克服這個(gè)力矩。如果使用者操作手柄來開啟或關(guān)閉閥門,則他必須施加一個(gè)由多個(gè)分量合成的力矩。首先,他必須造成關(guān)閉件的開啟或閉合運(yùn)動。其次,他必須克服在螺母與操作桿之間螺紋內(nèi)的摩擦。最后,他必須施加足以讓離合器開始滑動的力矩。使用者為關(guān)閉閥門而必須施加的力矩要比他為開啟閥門而必須施加的力矩大,因?yàn)殚y門關(guān)閉件在開啟方向上承受著預(yù)壓力?,F(xiàn)在,人們可以使在一個(gè)作用方向和在另一個(gè)作用方向上的齒面坡度如此相互適應(yīng),即造成離合器滑動的、在關(guān)閉方向上的力矩要小于在開啟方向上的力矩。因此,在相應(yīng)尺寸的情況下,使用者為開啟閥門而必須施加的力矩與使用者為關(guān)閉閥門而必須施加的力矩幾乎一樣大。
另一作用方向上的齒面最好具有一對應(yīng)于第二部分的坡度的坡度。這簡化了制造。
所述齒部和配合齒部最好是形狀互補(bǔ)的。就是說,各自配合的齒面具有相同的坡度。這也適用于在第一作用方向上的齒面的兩個(gè)部分。
操縱機(jī)構(gòu)最具有一杠桿,它與該可移動的連接件配合作用。借助該杠桿,可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換,從而該可移動的連接件的行程不必直接作用于開關(guān),盡管這樣,開關(guān)仍然可以如人所愿地可靠操作。
該可移動的連接件最好作用在一個(gè)比一作用于開關(guān)的杠桿段短的杠桿段上。這不僅可以利用一單臂杠桿來實(shí)現(xiàn),也可用一雙臂杠桿來實(shí)現(xiàn)。利用兩個(gè)杠桿段的傳動比,可以獲得理想的運(yùn)動轉(zhuǎn)換。
最好設(shè)有一個(gè)固定這兩個(gè)連接件的彈簧裝置。為此,彈簧裝置限定了使兩個(gè)聯(lián)接件脫開確切地說是使一個(gè)連接件相對另一連接件作軸向移動所需的力矩?,F(xiàn)在,可如此確定由彈簧裝置施加的力的大小,即閥門可以可靠地關(guān)閉,但防止了電動機(jī)和齒輪傳動裝置的過載。
以下,結(jié)合一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例并根據(jù)附圖來說明本發(fā)明,其中

圖1是閥門傳動機(jī)構(gòu)的截面示意圖,圖2是離合器中的齒部和配合齒部的放大視圖。
圖1示出一閥門傳動機(jī)構(gòu)1,它與一個(gè)僅用虛線示意表示的閥門2配合工作。閥門2具有一閥座3,可使一關(guān)閉件4移動并抵靠在閥座上。閥座3和關(guān)閉件4之間的間距決定液體可從中自由通過的液流橫斷面。關(guān)閉件4由一推桿5操作。在開啟方向上,一支承在閥殼7內(nèi)的彈簧6施加預(yù)壓力。為了關(guān)閉閥門,就是說,為了使關(guān)閉件4移向閥座3,需要一個(gè)足以克服彈簧6彈力的力。所以,一個(gè)力可以作用到推桿5的端面上,這對控制來說就夠了。如果這個(gè)力大于彈簧6的彈力,閥們就關(guān)閉。如果小于該彈力,閥門就打開。
現(xiàn)在,閥門傳動機(jī)構(gòu)1具有一操作桿8,這個(gè)操作桿以其端側(cè)貼靠在推桿5上。操作桿8具有一段外螺紋9,螺母10被擰在外螺紋上。螺母10構(gòu)成在電動機(jī)11和操作桿之間的齒輪傳動裝置的一部分。示意示出了齒輪傳動裝置的齒輪12、13、14。該齒輪傳動裝置的變速比較高,因而在電動機(jī)11高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),操作桿8進(jìn)行比較慢的運(yùn)動。操作桿8的移動方向視電動機(jī)11的轉(zhuǎn)動方向而定。
齒輪14,即在電動機(jī)11和操作桿8之間的齒輪傳動鏈中最后一個(gè)齒輪與螺母構(gòu)成一個(gè)離合器,其中,螺母10由一彈簧裝置15實(shí)際上固定不動地被保持在閥門傳動機(jī)構(gòu)1的殼體16內(nèi)。螺母10同齒輪14的配合通過在螺母上的齒部17和在齒輪14上對應(yīng)配合齒部18來實(shí)現(xiàn)(圖2)。
齒部17和配合齒部18的形狀是互補(bǔ)的,就是說,相互貼緊的齒面總是具有相同的坡度。
圖2表示這樣的情況,即齒輪14相對螺母10從左向右移動。在這里,齒輪14的右齒面貼在螺母10的左齒面上。這些齒面被稱為第一作用方向上的齒面。
圖2a放大示出了螺母10的齒部17中的一個(gè)齒。如圖所示,第一作用方向上的齒面具有一個(gè)從齒根20開始的第一部分19和一個(gè)與齒尖22相鄰的第二部分21。第一部分19比第二部分21陡,就是說,第一部分的坡度更大。因此,在齒輪14相對螺母10移動時(shí),齒輪14的齒首先沿第一部分19滑動,然后沿第二部分21滑動,這樣,齒輪14就略微離開螺母10。這是可能的,因?yàn)樵跉んw內(nèi)存在一個(gè)齒輪14可在其中軸向運(yùn)動的自由空間h。
