一种长方形智能阀门***
技术领域
本发明涉及一种定位机构,更特别地说,是指一种长方形智能阀门***。是利用外部气源来对推动阀门执行机构的气缸的行程进行驱动,实现对调节型阀门或开关阀开度的控制的***。
背景技术
生产过程的自动控制简称过程控制,它在工业生产中占有极其重要的地位。过程控制的质量很大程度上决定于过程控制仪表,它包括变送器、调节器、执行器以及各种辅助控制装置等。一种辅助控制仪表叫做阀门***,是各国竞相研究的对象,它在一定程度上决定了过程控制的调节品质,且随着过程控制水平的发展,***也必须不断发展以满足现代生产对过程控制的要求。
阀门***,按结构分气动阀门***、电气阀门***及智能阀门***,是调节阀的主要附件,通常与气动调节阀配套使用,它接受调节器的输出信号,然后以它的输出信号去控制气动调节阀,当调节阀动作后,阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门***,阀位状况通过电信号传给上位***。
目前***的研究热点主要在于智能阀门***,使用的电气阀门***采用的是机械式力平衡原理,存在一些不足且不能满足过程控制发展的需要。智能阀门***集合了机械、电子、通讯以及控制理论知识和相关软件知识,是一个跨学科的智能产品。在化工、制药、电力、材料、科学研究、生命科学、机械工业、电子工业等军民领域具有非常广泛的应用前景。
发明内容 为了解决现有调节阀的阀门开度不能有效控制,本发明设计的一种适用于驱动气动执行机构的本安型、长方形智能阀门***。该***通过气动单元装置7控制外部气源的进气量,并与位移测量装置6和定位装置8所反馈的位移信号进行比较,从而实现对调节型阀门或开关阀开度的控制。对外部壳体采用通用密封结构和专用密封圈相结合,采用组合叠落形式使各功能块实现互联,实现单作用和双作用气动执行机构的控制。本发明设计的***能够实现线位移和角位移两种测量方式,并且能有效提高控制效率和节省气量。
本发明是一种长方形智能阀门***,其包括有上盖(1)、底座(2)、底座密封圈(3)、内护盖(4)、内支架(5)、位移测量装置(6)、气动单元装置(7)和换挡定位装置(8);
上盖(1)的上面板(1A)上设有矩形孔(1A1),该矩形孔(1A1)处设置有透明材料加工的观察窗;上盖(1)的底面板(1B)两侧分别设有用于安装固定的AA通孔 (1B1);上盖(1)的底部设有A密封凸台(1E),该A密封凸台(1E)与底座(2)的B密封凸台(2-1)之间安装有底座密封圈(3),通过底座密封圈(3)夹持在A密封凸台(1E) 与B密封凸台(2-1)之间实现了上盖(1)与底座(2)接合处的密封;上盖(1)的内部为空腔(1C),在空腔(1C)内部设置有加强筋(1D);
底座(2)为开口的盒式结构体,即底座(2)上设有前面板(2A)、左面板(2B)、后面板(2C)、右面板(2D)和底面板(2E);
底座(2)的前面板(2A)上设有用于安装***(10C)的BA通孔(2A1);
底座(2)的左面板(2B)上设有用于安装管接头(10A)的BB通孔(2B1)、用于安装管接堵头(10B)的BC通孔(2B2);所述管接头(10A)用于外部电线接入;
底座(2)的右面板(2D)上设有A气塞沉头腔(2D3)、B气塞沉头腔(2D4)、C 气塞沉头腔(2D5)、A-A通孔(2D1)、A-B通孔(2D2)、AA限位圆台(2D-1)和AB 限位圆台(2D-2);A气塞沉头腔(2D3)用于安装A气塞(10D),且A气塞沉头腔(2D3) 内设有A气流通道(2D31);B气塞沉头腔(2D4)用于安装B气塞(10E),且B气塞沉头腔(2D4)内设有B气流通道(2D41);C气塞沉头腔(2D5)用于安装C气塞 (10F),且C气塞沉头腔(2D5)内设有C气流通道(2D51);A-A通孔(2D1)和A-B 通孔(2D2)中分别安装有螺纹镶嵌圈;AA限位圆台(2D-1)置于导气板(7B)的G-A 限位孔(7B-1)中,AB限位圆台(2D-2)置于导气板(7B)的G-B限位孔(7B-2)中;
底座(2)的底面板(2E)的外部设有BD通孔(2E1)、BE通孔(2E2)、AA沉头盲孔(2E3)和AA沉头通孔(2E4);AA沉头盲孔(2E3)内安装有螺纹镶嵌圈(21);BD 通孔(2E1)用于位移测量装置(6)的主轴(6D)穿过;
底座(2)的内部设有隔板(2E5),该隔板(2E5)将底座(2)的腔体分为两个腔室,一个腔室用于固定换档定位装置(8)和位移测量装置(6),另一个腔室用于固定气动单元装置(7)、且通过导气板(7B)将外部的气源导入气动单元装置(7)中;
底座(2)的底面板(2E)上设有AA支撑柱体(2F1)、AB支撑柱体(2F2)、AC支撑柱体(2F3)、AD支撑柱体(2F4)、AE支撑柱体(2F5);
AA支撑柱体(2F1)上设有BA限位盲孔(2F1-1),BA限位盲孔(2F1-1)内安装有螺纹镶嵌圈;C螺钉(9C)穿过内护盖(4)的AC护板(4C)上的AA通孔圆台(4C1) 的通孔后,螺纹连接在所述BA限位盲孔(2F1-1)的螺纹镶嵌圈上;
AB支撑柱体(2F2)上设有BB限位盲孔(2F2-1),BB限位盲孔(2F2-1)内安装有螺纹镶嵌圈;D螺钉(9D)穿过内护盖(4)的AC护板(4C)上的AB通孔圆台(4C2) 的通孔后,螺纹连接在所述BB限位盲孔(2F2-1)的螺纹镶嵌圈上;
AC支撑柱体(2F3)上设有BC限位盲孔(2F3-1),BC限位盲孔(2F3-1)内安装有螺纹镶嵌圈;E螺钉(9E)穿过内支架(5)的DA加强筋(5C1)上的DA通孔(5C11) 后,螺纹连接在所述BC限位盲孔(2F3-1)的螺纹镶嵌圈上;
AD支撑柱体(2F4)上设有BD限位盲孔(2F4-1),BD限位盲孔(2F4-1)内安装有螺纹镶嵌圈;F螺钉(9F)穿过内支架(5)的DB加强筋(5C2)上的DB通孔(5C21) 后,螺纹连接在所述BD限位盲孔(2F4-1)的螺纹镶嵌圈上;
AE支撑柱体(2F5)的中部是BD通孔(2E1),该BD通孔(2E1)用于位移测量装置(6)的主轴(6D)穿过;AE支撑柱体(2F5)的周边设有BA支撑臂(2F51)、BB 支撑臂(2F52)、BC支撑臂(2F53)和BD支撑臂(2F54);在BA支撑臂(2F51)上设有BE限位盲孔(2F5-1),BE限位盲孔(2F5-1)内安装有螺纹镶嵌圈;一螺钉穿过换档定位装置(8)的换档支架(8D)上的HB通孔(8D21)后,螺纹连接在所述BE限位盲孔(2F5-1)的螺纹镶嵌圈上;
在BB支撑臂(2F52)上设有BF限位盲孔(2F5-2),BF限位盲孔(2F5-2)内安装有螺纹镶嵌圈;G螺钉(9G)穿过内支架(5)的EF护板(5F)的EB通孔圆台(5F1)的 EC通孔(5F2)后,螺纹连接在所述BF限位盲孔(2F5-2)的螺纹镶嵌圈上;
