CN204025834U - 阀门紧急切断装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阀门紧急切断装置，包括回转阀门电动装置、离合器部和压簧部，能在事故发生时，动力失效时，也能紧急自动启或闭阀门，保障运行安全。

Description

阀门紧急切断装置

技术领域

本实用新型属于供水、供热、液化气、天然气、有害气体管道等的阀门技术领域，尤其涉及一种阀门紧急切断装置。 

背景技术

实现供水、供热、液化气、天然气、有害气体管道等流体介质的接通和截断，由阀门电动装置及配套的阀门实现控制， 

在实现本实用新型的过程中，实用新型人发现现有技术至少存在以下问题：如果因发生事故，尤其是灾害性事故，供电电源突然切断，或者控制电路故障，致使阀门电动装置的动力失效，阀门不可紧急开启或关闭，亦即不可接通和截断管道内流体介质，使事故不能得到及时和有效的控制，或将造成严重后果。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种事故发生时，动力失效时，也能紧急自动启或闭阀门，保障运行安全的阀门紧急切断装置。 

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种阀门紧急切断装置，包括回转阀门电动装置、离合器部和压簧部； 

所述回转阀门电动装置包括壳体、主轴、偏心套、电动蜗轮、电动蜗杆、行星齿轮、静齿轮、输出轴，所述主轴可转动地安装在壳体上，所述偏心套固定在主轴上，电动蜗轮固定在偏心套上并设有电动蜗杆与电动蜗轮相啮合，行星齿轮可转动地套装在偏心套上，所述偏心套安装行星齿轮的部分的轴线与主轴的轴线有一个偏距；所述静齿轮上设有与行星齿轮相啮合的内齿圈，所述静齿轮与行星齿轮有一个齿数差；所述输出轴与拨盘固定连接，所述拨盘通过滑 块与静齿轮滑动连接； 

所述离合器部包括电磁离合器； 

所述压簧部包括储能齿轮、接盘和驱动轴，所述驱动轴可转动地安装在接盘上，所述驱动轴通过电磁离合器与输出轴连接；所述驱动轴上固定安装有储能齿轮，接盘内设有可滑动的齿条，所述储能齿轮与齿条相啮合，还包括回位弹簧，所述回位弹簧一端与齿条连接，另一端与接盘内壁连接。

所述静齿轮外周设有外蜗轮，并设有手动蜗杆与静齿轮的外蜗轮相啮合。 

所述滑块为十字滑块联轴器，通过十字滑块联轴器连接静齿轮和拨盘。 

还包括驱动电动蜗轮的驱动装置，所述驱动装置包括电机，所述电动蜗杆上设有蜗杆齿轮，所述电机的电机齿轮与蜗杆齿轮相啮合。 

所述主轴上设有电位器齿轮，并设有电位器与电位器齿轮相啮合。 

所述行星齿轮通过轴承套装在偏心套上。 

所述回位弹簧为矩形弹簧，材料为50CrVA。 

所述静齿轮外蜗轮和手动蜗杆的螺旋线升角小于6°。 

所述手动蜗杆端部设有手轮。 

所述壳体上设有连接电动蜗杆内线路的接线盒。 

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，一旦发生事故，管道爆裂、有毒气体泄漏等导致断电，致使该装置的动力失效时，电磁离合器分离，储能的回位弹簧立即释放，产生扭转力矩，可紧急自动关闭或开启阀门，切断或接通供水、供热、液化气、天然气、有害气体等流体介质的输送，保障工业管网或城市生命管线的运行安全。故障排除之后，供给或控制电源恢复，首先，应使该装置关闭(或开启)到位，目的是使电磁离合器得电吸合，该装置的控制操作则进入正常程序。 

附图说明

图1为本实用新型实施例中提供的阀门紧急切断装置的结构示意图； 

图2为图1的局部放大图； 

图3为图1的B-B剖视图； 

图4为图2的A-A剖视图； 

图5为图4的C-C剖视图； 

图6为图1的传动简图； 

图7为图6的A向视图； 

上述图中的标记均为：1、主轴，2、偏心套，3、电动蜗轮，4、电动蜗杆，5、行星齿轮，6、静齿轮，7、手动蜗杆，8、输出轴，9、拨盘，10、滑块，11、连接轴，12、电磁离合器，13、驱动轴，14、储能齿轮，15、接盘，16、电位器齿轮，17、电位器，18、行程控制机构，19、接线盒，20、手轮，21、电机，22、电机齿轮，23、蜗杆齿轮，24、齿条，25、矩形弹簧。 

