專利名稱：帶有失效保護功能的電控智能排氣閥門的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于自動控制技術領域，具體涉及一種帶失效保護功能的電控 智能排氣閥門
背景技術：
壓力控制閥是一種廣泛應用于各種壓力容器調節(jié)壓縮氣體壓力的閥門裝 置，目前工業(yè)上應用的常規(guī)電動閥門作為 一種流體介質流通中斷選擇或密封容 器壓力調節(jié)的工具，基本上僅能滿足氣體泄壓需要，而缺乏各種故障模式下的 保護功能，譬如在電機出現(xiàn)故障的情況下，閥門常常無法超壓自動打開(此時
閥門處于關閉狀態(tài))，無法防止壓力容器內密閉氣體過載；而閥門處于開啟狀態(tài) 時，通常又缺乏自動應急關閉功能，無法有效防止氣體泄漏。同時現(xiàn)有閥門的 快速開關閉合往往依賴電動機的原動力克服彈簧拉力來實現(xiàn)，不能根據實際使 用情況任意調節(jié)和改變閥門開啟行程，智能控制氣體泄流流量，無法保證諸如 氣球、飛艇等浮空器的充氣氣嚢內氣體壓力的安全、平穩(wěn)的調節(jié)。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種新型的排氣閥門。它不僅具有氣體泄壓作用， 而且具有在各種故障模式下的保護功能，同時能夠根據實際使用的情況任意調 節(jié)閥門開啟行程，從而智能控制氣體泄流流量。
本實用新型的技術解決方案如下
帶有失效保護功能的電控智能排氣閥包括電動機(1)、減速器(2)、電磁 鐵(3 )、鋼球(4 )、旋轉機構(5 )、拉桿(6 )、彈簧(7 )、短連桿(8 )、閥座 (9)、閥芯(IO)、支撐架(ll)、微動開關(12)、密封墊圈(13)、長連桿(14); 閥芯(10)和閥座(9)主體采用薄壁圓盤結構；
支撐架(11)和閥座(9)固定連接，支撐架(11)和閥座(9)垂直中心 軸重合；電動機(1 )、減速器(2 )、旋轉機構(5 )、電磁鐵(3 )安裝在支撐架 (11)和閥座(9)圍成的空間內；拉桿(6)、彈簧(7)、短連桿(8)、長連桿(14)構成曲柄連桿機構，曲 柄連桿機構一端通過長連桿(14 )和閥芯(10 )連接，另一端通過短連桿(8 )、 彈簧(7 )固定在閥座(9 )上，拉桿(6 )的一端和旋轉軸^/L構(5 )連接；
常態(tài)時，鋼球(4 )位于旋轉機構(5 )底部的凹槽內，并在電磁鐵(3 )銜 鐵作用下緊壓凹槽底部，電控失效而電磁鐵(3)通電時，鋼球(4)在銜鐵作 用下脫離旋轉機構(5)凹槽，在彈簧(7)拉力作用下，閥芯(10)恢復關閉 狀態(tài)；
三個微動開關(12)固定在電動機(1)的安裝座上，在閥門打開或關閉到 位時，撥銷觸動其中一個微動開關，切斷電動機電源。
閥座(9)腔口開有環(huán)形凹槽，密封墊圈(13)嵌在凹槽內，并和閥座(9) 膠合一體；
在電控工作模式下，閥門開啟閉合的傳動路線是電動機(l)-----減速
器(2 )---電磁鐵(3 )——綱球(4 )-----旋轉機構(5 )——曲柄連桿機構
-—閥芯(10);
沿閥座(9)徑向均勻安裝多組曲柄連桿機構；
通過調節(jié)微動開關12的安裝位置，可調節(jié)閥芯(10)的開啟行程；
彈簧(7)的拉力可調。通過調節(jié)彈簧(7)的拉力可預設閥門自動泄壓臨 界值；
減速器(2)采用行星齒輪減速機構；
閥門的開啟和關閉既可以通過微動開關(12)進行限位控制，也可以外接 電控裝置，以電機(1 )和電磁鐵(3 )為執(zhí)行部件，構成開環(huán)或閉環(huán)自動控制 排氣閥門。
本實用新型的有益效果是在有限的結構空間實現(xiàn)氣體流量的安全平滑調 節(jié)，在氣壓超常和異常情況下具有電控和機械控制雙重開啟保證，在電控失效 的應急情況下滿足自動開啟與閉合，結構新穎，控制靈活、安全可靠。
圖l是本實用新型的結構外形圖， 圖2是圖1的俯視圖，圖3是圖1電動機、減速器與電磁鐵等驅動機構與旋轉機構安裝示意圖， 圖4是圖3微動開關安裝示意圖， 圖5是在電動機作用下閥門結構開啟示意圖。 具體實施方案
