專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有失效保護(hù)功能的電控智能排氣閥門(mén)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶失效保護(hù)功能的電控 智能排氣閥門(mén)
背景技術(shù)：
壓力控制閥是一種廣泛應(yīng)用于各種壓力容器調(diào)節(jié)壓縮氣體壓力的閥門(mén)裝 置，目前工業(yè)上應(yīng)用的常規(guī)電動(dòng)閥門(mén)作為 一種流體介質(zhì)流通中斷選擇或密封容 器壓力調(diào)節(jié)的工具，基本上僅能滿足氣體泄壓需要，而缺乏各種故障模式下的 保護(hù)功能，譬如在電機(jī)出現(xiàn)故障的情況下，閥門(mén)常常無(wú)法超壓自動(dòng)打開(kāi)(此時(shí)
閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài))，無(wú)法防止壓力容器內(nèi)密閉氣體過(guò)載；而閥門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài) 時(shí)，通常又缺乏自動(dòng)應(yīng)急關(guān)閉功能，無(wú)法有效防止氣體泄漏。同時(shí)現(xiàn)有閥門(mén)的 快速開(kāi)關(guān)閉合往往依賴(lài)電動(dòng)機(jī)的原動(dòng)力克服彈簧拉力來(lái)實(shí)現(xiàn)，不能根據(jù)實(shí)際使 用情況任意調(diào)節(jié)和改變閥門(mén)開(kāi)啟行程，智能控制氣體泄流流量，無(wú)法保證諸如 氣球、飛艇等浮空器的充氣氣嚢內(nèi)氣體壓力的安全、平穩(wěn)的調(diào)節(jié)。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種新型的排氣閥門(mén)。它不僅具有氣體泄壓作用， 而且具有在各種故障模式下的保護(hù)功能，同時(shí)能夠根據(jù)實(shí)際使用的情況任意調(diào) 節(jié)閥門(mén)開(kāi)啟行程，從而智能控制氣體泄流流量。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下
帶有失效保護(hù)功能的電控智能排氣閥包括電動(dòng)機(jī)(1)、減速器(2)、電磁 鐵(3 )、鋼球(4 )、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5 )、拉桿(6 )、彈簧(7 )、短連桿(8 )、閥座 (9)、閥芯(IO)、支撐架(ll)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)(12)、密封墊圈(13)、長(zhǎng)連桿(14); 閥芯(10)和閥座(9)主體采用薄壁圓盤(pán)結(jié)構(gòu)；
支撐架(11)和閥座(9)固定連接，支撐架(11)和閥座(9)垂直中心 軸重合；電動(dòng)機(jī)(1 )、減速器(2 )、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5 )、電磁鐵(3 )安裝在支撐架 (11)和閥座(9)圍成的空間內(nèi)；拉桿(6)、彈簧(7)、短連桿(8)、長(zhǎng)連桿(14)構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，曲 柄連桿機(jī)構(gòu)一端通過(guò)長(zhǎng)連桿(14 )和閥芯(10 )連接，另一端通過(guò)短連桿(8 )、 彈簧(7 )固定在閥座(9 )上，拉桿(6 )的一端和旋轉(zhuǎn)軸^/L構(gòu)(5 )連接；
常態(tài)時(shí)，鋼球(4 )位于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5 )底部的凹槽內(nèi)，并在電磁鐵(3 )銜 鐵作用下緊壓凹槽底部，電控失效而電磁鐵(3)通電時(shí)，鋼球(4)在銜鐵作 用下脫離旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)凹槽，在彈簧(7)拉力作用下，閥芯(10)恢復(fù)關(guān)閉 狀態(tài)；
三個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)(12)固定在電動(dòng)機(jī)(1)的安裝座上，在閥門(mén)打開(kāi)或關(guān)閉到 位時(shí)，撥銷(xiāo)觸動(dòng)其中一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，切斷電動(dòng)機(jī)電源。
閥座(9)腔口開(kāi)有環(huán)形凹槽，密封墊圈(13)嵌在凹槽內(nèi)，并和閥座(9) 膠合一體；
