緊急關(guān)斷閥電動(dòng)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種使用計(jì)算機(jī)控制，利用彈簧蓄能，在供電中斷的情況下自動(dòng)關(guān)閉/開(kāi)啟閥門(mén)的緊急關(guān)斷閥電動(dòng)裝置。本發(fā)明使用的技術(shù)方案是：使用行星減速機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，在鎖定彈簧的電磁制動(dòng)器上面加裝一個(gè)棘輪，當(dāng)棘爪壓在棘輪上時(shí)，可以限制彈簧工作。在蝸桿軸上裝有機(jī)械離合器，在離合器閉合使手輪和蝸桿軸連接起來(lái)的同時(shí)，把棘爪壓在棘輪上。通過(guò)手輪可以打開(kāi)閥門(mén)并上緊彈簧，也可以關(guān)閉閥門(mén)。供電恢復(fù)后，電腦控制電磁鐵吸合，拉動(dòng)止動(dòng)桿使棘爪釋放棘輪恢復(fù)正常電動(dòng)狀態(tài)。電動(dòng)裝置的力矩控制是通過(guò)控制電磁制動(dòng)器的供給電流實(shí)現(xiàn)的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】緊急關(guān)斷閥電動(dòng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種閥門(mén)控制裝置，尤其是使用計(jì)算機(jī)控制，利用彈簧蓄能，在供電中斷的情況下自動(dòng)關(guān)閉/開(kāi)啟閥門(mén)的緊急關(guān)斷閥電動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前使用的使用彈簧蓄能的緊急關(guān)斷閥電動(dòng)裝置主要有2種結(jié)構(gòu)，一種結(jié)構(gòu)是使用行星減速結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)利用行星減速器的特性，用帶剎車(chē)裝置的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)行星減速機(jī)的內(nèi)齒圈，彈簧驅(qū)動(dòng)行星減速機(jī)的太陽(yáng)輪操縱閥門(mén)開(kāi)關(guān)。使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)打開(kāi)之時(shí)可以把彈簧上緊，彈簧上緊后用一個(gè)電磁制動(dòng)器把彈簧鎖定，彈簧鎖定后相當(dāng)于一個(gè)太陽(yáng)輪固定的行星減速器，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)行星減速器內(nèi)齒圈操縱閥門(mén)的開(kāi)關(guān)。由于電動(dòng)機(jī)帶剎車(chē)裝置，在電動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，相當(dāng)于內(nèi)齒圈固定的行星減速器。斷電時(shí)，電磁制動(dòng)器失電釋放彈簧，由彈簧驅(qū)動(dòng)行星減速器的太陽(yáng)輪將閥門(mén)關(guān)閉。另一種結(jié)構(gòu)是在現(xiàn)有的部分回轉(zhuǎn)閥門(mén)電動(dòng)裝置下面安裝一個(gè)電磁離合器，電磁離合器一端與閥門(mén)電動(dòng)裝置輸出軸連接，另一端聯(lián)接一個(gè)渦卷彈簧軸，由這個(gè)軸連接到閥門(mén)驅(qū)動(dòng)軸上。當(dāng)正常工作時(shí)，給電磁離合器供電，將閥門(mén)電動(dòng)裝置的輸出軸與渦卷彈簧軸連接在一起，由閥門(mén)電動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)閥門(mén)工作。當(dāng)故障斷電的情況下，電磁離合器失電，閥門(mén)電動(dòng)裝置輸出軸與渦卷彈簧軸脫開(kāi)，渦卷彈簧驅(qū)動(dòng)閥門(mén)關(guān)閉。這兩種裝置都有一個(gè)問(wèn)題，就是在斷電的情況下無(wú)法手動(dòng)操作，這在調(diào)試時(shí)很不方便。特別是在特殊情況下，需要在斷電狀態(tài)下打開(kāi)閥門(mén)時(shí)，這種結(jié)構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此，限制了其使用范圍。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為了使緊急關(guān)斷閥電動(dòng)裝置在供電故障時(shí)，還可以通過(guò)手動(dòng)裝置操作閥門(mén)，本發(fā)明提供一種由電腦控制的，在斷電狀態(tài)時(shí)可以通過(guò)手動(dòng)裝置操縱閥門(mén)工作的緊急關(guān)斷閥電
