CN106015711A - 高扭矩阀驱装置及应用该装置的控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高扭矩阀驱装置，包括：气动马达组，至少包括两个气动马达，每个气动马达的输出轴上设一外齿轮；内齿轮及齿轮架，外齿轮均匀布置在内齿轮内侧并且外齿轮共同驱动内齿轮及齿轮架转动；T型轴齿轮，内齿轮及齿轮架带动T型轴齿轮绕轴转动；阀杆，T型轴齿轮通过绕轴转动驱动阀杆开关阀门。本发明还公开了一种应用上述高扭矩阀驱装置的控制***，其包括：针型阀、压力表和开关手柄，其中开关手柄包括开阀状态、关阀状态和零位状态，在开阀状态时，高扭矩阀驱装置被动力气驱动去打开阀门；在关阀状态时，高扭矩阀驱装置被动力气驱动去关闭阀门；在零位状态时，高扭矩阀驱装置未受到动力气的驱动作用。

Description

高扭矩阀驱装置及应用该装置的控制***

技术领域

本发明涉及一种用于开关手动阀门的驱动装置，具体涉及一种高扭矩阀驱装置及应用该装置的控制***。

背景技术

随着工业化进程的发展，社会总需求的增加，工业生产的规模也越来越大，生产装置的处理量也越来越大，自动化程度也越来越高，对于一些过去需要手动处理的工业阀门，进行一定程度的自动化改造，变得越来越重要了。

目前用于自动开关阀门的驱动装置大多为电动或电/气动驱动装置，其受电源供电限制，工程安装投资大，设备投资高，防爆要求严格，因而无法在生产装置中大量采用，在大规模的生产装置中，使用量最多的还是各种手动操作阀门。但随着装置规模的扩大，工艺管线的增粗，手动阀门的操作越来越困难。随着安全管理的要求提高，在手动阀门安装位置较高，人不利用其它登高设备就无法进行开关操作的地方，需要搭建平台支架，并且搭建完成后，要经过安全管理部分的验收，才能进行阀门的开关操作，造成开关阀门费时费力费经费。这些手动阀门的操作难点需要利用新的技术加以克服。

发明内容

本发明提供一种高扭矩阀驱装置，其能够替代高强度的手动阀门开关操作，并且实现阀驱装置的小型化、轻量化，同时还能够解决开关阀门时噪音和振动方面的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种高扭矩阀驱装置，包括：

气动马达组，至少包括两个气动马达，每个所述气动马达的输出轴上设一外齿轮；

内齿轮及齿轮架，所述外齿轮均匀布置在所述内齿轮内侧并且所述外齿轮共同驱动所述内齿轮及齿轮架转动；

T型轴齿轮，所述内齿轮及齿轮架带动所述T型轴齿轮绕轴转动；

阀杆，所述T型轴齿轮通过绕轴转动驱动所述阀杆开关阀门。

较佳的，所述阀杆与所述T型轴齿轮通过T型螺纹转动连接，所述阀杆通过相对所述T型轴齿轮转动来实现上下移动，所述阀杆通过上下移动来开关阀门。

较佳的，所述阀杆与所述T型轴齿轮固定连接，所述阀杆随所述T型轴齿轮转动，所述阀杆通过转动来开关阀门。

较佳的，所述阀杆顶部设有六角形的轴头销，其用于手动驱动所述阀杆转动来开关阀门。

较佳的，所述气动马达的输出轴偏心设置。

较佳的，高扭矩阀驱装置还包括阀驱盒，所述气动马达组、内齿轮及齿轮架以及T型轴齿轮均设置在所述阀驱盒内，所述阀杆贯穿所述阀驱盒的上下两端；

所述阀驱盒上设有滚动轴承，其用于支承所述阀杆。

本发明还提供一种应用上述高扭矩阀驱装置的控制***，其具有人工成本低、操作安全性高，操作简单等特点。

一种采用上述高扭矩阀驱装置的控制***，包括：

针型阀，其用于调整动力气的流量；

压力表，其用于检测动力气的压力；

开关手柄，其包括三个状态：开阀状态、关阀状态和零位状态，在所述开阀状态时，所述高扭矩阀驱装置被动力气驱动打开阀门；在所述关阀状态时，所述高扭矩阀驱装置被动力气驱动关闭阀门；在所述零位状态时，所述高扭矩阀驱装置未受到动力气的驱动作用。