底座(2)的底面板(2E)上还设有BA支撑柱体(2F21)、BB支撑柱体(2F22)、 BC支撑柱体(2F23)、BD支撑柱体(2F24);BA支撑柱体(2F21)上设有B-A限位盲孔(2F211),B-A限位盲孔(2F211)内安装有螺纹镶嵌圈;BB支撑柱体(2F22) 上设有B-B限位盲孔(2F221),B-B限位盲孔(2F221)内安装有螺纹镶嵌圈;BC 支撑柱体(2F23)上设有B-C限位盲孔(2F231),B-C限位盲孔(2F231)内安装有螺纹镶嵌圈;BD支撑柱体(2F24)上设有B-D限位盲孔(2F241),B-D限位盲孔(2F241) 内安装有螺纹镶嵌圈;GC螺钉(7K)穿过气路底板(7C)上的通孔后,螺纹连接在 B-D限位盲孔(2F241)的螺纹镶嵌圈上;GD螺钉(7L)穿过气路底板(7C)上的通孔后,螺纹连接在B-C限位盲孔(2F231)的螺纹镶嵌圈上;GE螺钉(7M)穿过气路底板(7C)上的通孔后,螺纹连接在B-A限位盲孔(2F211)的螺纹镶嵌圈上;GF螺钉(7N)穿过气路底板(7C)上的通孔后,螺纹连接在B-B限位盲孔(2F221)的螺纹镶嵌圈上;
底座(2)的底面板(2E)上还设有用于存储气流的A气源腔(2G)、B气源腔(2H)、C气源腔(2I)、D气源腔(2J);以及用于气流通过的A气流通道(2D31)、B 气流通道(2D41)、C气流通道(2D51);
内护盖(4)上设有AA护板(4A)、AB护板(4B)、AC护板(4C)、AD护板(4D)、上面板(4E);
AC护板(4C)上设有AA通孔圆台(4C1)和AB通孔圆台(4C2);所述AA通孔圆台(4C1)与底座(2)的底面板(2E)的AA支撑柱体(2F1)对齐,使用螺钉穿过AA 通孔圆台(4C1)后螺母连接在AA支撑柱体(2F1)的螺纹孔中;所述AB通孔圆台 (4C2)与底座(2)的底面板(2E)的AB支撑柱体(2F2)对齐,使用螺钉穿过AB通孔圆台(4C2)后螺母连接在AB支撑柱体(2F2)的螺纹孔中;通过AA通孔圆台(4C1) 与AA支撑柱体(2F1)的配合,以及AB通孔圆台(4C2)与AB支撑柱体(2F2)的配合,实现了内护盖(4)的一端与底座(2)的底面板(2E)的一端的固定;
上面板(4E)上设有DA矩形孔(4E1)、DA通孔(4E2)、DB通孔(4E3)、DC通孔(4E4)、DA半圆盲孔(4E5),所述DA半圆盲孔(4E5)内设有DA通孔圆台(4E51),使用一螺钉穿过DA通孔圆台(4E51)的通孔、PCB板(7A)上的开口通孔(7A-1)后连接一螺母,实现内护盖(4)的AA护板(4A)与PCB板(7A)的固定;DA矩形孔(4E1) 与上盖(1)的上面板(1A)的矩形孔对齐;DA通孔(4E2)用于气动单元装置(7)中的GA按钮(73)穿过;DB通孔(4E3)用于气动单元装置(7)中的GB按钮(74)穿过; DC通孔(4E4)用于气动单元装置(7)中的GC按钮(75)穿过;
内支架(5)上设有EA护板(5A)、EB护板(5B)、EC护板(5C)、ED护板(5D)、 EE护板(5E)、EF护板(5F)、EG护板(5G);EE护板(5E)位于ED护板(5D)的下方; EC护板(5C)与EF护板(5F)在同一平面上;EA护板(5A)与EB护板(5B)平行放置;
EA护板(5A)的上端设有EA限位件(51A)和EB限位件(51B);限位件(51A、 51B)由限位圆柱和限位矩形块构成;
EB护板(5B)的上端设有EC限位件(51C)和ED限位件(51D);限位件(51C、 51D)由限位圆柱和限位矩形块构成;
EA限位件(51A)与EC限位件(51C)相对设置;
EB限位件(51B)与ED限位件(51D)相对设置;
EA限位件(51A)***气动单元装置(7)的PCB板(7A)的GA开口槽-通孔对 (7A1)中;EB限位件(51B)***气动单元装置(7)的PCB板(7A)的GB开口槽-通孔对(7A2)中;EC限位件(51C)***气动单元装置(7)的PCB板(7A)的GC开口槽- 通孔对(7A3)中;ED限位件(51D)***气动单元装置(7)的PCB板(7A)的GD开口槽-通孔对(7A4)中;通过EA护板(5A)、EB护板(5B)上端设置的限位件,与PCB 板(7A)上设置的开口槽-通孔对相配合,能够阻止PCB板(7A)在磁屏蔽密封壳体内的移动;
EC护板(5C)的A板面(5C-1)上设有EA加强筋(5C1)、EB加强筋(5C2)和EA 隔板(5C4);EA加强筋(5C1)上设有EA通孔(5C11),该EA通孔(5C11)用于C螺钉(9C)穿过;EB加强筋(5C2)上设有EB通孔(5C21),该EB通孔(5C21)用于D 螺钉(9D)穿过;EC护板(5C)的B板面(5C-2)上设有EA限位柱(5C3),所述EA 限位柱(5C3)置于底座(2)的B-C限位盲孔(2F31)中;
EF护板(5F)的A板面(5F-1)上设有EB通孔圆台(5F1),所述EB通孔圆台(5F1) 的中心是EC通孔(5F2),该EC通孔(5F2)用于G螺钉(9G)穿过;EF护板(5F)的 B板面(5F-2)上设有EB限位柱(5F3),所述EB限位柱(5F3)置于底座(2)的BG限位盲孔(2F5-3)中。
该位移测量装置有旋转盘(6A)、角行程大齿轮(6B)、角行程小齿轮(6C)、主轴(6D)、弹性组件(6E)、FA轴承(6F)、FB轴承(6G)、轴密封圈(6H);
旋转盘(6A)的中心处设有FA中心通孔(6A2),所述FA中心通孔(6A2)内设有FA凸圆台(6A21)和FB凸圆台(6A22);FA凸圆台(6A21)与FB凸圆台(6A22) 之间是FA环形凹槽(6A23);
旋转盘(6A)的上盘面板(6A1)上设有FA减重凹槽(6A11)、FA沉头腔(6A12);该FA沉头腔(6A12)用于放置FA弹性挡圈(61);
旋转盘(6A)的下盘面板(6A3)的外缘上设有上齿(6A31),上齿(6A31)与角行程大齿轮(6B)的下齿(6B3)啮合;
旋转盘(6A)的下方设有FA圆台(6A4)、FA锥圆台(6A5),FA圆台(6A4)的外壁与下盘面板(6A3)之间设有FA加强筋(6A6),FA圆台(6A4)的内壁与FA锥圆台(6A5)的外壁之间设有FB加强筋(6A7);所述FB加强筋(6A7)之间是FB减重凹槽(6A8);
角行程大齿轮(6B)的中间是FB中心通孔(6B8),所述FB中心通孔(6B8)用于主轴(6D)的一端穿过;角行程大齿轮(6B)的一端是大齿轮齿盘(6B1),该大齿轮齿盘(6B1)的内壁(6B1-1)上设有与齿轮轴(8F)上的驱动齿(8F12)啮合的驱动齿,角行程大齿轮(6B)的另一端是大齿轮外凸圆体(6B2);所述大齿轮齿盘(6B1) 的外缘上设有外齿形(6B1-1);
角行程大齿轮(6B)的A板面(6B-1)从外向里设有下齿(6B3)、第一凹腔(6B4)、第二凹腔(6B5)、第三凹腔(6B6)、第四凹腔(6B7);所述第三凹腔(6B6)用于放置旋转盘(6A)的FA圆台(6A4);所述第二凹腔(6B5)为锥形凹腔;所述第二凹腔(6B5) 用于过渡旋转盘(6A)的FA圆台(6A4)安装,实现FA圆台(6A4)在第三凹腔(6B6) 内的运动不被干涉;所述第四凹腔(6B7)用于放置旋转盘(6A)的FA锥圆台(6A5);
角行程大齿轮(6B)的B板面(6B-2)从外向里设有第七凹腔(6B10)、大齿轮外凸圆体(6B2)、第六凹腔(6B9)、大齿轮内凸圆体(6B14);所述大齿轮内凸圆体 (6B14)上均匀分布有FA锥凸块(6B11)、FB锥凸块(6B12)、FC锥凸块(6B13),所述三个锥凸块(6B11、6B12、6B13)分别置于与角行程小齿轮(6C)的小齿轮内凸圆体(6C6)上,且通过FA倾斜凸块(6C61)、FB倾斜凸块(6C62)、FC倾斜凸块 (6C63)进行圆周内的限位;所述大齿轮外凸圆体(6B2)的内壁上设有内凸块 (6B22),且内凸块(6B22)上设有盲孔(6B21),该盲孔(6B21)内内安装有螺纹镶嵌圈;所述内凸块(6B22)置于弧形孔(6C21)中;弧形孔(6C21)与内凸块(6B22)的配合,实现了角行程大齿轮(6B)与角行程小齿轮(6C)的初始位置安装;
