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CN100398892C一种机械阀致动器[caired.com-彩红网3D模型平面素材专利检索网站源码]

摘要:本发明提供了一种机械阀致动器,其中:从马达(1)至致动器输出轴(4)的驱动是通过蜗轮(2)和蜗杆(3)或其他齿轮啮合件进行的,所述齿轮啮合件不能被反向驱动,致动器具有可选择的人工驱动装置,该人工驱动装置包括手轮(37)、离合器(25)和操纵杆(44)以从马达动力驱动模式转变为手工驱动模式,致动器还具有处于马达(1)和输出轴(4)之间的中间轴(24),手轮(37)布置在中间轴(24)上或至少可操作性地与中间轴(24)相连以驱动中间轴(24),离合器机构与中间轴(24)相关联/安装在中间轴(24)上。中间轴(24)布置在马达(1)和蜗杆(3)/蜗轮(2)驱动件之间,这样,在操作操纵杆(44)而将致动器置于手工驱动模式时,与中间轴(24)相关联/安装在中间轴上的离合器机构可基本自由地运行,由前述的马达驱动产生的输出轴转矩由非反向驱动的蜗杆(3)/蜗轮(2)啮合件锁定在输出轴(4)上而非锁定在离合器机构中。
CN100398892C一种机械阀致动器[caired.com-彩红网3D模型平面素材专利检索网站源码]
一种机械阀致动器技术领域本发明涉及将驱动力从一个驱动部件传输至一个被驱动部件所用的 一种驱动机构,本发明特别涉及但并不仅限于对阀、闸阀、阀门等进行 操作所用的机构以控制流体的流动。本申请中的术语”流体”涵盖液体、 气体和蒸汽及多态流体,例如在悬浮液中包含有固体的液体。背景技术在致动器的-一个典型例子中,致动器驱动机构被设计来操纵机械阀, 驱动部件是一个电动马达,而连接至被驱动轴的减速驱动机构是以蜗杆 和蜗轮的形式出现的,蜗轮被键联或以其他方式固定到致动器输出轴或 “输出柱”上,该输出轴操纵阀的运动元件。在阀致动技术领域中,通常的实践作法是布置驱动系统,这样,只 有由致动器的驱动旋转部件产生的力和转矩才可通过传动装置传输至 被驱动部件上;这是为了消除在没有动力提供给驱动部件时引起的问题, 但在动力作用的阀运动部件上时,由阀内的压力流体产生的不平衡力太 大而使致动器齿轮轮系”反向驱动”,从而导致阀运动部件从其座中脱 离,或者从其在由阀致动器的最后运行所确定的流体路径内的最后位置 中脱离出来。消除致动器齿轮轮系中产生反向驱动的可能性所用的 一种常用方法 是利用蜗轮/蜗杆啮合件上的一个相当大的减速比,这样,在将转矩施加 到驱动装置的蜗轮侧上时,啮合表面上的正常摩擦系数与蜗杆导角的较 小值相结合而将驱动转矩锁定。在一个机械阀中,该”锁定”转矩在一个动力循环操作之后变得非 常大,特别是在一些阔中,运动部件被强压到基座上以消除流体在上游 阀口和下游阀口之间的泄漏。为了在动力故障或在安装或维修管线设备时能够操纵阀而提供了一 个双位置离合器和-“个手操纵轮。这些部件通常布置在带有蜗轮的致动 器输出轴上。离合器是通过一个人工操纵杆操纵的。该操纵杆被弹簧偏 压至一个停止位置,驱动机构的通常状态是被锁定在动力驱动模式下。 在操纵杆的整个运行弧形路径上对其进行操纵以将离合器运动元件从动 力驱动位置处解脱出来,并将其移入人工驱动位置中。同时,操纵杆操 纵一个锁栓机构,在操纵杆被释放及时回复至其停止位置时,该锁栓机 构可确保离合处于人工驱动模式下。这样设计的锁栓机构将致动器保持 在手驱动状态下货至再次启动动力驱动。驱动组件的离合释放部件的转 动可自动释放锁栓机构,并可使离合器运动部件在弹簧的载荷下回复至 其动力驱动位置。离合器运动部件向动力驱动模式的自动回复是阀操纵领域的–种公 知特征,这种特征可消除将操纵柄送至(有时是长距离的)无人操纵位 置的需要以维护在维修服务等之后不经意处于人工驱动模式下的阀致动 器。当离合器部件被安装在输出轴上时,在致动器输出轴中产生的高转 矩以及由非反向驱动蜗杆/蜗轮啮合件锁止在轴中的其他转矩对离合器接 合部件产生较大的力的作用,所述离合器接合部件成为被定位的阀和蜗 轮上的锁定啮合齿之间的作用力/转矩路径的一部分。