当所述开关手柄处于开阀状态时，动力气驱动所述气动马达组正向转动，所述外齿轮跟随所述气动马达组正向转动，所述外齿轮的正向转动驱动所述内齿轮及齿轮架正向转动，所述内齿轮及齿轮架的正向转动带动所述T型轴齿轮正向转动，所述T型轴齿轮的正向转动驱动所述阀杆开启阀门；

当所述开关手柄处于关阀状态时，动力气驱动所述气动马达组反向转动，所述外齿轮跟随所述气动马达组反向转动，所述外齿轮的反向转动驱动所述内齿轮及齿轮架反向转动，所述内齿轮及齿轮架的反向转动带动所述T型轴齿轮反向转动，所述T型轴齿轮的反向转动驱动所述阀杆关闭阀门。

本发明所采用的技术方案带来的有益技术效果包括：

本发明适用于操作强度较大的手动阀门，通过利用气动马达构成的高扭矩阀驱装置可以轻松地实现开关阀门；

本发明的气动马达的输出轴为偏心设置，可以采用多个气动马达的外齿轮共同驱动内齿轮转动，从而实现从高转速、低扭矩到低转速、高扭矩的转换，提高了输出扭矩，同时还可以实现高扭矩阀驱装置的小型化和轻量化；

本发明可以实现手动开关阀门和气动开关阀门之间的切换；

本发明采用外齿轮相对于内齿轮的对称设计，可以消减由于气动马达输出轴偏心所带来的噪音、抖动，并且可以控制开阀、关阀的速度，防止速度过快对阀芯的伤害；

本发明实用性较强，比如变送器的一次阀，安装高扭矩阀驱并把控制***盒安装在变送器附近后，可以由一个人很轻松地实现一次阀的开关，减少了人工成本，提高了操作安全性。

本发明完全采用气动元器件组成，不会产生火花，可以完全满足各级防爆要求。

附图说明

图1是本发明一实施例的高扭矩阀驱装置结构示意图；

图2是本发明一实施例的高扭矩阀驱装置的A-A向示意图；

图3是本发明一实施例的高扭矩阀驱装置的A-A向示意图；

图4是本发明一实施例的采用高扭矩阀驱装置的控制***示意图。

图中，1-气动马达；2-外齿轮；3-内齿轮；4-齿轮架；5-T型轴齿轮；6-阀杆；7-轴头销；8-阀驱盒；9-滚动轴承；10-手动阀；11-输出轴；12-马达固定件；13-阀驱支架；

20-针型阀；21-压力表；22-开关手柄；23-开阀位置；24-关阀位置；25-零位置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。

请参考图1和图2，一种高扭矩阀驱装置，包括：

气动马达组，至少包括两个气动马达1，每个气动马达1的输出轴11设一外齿轮2；

内齿轮3，外齿轮2均匀布置在内齿轮3内侧并且外齿轮2共同驱动内齿轮3转动，内齿轮3同步带动齿轮架4转动；

T型轴齿轮5，齿轮架4带动T型轴齿轮5绕轴转动；

阀杆6，T型轴齿轮5通过绕轴转动驱动阀杆6开关阀门。

阀杆6顶部设有六角形的轴头销7，以防备动力气发生故障，无法驱动高扭矩阀驱装置，即可采用手动方式，使用专用扳手，手动开关阀门。

气动马达1的输出轴11是偏心的，因此高扭矩阀驱装置可以采用多个气动马达1，形成对称设计的多动力结构。多动力结构的对称设计可以消减由于气动马达1输出轴11偏心设置所带来的噪音、抖动，并且可以控制开阀、关阀的速度，防止速度过快对阀芯的伤害。