角行程小齿轮(6C)的中间是FC中心通孔(6C3),所述FC中心通孔(6C3)用于主轴(6D)的一端穿过;角行程小齿轮(6C)的一端是小齿轮齿盘(6C1),角行程小齿轮(6C)的另一端是小齿轮外凸圆体(6C2);
所述小齿轮齿盘(6C1)的外缘上间隔均匀分布有凸起(6C1-1)和凹槽(6C1-2);
所述小齿轮外凸圆体(6C2)上设有弧形孔(6C21),该弧形孔(6C21)用于放置角行程大齿轮(6B)的内凸块(6B22);所述小齿轮外凸圆体(6C2)的外缘面上设有外凸块(6C22)、FA挡块(6C23)和FB挡块(6C24),利用外凸块(6C22)与角行程大齿轮(6B)的第六腔(6B9)的外壁接触,防止了角行程大齿轮(6B)与角行程小齿轮 (6C)之间安装时的过紧装配;通过FA挡块(6C23)与FB挡块(6C24)之间形成的缺口,能够阻止因尘土进入造成的角行程大齿轮(6B)与角行程小齿轮(6C)之间抱死,有利于提高***的测量精度;
角行程小齿轮(6C)的A板面(6C-1)从外向里设有FA凹腔(6C4)、小齿轮内凸圆体(6C6);所述FA凹腔(6C4)用于放置角行程大齿轮(6B)的大齿轮内凸圆体 (6B14);所述小齿轮内凸圆体(6C6)上均匀分布设有FA倾斜凸块(6C61)、FB倾斜凸块(6C62)、FC倾斜凸块(6C63);FA倾斜凸块(6C61)、FB倾斜凸块(6C62)和 FC倾斜凸块(6C63)的端面用于限位角行程大齿轮(6B)在角行程小齿轮(6C)上的转动范围;
弹性组件(6E)包括有FA垫片(6E1)、FB垫片(6E2)、FC垫片(6E3)、FD垫片(6E4)、FA碟簧(6E6)、FB碟簧(6E7)和FC弹性挡圈(6E5);FB垫片6E2与FC 垫片6E3之间是FC弹性挡圈6E5;FA碟簧(6E6)的上下分别是FA垫片(6E1)与 FB垫片(6E2),且FA碟簧(6E6)、FA垫片(6E1)和FB垫片(6E2)构成上簧组;所述上簧组套接在主轴(6D)的FC圆柱段(6D3)上;FB碟簧(6E7)的上下分别是FC 垫片(6E3)与FD垫片(6E4),且FB碟簧(6E7)、FC垫片(6E3)和FD垫片(6E4)构成下簧组;所述下簧组套接在主轴(6D)的FB圆柱段(6D2)上,且位于FA轴承(6F) 的上方;
轴密封圈(6H)的中心是供主轴(6D)穿过的中心通孔(6H3),轴密封圈(6H)上设有圆形外环(6H1)、锥形内环(6H2),圆形外环(6H1)与锥形内环(6H2)之间是F 环形腔(6H4);轴密封圈(6H)的锥形内环(6H2)的收缩端与主轴(6D)的FA圆柱段 (6D1)套接,且轴密封圈(6H)安装在底座(2)的BD通孔(2E1)中;
主轴(6D)从下至上顺次设有FA圆柱段(6D1)、FA凹槽段(6D11)、FB圆柱段 (6D2)、FB凹槽段(6D12)、FC圆柱段(6D3)、FC凹槽段(6D13)、FD圆柱段(6D4)、 FD凹槽段(6D14)、FE圆柱段(6D5)、FE凹槽段(6D15);
FA圆柱段(6D1)用于穿过底座(2)上的BD通孔(2E1);
FB圆柱段(6D2)用于安装FB轴承(6G);
FC圆柱段(6D3)用于安装弹性组件(6E)的上簧组;
FD圆柱段(6D4)和FE圆柱段(6D5)置于旋转盘(6A)的FA环形凹槽(6A23)内;
FA凹槽段(6D11)用于放置FB弹性挡圈(62);
FB凹槽段(6D12)用于放置FC弹性挡圈(6E5);
FC凹槽段(6D13)用于放置FB碟簧(6E7);
FD凹槽段(6D14)用于放置FA碟簧(6E6);
FE凹槽段(6D15)用于放置FA弹性挡圈(61)。
气动单元装置包括有导气板(7B)、气路底板(7C)、密封件(7D)、GA过滤圈 (7E)、GB过滤圈(7F)、GC过滤圈(7G)、以及承载电子元器件的PCB板(7A);气路底板(7C)的A面板(7B-1)上安装有多组电磁阀(71);
PCB板(7A)上的GA按钮(73)、GB按钮(74)和GC按钮(75)分别穿过内护盖 (4)的DA通孔(4E2)、DB通孔(4E3)和DC通孔(4E4);
PCB板(7A)的一端设有GA开口槽-通孔对(7A1)、GB开口槽-通孔对(7A2); GA开口槽-通孔对(7A1)用于放置内支架(5)的DA限位件(51A);GB开口槽-通孔对(7A2)用于放置内支架(5)的DB限位件(51B);PCB板(7A)的另一端设有GC开口槽-通孔对(7A3)、GD开口槽-通孔对(7A4);GC开口槽-通孔对(7A3)用于放置内支架(5)的DC限位件(51C);GD开口槽-通孔对(7A4)用于放置内支架(5)的DD 限位件(51D);
导气板(7B)的GA面板(7B1)上设有GA沉头通孔(7B11)、GB沉头通孔 (7B12)、GC沉头通孔(7B13)、GA通孔(7B4)、GB通孔(7B5)、GC通孔(7B6);三个沉头通孔(7B11、7B12、7B13)内先安装上螺纹镶嵌圈,然后螺纹连接螺钉,实现将气路底板(7C)与底座(2)的右面板(2C)固定;
气路底板(7C)的GB面板(7B2)上设有GA螺纹孔(7B21)和GB螺纹孔(7B22), GA螺纹孔(7B21)用于螺纹连接GA长螺钉(7I),GB螺纹孔(7B22)用于螺纹连接 GB长螺钉(7J);
GA通孔(7B4)的一端安装有A气塞(10D),GA通孔(7B4)的另一端安装有 GA过滤圈(7E);
GB通孔(7B5)的一端安装有B气塞(10E),GB通孔(7B5)的另一端安装有GB 过滤圈(7F);
GC通孔(7B6)的一端安装有C气塞(10F),GC通孔(7B6)的另一端安装有GC 过滤圈(7G);
气路底板(7C)的四角分别设有供GF长螺钉(7N)穿过的GD通孔(7C11)、供 GC长螺钉(7K)穿过的GE通孔(7C12)、供GD长螺钉(7L)穿过的GF通孔(7C13)、供GE长螺钉(7M)穿过的GG通孔(7C14)、供气流通过的通孔(7C-4);
气路底板(7C)的A板面(7C-1)上设有用于安装螺纹镶嵌圈(7C-31)的盲孔 (7C-3);
气路底板(7C)的B板面(7C-2)上设有减轻气路底板(7C)的重量的减重孔 (7C15);设有用于放置密封件(7D)的密封腔(7C16);用于存储气流的GA气源腔 (7C21)、GB气源腔(7C22)、GC气源腔(7C23)和GD气源腔(7C24),其中,GA 气源腔(7C21)与A气源腔(2G)对应,GB气源腔(7C22)与B气源腔(2H)对应,GC 气源腔(7C23)与C气源腔(2I)对应,GD气源腔(7C24)与D气源腔(2J)对应。
该定位装置包括有电位器(81)、配重体(82)、滑块(8A)、弹片(8B)、换位凸轮(8C)、换挡支架(8D)、锁环(8E)和齿轮轴(8F);
滑块(8A)上设有HA锁孔(8A1),该HA锁孔(8A1)用于放置弹片(8B)的B端 (8B2);滑块(8A)安装在底座(2)的隔板(2E5)上;
弹片(8B)的A端(8B1)置于换挡支架(8D)的HA圆环体(8D1)的HB锁孔(8D12) 中;所述B端8B2置于滑块8A的HA锁孔8A1中;