動(dòng)裝置。
[0004]本發(fā)明使用的技術(shù)方案是:使用行星減速機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)輪，彈簧驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈，使用電磁制動(dòng)器通過(guò)內(nèi)齒圈鎖定彈簧，在電磁制動(dòng)器上面加裝一個(gè)棘輪，當(dāng)棘爪壓在棘輪上時(shí)，可以限制彈簧單向工作。在蝸桿軸的一端裝有機(jī)械離合器，機(jī)械離合器的另一端連接手輪。通過(guò)一個(gè)手動(dòng)桿推動(dòng)撥桿，撥桿推動(dòng)離合器，在離合器閉合使手輪和蝸桿軸連接起來(lái)的同時(shí)，通過(guò)一個(gè)可壓縮拉桿把棘爪壓在棘輪上。撥桿上裝有一個(gè)帶槽的止動(dòng)輪，當(dāng)止動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)一個(gè)由彈簧和電磁鐵控制的止動(dòng)桿在彈簧的拉動(dòng)下自動(dòng)卡在止動(dòng)輪的槽里，限制止動(dòng)輪回轉(zhuǎn)，使棘爪保持與棘輪的連接狀態(tài)。通過(guò)手輪驅(qū)動(dòng)蝸桿，帶動(dòng)行星減速器的太陽(yáng)輪工作，由于棘輪阻止了彈簧的回轉(zhuǎn)，因而可以打開(kāi)閥門(mén)并上緊彈簧，也可以關(guān)閉閥門(mén)。在供電恢復(fù)后，電腦控制電磁鐵吸合，拉動(dòng)止動(dòng)桿脫離止動(dòng)輪，使撥桿在彈簧的作用下帶動(dòng)機(jī)械離合器脫離手動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)拉動(dòng)棘爪釋放棘輪。止動(dòng)桿復(fù)位后會(huì)壓動(dòng)一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，電腦根據(jù)微動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)停止電磁鐵的供電，恢復(fù)正常電動(dòng)狀態(tài)。電腦根據(jù)力矩控制要求控制電磁制動(dòng)器的電流大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)裝置的力矩控制。當(dāng)彈簧鎖定后，電磁制動(dòng)器的供電電流決定了電磁制動(dòng)器的摩擦制動(dòng)力矩。當(dāng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)開(kāi)關(guān)時(shí)，如果力矩過(guò)載則會(huì)引起電磁制動(dòng)器滑動(dòng)。電腦監(jiān)測(cè)彈簧和輸出軸的位置，根據(jù)這些數(shù)據(jù)的變化判斷出力矩是否過(guò)載，然后采取相應(yīng)措施。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:使緊急關(guān)斷閥可以在斷電時(shí)可以通過(guò)手動(dòng)方式操作閥門(mén)，并且簡(jiǎn)化了閥門(mén)力矩的控制方式。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0006]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0007]圖1是本發(fā)明的外觀(guān)示意圖。
[0008]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖3是本發(fā)明的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖4是本發(fā)明中可壓縮拉桿的示意圖。
[0011]圖5是控制電路框圖。
[0012]圖1中1、手動(dòng)桿，2、閥體，3、手輪，23、定位螺栓。
[0013]圖2中3、手輪，4、止動(dòng)桿彈簧，5、止動(dòng)盤(pán)，6、可壓縮拉桿，7、電磁制動(dòng)器，8、棘爪，