在作上述這種移動時(shí),該齒輪作用于杠桿24的一杠桿臂23上,該杠桿可繞軸25轉(zhuǎn)動。杠桿24有一個(gè)第二杠桿臂26,它比第一杠桿臂23長。第二杠桿臂26與開關(guān)27配合作用,開關(guān)又與一只示意畫出的控制裝置28相連。當(dāng)開關(guān)27被操作時(shí),控制裝置28就把電動機(jī)11關(guān)停。
可以設(shè)置一個(gè)未示出的彈簧,以保持杠桿24的第一杠桿臂23抵靠在齒輪14上。就是說,杠桿24構(gòu)成了一個(gè)用于開關(guān)27的操縱機(jī)構(gòu),該操縱機(jī)構(gòu)可由齒輪14操縱,而該齒輪則是離合器10、14的可移動部件。
由于杠桿24貼靠在齒輪24上,所以在第二杠桿臂26和開關(guān)23之間可以存在一個(gè)小間隙,就是說,即便杠桿24略微振動,也不會存在開關(guān)27誤動的危險(xiǎn)。
齒部17的齒是這樣設(shè)計(jì)的,即部分19的高度為h1,部分21的高度為h2。高度h1是這樣選擇的,即當(dāng)齒輪14被齒部17的第一部分19壓離開齒輪10時(shí),在第二杠桿臂26和開關(guān)27之間的間隙被盡可能地克服了。由于第一部分19的坡度比較陡,所以由該部分19控制的運(yùn)動比較快速地進(jìn)行。因?yàn)楦軛U24在這里還不必克服反作用力,所以齒輪14轉(zhuǎn)動的力矩足以使杠桿24完成上述運(yùn)動。
在第一部分19的末端,第二杠桿臂26貼靠在開關(guān)27上。杠桿24的由第二部分21控制的運(yùn)動緩慢地進(jìn)行,但因此有較大的力(在齒輪14扭矩不變的情況下)。就是說,杠桿24能夠操作開關(guān)27。對比圖2a至2c可看到力的情況。在圖2b中,齒部17、18的第一部分配合作用。在圖2c中示出了恰好在部分19、21之間的過渡點(diǎn)。在圖2c中,齒部17的部分21和配合齒部18的部分21共同起作用。
所述齒部為另一作用方向具有一個(gè)第二齒面29,其坡度大致等于第一齒面的第二部分21的坡度。采用這個(gè)坡度的原因如下如圖1示意所示,在有些情況下,螺母10與手柄30連接,利用手柄,可以在電動機(jī)出故障時(shí)用手轉(zhuǎn)動螺母10,以開啟或關(guān)閉閥門2。
在這種情況下,人們希望使由使用者施加的力矩在兩個(gè)轉(zhuǎn)動方向上大致相等。這個(gè)力矩由幾個(gè)分量組成。一方面,人們必須克服在螺母10和操作桿8之間的螺紋中的摩擦。這個(gè)摩擦兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上是相同的。第二分量由移動關(guān)閉件所需的力構(gòu)成。這個(gè)力在關(guān)閉方向上比在開啟方向上大,因?yàn)樵陂_啟方向上得到了彈簧6的支持。最后是第三分量,這個(gè)分量是由此產(chǎn)生的,即盡管有齒部17和配合齒部,但人們必須使螺母10相對齒輪14移動。當(dāng)電動機(jī)11被關(guān)停后,齒輪14實(shí)際上已被鎖住。由于齒輪傳動裝置的變速比較高,所以實(shí)際上不可能轉(zhuǎn)動電動機(jī)。
如果現(xiàn)在使螺母10相對齒輪從左向右轉(zhuǎn)動(參見圖2),則齒面29相對滑動。由于齒面29的坡度較小,所以上述這種移動所需的力要比在相反方向上運(yùn)動所需的力小,在后一種情況下,這些齒面以其部分19相對滑動?,F(xiàn)在,人們可以如此選擇坡度,即因齒面作用而節(jié)省的力可以大到附加力的大小,其中該附加力是由于有彈簧6而在閥門2關(guān)閉運(yùn)動時(shí)要施加的力。這樣,由使用者施加的且作用于手柄30的力矩在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上基本相等。
權(quán)利要求