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。 

参见图1，一种阀门紧急切断装置，包括回转阀门电动装置、离合器部和压簧部； 

1、少齿差行星齿轮减速机构： 

如图2、3、6所示，回转阀门电动装置包括壳体、主轴1、偏心套2、电动蜗轮3、电动蜗杆4、行星齿轮5、静齿轮6、输出轴8，主轴1可转动地安装在壳体上，偏心套2固定在主轴1上，电动蜗轮3固定在偏心套2上并设有电动蜗杆4与电动蜗轮3相啮合，行星齿轮5可转动地套装在偏心套2上，偏心套2 安装行星齿轮5的部分的轴线与主轴1的轴线有一个偏距；静齿轮6上设有与行星齿轮5相啮合的内齿圈，静齿轮6与行星齿轮5有一个齿数差；输出轴8与拨盘9固定连接，拨盘9通过滑块10与静齿轮6滑动连接；行星齿轮5通过轴承套装在偏心套2上。 

该减速机构由静齿轮6(内齿)，行星齿轮5(外齿)，十字滑块，输出轴8等七个自制件及轴承等组成，其工作原理是：当偏心套2转动时，迫使行星齿轮5绕固定不动的内齿轮作行星自转运动(公转)，由干内外齿轮存在着很少的齿数差，因而又使行星齿轮5绕自身轴线产生反向低速自转运动，再借助十字滑块(平行轴间联轴器)将自转运动传给输出轴8，达到减速目的；其速比：当行星齿轮5Z1与固定不动的静齿轮6Z2啮合一周时，其速比：iH＝-z1÷(z2-z1)，负号表示转向相反，根椐不同的传动比，齿数差也可以为二齿，三齿；速比也可以分别为Z1/2，Z1/3。 

少齿差行星减速机构的设计：因属内啮合渐开线齿轮传动，齿数差又少，需避免各种干涉现象：一、要降低齿顶高系数，从齿高方向消除齿廓重叠和齿顶相碰。二、合理选择正变位系数，增大内轮齿间宽度，减少外齿轮齿顶部份的厚度，从齿厚方向消除齿廓重叠；同时为了啮合的连续和平稳，还必须具有足够的重合系数。 

该减速机构紧凑、零件少，虽‘小巧’但不‘单薄’，体积重量比一般行星减速机构下降60％以上，造价也相应降低40％左右，设计时经严格的强度校核，并数次作超负荷的破坏性试验，均安然无恙。 

1.1、手动机构： 

如图4所示，静齿轮6外周设有外蜗轮，并设有手动蜗杆7与静齿轮6的外蜗轮相啮合。 

少齿差行星减速机构的静齿轮6(内齿)的定位外圆上铣制蜗轮齿，与手动蜗杆7啮合，手动蜗杆7轴头上装手轮20，因螺旋线升角小于6°，该蜗杆蜗轮传动具有自锁性。当行星齿轮5转动时，静齿轮6因手动蜗杆7的锁紧而不能转动，当手动蜗杆7转动时，驱动静齿轮6而使行星齿轮5带动输出轴8使阀门启闭，这种手动机构不需要切换，既简单又可靠，而且转动轻松自如。 

2、离合器部 

离合器部包括电磁离合器12；部份回转阀门电动装置的轴上安装有电磁离合器12，电磁离合器12与机械式牙嵌离合器基本相同，电磁离合器12靠对磁轭内的线圈通入24VDC的激磁电流产生磁场，使磁轭和衔铁以及相连的牙齿啮合而传递转矩。轴上安装的电磁离合器12，通电后，即可由轴同步驱动有榫孔的接头及其连接的驱动轴13、阀杆，使阀门进入运行。断电后，磁轭和衔铁以及相连的牙齿分离，衔铁靠弹簧复位，故轴与有榫孔的接头及其连接的驱动轴13、阀杆等也相应分离。有榫孔的接头及其连接的驱动轴13、阀杆等处于无约束，如果施以外力，可使其独自转动。另外，电磁离合器12因用电磁力接合，可用于远距离操纵。 

3、压簧部套 

3.1如图5所示，压簧部包括储能齿轮14、接盘15和驱动轴13，驱动轴13可转动地安装在接盘15上，驱动轴13通过电磁离合器12与输出轴8连接；驱动轴13上固定安装有储能齿轮14，接盘15内设有可滑动的齿条24，储能齿轮14与齿条24相啮合，还包括回位弹簧，回位弹簧一端与齿条24连接，另一端与接盘15内壁连接，回位弹簧为矩形弹簧25。 