9、棘輪，10、位置輸出軸，11、彈簧位置傳感器，12、渦卷彈簧，13、閥門(mén)位置傳感器，14、止動(dòng)桿微動(dòng)開(kāi)關(guān)，15、電動(dòng)機(jī)，16、蝸桿，17、電磁鐵,18、止動(dòng)桿，19、離合器蝸桿端,20、離合器手輪端，21、撥桿。
[0014]圖3中1、手動(dòng)桿，4、止動(dòng)桿彈簧，5、止動(dòng)盤(pán)，6、可壓縮拉桿，7、電磁制動(dòng)器，8、棘爪，9、棘輪，10、位置輸出軸，11、彈簧位置傳感器，12、渦卷彈簧，13、閥門(mén)位置傳感器，14、止動(dòng)桿微動(dòng)開(kāi)關(guān)，15、電動(dòng)機(jī)，16、蝸桿，17、電磁鐵,18、止動(dòng)桿,20、離合器手輪端,21、撥桿，22、擋塊，23、定位螺栓，24、行星減速器，25、渦卷彈簧齒輪，26、彈簧位置檢測(cè)齒輪，27、磁鐵，28、位置檢測(cè)齒輪，29、增速齒輪系，30、撥桿復(fù)位彈簧，31、撥桿軸，32、手動(dòng)撥塊，33、蝸輪。
[0015]圖4中34、滑動(dòng)桿,35、外殼,36、彈簧,37、固定桿。
[0016]在圖1中顯示的是外觀(guān)整體圖，在斷電情況下閥門(mén)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，此時(shí)可以扳動(dòng)手動(dòng)桿(I)，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪(3)打開(kāi)閥門(mén)。定位螺栓(23)用于緊急關(guān)斷閥電動(dòng)裝置輸出位置定位。
[0017]在圖2中可壓縮拉桿(6) —端連接止動(dòng)盤(pán)(5)，另一端連接棘爪(8)。參見(jiàn)圖3，當(dāng)撥桿軸(31)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，止動(dòng)盤(pán)(5)帶動(dòng)可壓縮拉桿(6)推動(dòng)棘輪爪(8)壓在棘輪(9)上。止動(dòng)盤(pán)(5)上帶有止動(dòng)槽,止動(dòng)桿彈簧(4)拉動(dòng)止動(dòng)桿(18),當(dāng)止動(dòng)桿(18)的卡鉤落在止動(dòng)槽里時(shí)，撥桿軸(31)無(wú)法自動(dòng)返回。棘輪(9)通過(guò)齒輪系(29)和行星減速器(24)的內(nèi)齒圈限制渦卷彈簧(12)只能單向運(yùn)動(dòng)，手動(dòng)操作開(kāi)閥門(mén)時(shí)可以上緊渦卷彈簧(12)，關(guān)閉時(shí)渦卷彈簧(12)不能釋放。在撥桿軸(31)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)推動(dòng)離合器手輪端(20)與離合器蝸桿端(19)嚙合，此時(shí)可以操作手輪(I)開(kāi)關(guān)閥門(mén)。止動(dòng)桿彈簧(4)將止動(dòng)桿(18)壓在止動(dòng)盤(pán)(5)上，電磁鐵(17)的拉桿也連接在止動(dòng)桿(18)上，當(dāng)供電恢復(fù)時(shí)，如果止動(dòng)桿(18)的卡鉤在止動(dòng)盤(pán)(5)的溝槽里，由于位置關(guān)系，止動(dòng)桿微動(dòng)開(kāi)關(guān)(14)的觸點(diǎn)閉合，電腦可以根據(jù)此觸點(diǎn)信號(hào)判斷止動(dòng)桿(18)的位置，給電磁鐵(17)的供電，驅(qū)動(dòng)電磁鐵(17)拉動(dòng)止動(dòng)桿(18)，使止動(dòng)桿(18)上的卡鉤從止動(dòng)盤(pán)(5)的卡槽脫出，參見(jiàn)圖3，在撥桿復(fù)位彈簧(30)的作用下使撥桿(31)復(fù)位，棘爪(8)脫開(kāi)棘輪(9)，如果電腦不給電磁制動(dòng)器(7)供電，成為脫離狀態(tài)，使渦卷彈簧(12)驅(qū)動(dòng)行星減速器工作關(guān)閉閥門(mén)。撥桿(21)卡在機(jī)械離合器手輪端(20)的槽內(nèi)，控制機(jī)械離合器的離合。參見(jiàn)圖3，撥桿(21)連接在撥桿軸(31)下部，與撥桿軸(31)同步運(yùn)動(dòng)。離合器蝸桿端(19)安裝在蝸桿(16)上，正常工作時(shí)，機(jī)械離合器出于分離狀態(tài)，離合器手輪端(20)與離合器蝸桿端(19)脫開(kāi)，由電動(dòng)機(jī)(15)通過(guò)齒輪帶動(dòng)蝸桿(16)工作。