换位凸轮(8C)的中部是HD通孔(8C6),该HD通孔(8C6)用于放置换挡支架 (8D)的HC圆环体(8D3);换位凸轮(8C)上设有缺口环(8C1)、圆环(8C2)、辅助环 (8C3);缺口环(8C1)与圆环(8C2)之间设有开口环槽(8C5),圆环(8C2)与辅助环 (8C3)之间是弧形盲槽(8C4);所述圆环(8C2)上设有HA凸挡块(8C21)和HB凸挡块(8C22),HA凸挡块(8C21)或者HB凸挡块(8C22)与换挡支架(8D)的缺块(8D51) 的接触实现换挡支架(8D)与换位凸轮(8C)的初始安装定位;
换挡支架(8D)上设有HA圆环体(8D1)、HB圆环体(8D2)、HC圆环体(8D3)、 HA连接板(8D4)和HB连接板(8D5),HB圆环体(8D2)位于HA圆环体(8D1)与 HC圆环体(8D3)之间,且HA圆环体(8D1)与HB圆环体(8D2)之间是HA连接板 (8D4),HB圆环体(8D2)与HC圆环体(8D3)之间是HB连接板(8D5);
所述HB连接板(8D5)的一端上设有缺块(8D51)和缺槽(8D52),缺槽(8D52) 卡在换位凸轮(8C)的开口环槽(8C5)处的圆环(8C2)上,缺块(8D51)与HA凸挡块 (8C21)或者HB凸挡块(8C22)接触;
所述HA圆环体(8D1)的中部是HA通孔(8D11),该HA通孔(8D11)用于放置电位器(81);所述HA圆环体(8D1)的外缘面上设有HB锁孔(8D12),该HB锁孔(8D12)用于放置弹片(8B)的A端(8B1);
HB锁孔(8D12)为“V”形构型,这有利于弹片(8B)的A端(8B1)顺畅滑入滑出;HB圆环体(8D2)上设有HB通孔(8D21),该HB通孔(8D21)用于安装长螺钉,该长螺钉穿过HB通孔(8D21)后螺纹连接在底座(2)的BE限位孔(2F5-1)中;
HC圆环体(8D3)上设有HC盲孔(8D31),该HC盲孔(8D31)用于放置配重体 (82);
锁环(8E)套接在齿轮轴(8F)的HB轴段上,用于实现齿轮轴(8F)的HB轴段与电位器(81)的输出轴(811)之间的固定;
齿轮轴(8F)上设有HA轴段(8F1)、HB轴段(8F2)和凸圆体(8F3);HA轴段(8F1) 的端部设有HA盲孔(8F11);HB轴段(8F2)上均匀分布的三个弧形爪(8F21)和开口槽(8F22);通过在HB轴段(8F2)上套接锁环(8E),实现齿轮轴(8F)与电位器(81) 的输出轴(811)之间的固定连接。
本发明设计的智能阀门***的优点在于:
①各部分连接可靠、牢固、密封性好、定位准确、易于安装,满足在工业现场实现气动控制,可分别实现单作用和双作用气缸的控制、可靠性高、效率高、通用性好,易于维修和更换。
②观察窗、位移测量机构、定位盘、电路支撑结构、气路结构便于加工、工艺性好,易于与电气控制的兼容和可靠衔接。
③密封圈保证了安装后的密封性,防灰尘,易于旋紧、旋下清理,提高了安装、调试的方便性,也保证了内部电气元件的可靠性。
④实现线位移和角位移两种测量方式。
⑤在气动单元装置中,(1)电磁阀是通用高可靠性电磁阀,分组实现单作用和双作用气缸的控制、可靠性高、效率高、通用性好,易于维修和更换;(2)阀板便于加工、工艺性好,他的空腔易于实现开启和关闭时的缓冲,控制柔度好,易于与电气控制的兼容和可靠衔接;(3)滤气隔圈保证了安装后的密封性,防灰尘,易于旋紧、旋下清理,提高了安装、调试的方便性,也保证了内部电气元件的可靠性。
⑥在位移测量装置中,(1)位移传感器是通用高可靠性传感器,可分别实现单作用和双作用气缸的控制、可靠性高、效率高、通用性好,易于维修和更换,可以实现线位移和角位移两种测量方式;(2)旋转盘、角行程大小齿轮便于加工、工艺性好,易于与电气控制的兼容和可靠衔接;(3)密封圈保证了安装后的密封性,防灰尘,易于旋紧、旋下清理,提高了安装、调试的方便性,也保证了内部电气元件的可靠性。
附图说明
图1是本发明的智能阀门***的正视图。
图1A是本发明的智能阀门***的立体图。
图1B是本发明的智能阀门***的另一视角立体图。
图1C是本发明的智能阀门***的底座与气动部分的结构图。
图1D是本发明的智能阀门***未装配壳体的结构图。
图1E是本发明的智能阀门***未装配壳体的另一视角结构图。
图1F是本发明的智能阀门***的分解图。
图2是本发明智能阀门***中壳体部分的外部结构图。
图2A是本发明智能阀门***中壳体部分的A-A剖视图。
图2B是本发明智能阀门***中壳体部分的上盖结构图。
图2C是本发明智能阀门***中壳体部分的底座结构图。
图2D是本发明智能阀门***中壳体部分的底座另一视角结构图。
图2E是本发明智能阀门***中壳体部分的内护盖结构图。
图2F是本发明智能阀门***中壳体部分的内护盖另一视角结构图。
图2G是本发明智能阀门***中壳体部分的内护盖的底板面的结构图。
图3是本发明智能阀门***中换挡定位与位移测量组合的正视图。
图3A是本发明智能阀门***中换挡定位与位移测量组合的俯视图。
图3B是本发明智能阀门***中换挡定位与位移测量组合的立体图。
图3C是本发明智能阀门***中换挡定位与位移测量组合的另一视角立体图。
图4是本发明智能阀门***中换挡定位部分的结构图。
图4A是本发明智能阀门***中换挡定位部分的另一视角结构图。
图4B是本发明智能阀门***中换挡定位部分的分解图。
图4C是本发明智能阀门***中换挡定位部分的齿轮轴的结构图。
图4D是本发明智能阀门***中换挡定位部分的换位凸轮的结构图。
图4E是本发明智能阀门***中换挡定位部分的换挡支架的结构图。
图4F是本发明智能阀门***中换挡定位部分的换挡支架的另一视角结构图。
图5是本发明智能阀门***中位移测量部分的正视图。
图5A是本发明智能阀门***中位移测量部分的剖视图。
图5B是本发明智能阀门***中位移测量部分的分解图。
图5C是本发明智能阀门***中位移测量部分的结构图。
图5D是本发明智能阀门***中位移测量部分的另一视角结构图。
图5E是本发明智能阀门***中位移测量部分的旋转盘的结构图。
图5F是本发明智能阀门***中位移测量部分的旋转盘的另一视角结构图。
图5G是本发明智能阀门***中位移测量部分的角行程大齿轮的正视图。
图5H是本发明智能阀门***中位移测量部分的角行程大齿轮的剖视图。
图5I是本发明智能阀门***中位移测量部分的角行程大齿轮的结构图。
图5J是本发明智能阀门***中位移测量部分的角行程大齿轮的另一视角结构图。
图5K是本发明智能阀门***中位移测量部分的角行程小齿轮的正视图。
图5L是本发明智能阀门***中位移测量部分的角行程小齿轮的剖视图。
图5M是本发明智能阀门***中位移测量部分的角行程小齿轮的结构图。
图5N是本发明智能阀门***中位移测量部分的角行程小齿轮的另一视角结构图。
图6是本发明智能阀门***中气动单元装置的结构图。
图6A是本发明智能阀门***中气动单元装置的另一视角结构图。
图6B是本发明智能阀门***中气动单元装置的导气板结构图。
图6C是本发明智能阀门***中气动单元装置的导气板另一视角结构图。
图6D是本发明智能阀门***中气动单元装置的气路底板结构图。