在電控工作模式下，閥門(mén)開(kāi)啟閉合的傳動(dòng)路線是電動(dòng)機(jī)(l)-----減速
器(2 )---電磁鐵(3 )——綱球(4 )-----旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5 )——曲柄連桿機(jī)構(gòu)
-—閥芯(10);
沿閥座(9)徑向均勻安裝多組曲柄連桿機(jī)構(gòu)；
通過(guò)調(diào)節(jié)微動(dòng)開(kāi)關(guān)12的安裝位置，可調(diào)節(jié)閥芯(10)的開(kāi)啟行程；
彈簧(7)的拉力可調(diào)。通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧(7)的拉力可預(yù)設(shè)閥門(mén)自動(dòng)泄壓臨 界值；
減速器(2)采用行星齒輪減速機(jī)構(gòu)；
閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉既可以通過(guò)微動(dòng)開(kāi)關(guān)(12)進(jìn)行限位控制，也可以外接 電控裝置，以電機(jī)(1 )和電磁鐵(3 )為執(zhí)行部件，構(gòu)成開(kāi)環(huán)或閉環(huán)自動(dòng)控制 排氣閥門(mén)。
本實(shí)用新型的有益效果是在有限的結(jié)構(gòu)空間實(shí)現(xiàn)氣體流量的安全平滑調(diào) 節(jié)，在氣壓超常和異常情況下具有電控和機(jī)械控制雙重開(kāi)啟保證，在電控失效 的應(yīng)急情況下滿足自動(dòng)開(kāi)啟與閉合，結(jié)構(gòu)新穎，控制靈活、安全可靠。


圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)外形圖， 圖2是圖1的俯視圖，圖3是圖1電動(dòng)機(jī)、減速器與電磁鐵等驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝示意圖， 圖4是圖3微動(dòng)開(kāi)關(guān)安裝示意圖， 圖5是在電動(dòng)機(jī)作用下閥門(mén)結(jié)構(gòu)開(kāi)啟示意圖。 具體實(shí)施方案
本實(shí)用新型是一種電控智能閥門(mén)裝置，主體結(jié)構(gòu)包括電子控制部分和機(jī)械 執(zhí)行部分，工作原理是基于預(yù)先設(shè)定的閥門(mén)控制方法設(shè)計(jì)了一套電動(dòng)機(jī)、減速 器、電磁鐵、微動(dòng)開(kāi)關(guān)等控制部件和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、閥芯、閥座等 機(jī)械構(gòu)件，通過(guò)它們的協(xié)同動(dòng)作實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的快速開(kāi)啟閉合，同時(shí)在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的 三個(gè)固定點(diǎn)設(shè)置微動(dòng)開(kāi)關(guān)，通過(guò)檢測(cè)各個(gè)方向微動(dòng)開(kāi)關(guān)反饋的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng) 方向，控制閥門(mén)的開(kāi)合角度，從而線性調(diào)節(jié)電動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)啟行程。閥門(mén)整體結(jié) 構(gòu)采用三點(diǎn)支撐的閘閥式結(jié)構(gòu)型式，閥座和閥芯的主體皆采用薄壁圓盤(pán)形式， 充分利用支撐架與閥座形成的中空封閉空間安裝各種傳動(dòng)部件，最大限度的提 高結(jié)構(gòu)空間利用率和克服縱向結(jié)構(gòu)干擾。
為了保證閥門(mén)在規(guī)定的差壓范圍內(nèi)密閉，本實(shí)用新型在閥座與閥芯之間設(shè) 有環(huán)形橡膠密封圏(月交合在閥座上)，閥芯通過(guò)固定在閥座上的曲柄連桿機(jī)構(gòu)與 閥座相連，借助作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)中間連桿上的彈簧拉力使閥芯壓合在閥座 密封墊圈上，保持閥門(mén)的密閉狀態(tài)。
