專利名稱：用于閥門執(zhí)行器的力矩測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種力矩測(cè)量裝置，尤其涉及一種用于閥門執(zhí)行器的力矩測(cè)量裝置。
技術(shù)背景通常所說的閥門執(zhí)行器，包括用于手動(dòng)開啟閥門的手輪，以及由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)閥門執(zhí) 行器。其中，電動(dòng)閥門執(zhí)行器作為閥門驅(qū)動(dòng)裝置，在石油、化工、水處理等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。普通的閥門執(zhí)行器不具有力矩保護(hù)功能，工作中容易出現(xiàn)閥門咬死、力矩超過額定 值的情況，導(dǎo)致閥門的損壞。電動(dòng)閥門執(zhí)行器的一項(xiàng)十分重要的功能是具有力矩保護(hù)功能， 通過對(duì)閥門操作過程中的力距進(jìn)行必要限定，以防止閥門因扭轉(zhuǎn)力距過大而損壞。實(shí)用新型專利"閥門電腦電動(dòng)裝置"(專利公開號(hào)CN87 2 14208 U)公開了一種對(duì)電 動(dòng)閥門扭轉(zhuǎn)力矩進(jìn)行檢測(cè)和控制的裝置，其轉(zhuǎn)矩檢測(cè)裝置由蝶簧組件、計(jì)數(shù)尺、轉(zhuǎn)矩檢測(cè) 器構(gòu)成，采用機(jī)械脈沖計(jì)數(shù)的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)距測(cè)量。這種轉(zhuǎn)矩測(cè)量裝置雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是 由于其檢測(cè)到的轉(zhuǎn)矩值為離散量，測(cè)量精度和控制精度較低，因此不能很好地應(yīng)用于閥門 執(zhí)行器的力距測(cè)量和控制。閥門力矩測(cè)量的精確度是閥門執(zhí)行器充分實(shí)現(xiàn)力矩保護(hù)功能的關(guān)鍵因素之一，因而，如 何進(jìn)行精確的閥門力矩測(cè)量，是閥門執(zhí)行器技術(shù)發(fā)展過程中一直急需解決的主要技術(shù)問題。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠精確測(cè)量閥門工作時(shí)的瞬時(shí)力矩值的 力矩測(cè)量裝置。為解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案一種用于電動(dòng)閥門執(zhí)行器的力矩測(cè)量裝置，包括蝸輪、蝸桿、力矩傳感裝置；所述的 力距傳感裝置由感應(yīng)鐵芯、感應(yīng)線圈和感應(yīng)測(cè)量電路組成；感應(yīng)鐵芯置于感應(yīng)線圈內(nèi)，并 和蝸桿聯(lián)接；感應(yīng)線圈由兩個(gè)繞組構(gòu)成，其中一個(gè)為基準(zhǔn)繞組，產(chǎn)生交流電壓，在線圈周 圍產(chǎn)生磁場；另一個(gè)為感應(yīng)繞組，產(chǎn)生信號(hào)電壓；感應(yīng)線圈的兩個(gè)繞組分別與感應(yīng)測(cè)量電
路連接。在開啟和關(guān)閉閥門時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)蝸桿、蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過蝸輪軸驅(qū)動(dòng)與之相聯(lián)的閥 門。施加在閥門上的負(fù)載力矩作用在蝸輪上，通過蝸輪作用在蝸桿上的反作用力，蝸桿將 產(chǎn)生微量的軸向位移；與蝸桿固定聯(lián)接的感應(yīng)線圈內(nèi)部的鐵芯隨蝸桿同步產(chǎn)生軸向位移; 鐵芯的移動(dòng)導(dǎo)致感應(yīng)線圈所產(chǎn)生的信號(hào)電壓隨之變化；該信號(hào)電壓由測(cè)量電路檢波、整形 和放大后，作為力矩傳感器的輸出信號(hào)送至電動(dòng)閥門主控制板的電控單元。由于本實(shí)用新型采用了可變電感式力矩傳感裝置，通過測(cè)量蝸桿的軸向位移間接測(cè)量 作用在蝸輪軸的工作力矩，因此能夠精確測(cè)量閥門工作時(shí)的瞬時(shí)力矩值，測(cè)量范圍寬，靈 敏度高，工作可靠。當(dāng)閥門工作力矩超過設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)使執(zhí)行器中止工作，對(duì)閥門 和執(zhí)行器進(jìn)行保護(hù)，能夠有效地避免閥門和執(zhí)行器的過力矩?fù)p壞。此外，本實(shí)用新型機(jī)械 結(jié)構(gòu)簡單，易于加工裝配，制造成本低。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。圖l為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2為本實(shí)用新型的測(cè)量電路原理圖；圖3為本實(shí)用新型的閥位和力矩測(cè)量-控制原理圖。1.機(jī)體，2.軸承,3.蝸桿,4.感應(yīng)線圈，5.鐵芯,6.聯(lián)軸器,7.電機(jī),8.蝸輪。
具體實(shí)施方式