图6E是本发明智能阀门***中气动单元装置的气路底板另一视角结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明设计的是一种长方形智能阀门***,其包括有上盖1、底座2、底座密封圈3、内护盖4、内支架5、位移测量装置6、气动单元装置7和换挡定位装置8。其中,上盖1、底座2、底座密封圈3、内护盖4和内支架5构成长方形智能阀门***的电磁屏蔽封装壳体装置。在本发明中,底座密封圈3选用天然橡胶加工。
在本发明中,在上盖1和底座2的内壁镀有金属铝层,以实现电磁屏蔽。
上盖1
参见图1、图1A、图1B、图1F、图2、图2A、图2B所示,上盖1为一体成型结构件。上盖1的上面板1A上设有矩形孔1A1;该矩形孔1A1处设置有透明材料加工的观察窗(如玻璃窗或塑料窗等),通过观察窗能够观察到电子显示屏中显示出的***的参数信息或者参数设置信息。上盖1的底面板1B两侧分别设有用于安装固定的AA通孔1B1。上盖1的底部设有A密封凸台1E,该A密封凸台1E与底座2的B密封凸台2-1之间安装有底座密封圈3,通过底座密封圈3夹持在A密封凸台1E与B密封凸台2-1之间实现了上盖1与底座2的密封。上盖1的内部为空腔1C,该空腔1C内用于放置智能阀门***的零部件。为了提高对上盖1的结构强度,在空腔1C内部设置了一些加强筋1D。
在本发明中,上盖1的空腔1C内表面镀有铝金属材料(或者铝基合金材料) 的电磁屏蔽层,通过所述电磁屏蔽层实现对***的零部件的电磁屏蔽,从而达到保护电气***的可靠性的目的。
在本发明中,上盖1可以采用非金属材料加工。如塑料、PC材料、PVC材料、ABS材料等。
底座2
参见图1、图1A~图1C、图1F、图2A、图2C、图2D所示,底座2为一体成型结构体。底座2为开口的箱式结构体,参见图1F所示,即底座2上设有前面板2A、左面板2B、后面板2C、右面板2D和底面板2E。底座2的前面板2A 上设有用于安装***10C的BA通孔2A1。在本发明中,***10C选用奉化市永强过滤器材厂生产的G1/4***。
在本发明中,为了实现与底座2的固定安装,在底座2的一些盲孔中安装有螺纹镶嵌圈21(如图1F所示)。所述螺纹镶嵌圈21为深圳市恒纳威五金制品有限公司生产。在底座2的多个盲孔中分别放置螺纹镶嵌圈21,能够方便地实现与底座2的固定安装。利用螺纹镶嵌圈21来螺纹连接其他零件,减小了底座 2的加工成本,降低了底座2的加工工艺。可以采用注塑成型工艺来一次成型制作底座2。
参见图1F所示,底座2的左面板2B上设有用于安装管接头10A的BB通孔 2B1、用于安装管接堵头10B的BC通孔2B2。所述管接头10A用于接入电线。
参见图1A、图2C所示,底座2的右面板2D上设有A气塞沉头腔2D3、B气塞沉头腔2D4、C气塞沉头腔2D5、A-A通孔2D1、A-B通孔2D2、AA限位圆台2D-1 和AB限位圆台2D-2;A气塞沉头腔2D3用于安装A气塞10D,且A气塞沉头腔 2D3内设有A气流通道2D31;B气塞沉头腔2D4用于安装B气塞10E,且B气塞沉头腔2D4内设有B气流通道2D41;C气塞沉头腔2D5用于安装C气塞10F,且 C气塞沉头腔2D5内设有C气流通道2D51;A-A通孔2D1和A-B通孔2D2中分别安装有螺纹镶嵌圈,该螺纹镶嵌圈用于与气动单元装置7中的螺钉连接,实现气动单元装置7的导气板7B与右面板2D的固定;AA限位圆台2D-1置于导气板 7B的G-A限位孔7B-1中,AB限位圆台2D-2置于导气板7B的G-B限位孔7B-2 中。
参见图2C所示,底座2的底面板2E的外部设有BD通孔2E1、BE通孔2E2、 AA沉头盲孔2E3和AA沉头通孔2E4。AA沉头盲孔2E3内安装有螺纹镶嵌圈21。 BD通孔2E1用于齿轮-主轴组件6的主轴6D穿过。
参见图1F、图2D所示,底座2的内部设有隔板2E5,该隔板2E5将底座2 的腔体分为两个腔室,一个腔室用于固定换挡定位组件8和齿轮-主轴组件6,另一个腔室用于固定气动单元装置7、且通过导气板7将外部的气源导入气动单元装置7中。
参见图2D所示,底座2的底面板2E上设有AA支撑柱体2F1、AB支撑柱体 2F2、AC支撑柱体2F3、AD支撑柱体2F4、AE支撑柱体2F5;
AA支撑柱体2F1上设有BA限位盲孔2F1-1,BA限位盲孔2F1-1内安装有螺纹镶嵌圈。
AB支撑柱体2F2上设有BB限位盲孔2F2-1,BB限位盲孔2F2-1内安装有螺纹镶嵌圈。C螺钉9C穿过内护盖4的AC护板4C上的AA通孔圆台4C1的通孔后,螺纹连接在所述BA限位盲孔2F1-1的螺纹镶嵌圈上;D螺钉9D穿过内护盖4的 AC护板4C上的AB通孔圆台4C2的通孔后,螺纹连接在所述BB限位盲孔2F2-1 的螺纹镶嵌圈上;通过螺钉与螺纹镶嵌圈的配合,实现了将内护盖4的AC护板 4C与底座2的底面板2E的固定。
AC支撑柱体2F3上设有BC限位盲孔2F3-1,BC限位盲孔2F3-1内安装有螺纹镶嵌圈。
AD支撑柱体2F4上设有BD限位盲孔2F4-1,BD限位盲孔2F4-1内安装有螺纹镶嵌圈。(如图2F所示)E螺钉9E穿过内支架5的DA加强筋5C1上的DA通孔 5C11后,螺纹连接在所述BC限位盲孔2F3-1的螺纹镶嵌圈上;F螺钉9F穿过内支架5的DB加强筋5C2上的DB通孔5C21后,螺纹连接在所述BD限位盲孔 2F4-1的螺纹镶嵌圈上;通过螺钉与螺纹镶嵌圈的配合,实现了将内支架5的 EC护板5C与底座2的底面板2E的固定。
AE支撑柱体2F5的中部是BD通孔2E1,该BD通孔2E1用于齿轮-主轴组件 6的主轴6D穿过。AE支撑柱体2F5的周边设有BA支撑臂2F51、BB支撑臂2F52、 BC支撑臂2F53和BD支撑臂2F54。这四个支撑臂(2F51、2F52、2F53、2F54)的背部设计为盲孔,而盲孔内安装有螺纹镶嵌圈,通过此处的四个螺纹镶嵌圈与螺钉的配合,能够将本发明设计的智能阀门***与外部的平台进行安装。在 BA支撑臂2F51上设有BE限位盲孔2F5-1,BE限位盲孔2F5-1内安装有螺纹镶嵌圈;一螺钉穿过换挡定位装置8的换挡支架8D上的HB通孔8D21后,螺纹连接在所述BE限位盲孔2F5-1的螺纹镶嵌圈上,通过螺钉与螺纹镶嵌圈的配合,实现了将换挡支架8D与底座2的底面板2E的固定。
在BB支撑臂2F52上设有BF限位盲孔2F5-2,BF限位盲孔2F5-2内安装有螺纹镶嵌圈;(如图1C、图2F所示)G螺钉9G穿过内支架5的EF护板5F的EB 通孔圆台5F1的EC通孔5F2后,螺纹连接在所述BF限位盲孔2F5-2的螺纹镶嵌圈上,通过螺钉与螺纹镶嵌圈的配合,实现了将内支架5的EF护板5F与底座2的底面板2E的固定。
参见图2D所示,底座2的底面板2E上还设有BA支撑柱体2F21、BB支撑柱体2F22、BC支撑柱体2F23、BD支撑柱体2F24;BA支撑柱体2F21上设有B-A 限位盲孔2F211,B-A限位盲孔2F211内安装有螺纹镶嵌圈;BB支撑柱体2F22 上设有B-B限位盲孔2F221,B-B限位盲孔2F221内安装有螺纹镶嵌圈;BC支撑柱体2F23上设有B-C限位盲孔2F231,B-C限位盲孔2F231内安装有螺纹镶嵌圈;BD支撑柱体2F24上设有B-D限位盲孔2F241,B-D限位盲孔2F241内安装有螺纹镶嵌圈。(如图6、图6A所示)GC螺钉7K穿过气路底板7C上的通孔后,螺纹连接在B-D限位盲孔2F241的螺纹镶嵌圈上;GD螺钉7L穿过气路底板7C 上的通孔后,螺纹连接在B-C限位盲孔2F231的螺纹镶嵌圈上;GE螺钉7M穿过气路底板7C上的通孔后,螺纹连接在B-A限位盲孔2F211的螺纹镶嵌圈上;GF 螺钉7N穿过气路底板7C上的通孔后,螺纹连接在B-B限位盲孔2F221的螺纹镶嵌圈上;通过螺钉与螺纹镶嵌圈的配合,实现了将气路底板7C与底座2的底面板2E的固定。为了实现对气源的密封,气路底板7C的下端面与底座2的气源腔之间在安装时,安装了密封件7D。