3.2被压缩的回位弹簧释放，产生的推力，驱动齿条24并带储能齿轮14及驱动轴13(连接阀杆)，回转90°-0°。其关系式如下： 

回转90°-0°的行程，齿轮旋转的齿数(亦即齿条位移的齿数)： 

1/4·Z_总＝Z_转， 

齿条位移行程(mm)： 

(Z_转-1)·t＝(Z_转-1)·π·m 

齿轮回转至0°时的转矩，即弹簧释放，推动齿条齿轮至初始位置时需要的推力： 

$F_t=\frac{2000T1}{d1}$

以上公式代号的含义： 

Z_总－齿轮的齿数   Z_转－齿轮旋转的齿数 

t-周节   π-3.1416   F_t－推力(kg) 

T1－齿轮的转矩(kg.m)   d1-齿轮的分度圆直径(mm) 

3.3按以上公式计算举例如下： 

装置的控制转矩5(kg.m)、齿轮齿数32、模数2， 

回转90°-0°的行程，齿轮旋转的齿数(亦即齿条位移的齿数)： 

1/4·Z_总＝Z_转， 

1/4·32＝8。 

齿条位移行程(mm)： 

(Z_转-1)·t＝(Z_转-1)·π·m， 

(8-1)·3.1416·2＝43.98。 

因此设定接盘内设置的齿条24可活动行程为43.98mm。 

齿轮回转至0°时的转矩，即弹簧释放，推动齿条齿轮至初始位置时需要的推力F_t(kg)： 

$F_t=\frac{2000T1}{d1}$

$F_t=\frac{2000\·5}{32\·2}=156.25$

因此设定回位弹簧在压缩状态时的压力为156.25kg。 

3.4正常工作时，由部份回转阀门电动装置经电磁离合器12驱动驱动轴13(连接阀杆)，使阀门实现运行，同时，也经与驱动轴13连接的储能齿轮14驱动齿条24，使矩形弹簧25压缩或释放，在阀门关到位(或开到位)时，矩形弹簧25处于压缩状态(储能)，一旦发生故障，电源断失，电磁离合器分离，有榫孔的接头及与其连接的驱动轴13、阀杆等无约束，因被压缩的矩形弹簧25此时释放，产生推力，驱动齿条24并带储能齿轮14及驱动轴13(连接阀杆)，回转90°-0°，使阀门关闭或开启到位，截断或接通管道内流体介质，以实现管控之目的。 

3.5回位弹簧为矩形弹簧25，材料为50CrVA。该材料具有较高的综合力学性能，良好的冲击韧性，回火后强度高、性能稳定。矩形钢条虽然制造工艺比较复杂，但其优点是：刚度大，变形少，即使长时间处于压缩状态，也不致于衰减，这是圆弹簧所不能比拟的。 

4、电气控制 

如图7所示，还包括驱动电动蜗轮3的驱动装置，驱动装置包括电机21，电动蜗杆4上设有蜗杆齿轮23，电机21的电机齿轮22与蜗杆齿轮23相啮合。 

主轴1上设有电位器齿轮16，并设有电位器17与电位器齿轮16相啮合。 

壳体上设有连接电动蜗杆4内线路的接线盒19。 

装置可以在现场控制或远程控制，既可以按开关量控制，也可以按模拟量控制，以及实现与计算机联网自动控制。 

根椐不同的生产工艺要求，管道流体介质要控制其流量大小，对阀门开启程度要实现比例调节，所以电气控制***配置有调节模块，接收来自DCS或PLC等的DC4～20mA标准电流信号，完成对阀门开启程度的比例调节,该调节模块具有相序自动调整、比例调节、隔离放大、阀位变送、功率驱动等诸多功能，并具有缺相保护、电子互锁保护、禁动延时保护、丢信保护、温度保护等完善 的保护功能。 

5、该装置适用条件及主要技术指标: 

5.1、大气压力：80～110kPa； 

5.2、环境温度：-20℃～+60℃； 

5.3、相对湿度：不大于90％(+25℃)； 

5.4、电源：AC：380V，50Hz；220V，50Hz。 

5.5、防护等级：IP67。 

5.6、防爆型的防爆等级：ExdIIBT4。 

5.7、调节型:反馈信号4-20mA，精度1％。 

5.8、最大控制转矩(N.m)：50～100。 

5.9、输出转速(r/min)：0.5～4。 

5.10、启闭行程(度)：0～90。 

5.11、复位时间(S):≤2。 

采用上述的结构后，该装置与相配套的阀门组合能够实现接通和截断管道内流体介质，适用于供水、供热、液化、天然气、有害气体管道等的阀门控制，实现开、关、停。并可对阀门开启程度实现比例调节，从而根椐需要控制管道流体介质的流量大小，该装置既可以现场控制，也可以远程控制，以及实现与计算机联网自动控制。 