[0018]在圖3中，行星減速器(24)的內(nèi)齒圈外面的齒輪與裝在渦卷彈簧(12)上的渦卷彈簧齒輪(25)嚙合，同時(shí)還與增速齒輪系(29)嚙合。蝸輪(33)與行星減速器(24)的太陽(yáng)輪連在一起，電動(dòng)機(jī)(15)通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)蝸桿(16)。渦卷彈簧(12)的上面有彈簧位置傳感器(11)，通過(guò)齒輪(26)上安裝的磁鐵(27)檢測(cè)渦卷彈簧(12)的位置。閥門(mén)位置傳感器
(13)通過(guò)行星減速器(24)的位置輸出軸(10)上的位置檢測(cè)齒輪(28)檢測(cè)輸出軸位置。在行星減速器(24)的輸出軸(10)下面裝有擋塊(22)，定位螺栓(23)安裝在箱體(2)上，通過(guò)調(diào)整定位螺栓(23)，可以限定輸出軸(10)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，從而控制閥門(mén)開(kāi)閉位置。在增速齒輪系(29)的輸出軸上安裝有電磁制動(dòng)器(7)和棘輪(9)。在閥門(mén)安裝后的第一次工作時(shí)，在開(kāi)閥門(mén)的過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)(15)通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)蝸桿(16)帶動(dòng)蝸輪(33)，驅(qū)動(dòng)行星減速器(24)通過(guò)輸出軸(10)打開(kāi)閥門(mén)，閥門(mén)打開(kāi)后電動(dòng)機(jī)(15)繼續(xù)工作直到上緊渦卷彈簧(12)。當(dāng)控制電路通過(guò)彈簧位置傳感器(11)檢測(cè)到渦卷彈簧(12)上緊后，停止電動(dòng)機(jī)(15)工作，并給電磁離合器(7)供電，電磁制動(dòng)器(7)吸合，產(chǎn)生摩擦力矩，通過(guò)增速齒輪系(29)，將行星減速器(24)的內(nèi)齒圈固定，形成內(nèi)齒圈固定的行星減速器機(jī)。之后，電動(dòng)機(jī)
(15)可以通過(guò)蝸輪(16)和行星減速器(24)的輸出軸(10)對(duì)閥門(mén)進(jìn)行正常的開(kāi)關(guān)操作。蝸桿(16)是自鎖蝸桿，當(dāng)蝸桿(16)不工作時(shí)，相當(dāng)于把行星減速器(24)的太陽(yáng)輪固定，變成由內(nèi)齒圈驅(qū)動(dòng)，太陽(yáng)輪固定的行星減速機(jī)。當(dāng)供電故障或者計(jì)算機(jī)根據(jù)需要對(duì)閥門(mén)緊急關(guān)閉時(shí)，電磁制動(dòng)器(7)的供電中斷，電磁制動(dòng)器(7)釋放，在渦卷彈簧(12)的驅(qū)動(dòng)下，關(guān)閉閥門(mén)。
[0019]撥桿軸(31)安裝在手動(dòng)桿(I)的軸線(xiàn)上部，手動(dòng)撥桿(I)帶動(dòng)手動(dòng)撥塊(32)推動(dòng)撥桿軸(31)轉(zhuǎn)動(dòng)。撥桿復(fù)位彈簧(30)的作用是在止動(dòng)桿(18)托開(kāi)制動(dòng)盤(pán)(5)時(shí)，驅(qū)動(dòng)撥桿軸(31)復(fù)位。
[0020]參見(jiàn)附圖5，計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)定力矩大小，通過(guò)供電電流控制電磁制動(dòng)器(7)的摩擦力矩。在正常工作中，電磁制動(dòng)器(7)通過(guò)齒輪系(29)固定住行星減速器(24)的內(nèi)齒圈，電動(dòng)機(jī)(15)驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈固定的行星減速器(24)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)。如果閥門(mén)阻力矩過(guò)載，輸出軸
(10)被卡死，行星減速器(24)變成行星輪架固定的減速機(jī)，當(dāng)行星減速器(24)的內(nèi)齒圈力矩超過(guò)電磁制動(dòng)器(7)的摩擦力矩時(shí)，電磁制動(dòng)器(7)將會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，從而引起與行星減速器(24)內(nèi)齒圈嚙合的渦卷彈簧(12)的位置變化。計(jì)算機(jī)根據(jù)彈簧位置傳感器(11)檢測(cè)信號(hào)變化判斷出力矩過(guò)載，停止電動(dòng)機(jī)(15)工作，并發(fā)出相應(yīng)的故障信號(hào)。