参见图2D所示,底座2的底面板2E上还设有A气源腔2G、B气源腔2H、C 气源腔2I、D气源腔2J、A气流通道2D31、B气流通道2D41、C气流通道2D51;四个气源腔(2G、2H、2I、2J)用于存储通过气流通道(2D31、2D41、2D51)进入的气体。
在本发明中,A气塞10D、B气塞10E和C气塞10F的结构相同,选用江阴市青阳晶体宝瓶盖厂生产的塑料气塞。
在本发明中,底座2可以采用非金属材料加工。如塑料、PC材料、PVC材料、ABS材料等。
内护盖4
内护盖4上设有AA护板4A、AB护板4B、AC护板4C、AD护板4D、上面板4E;
AC护板4C上设有AA通孔圆台4C1和AB通孔圆台4C2;所述AA通孔圆台 4C1与底座2的底面板2E的AA支撑柱体2F1对齐,使用螺钉穿过AA通孔圆台 4C1后螺母连接在AA支撑柱体2F1的螺纹孔中;所述AB通孔圆台4C2与底座2 的底面板2E的AB支撑柱体2F2对齐,使用螺钉穿过AB通孔圆台4C2后螺母连接在AB支撑柱体2F2的螺纹孔中。通过AA通孔圆台4C1与AA支撑柱体2F1的配合,以及AB通孔圆台4C2与AB支撑柱体2F2的配合,实现了内护盖4的一端与底座2的底面板2E的一端的固定。
上面板4E上设有DA矩形孔4E1、DA通孔4E2、DB通孔4E3、DC通孔4E4、 DA半圆盲孔4E5,所述DA半圆盲孔4E5内设有DA通孔圆台4E51,使用一螺钉穿过DA通孔圆台4E51的通孔、PCB板7A上的开口通孔7A-1后连接一螺母,实现内护盖4的AA护板4A与PCB板7A的固定。DA矩形孔4E1与上盖1的上面板 1A的矩形孔对齐。DA通孔4E2用于气动单元装置7中的GA按钮73穿过。DB通孔4E3用于气动单元装置7中的GB按钮74穿过。DC通孔4E4用于气动单元装置7中的GC按钮75穿过。
在本发明中,为了加强内护盖4的承载能力,在内护盖4上设有DA加强筋 4F1、DB加强筋4F2。
在本发明中,内护盖4可以采用非金属材料加工。如塑料、PVC材料、ABS 材料等。
内支架5
内支架5上设有EA护板5A、EB护板5B、EC护板5C、ED护板5D、EE护板 5E、EF护板5F、EG护板5G。EE护板5E位于ED护板5D的下方。EC护板5C与 EF护板5F在同一平面上。EA护板5A与EB护板5B平行放置。
EA护板5A的上端设有EA限位件51A和EB限位件51B。限位件(51A、51B) 由限位圆柱和限位矩形块构成。
EB护板5B的上端设有EC限位件51C和ED限位件51D。限位件(51C、51D) 由限位圆柱和限位矩形块构成。在本发明中,EA限位件51A与EC限位件51C相对设置,EB限位件51B与ED限位件51D相对设置。EA限位件51A***气动单元装置7的PCB板7A的GA开口槽-通孔对7A1中;EB限位件51B***气动单元装置7的PCB板7A的GB开口槽-通孔对7A2中;EC限位件51C***气动单元装置7的PCB板7A的GC开口槽-通孔对7A3中;ED限位件51D***气动单元装置 7的PCB板7A的GD开口槽-通孔对7A4中。通过EA护板5A、EB护板5B上端设置的限位件,与PCB板7A上设置的开口槽-通孔对相配合,能够阻止PCB板7A 在磁屏蔽密封壳体内的移动。
EC护板5C的A板面5C-1上设有EA加强筋5C1、EB加强筋5C2和EA隔板 5C4。EA加强筋5C1上设有EA通孔5C11,该EA通孔5C11用于C螺钉9C穿过(如图1C所示);EB加强筋5C2上设有EB通孔5C21,该EB通孔5C21用于D螺钉 9D穿过(如图1C所示)。EC护板5C的B板面5C-2上设有EA限位柱5C3,所述 EA限位柱5C3置于底座2的B-C限位盲孔2F31中。
EF护板5F的A板面5F-1上设有EB通孔圆台5F1,所述EB通孔圆台5F1 的中心是EC通孔5F2,该EC通孔5F2用于G螺钉9G穿过(如图1C所示)。EF 护板5F的B板面5F-2上设有EB限位柱5F3,所述EB限位柱5F3置于底座2的 BG限位盲孔2F5-3中。
在本发明中,内支架5可以采用非金属材料加工。如塑料、PVC材料、ABS 材料等。
位移测量装置6
参见图5、图5A、图5B、图5C、图5D所示,位移测量装置6包括有旋转盘6A、角行程大齿轮6B、角行程小齿轮6C、主轴6D、弹性组件6E、FA轴承6F、 FB轴承6G、轴密封圈6H。角行程大齿轮6B的大齿轮齿盘内壁上设有内驱动齿 6B1A,角行程大齿轮6B的大齿轮外凸圆体6B2的外壁上设有外驱动齿6B2A。内驱动齿6B1A与外驱动齿6B2A分别与齿轮轴8F上的上从动齿8F12和下从动齿 8F3A啮合,实现角位移的传递。
在本发明中,FA轴承6F与FB轴承6G结构相同。
弹性组件6E
参见图5B所示,弹性组件6E包括有FA垫片6E1、FB垫片6E2、FC垫片6E3、 FD垫片6E4、FA碟簧6E6、FB碟簧6E7和FC弹性挡圈6E5。FB垫片6E2与FC 垫片6E3之间是FC弹性挡圈6E5。FA碟簧6E6的上下分别是FA垫片6E1与FB 垫片6E2,且FA碟簧6E6、FA垫片6E1和FB垫片6E2构成上簧组;所述上簧组套接在主轴6D的FC圆柱段6D3上。FB碟簧6E7的上下分别是FC垫片6E3与 FD垫片6E4,且FB碟簧6E7、FC垫片6E3和FD垫片6E4构成下簧组;所述下簧组套接在主轴6D的FB圆柱段6D2上,且位于FA轴承6F的上方。
旋转盘6A
参见图5、图5A、图5B、图5E、图5F所示,旋转盘6A的中心处设有FA 中心通孔6A2,所述FA中心通孔6A2内设有FA凸圆台6A21和FB凸圆台6A22; FA凸圆台6A21与FB凸圆台6A22之间是FA环形凹槽6A23。旋转盘6A的上盘面板6A1上设有FA减重凹槽6A11、FA沉头腔6A12。该FA沉头腔6A12用于放置FA弹性挡圈61。旋转盘6A的下盘面板6A3的外缘上设有上齿6A31,上齿6A31 与角行程大齿轮6B的下齿6B3啮合,所述上齿6A31与所述下齿6B3的啮合是为了实现旋转盘6A与角行程大齿轮6B之间的齿固定。旋转盘6A的下方设有FA 圆台6A4、FA锥圆台6A5,FA圆台6A4的外壁与下盘面板6A3之间设有FA加强筋6A6,FA圆台6A4的内壁与FA锥圆台6A5的外壁之间设有FB加强筋6A7。所述FB加强筋6A7之间是FB减重凹槽6A8。
角行程大齿轮6B
参见图5、图5A、图5B、图5G、图5H、图5I、图5J所示,角行程大齿轮 6B为一体成型结构体。角行程大齿轮6B的中间是FB中心通孔6B8,所述FB中心通孔6B8用于主轴6D的一端穿过;角行程大齿轮6B的一端是大齿轮齿盘6B1,该大齿轮齿盘6B1的内壁上设有内驱动齿6B1A(该内驱动齿6B1A与齿轮轴8F上的上从动齿8F12啮合),角行程大齿轮6B的另一端是大齿轮外凸圆体6B2,该大齿轮外凸圆体6B2上设有外驱动齿6B2A。所述大齿轮齿盘6B1的外缘上设有外齿形6B1-1,该外齿形6B1-1的设计方便了角行程大齿轮6B的安装,同时也方便调节角行程大齿轮6B上的驱动齿(6B1A、6B2A)与齿轮轴8F上的从动齿 (8F12、8F3A,如图4B所示)啮合。