如圖l所示，本實(shí)用新型所述的力矩測(cè)量裝置主要由機(jī)體l、軸承2、蝸桿3、感應(yīng)線圈4、 鐵芯5、電機(jī)7、聯(lián)軸器6、蝸輪8和測(cè)量電路(如圖2所示)組成。圖示所有零部件均裝配在 機(jī)體1內(nèi)，其中蝸桿3采用兩端支撐方式安裝在機(jī)體1內(nèi)；驅(qū)動(dòng)電機(jī)7通過聯(lián)軸器6和蝸桿3 連接，聯(lián)軸器6可采用柔性聯(lián)軸器，以降低電機(jī)軸和蝸桿軸在裝配時(shí)的同軸度要求；鐵芯5 裝配在蝸桿軸的電機(jī)連接端上并置于感應(yīng)線圈4內(nèi)。如圖2所示，本實(shí)用新型所述測(cè)量電路中的感應(yīng)線圈4由感應(yīng)繞組L1和作為基準(zhǔn)用的繞組 L2兩個(gè)繞組構(gòu)成。感應(yīng)繞組L1與測(cè)量電路相連，產(chǎn)生信號(hào)電壓?；鶞?zhǔn)繞組L2的各種參數(shù)如 幾何尺寸、材質(zhì)、線徑、匝數(shù)等等同于感應(yīng)繞組L1。感應(yīng)繞組L1、基準(zhǔn)繞組L2及電阻R1和 電阻R2組成交流電橋，并由二極管V1、 二極管V2、 二極管V3、 二極管V4及二極管V5、 二 極管V6、 二極管V7、 二極管V8組成的橋式整流電路，使電橋輸出端A、 B兩點(diǎn)位直流，并
經(jīng)電感L3、電容C3、電感L4、電容C4組成的LC濾波器濾去高次諧波。輸出反映了感應(yīng)繞組 L1與感應(yīng)繞組L2兩電感線圏的電感量之差，亦即反映了被測(cè)力矩值。
在實(shí)際使用過程中，為了對(duì)工作過程中的執(zhí)行器和閥門進(jìn)行過載保護(hù)，即當(dāng)執(zhí)行器的 工作力矩超過初始設(shè)定值Ni或額定力矩時(shí)，使執(zhí)行器停止工作，操作者可通過現(xiàn)場輸入設(shè) 備(如現(xiàn)場計(jì)算機(jī)或手持式紅外線輸入裝置)或控制網(wǎng)絡(luò)上的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)設(shè)定限定力矩Ti。 當(dāng)開啟和關(guān)閉閥門時(shí)，電機(jī)7 (手動(dòng)時(shí)采用手輪)帶動(dòng)蝸桿3、蝸輪8轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過蝸輪軸驅(qū) 動(dòng)與之相聯(lián)的閥門。閥門執(zhí)行器工作時(shí)，本實(shí)用新型所述的力矩測(cè)量裝置將測(cè)得的實(shí)時(shí)力 矩信號(hào)由測(cè)量電路檢波、整形和放大后，作為力距傳感裝置的輸出信號(hào)T傳送至相應(yīng)的閥門 控制系統(tǒng)，閥門控制系統(tǒng)將預(yù)先輸入的限定力矩信號(hào)Ti和力距傳感裝置輸出的反饋信號(hào)T進(jìn) 行比較，若T》Ti,則閥門控制系統(tǒng)發(fā)出指令，閥門執(zhí)行器停止工作，從而使閥門執(zhí)行器和 閥門受到保護(hù)。與此同時(shí)，閥門控制系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器可實(shí)時(shí)記錄閥門操作時(shí)間、力矩值等 信息，以便工程技術(shù)人員及時(shí)分析處理問題。
權(quán)利要求1、 一種用于電動(dòng)閥門執(zhí)行器的力矩測(cè)量裝置，包括蝸輪、蝸桿、力矩傳感裝置；其 特征在于所述的力距傳感裝置由感應(yīng)鐵芯、感應(yīng)線圈和感應(yīng)測(cè)量電路組成；感應(yīng)鐵芯置 于感應(yīng)線圈內(nèi)，并和蝸桿固定聯(lián)接；感應(yīng)線圈由兩個(gè)繞組構(gòu)成，其中一個(gè)為基準(zhǔn)繞組，產(chǎn) 生交流電壓，在線圈周圍產(chǎn)生磁場；另一個(gè)為感應(yīng)繞組，產(chǎn)生信號(hào)電壓；感應(yīng)線圈的兩個(gè) 繞組分別與感應(yīng)測(cè)量電路連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于電動(dòng)閥門執(zhí)行器的力矩測(cè)量裝置。該裝置包括蝸輪、蝸桿、力矩傳感裝置；其特征在于所述的力距傳感裝置由感應(yīng)鐵芯、感應(yīng)線圈和感應(yīng)測(cè)量電路組成；感應(yīng)鐵芯置于感應(yīng)線圈內(nèi)，并和蝸桿固定聯(lián)接。工作時(shí)，蝸桿在蝸輪施加的反作用力的作用下產(chǎn)生微量的軸向位移或變形，帶動(dòng)鐵芯移動(dòng)，導(dǎo)致感應(yīng)線圈產(chǎn)生的信號(hào)電壓隨之變化。該信號(hào)電壓經(jīng)電子電路檢波、整形和放大后，作為傳感器的輸出信號(hào)送至主控制板的電控單元，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門力矩的測(cè)量和控制。該可變電感式力矩傳感器測(cè)量裝置能夠精確測(cè)量閥門工作時(shí)的瞬時(shí)力矩值，測(cè)量范圍寬，靈敏度高，工作可靠。
文檔編號(hào)G01L5/00GK201021907SQ200620125030
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者周林泉, 邵一先, 韓向東 申請(qǐng)人:南京財(cái)經(jīng)大學(xué)