一旦发生事故，管道爆裂、有毒气体泄漏等导致断电，致使该装置的动力失效时，电磁离合器12分离，储能的回位弹簧立即释放，产生扭转力矩，可紧急自动关闭或开启阀门，切断或接通供水、供热、液化气、天然气、有害气体等流体介质的输送，保障工业管网或城市生命管线的运行安全。 

故障排除之后，供给或控制电源恢复，首先，应使该装置关闭(或开启)到位，目的是使电磁离合器12得电吸合，该装置的控制操作则进入正常程序。 

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现 并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种阀门紧急切断装置，其特征在于，包括回转阀门电动装置、离合器部和压簧部； 

所述回转阀门电动装置包括壳体、主轴(1)、偏心套(2)、电动蜗轮(3)、电动蜗杆(4)、行星齿轮(5)、静齿轮(6)、输出轴(8)，所述主轴(1)可转动地安装在壳体上，所述偏心套(2)固定在主轴(1)上，电动蜗轮(3)固定在偏心套(2)上并设有电动蜗杆(4)与电动蜗轮(3)相啮合，行星齿轮(5)可转动地套装在偏心套(2)上，所述偏心套(2)安装行星齿轮(5)的部分的轴线与主轴(1)的轴线有一个偏距；所述静齿轮(6)上设有与行星齿轮(5)相啮合的内齿圈，所述静齿轮(6)与行星齿轮(5)有一个齿数差；所述输出轴(8)与拨盘(9)固定连接，所述拨盘(9)通过滑块(10)与静齿轮(6)滑动连接； 

所述离合器部包括电磁离合器(12)； 

所述压簧部包括储能齿轮(14)、接盘(15)和驱动轴(13)，所述驱动轴(13)可转动地安装在接盘(15)上，所述驱动轴(13)通过电磁离合器(12)与输出轴(8)连接；所述驱动轴(13)上固定安装有储能齿轮(14)，接盘(15)内设有可滑动的齿条(24)，所述储能齿轮(14)与齿条(24)相啮合，还包括回位弹簧，所述回位弹簧一端与齿条(24)连接，另一端与接盘(15)内壁连接。 

2.如权利要求1所述的阀门紧急切断装置，其特征在于，所述静齿轮(6)外周设有外蜗轮，并设有手动蜗杆(7)与静齿轮(6)的外蜗轮相啮合。 

3.如权利要求1或2所述的阀门紧急切断装置，其特征在于，所述滑块(10)为十字滑块联轴器，通过十字滑块联轴器连接静齿轮(6)和拨盘(9)。 

4.如权利要求1或2所述的阀门紧急切断装置，其特征在于，还包括驱动 电动蜗轮(3)的驱动装置，所述驱动装置包括电机(21)，所述电动蜗杆(4)上设有蜗杆齿轮(23)，所述电机(21)的电机齿轮(22)与蜗杆齿轮(23)相啮合。 

5.如权利要求1或2所述的阀门紧急切断装置，其特征在于，所述主轴(1)上设有电位器齿轮(16)，并设有电位器(17)与电位器齿轮(16)相啮合。 

6.如权利要求1或2所述的阀门紧急切断装置，其特征在于，所述行星齿轮(5)通过轴承套装在偏心套(2)上。 

7.如权利要求1或2所述的阀门紧急切断装置，其特征在于，所述回位弹簧为矩形弹簧(25)，材料为50CrVA。 

8.如权利要求2所述的阀门紧急切断装置，其特征在于，所述静齿轮(6)外蜗轮和手动蜗杆(7)的螺旋线升角小于6°。 

9.如权利要求8所述的阀门紧急切断装置，其特征在于，所述手动蜗杆(7)端部设有手轮(20)，所述壳体上设有连接电动蜗杆(4)内线路的接线盒(19)。 

10.如权利要求1所述的阀门紧急切断装置，其特征在于，回位弹簧从压缩到被释放，齿条(24)位移行程-mm，即接盘内设置的齿条(24)可活动行程为： 

(Z_转-1)·π·m； 

储能齿轮(14)回转至0°时，即弹簧释放，推动齿条齿轮至初始位置时需要的推力，即回位弹簧所需提供的推力为： 

以上公式代号的含义： 

Z_总－齿轮的齿数   π-3.1416   m-齿轮模数   F_t－推力-kg 

T1－齿轮的转矩-装置的控制转矩-kg.m d1-齿轮的分度圆直径-mm。