角行程大齿轮6B的A板面6B-1从外向里设有下齿6B3、第一凹腔6B4、第二凹腔6B5、第三凹腔6B6、第四凹腔6B7;所述第三凹腔6B6用于放置旋转盘 6A的FA圆台6A4;所述第二凹腔6B5为锥形凹腔;所述第二凹腔6B5用于过渡旋转盘6A的FA圆台6A4安装,实现FA圆台6A4在第三凹腔6B6内的运动不被干涉;所述第四凹腔6B7用于放置旋转盘6A的FA锥圆台6A5。
角行程大齿轮6B的B板面6B-2从外向里设有第七凹腔6B10、大齿轮外凸圆体6B2、第六凹腔6B9、大齿轮内凸圆体6B14;所述大齿轮内凸圆体6B14上均匀分布有FA锥凸块6B11、FB锥凸块6B12、FC锥凸块6B13,所述三个锥凸块 (6B11、6B12、6B13)分别置于与角行程小齿轮6C的小齿轮内凸圆体6C6上,且通过FA倾斜凸块6C61、FB倾斜凸块6C62、FC倾斜凸块6C63进行圆周内的限位。所述大齿轮外凸圆体6B2的内壁上设有内凸块6B22,且内凸块6B22上设有盲孔6B21,该盲孔6B21内内安装有螺纹镶嵌圈。所述内凸块6B22置于弧形孔6C21中。弧形孔6C21与内凸块6B22的配合,实现了角行程大齿轮6B与角行程小齿轮6C的初始位置安装。
角行程小齿轮6C
参见图5、图5A、图5B、图5K、图5L、图5M、图5N所示,角行程小齿轮6C为一体成型结构体。角行程小齿轮6C的中间是FC中心通孔6C3,所述FC中心通孔6C3用于主轴6D的一端穿过;角行程小齿轮6C的一端是小齿轮齿盘6C1,角行程小齿轮6C的另一端是小齿轮外凸圆体6C2。所述小齿轮齿盘6C1的外缘上间隔均匀分布有凸起6C1-1和凹槽6C1-2。所述小齿轮外凸圆体6C2上设有弧形孔6C21,该弧形孔6C21用于放置角行程大齿轮6B的内凸块6B22。所述小齿轮外凸圆体6C2的外缘面上设有外凸块6C22、FA挡块6C23和FB挡块6C24,利用外凸块6C22与角行程大齿轮6B的第六腔6B9的外壁接触,防止了角行程大齿轮6B与角行程小齿轮6C之间安装时的过紧装配。通过FA挡块6C23与FB挡块6C24之间形成的缺口,能够阻止因尘土进入造成的角行程大齿轮6B与角行程小齿轮6C之间抱死,有利于提高***的测量精度。
参见图5、图5A、图5B所示,角行程小齿轮6C的A板面6C-1从外向里设有FA凹腔6C4、小齿轮内凸圆体6C6;所述FA凹腔6C4用于放置角行程大齿轮 6B的大齿轮内凸圆体6B14;所述小齿轮内凸圆体6C6上均匀分布设有FA倾斜凸块6C61、FB倾斜凸块6C62、FC倾斜凸块6C63;FA倾斜凸块(6C61)、FB倾斜凸块(6C62)和FC倾斜凸块(6C63)的端面用于限位角行程大齿轮(6B)在角行程小齿轮(6C)上的转动范围;
轴密封圈6H
参见图5、图5A、图5B所示,轴密封圈6H的中心是供主轴6D穿过的中心通孔6H3,轴密封圈6H上设有圆形外环6H1、锥形内环6H2,圆形外环6H1与锥形内环6H2之间是F环形腔6H4,该F环形腔6H4用于减轻轴密封圈6H的重量。轴密封圈6H的锥形内环6H2的收缩端与主轴6D的FA圆柱段6D1套接,且轴密封圈6H放置于底座2的BD通孔2E1中。
主轴6D
参见图5A、图5B所示,主轴6D从下至上顺次设有FA圆柱段6D1、FA凹槽段6D11、FB圆柱段6D2、FB凹槽段6D12、FC圆柱段6D3、FC凹槽段6D13、FD 圆柱段6D4、FD凹槽段6D14、FE圆柱段6D5、FE凹槽段6D15。FA圆柱段6D1 用于穿过底座2上的BD通孔2E1。FB圆柱段6D2用于安装FB轴承6G。FC圆柱段6D3用于安装FA轴承6F。FD圆柱段6D4和FE圆柱段6D5置于旋转盘6A的FA环形凹槽6A23内。FA凹槽段6D11用于放置FB弹性挡圈62。FB凹槽段6D12 用于放置FC弹性挡圈6E5。FC凹槽段6D13用于放置FB碟簧6E7。FD凹槽段6D14 用于放置FA碟簧6E6。FE凹槽段6D15用于放置FA弹性挡圈61。
本发明设计的位移测量装置6在接收到外部反馈的角位移量S(如图3所示) 后,主轴6D转动,则带动旋转盘6A转动;旋转盘6A的运动带动角行程大齿轮 6B随动;在角行程大齿轮6B的外驱动齿6B2A与内驱动齿6B1A分别与齿轮轴 8F的下从动齿8F3A、上从动齿8F12啮合下,实现模数为0.5,传动比为1:3(外驱动齿6B2A与下从动齿)、4:33(内驱动齿6B1A与上从动齿8F12)的传动;齿轮轴8F的运动带动电位器81转动,致使角位移量经电位器81输出一个电信号;传动比的转换由换位凸轮8C来控制,(如图3C所示)当绕A轴线顺时钟转动换位凸轮8C至极限位置时,换挡支架8D绕B轴线顺时钟转动,使齿轮轴8F的下从动齿8F3A与角行程大齿轮6B的外驱动齿6B2A啮合,传动比为1:3;反之,齿轮轴8F的上从动齿8F12与角行程大齿轮6B的内驱动齿6B1A啮合,传动比为4:33。
在本发明中,位移测量装置6中的旋转盘6A、角行程大齿轮6B、角行程小齿轮6C可以采用非金属材料加工,如塑料、PPS、PC等。主轴6D可以采用金属材料加工,如不锈钢等。
气动单元装置7
参见图6、图6A所示,气动单元装置7包括有导气板7B、气路底板7C、密封件7D、GA过滤圈7E、GB过滤圈7F、GC过滤圈7G、以及承载电子元器件的 PCB板7A。
用于显示本发明***参数等信息的LCD显示屏72置于PCB板7A的上方,且位于内护盖4的DA矩形孔4E1及上盖1的矩形孔11A的下方,内护盖4的DA 矩形孔4E1与上盖1的矩形孔11A重叠。PCB板7A上设有的GA按钮73、GB按钮74和GC按钮75分别穿过内护盖4的DA通孔4E2、DB通孔4E3和DC通孔4E4。所述气路底板7C的A面板7B-1上安装有多组电磁阀71。在本发明中,密封件 7D采用天然橡胶加工。密封件7D的构形与密封腔7C16的构形相同。
PCB板7A
参见图1C、图1D、图1E、图6、图6A所示,PCB板7A用于承载电子元器件、LCD显示屏72、GA按钮73、GB按钮74和GC按钮75。PCB板7A的一端设有GA开口槽-通孔对7A1、GB开口槽-通孔对7A2;GA开口槽-通孔对7A1用于放置内支架5的DA限位件51A;GB开口槽-通孔对7A2用于放置内支架5的DB 限位件51B。PCB板7A的另一端设有GC开口槽-通孔对7A3、GD开口槽-通孔对 7A4;GC开口槽-通孔对7A3用于放置内支架5的DC限位件51C;GD开口槽-通孔对7A4用于放置内支架5的DD限位件51D。在本发明中,采用内支架5上端的限位件(51A、51B、51C、51D)支撑起PCB板7A,且用PCB板7A两侧的开口槽 -通孔对与限位件的配合,实现PCB板7A与内支架5的固定。
导气板7B
参见图1C、图1D、图1E、图6B、图6C所示,导气板7B的GA面板7B1上设有GA沉头通孔7B11、GB沉头通孔7B12、GC沉头通孔7B13、GA通孔7B4、GB 通孔7B5、GC通孔7B6。在本发明中,由于导气板7B为金属材料,因此三个沉头通孔(7B11、7B12、7B13)内先安装上螺纹镶嵌圈,然后螺纹连接螺钉,实现将气路底板7C与底座2的右面板2C固定。气路底板7C的GB面板7B2上设有 GA螺纹孔7B21和GB螺纹孔7B22,GA螺纹孔7B21用于螺纹连接GA长螺钉7I, GB螺纹孔7B22用于螺纹连接GB长螺钉7J。导气板7B选用金属材料加工。