高扭矩阀驱装置还包括阀驱盒8，其为高扭矩阀驱装置的防护件，气动马达1通过马达固定件12安装在阀驱盒8内，阀驱盒8上设有滚动轴承9，其用于支承转动的阀杆6。

实施例1

高扭矩阀驱装置用于驱动手动阀的开关，在该实施例中，手动阀为明杆闸阀，高扭矩阀驱装置通过阀驱支架13安装在手动阀顶部，阀杆6与T型轴齿轮5通过T型螺纹转动连接，开阀动力气或关阀动力气驱动气动马达1输出轴11上的外齿轮2正转或反转，外齿轮2通过与内齿轮3的啮合带动内齿轮3转动，内齿轮3通过齿轮架4带动T型轴齿轮5绕轴转动，T型轴齿轮5通过绕轴转动驱动阀杆6上下移动，起到开关阀门的作用。

实施例2

高扭矩阀驱装置用于驱动手动阀的开关，在该实施例中，手动阀为暗杆闸阀，高扭矩阀驱装置通过阀驱支架13安装在手动阀顶部，阀杆6与T型轴齿轮5通过T型螺纹及螺母固定，开阀动力气或关阀动力气驱动气动马达1输出轴11上的外齿轮2正转或反转，外齿轮2通过与内齿轮3的啮合带动内齿轮3转动，内齿轮3通过齿轮架4带动T型轴齿轮5绕轴转动，阀杆6随T型轴齿轮5绕轴旋转，阀杆6通过绕轴旋转但不上下移动，起到开关阀门的作用。

实施例3

高扭矩阀驱装置采用双动力结构(见图1和图2)，即使用两个气动马达1并联地安装在阀驱盒8内，每个气动马达1的输出轴11的外齿轮2同时作用在内齿轮3上，由于内齿轮3的直径远大于外齿轮2直径，这样内齿轮3输出的扭矩是外齿轮2扭矩与内外齿轮2齿数比乘积的2倍，内齿轮3旋转并且通过T型轴齿轮5带动阀杆6上下移动，这样内齿轮3的扭矩数倍于外齿轮2，即开关阀扭矩＝外齿轮2扭矩×2×齿轮比倍数。

实施例4

高扭矩阀驱装置采用四动力结构(见图3)，即使用四个气动马达1并联地安装在阀驱盒8内，每个气动马达1的输出轴11的外齿轮2同时作用在内齿轮3上，由于内齿轮3的直径远大于外齿轮2直径，这样内齿轮3输出的扭矩是外齿轮2扭矩与内外齿轮2齿数比乘积的4倍，内齿轮3旋转并且通过T型轴齿轮5带动阀杆6上下移动，这样内齿轮3的扭矩数倍于外齿轮2，即开关阀扭矩＝外齿轮2扭矩×4×齿轮比倍数。因此，多动力结构的高扭矩阀驱装置完全可以实现小型化、轻量化。此外，气动马达1与阀杆6不直接产生作用，因此，阀杆6的上下移动，不需要进行气密封处理。

本发明还提供了一种应用上述高扭矩阀驱装置的控制***(见图4)，包括：

针型阀20，其用于调整动力气的流量；

压力表21，其用于检测动力气的压力；

开关手柄22，其包括三个状态：开阀状态、关阀状态和零位状态，在开阀状态时，高扭矩阀驱装置被动力气驱动打开阀门；在关阀状态时，高扭矩阀驱装置被动力气驱动关闭阀门；在零位状态时，高扭矩阀驱装置未受到动力气的驱动作用。控制***可以置于一盒体内，该盒体称之为阀门开关盒，其工作原理如下：

动力气进入阀门开关盒内，首先进行气压指示，然后通过一针型阀20，此针型阀20的作用是控制动力气的流量，动力气减少，进入气动马达1叶片空间的速度也就减慢了，这样气动马达1的转速就会减慢，但是动力气的压力并没有减小，所以阀驱的扭矩并不会减小。开关手柄22包括开阀状态、关阀状态和零位状态，当开关手柄22位于开阀位置23时，高扭矩阀驱装置处于开阀状态，高扭矩阀驱装置驱动手动阀开阀；当开关手柄22位于关阀位置24时，高扭矩阀驱装置处于关阀状态，高扭矩阀驱装置驱动手动阀关阀；当完成开阀和关阀动作后，将开关手柄22置于零位置25，此时，动力气对高扭矩阀驱装置气密封，这样可以减少动力气的流失，减少操作成本。阀门开关盒可以设计成单阀控制，也可以设计成双阀控制(见图4)，单阀控制可以用于压力变送器的一次阀操作控制，双阀控制可以用于差压变送器的两台一次阀操作控制。