在使离合器从动力 驱动位置中脱离出来时,这些较高的转矩和作用力将使所述脱离变得困 难。此外,在大型的芯阀上需要较大的作用力来定位及卸下该芯阀,安 装在手轮上的输出轴及被用于将离合器从动力模式下释放出来且移动入 手驱动模式所用的操纵杆需要全部为金属结构,这样就显著增大了致动 器的尺寸和重量。在美国专利U.S.4370902中披露了一种可部分解决该问题的方案,在 该方案中将一个附加的正齿齿轮减速轮系插入蜗轮轴和致动器输出轴或 输出柱之间。这样就以与附加的啮合正齿齿轮上的相应齿数基本成正比而降低蜗轮轴上的转矩,但由定位的阀轴产生的且以锁定在致动离合器 的动力驱动侧中的齿轮驱动比所降低的转矩仍遗留下来。本发明的目的即为消除由离合器组件的动力驱动侧产生的转矩的锁 定情况且进一歩降低在手轮处所需的操纵转矩,这样,除了利用较小的 人力即可操作操纵杆和手轮之外,还可减小组成离合器、操纵杆和手轮 组件的部件的尺寸,如果需要的话,可利用由塑料或加强的塑性材料制 作的模件来生产所述部件。在阀致动领域(Valve Actuation Technology)中应用的一种典型的现 有方法是通过在蜗轮的一面和离合器运动部件之间布置一个驱动机构来 实现的,该典型的现有方法用于在操作操纵杆之后将致动器的驱动保持 在手动模式下,但只要驱动马达一开始转动,则可自动转变为动力驱动 模式。所述驱动机构将离合器运动部件保持在其手驱动位置中且压縮弹 簧装置,而弹簧装置则将离合器运动部件压入其动力驱动位置中。驱动 机构的必要特征是–个可转动的栓部件,该栓部件形成与蜗轮相邻的驱 动机构的端部。栓部件布置有一个较轻的中心弹簧,在选择手操纵模式 的情况下,该中心弹簧使栓部件与蜗轮保持垂直。只要蜗轮在动力驱动下开始转动,蜗轮运动表面和栓部件的底脚之 间的摩擦力就克服较轻的中心弹簧装置的作用力而使栓部件转动约90度 以达到蜗轮表面上的一个后续的平行位置。这样,栓部件在相对于蜗轮 轴的轴向中产生的运动足可使离合器运动部件与动力驱动装置相配合。同时,这种现存的、与动力驱动装置自动重新结合方式是令人满意 的,但该方式依赖于较小的线形中心弹,,而该中心弹簧在维修中可能失效另外,依赖栓部件和蜗轮表面之间的表面摩擦来操纵所述机构会使 栓部件不能被”确定地”锁定在手驱动模式下。本发明的另一个目的是提供一个锁栓机构以进行自动的离合器再接 合操作,这样就不依赖所述的摩擦力来释放栓部件且提供有一种机构, 在该机构中,在离合器处于动力驱动模式中时,栓部件不与驱动机构的发明内容根据本发明的第一个方面,本发明提供了—种机械阀致动器,其中: 自马达至致动器输出轴的驱动是通过齿轮啮合件进行的,该齿轮啮合件 不能被反向驱动,致动器具有一个可选择的人工驱动机构,人工驱动机 构包括手轮、离合器和操纵杆以从马达驱动模式转变为手驱动模式,致 动器还具有布置在马达和输出轴之间的中间轴,手轮由中间轴携带或至 少可操纵性地与中间轴相连以驱动中间轴。其特征在于:中间轴布置在马达和齿轮啮合件之间,在操作操纵杆 而使致动器进入手驱动模式时,离合机构完全自由操纵,由前述马达运 行产生且被非回转驱动齿轮啮合件锁定在输出轴中的输出轴转矩就不再 被锁定在离合器机构中。适当的非反转可驱动齿轮啮合件包括蜗杆和蜗轮组件,优选的情况 为:离合器机构与中间轴相关联/或安装在中间轴上。致动器还优选包括与中间轴相关联的齿轮减速驱动装置以进一步增 大装置的轻便性,这样就可容易地人工驱动致动器的输出轴。由于本发明的致动器在离合器处不存在需要克服的被锁定转矩以使 离合器与马达分离,从而与手工驱动装置相结合,且由于通过在中间轴 和蜗杆之间布置附加的减速驱动机构来降低所需的手工驱动输入转矩, 这样,至少手轮、操纵杆和特定的离合部件之一、优选为其中的每一个 均可由模制的塑性材料制成。由于本发明具有独特的驱动机构,因此,与现有的致动器相比,本 发明的致动器可被构造的更便宜、更紧凑、轻便且更易于使用。