為了實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的快速開(kāi)啟或閉合，本實(shí)用新型采用電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)力驅(qū)動(dòng)閥 門(mén)開(kāi)啟和閉合，傳動(dòng)路線是電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)安裝在其上的行星齒輪正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，經(jīng) 過(guò)減速器減速和中間電磁鐵傳遞后輸出較大的驅(qū)動(dòng)扭矩，隨后電磁鐵通過(guò)鑲嵌 在旋轉(zhuǎn)件凹槽內(nèi)的左右兩個(gè)對(duì)稱(chēng)布置的鋼球推動(dòng)旋轉(zhuǎn)件低速轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)固定在 旋轉(zhuǎn)件上拉桿，使曲柄連桿機(jī)構(gòu)的連桿克服彈簧的拉力和鋼球摩擦力推動(dòng)閥芯 離開(kāi)密封圈形成開(kāi)啟或回程閉合，即最后由曲柄連桿才幾構(gòu)完成轉(zhuǎn)動(dòng)到平動(dòng)的運(yùn) 動(dòng)變換，在閥門(mén)打開(kāi)或關(guān)閉到位時(shí)，撥銷(xiāo)觸動(dòng)其中一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，切斷電動(dòng)機(jī) 電源，閥門(mén)開(kāi)關(guān)到位。
為了實(shí)現(xiàn)閥門(mén)泄流流量的安全平滑調(diào)節(jié)，閥芯開(kāi)啟行程可通過(guò)改變微動(dòng)開(kāi) 關(guān)的安裝位置或變換采集到的微動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)加以調(diào)節(jié)。外圍檢測(cè)裝置通過(guò)微動(dòng) 開(kāi)關(guān)反饋的位置信號(hào)判斷閥門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)到某個(gè)角度觸動(dòng)了固定在此位置的微動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，外圍檢測(cè)裝置就可以通過(guò)檢測(cè)此位置，送出閥門(mén)推
開(kāi)到此位置信號(hào)；同理，當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下反轉(zhuǎn)到某個(gè)位置時(shí)，此 位置的微動(dòng)開(kāi)關(guān)會(huì)給出閥門(mén)關(guān)閉此位置信號(hào)，即表示閥門(mén)閥芯返回到某確定 位置。此外，通過(guò)外圍控制模塊對(duì)電動(dòng)機(jī)的遙控或自控，控制模塊根據(jù)微動(dòng)開(kāi) 關(guān)的實(shí)際位置確定電動(dòng)4^的開(kāi)啟與否以及4f止時(shí)間。
為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)或變速器故障情況下密閉容器的超壓保護(hù)，在容器內(nèi)氣體 超壓情況下，作用在閥芯上的密閉氣體壓力在超過(guò)彈簧作用在閥門(mén)上的拉力和 鋼球的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，閥門(mén)將自動(dòng)開(kāi)啟泄壓，開(kāi)啟行程由密閉容器內(nèi)氣壓變化 幅度決定，具體開(kāi)啟閥門(mén)所需的內(nèi)壓大小可通過(guò)調(diào)整彈簧力和鋼球摩擦力實(shí)現(xiàn)。
為了實(shí)現(xiàn)電控失效情況下閥門(mén)的自動(dòng)關(guān)閉，控制電^H失通電，電f茲^^內(nèi)部 銜鐵帶動(dòng)鋼球脫離旋轉(zhuǎn)件凹槽，消除旋轉(zhuǎn)件自轉(zhuǎn)阻力，在彈簧的拉力下，閥芯 在旋轉(zhuǎn)件的自轉(zhuǎn)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉合，避免閥門(mén)在完全關(guān)閉之前因電動(dòng)機(jī)故障而無(wú) 法電動(dòng)關(guān)閉。
圖中1-電動(dòng)機(jī)，2-減速器，3-電磁鐵，4-鋼球，5-旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，6-拉桿，7-彈簧，8-短連桿，9-閥座，10-閥芯，11-支撐架，12-微動(dòng)開(kāi)關(guān)， 13-密封墊圈，14-長(zhǎng)連桿。
圖l、圖2示意出了密閉狀態(tài)下的閥門(mén)結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)(l)、減速器(2)與電 磁鐵(3)等驅(qū)動(dòng)控制部件利用支撐架(11)與閥座(9)形成的中空封閉空間 垂直固定在閥座(9)的中央位置上方；曲柄連桿結(jié)構(gòu)(6、 7、 8、 14) 一端通 過(guò)長(zhǎng)連桿(14)與閥芯(10)相連，另一端通過(guò)短連桿(8)與彈簧(7)固定 在閥座(9)上，長(zhǎng)連桿(l4)在彈簧(7)的拉力作用下使閥芯結(jié)構(gòu)(10)壓 合在密封墊圏(9)上，形成密封；如圖2所示曲柄連桿結(jié)構(gòu)(6、 7、 8、 14 ) 3 組均布在閥芯結(jié)構(gòu)(10)上，保證閥芯結(jié)構(gòu)(10)沿本實(shí)用新型的中心線方向 直線開(kāi)合。