GA通孔7B4的一端安装有A气塞10D,GA通孔7B4的另一端安装有GA过滤圈7E。
GB通孔7B5的一端安装有B气塞10E,GB通孔7B5的另一端安装有GB过滤圈7F。
GC通孔7B6的一端安装有C气塞10F,GC通孔7B6的另一端安装有GC过滤圈7G。
气路底板7C
参见图6D、图6E所示,气路底板7C的四角分别设有供GF长螺钉7N穿过的GD通孔7C11、供GC长螺钉7K穿过的GE通孔7C12、供GD长螺钉7L穿过的 GF通孔7C13、供GE长螺钉7M穿过的GG通孔7C14、供气流通过的通孔7C-4。
参见图1C、图6D、图6E所示,气路底板7C的A板面7C-1上设有用于安装螺纹镶嵌圈7C-31的盲孔7C-3。
参见图6D、图6E所示,气路底板7C的B板面7C-2上设有减轻气路底板7C的重量的减重孔7C15,减重孔7C15之间是用于提高气路底板7C结构强度的加强筋;设有用于放置密封件7D的密封腔7C16;用于存储气流的GA气源腔7C21、 GB气源腔7C22、GC气源腔7C23和GD气源腔7C24,其中,GA气源腔7C21与A 气源腔2G对应,GB气源腔7C22与B气源腔2H对应,GC气源腔7C23与C气源腔2I对应,GD气源腔7C24与D气源腔2J对应。
在本发明中,电磁阀71为先导式两位三通结构的电磁阀。选用SMC公司生产的SYJ514T-5MZ-F型号电磁阀。
在本发明中,GA过滤圈7E、GB过滤圈7F和GC过滤圈7G的结构相同。
在本发明中,导气板7B与气路底板7C可以采用金属材料加工。如铝合金等。
定位装置8
参见图1D、图1E、图1F、图3、图3B、图3C、图4、图4A~图4F所示,定位装置8包括有电位器81、配重体82、滑块8A、弹片8B、换位凸轮8C、换挡支架8D、锁环8E和齿轮轴8F。齿轮轴8F的一端与电位器81的输出轴811 连接。齿轮轴8F上套接有锁环8E。弹片8B选用金属材料加工,如铜。
在本发明中,电位器81选用北京环宇顺通科技有限公司的6537S-420-103 型号电位器。性能指标10KΩ±10%。
滑块8A与弹片8B
参见图4、图4A、图4B所示,滑块8A上设有HA锁孔8A1,该HA锁孔8A1 用于放置弹片8B的B端8B2。滑块8A安装在底座2的隔板2E5上。
参见图4、图4A、图4B所示,弹片8B的一端记为A端8B1,弹片8B的另一端记为B端8B2。所述A端8B1置于换挡支架8D的HA圆环体8D1的HB锁孔 8D12中。所述B端8B2置于滑块8A的HA锁孔8A1中。弹片8B设计成“V”形结构,在换挡过程中能够通过弹片8B自已的弹性伸缩能力来实现限位。
换位凸轮8C
参见图4、图4A、图4B、图4D所示,换位凸轮8C为一体成型结构体。换位凸轮8C的中部是HD通孔8C6,该HD通孔8C6用于放置换挡支架8D的HC圆环体8D3。换位凸轮8C上设有缺口环8C1、圆环8C2、辅助环8C3;缺口环8C1 与圆环8C2之间设有开口环槽8C5,圆环8C2与辅助环8C3之间是弧形盲槽8C4。所述圆环8C2上设有HA凸挡块8C21和HB凸挡块8C22,HA凸挡块8C21或者HB 凸挡块8C22与换挡支架8D的缺块8D51的接触实现换挡支架8D与换位凸轮8C的初始安装定位。
换挡支架8D
参见图4、图4A、图4B、图4E、图4F所示,换挡支架8D为一体成型结构体。换挡支架8D上设有HA圆环体8D1、HB圆环体8D2、HC圆环体8D3、HA连接板8D4和HB连接板8D5,HB圆环体8D2位于HA圆环体8D1与HC圆环体8D3 之间,且HA圆环体8D1与HB圆环体8D2之间是HA连接板8D4,HB圆环体8D2 与HC圆环体8D3之间是HB连接板8D5。HB连接板8D5与HC圆环体8D3的接合处设有锁块8D-1,所述锁块8D-1与换位凸轮8C的缺口环8C1上的两个凸台分别接触时,为***能够实现的极限位置。
所述HB连接板8D5的一端上设有缺块8D51和缺槽8D52,缺槽8D52卡在换位凸轮8C的开口环槽8C5处的圆环8C2上,缺块8D51可以与HA凸挡块8C21 或者HB凸挡块8C22接触。
所述HA圆环体8D1的中部是HA通孔8D11,该HA通孔8D11用于放置电位器 81;所述HA圆环体8D1的外缘面上设有HB锁孔8D12,该HB锁孔8D12用于放置弹片8B的A端8B1。
HB锁孔8D12为“V”形构型,这有利于弹片8B的A端8B1顺畅滑入滑出。 HB圆环体8D2上设有HB通孔8D21,该HB通孔8D21用于安装长螺钉,该长螺钉穿过HB通孔8D21后螺纹连接在底座2的BE限位孔2F5-1中。
HC圆环体8D3上设有HC盲孔8D31,该HC盲孔8D31用于放置配重体82。
参见图4、图4B所示,锁环8E套接在齿轮轴8F的HB轴段上,用于实现齿轮轴8F的HB轴段与电位器81的输出轴811之间的固定。
齿轮轴8F
参见图4、图4B所示,齿轮轴8F上设有HA轴段8F1、HB轴段8F2和凸圆体8F3。HA轴段8F1的端部设有HA盲孔8F11。HB轴段8F2上均匀分布的三个弧形爪8F21和开口槽8F22。通过在HB轴段8F2上套接锁环8E,实现齿轮轴8F 与电位器81的输出轴811之间的固定连接。HA轴段8F1上设有上从动齿8F12,该上从动齿8F12在运动时能够与角行程大齿轮6B的内壁上设计的内驱动齿 6B1A啮合。凸圆体8F3上设有下从动齿8F3A,该下从动齿8F3A在运动时能够与角行程大齿轮6B的大齿轮外凸圆体6B2的外壁上的内驱动齿6B2A啮合。
在本发明中,定位装置8中的换挡支架8D在换位凸轮8C的控制下,到达顺(或逆)时钟的极限位置,换挡支架8D的极限位置由滑块8A、弹片8B来锁定,当换挡支架8D处于顺时钟的极限位置时,滑块8A需要被移动至Y轴负方向的极限位置,弹片8B的两端顶紧换挡支架8D的HB锁孔8D12、滑块8A的HA锁孔 8A1;反之,滑块8A需要被移动至Y轴正方向的极限位置,弹片8B的两端顶紧换挡支架8D的HB锁孔8D12、滑块8A的HA锁孔8A1。
本发明***的啮合状态:
参见图3C所示,当顺时针转动换位凸轮8C至极限位置时,则换挡支架8D 绕B轴线沿顺时针运动,齿轮轴8F与角行程大齿轮6B形成外啮合状态。即齿轮轴8F的HA轴段8F1上的驱动齿8F12与角行程大齿轮6B的大齿轮齿盘内壁 6B1-1上的驱动齿啮合。
参见图3C所示,当逆时针转动换位凸轮8C至极限位置时,则换挡支架8D 绕B轴线沿逆时针运动,齿轮轴8F与角行程大齿轮6B形成内啮合状态。即齿轮轴8F的HA轴段8F1上的驱动齿8F12与角行程大齿轮6B的大齿轮外凸圆体 6B2的外壁上的驱动齿啮合。
本发明设计的智能阀门***利用位移传感器(电位器)来对推动阀门执行机构的气缸的行程进行测量,实现对调节型阀门或开关阀开度的控制,对此,位移测量结构是智能阀门***的重要组成部分,采用通用位移传感器与专用定位盘相结合,采用可替换结构实现单作用和双作用气缸的位移测量控制,能有效提高控制效率和节省气量。
本发明设计的一种长方形智能阀门***的结构的要求是各部分连接可靠、牢固、密封性好、定位准确、易于安装,以满足在工业现场实现气动控制。工业现场气体有粉尘,要有很好的密封封装性能,以实现防护,由于调试需要,还要可以便捷地拆下,以提高工作效率。