对致动器的其他改进之处包括形成可运动的离合部件且使离合器操 纵器与协作的锥形表面相结合,这样就可更容易地将离合器从马达驱动 配合转变为手工驱动配合。运动的离合器部件和离合器操纵器上的滑动 锥形表面最好被构造得使离合器操纵器的锥形表面围绕运动的离合部件 的锥形表面至少部分巻绕,这样,在离合脱开操作的起始阶段整个区域 相接触,随着离合器运动部件提升至手工驱动位置,所述区域迅速减小至线性接触。离合器操纵器的锥形表面围绕运动离合部件的锥形表面向 上巻绕180度。优选的情况为:致动器具有一个可转动的凸轮部件,该凸轮部件由 操纵杆驱动,该凸轮部件与离合器操纵器相配合以通过滑动锥形表面来 改变操纵杆运动机构和运动的离合器部件之间的机械利益。该凸轮部件 在离合脱开操作开始时适当地提供了较大的机械利益以克服较高的静态 摩擦系数,而在相对于较低的动态摩擦系数操作时,则为操纵杆的剩余 动作提供较低的机械利益比率,该较低的机械利益比率使操纵杆产生总 量较小的角运动。特别优选的情况为:将操纵杆的转动轴线与手轮的转动轴线平行且 相邻布置,该操纵杆具有弯曲形状且在手轮的圆周之下摆动并部分围绕 手轮凸出。在将致动器安装到阀上时,这些特征被用来减少容纳致动器 所需的空间。优选的情况为:致动器还包括-•个栓部件以将离合器锁定在手工驱 动所需的结合状态,该栓部件适当地布置有齿,所述齿与致动器驱动轮 系的齿轮齿相啮合以将致动器锁定在手驱动状态,从而在处于手驱动模 式时进行主动配合,而在回复至动力驱动模式时处于确定的被驱动分离 操作。优选的情况为:齿轮由马达驱动且齿轮与中间轴相关联域安装在中 间轴上,该齿轮通过离合器的操作而与中间轴可选择地配合以驱动中间 轴。栓部件优选可被驱动旋转且具有一个与其相邻的扁弹簧装置,栓部 件与该扁弹簧装置相配合,该扁弹簧装置偏压栓部件而使其朝着手驱动 接合的锁止位置进行转动。优选的情况为:栓部件布置有一个平面凸起,该凸起与扁弹簧装置 相配合,这样,在”后续”的分离位置中该栓部件与前述部件脱离接触, 从而使其配合在手驱动接合的锁止位置中。栓部件适当地与扁弹簧相配合而为栓部件提供三个停靠位置,其中 两个位置是根据齿轮29的转动方向确定的”后续”位置,另一个位置是将所述机构锁止在手驱动模式中时的中心结合位置。 所述平面凸起优选为矩形/大体上为正方形。栓部件优选是可转动的,致动器的锁止机构还包括至少一个静态的 柱销装置以使栓部件转动而从一个分离的”后续”位置主动旋转至锁止 位置,优选布置一对相互间隔的这种静态柱销装置,在操作操纵杆而使 栓部件从两个后续位置之一处移开时,栓部件即在所述的一对静态柱销 装置之间运动。离合器具有一个运动的离合器部件,所述中间轴优选具有小齿轮齿 以与一个轴上的协作齿轮操作配合,从而驱动蜗杆/蜗轮,中间轴还包括 与运动的离合器部件相结合的键部件,运动的离合器部件可沿着中间轴 的纵向滑动但不可与其一起转动,所述小齿轮齿特别优选沿着中间轴的 纵向延伸,所述键部件即是由小齿轮齿的这些纵向延伸部形成的。中间轴上的小齿轮齿的纵向延伸部优选被剪切而具有减小的直径。 延伸部的减小的立径在屮间轴上提供了一个位置,由驱动马达驱动的齿 轮可围绕所述位置自由转动,延伸部的减小的直径还提供了一个跨靠台 阶而作为马达驱动齿轮或中置式垫圈的轴向位置。在本发明的另-一个方面中提供了 一种类型的机械阀致动器,该致动 器具有-一个可选择的人工驱动装置,该人工驱动装置包括手轮、离合器 和操纵杆以从马达动力驱动模式转变为手驱动模式,其中:致动器包括 栓部件以将离合器锁止配合而进行手驱动或马达驱动,栓部件布置有齿, 该齿与致动器的驱动轮系的齿轮齿相啮合以在手工驱动模式时进行主动 配合,且在同复至动力驱动模式时进行确定的被驱动分离操作。附图说明下面将参考附图并以例子的形式对本发明的背景技术和优选实施例进行描述,其中:图l所示为利用现有技术的一种机械阀致动器的驱动装置的必要外形特征。图2所示为U.S.4370

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