[0021]圖4中顯示了可壓縮拉桿(6)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)?；瑒?dòng)桿(34)安裝在外殼(35)內(nèi)，在彈簧(36)的作用下，使拉桿達(dá)到最大長(zhǎng)度?；瑒?dòng)桿(34)可以在外殼(35)內(nèi)滑動(dòng)。在手動(dòng)工作狀態(tài)，當(dāng)棘輪(9)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可壓縮拉桿(6)補(bǔ)償棘輪(9)輪齒引起的長(zhǎng)度變化。
[0022]圖5中顯示了電路控制方框圖。
【權(quán)利要求】
1.一種緊急關(guān)斷閥電動(dòng)裝置，其特征是:電腦控制的，使用行星減速機(jī)結(jié)構(gòu)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)輪，彈簧驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈；使用電磁制動(dòng)器通過(guò)內(nèi)齒圈鎖定彈簧，在電磁制動(dòng)器上面裝有一個(gè)棘輪，當(dāng)棘爪壓在棘輪上時(shí)，可以限制彈簧單向工作；在蝸桿軸和手輪間裝有機(jī)械離合器，用一個(gè)手動(dòng)桿推動(dòng)撥桿操縱離合器閉合，通過(guò)手輪操作閥門(mén)；一個(gè)由彈簧和電磁鐵控制的止動(dòng)桿在彈簧的拉動(dòng)下可以卡在止動(dòng)輪的槽里，限制止動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)；電磁鐵吸合時(shí)可以拉動(dòng)止動(dòng)桿脫離止動(dòng)輪，使撥桿在彈簧的作用下帶動(dòng)機(jī)械離合器脫離手動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)拉動(dòng)棘爪釋放棘輪；電動(dòng)裝置的力矩控制是通過(guò)控制電磁制動(dòng)器的供給電流實(shí)現(xiàn)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊急關(guān)斷閥電動(dòng)裝置，其特征是:電磁制動(dòng)器軸上裝有一個(gè)棘輪，在止動(dòng)輪上通過(guò)一個(gè)可壓縮拉桿推動(dòng)棘爪壓在棘輪上，可壓縮拉桿補(bǔ)償棘輪輪齒引起的拉桿長(zhǎng)度變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊急關(guān)斷閥電動(dòng)裝置，其特征是:推動(dòng)離合器的撥桿上裝有一個(gè)帶槽的止動(dòng)輪，當(dāng)止動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)止動(dòng)桿在彈簧的拉動(dòng)下自動(dòng)卡在止動(dòng)輪的槽里，限制止動(dòng)輪回轉(zhuǎn)，使棘爪壓在棘輪上；還有一個(gè)電磁鐵連接在止動(dòng)桿上，電磁鐵吸合可以拉動(dòng)止動(dòng)桿脫離止動(dòng)輪，使撥桿在彈簧的作用下帶動(dòng)機(jī)械離合器脫離手動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)拉動(dòng)棘爪釋放棘輪；止動(dòng)桿復(fù)位后會(huì)壓動(dòng)一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，給電腦提供止動(dòng)桿位置信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊急關(guān)斷閥電動(dòng)裝置，其特征是:電腦根據(jù)控制力矩要求控制對(duì)電磁制動(dòng)器的供給電流大小，并根據(jù)彈簧位置信號(hào)和閥門(mén)位置信號(hào)判斷電動(dòng)裝置是否力矩過(guò)載。
【文檔編號(hào)】F16K31/05GK104033642SQ201410206692
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】王慶憲, 李亞平, 楊前進(jìn) 申請(qǐng)人:保定市新華石化設(shè)備制造有限公司, 機(jī)械科學(xué)研究總院