1.一種閥門傳動機(jī)構(gòu),它有一電動機(jī),該電動機(jī)通過一齒輪傳動裝置作用于一個(gè)操作桿,其中該齒輪傳動裝置(10,12-14)具有一個(gè)帶有兩個(gè)連接件(10,14)的離合器,這些連接件通過一齒部(17)和一配合齒部(18)相互嚙合,其中一個(gè)連接件這兩個(gè)連接件相對轉(zhuǎn)動時(shí)可以軸向移動,該閥門傳動機(jī)構(gòu)還一個(gè)開關(guān)(27),該開關(guān)可通過一操縱機(jī)構(gòu)(24)被該可移動的連接件來操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥門傳動機(jī)構(gòu),其特征在于,該操作桿(8)具有一段螺紋(9),一個(gè)構(gòu)成該齒輪傳動裝置的一部分的從動的螺母(10)被擰到該螺紋上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥門傳動機(jī)構(gòu),其特征在于,該螺母(10)是這兩個(gè)連接件中的一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的閥門傳動機(jī)構(gòu),其特征在于,該螺母(10)構(gòu)成該軸向固定不動的連接件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一要求所述的閥門傳動機(jī)構(gòu),其特征在于,該齒部(17)至少在一個(gè)作用方向上具有包括兩個(gè)部分(19,21)的齒面,其中這兩個(gè)部分(19,21)具有不同的坡度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閥門傳動機(jī)構(gòu),其特征在于,一個(gè)從齒根(20)開始的第一部分(19)的坡度比在齒尖(22)上的第二部分(21)的坡度大。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閥門傳動機(jī)構(gòu),其特征在于,該操縱機(jī)構(gòu)(24)相對該開關(guān)(27)有一個(gè)間隙,所述齒面的第一部分(19)具有一個(gè)足以克服這個(gè)間隙的高度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的閥門傳動機(jī)構(gòu),其特征在于,該齒面的第二部分(21)具有一個(gè)足以在克服該間隙后操作該開關(guān)(27)的高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的閥門傳動機(jī)構(gòu),其特征在于,該螺母(10)與一手柄(30)連接,所述齒部(17)在另一作用方向上具有其坡度比第一部分(19)的坡度小的齒面(29)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥門傳動機(jī)構(gòu),其特征在于,在另一作用方向上的所述齒面(29)具有等于第二部分(21)的坡度的坡度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的閥門傳動機(jī)構(gòu),其特征在于,所述齒部(17)和所述配合齒部(18)是形狀互補(bǔ)的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述的閥門傳動機(jī)構(gòu),其特征在于,該操縱機(jī)構(gòu)具有一杠桿(24),該杠桿與該可移動的連接件(14)配合作用。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的閥門傳動機(jī)構(gòu),其特征在于,該可移動的連接件(14)作用在一杠桿段(23)上,該杠桿段的長度小于一作用在該開關(guān)(27)上的杠桿段(26)的長度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13之一所述的閥門傳動機(jī)構(gòu),其特征在于,設(shè)有一個(gè)保持這兩個(gè)連接件(10,14)的彈簧裝置(15)。
全文摘要
本文提出一種帶有一電動機(jī)(11)的閥門傳動機(jī)構(gòu),該電動機(jī)通過一齒輪傳動裝置(10,12-14)作用于一操作桿(8)。人們希望能用這樣的閥門傳動機(jī)構(gòu)來自動適應(yīng)于不同的閥門。該齒輪傳動裝置設(shè)有一個(gè)包括兩個(gè)連接件(10、14)的離合器,這兩個(gè)連接件通過齒部(17)和配合齒部(18)相互嚙合,其中一個(gè)連接件能在這兩個(gè)連接件相對轉(zhuǎn)動時(shí)軸向移動,該閥門傳動機(jī)構(gòu)還有一個(gè)開關(guān)(27),該開關(guān)可通過一操縱機(jī)構(gòu)被該可移動的連接件來操作。
文檔編號F16K1/00GK1509385SQ02810127
公開日2004年6月30日 申請日期2002年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月15日
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