现在随着经济的发展，各种生产装置规模越来越大，工艺管线越来越粗，手动阀门的手轮位置也越来越高，有很多手轮安装位置让操作工人很难操作，随着安全管理的要求提高，在手动阀门手轮安装位置较高，人不利用其它登高设备就无法进行开关操作时，规定要求需要搭建平台支架，并且在支架搭建完成后，要经过安全管理部门的验收，才能进行阀门的开关操作，费时费力费经费。而经过本发明的技术改造，手阀手轮采用高扭矩阀驱装置替换，阀门开关盒可以安装在远离手动阀门的易于操作的地方，高扭矩阀驱装置及阀门开关盒之间采用气源导管连接即可。因此一个人就可以很轻松地实现手阀的开关，从而减少了人工成本并提高了操作安全性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高扭矩阀驱装置，其特征在于，包括：

气动马达组，至少包括两个气动马达，每个所述气动马达的输出轴上设一外齿轮；

内齿轮及齿轮架，所述外齿轮均匀布置在所述内齿轮内侧并且所述外齿轮共同驱动所述内齿轮及齿轮架转动；

T型轴齿轮，所述内齿轮及齿轮架带动所述T型轴齿轮绕轴转动；

阀杆，所述T型轴齿轮通过绕轴转动驱动所述阀杆开关阀门。

2.如权利要求1所述的高扭矩阀驱装置，其特征在于：所述阀杆与所述T型轴齿轮通过螺纹转动连接，所述阀杆通过相对所述T型轴齿轮转动来实现上下移动，所述阀杆通过上下移动来开关阀门。

3.如权利要求1所述的高扭矩阀驱装置，其特征在于：所述阀杆与所述T型轴齿轮固定连接，所述阀杆随所述T型轴齿轮转动，所述阀杆通过转动来开关阀门。

4.如权利要求1所述的高扭矩阀驱装置，其特征在于：所述阀杆顶部设有六角形的轴头销，其用于手动驱动所述阀杆开关阀门。

5.如权利要求1所述的高扭矩阀驱装置，其特征在于：所述气动马达的输出轴偏心设置。

6.如权利要求1所述的高扭矩阀驱装置，其特征在于：还包括阀驱盒，所述气动马达组、内齿轮及齿轮架以及T型轴齿轮均设置在所述阀驱盒内，所述阀杆贯穿所述阀驱盒的上下两端。

7.如权利要求6所述的高扭矩阀驱装置，其特征在于：所述阀驱盒上设有滚动轴承，其用于支承所述阀杆。

8.一种采用权利要求1所述的高扭矩阀驱装置的控制***，其特征在于，包括：

针型阀，其用于调整动力气的流量；

压力表，其用于检测动力气的压力；

开关手柄，其包括三个状态：开阀状态、关阀状态和零位状态，在所述开阀状态时，所述高扭矩阀驱装置被动力气驱动打开阀门；在所述关阀状态时，所述高扭矩阀驱装置被动力气驱动关闭阀门；在所述零位状态时，所述高扭矩阀驱装置未受到动力气的驱动作用。

9.如权利要求8所述的高扭矩阀驱装置，其特征在于：当所述开关手柄处于开阀状态时，动力气驱动所述气动马达组正向转动，所述外齿轮跟随所述气动马达组正向转动，所述外齿轮的正向转动驱动所述内齿轮及齿轮架正向转动，所述内齿轮及齿轮架的正向转动带动所述T型轴齿轮正向转动，所述T型轴齿轮的正向转动驱动所述阀杆开启阀门。

10.如权利要求8所述的高扭矩阀驱装置，其特征在于：当所述开关手柄处于关阀状态时，动力气驱动所述气动马达组反向转动，所述外齿轮跟随所述气动马达组反向转动，所述外齿轮的反向转动驱动所述内齿轮及齿轮架反向转动，所述内齿轮及齿轮架的反向转动带动所述T型轴齿轮反向转动，所述T型轴齿轮的反向转动驱动所述阀杆关闭阀门。