圖3、圖4所示實(shí)施例中，電控模式下，閥門(mén)開(kāi)啟閉合的傳動(dòng)路線是電動(dòng)機(jī) (1 )-減速器(2 )-電磁鐵(3 )-鋼球(4 )-旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5 );三個(gè)微動(dòng)開(kāi) 關(guān)(12)固定在電動(dòng)機(jī)安裝座上，在閥門(mén)打開(kāi)或關(guān)閉到位時(shí)，撥銷(xiāo)觸動(dòng)其中一 個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，切斷電動(dòng)^L電源。圖5所示實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)在電動(dòng)機(jī)(1)的驅(qū)動(dòng)下推動(dòng)拉桿(6) 作空間旋轉(zhuǎn)，克服彈簧(7)拉力推動(dòng)長(zhǎng)連桿(l4)平動(dòng)，從而推動(dòng)閥芯(10) 離開(kāi)密封墊圈(13),形成閥門(mén)開(kāi)啟。閥門(mén)的閉合過(guò)程為開(kāi)啟過(guò)程的逆過(guò)程。
在電控失效情況下，電動(dòng)機(jī)無(wú)法驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，以致閥門(mén)無(wú)法電控關(guān)
閉，此時(shí)電磁鐵(3 )通電，鋼球(4 )在電磁鐵銜鐵作用下脫離旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5 ) 凹槽，在伸長(zhǎng)彈簧(7)的拉力下，閥芯(10)在旋轉(zhuǎn)件的自轉(zhuǎn)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)閉合。
綜上所述本實(shí)用新型所說(shuō)的帶有失效保護(hù)功能的電控智能排氣閥門(mén)，與控 制裝置相結(jié)合能夠有效電控制與機(jī)械自動(dòng)控制閥門(mén)開(kāi)啟閉合，其特征是閥門(mén) 閥芯被電動(dòng)機(jī)和電磁鐵二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置操作，利用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和曲柄連桿機(jī)構(gòu)將電 動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成閥芯的水平運(yùn)動(dòng)，通過(guò)克服彈簧拉力和鋼球摩擦力迫使 閥芯離開(kāi)閥座密封圈，形成閥門(mén)開(kāi)啟；當(dāng)電動(dòng)機(jī)反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，閥芯在伸長(zhǎng)彈 簧的拉力作用下回程壓合在閥座密封圈上，形成閥門(mén)閉合；當(dāng)電控裝置失效時(shí)，
密閉狀態(tài)下的閥門(mén)在超壓氣體壓力作用下，克服彈簧拉力和鋼球摩擦力，自動(dòng) 開(kāi)啟泄壓，形成超壓開(kāi)啟保護(hù)；當(dāng)電控裝置失效時(shí)，開(kāi)啟狀態(tài)下的閥門(mén)在電磁 鐵通電情況下，旋轉(zhuǎn)件擺脫鋼球阻力，在伸長(zhǎng)彈簧的拉力下，恢復(fù)閥門(mén)閉合狀 態(tài)，形成應(yīng)急自動(dòng)關(guān)閉。
因此本實(shí)用新型不僅能滿足氣體泄壓需要，而且具有各種故障模式下的保 護(hù)功能，同時(shí)能夠根據(jù)實(shí)際使用情況任意調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)啟行程，智能控制氣體泄
流流f o
權(quán)利要求1、帶有失效保護(hù)功能的電控智能排氣閥門(mén)，其特征是所述的帶有失效保護(hù)功能的電控智能排氣閥包括電動(dòng)機(jī)(1)、減速器(2)、電磁鐵(3)、鋼球(4)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)、拉桿(6)、彈簧(7)、短連桿(8)、閥座(9)、閥芯(10)、支撐架(11)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)(12)、密封墊圈(13)、長(zhǎng)連桿(14)；閥芯(10)和閥座(9)主體采用薄壁圓盤(pán)結(jié)構(gòu)；支撐架(11)和閥座(9)固定連接，支撐架(11)和閥座(9)垂直中心軸重合；電動(dòng)機(jī)(1)、減速器(2)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)、電磁鐵(3)安裝在支撐架(11)和閥座(9)圍成的空間內(nèi)；拉桿(6)、彈簧(7)、短連桿(8)、長(zhǎng)連桿(14)構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)一端通過(guò)長(zhǎng)連桿(14)和閥芯(10)連接，另一端通過(guò)短連桿(8)、彈簧(7)固定在閥座(9)上，拉桿(6)的一端和旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)(5)連接；常態(tài)時(shí)，鋼球(4)位于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)底部的凹槽內(nèi)，并在電磁鐵(3)銜鐵作用下緊壓凹槽底部，電控失效而電磁鐵(3)通電時(shí)，鋼球(4)在銜鐵作用下脫離旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)凹槽，在彈簧(7)拉力作用下，閥芯(10)恢復(fù)關(guān)閉狀態(tài)；三個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)(12)固定在電動(dòng)機(jī)(1)的安裝座上，在閥門(mén)打開(kāi)或關(guān)閉到位時(shí)，撥銷(xiāo)觸動(dòng)其中一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，切斷電動(dòng)機(jī)電源；閥座(9)腔口開(kāi)有環(huán)形凹槽，密封墊圈(13)嵌在凹槽內(nèi)，并和閥座(9)膠合一體；在電控工作模式下，閥門(mén)開(kāi)啟閉合的傳動(dòng)路線是電動(dòng)機(jī)(1)-----減速器(2)---電磁鐵(3)----綱球(4)-----旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(5)----曲柄連桿機(jī)構(gòu)---閥芯(10)。
2、 權(quán)利要求1所述的帶有失效保護(hù)功能的電控智能排氣閥門(mén)，其特征是 沿閥座(9)徑向均勻安裝多組曲柄連桿機(jī)構(gòu)。
3、 權(quán)利要求l所述的帶有失效保護(hù)功能的電控智能排氣閥門(mén)，其特征是 減速器(2)采用行星齒輪減速機(jī)構(gòu)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及帶有失效保護(hù)功能的電控智能排氣閥門(mén)，主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、電磁鐵、微動(dòng)開(kāi)關(guān)等控制部件和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、閥芯、閥座等機(jī)械構(gòu)件等組成，基本原理是利用電動(dòng)機(jī)、電磁鐵二級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)等運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殚y芯的平動(dòng)，使閥芯沿自身軸線做直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)安裝在閥座上的密封墊圈與閥座相接觸形成密封與有效開(kāi)關(guān)；主要特征是閥門(mén)的開(kāi)啟閉合具有兩種驅(qū)動(dòng)模式，既可借助內(nèi)部超壓氣體的氣壓克服彈簧拉力機(jī)械自動(dòng)開(kāi)啟，也可利用電動(dòng)機(jī)和傳力裝置電自控或遙控開(kāi)關(guān)；在電控失效情況下，通過(guò)電磁鐵的通電閥門(mén)能夠自動(dòng)應(yīng)急關(guān)閉；利用變換微動(dòng)開(kāi)關(guān)的檢測(cè)信號(hào)，閥門(mén)開(kāi)啟行程可線性調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)F16K17/36GK201255258SQ20082003913
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2008年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
發(fā)明者彭桂林 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所