本實用新型是一種電控智能閥門裝置，主體結構包括電子控制部分和機械 執(zhí)行部分，工作原理是基于預先設定的閥門控制方法設計了一套電動機、減速 器、電磁鐵、微動開關等控制部件和旋轉機構、曲柄連桿機構、閥芯、閥座等 機械構件，通過它們的協(xié)同動作實現(xiàn)閥門的快速開啟閉合，同時在旋轉機構的 三個固定點設置微動開關，通過檢測各個方向微動開關反饋的轉動角度和轉動 方向，控制閥門的開合角度，從而線性調節(jié)電動閥門的開啟行程。閥門整體結 構采用三點支撐的閘閥式結構型式，閥座和閥芯的主體皆采用薄壁圓盤形式， 充分利用支撐架與閥座形成的中空封閉空間安裝各種傳動部件，最大限度的提 高結構空間利用率和克服縱向結構干擾。
為了保證閥門在規(guī)定的差壓范圍內密閉，本實用新型在閥座與閥芯之間設 有環(huán)形橡膠密封圏(月交合在閥座上)，閥芯通過固定在閥座上的曲柄連桿機構與 閥座相連，借助作用在曲柄連桿機構中間連桿上的彈簧拉力使閥芯壓合在閥座 密封墊圈上，保持閥門的密閉狀態(tài)。
為了實現(xiàn)閥門的快速開啟或閉合，本實用新型采用電動機為原動力驅動閥 門開啟和閉合，傳動路線是電動機帶動安裝在其上的行星齒輪正轉或反轉，經 過減速器減速和中間電磁鐵傳遞后輸出較大的驅動扭矩，隨后電磁鐵通過鑲嵌 在旋轉件凹槽內的左右兩個對稱布置的鋼球推動旋轉件低速轉動，帶動固定在 旋轉件上拉桿，使曲柄連桿機構的連桿克服彈簧的拉力和鋼球摩擦力推動閥芯 離開密封圈形成開啟或回程閉合，即最后由曲柄連桿才幾構完成轉動到平動的運 動變換，在閥門打開或關閉到位時，撥銷觸動其中一個微動開關，切斷電動機 電源，閥門開關到位。
為了實現(xiàn)閥門泄流流量的安全平滑調節(jié)，閥芯開啟行程可通過改變微動開 關的安裝位置或變換采集到的微動開關信號加以調節(jié)。外圍檢測裝置通過微動 開關反饋的位置信號判斷閥門開關狀態(tài)當旋轉機構轉動到某個角度觸動了固定在此位置的微動開關時，外圍檢測裝置就可以通過檢測此位置，送出閥門推
開到此位置信號；同理，當旋轉機構在電動機的驅動下反轉到某個位置時，此 位置的微動開關會給出閥門關閉此位置信號，即表示閥門閥芯返回到某確定 位置。此外，通過外圍控制模塊對電動機的遙控或自控，控制模塊根據微動開 關的實際位置確定電動4^的開啟與否以及4f止時間。
為了實現(xiàn)電動機或變速器故障情況下密閉容器的超壓保護，在容器內氣體 超壓情況下，作用在閥芯上的密閉氣體壓力在超過彈簧作用在閥門上的拉力和 鋼球的滑動摩擦力時，閥門將自動開啟泄壓，開啟行程由密閉容器內氣壓變化 幅度決定，具體開啟閥門所需的內壓大小可通過調整彈簧力和鋼球摩擦力實現(xiàn)。
為了實現(xiàn)電控失效情況下閥門的自動關閉，控制電^H失通電，電f茲^^內部 銜鐵帶動鋼球脫離旋轉件凹槽，消除旋轉件自轉阻力，在彈簧的拉力下，閥芯 在旋轉件的自轉中實現(xiàn)自動閉合，避免閥門在完全關閉之前因電動機故障而無 法電動關閉。
圖中1-電動機，2-減速器，3-電磁鐵，4-鋼球，5-旋轉機構，6-拉桿，7-彈簧，8-短連桿，9-閥座，10-閥芯，11-支撐架，12-微動開關， 13-密封墊圈，14-長連桿。
圖l、圖2示意出了密閉狀態(tài)下的閥門結構，電動機(l)、減速器(2)與電 磁鐵(3)等驅動控制部件利用支撐架(11)與閥座(9)形成的中空封閉空間 垂直固定在閥座(9)的中央位置上方；曲柄連桿結構(6、 7、 8、 14) 一端通 過長連桿(14)與閥芯(10)相連，另一端通過短連桿(8)與彈簧(7)固定 在閥座(9)上，長連桿(l4)在彈簧(7)的拉力作用下使閥芯結構(10)壓 合在密封墊圏(9)上，形成密封；如圖2所示曲柄連桿結構(6、 7、 8、 14 ) 3 組均布在閥芯結構(10)上，保證閥芯結構(10)沿本實用新型的中心線方向 直線開合。
圖3、圖4所示實施例中，電控模式下，閥門開啟閉合的傳動路線是電動機 (1 )-減速器(2 )-電磁鐵(3 )-鋼球(4 )-旋轉機構(5 );三個微動開 關(12)固定在電動機安裝座上，在閥門打開或關閉到位時，撥銷觸動其中一 個微動開關，切斷電動^L電源。圖5所示實施例中，旋轉機構(5)在電動機(1)的驅動下推動拉桿(6) 作空間旋轉，克服彈簧(7)拉力推動長連桿(l4)平動，從而推動閥芯(10) 離開密封墊圈(13),形成閥門開啟。閥門的閉合過程為開啟過程的逆過程。
在電控失效情況下，電動機無法驅動旋轉機構旋轉，以致閥門無法電控關
閉，此時電磁鐵(3 )通電，鋼球(4 )在電磁鐵銜鐵作用下脫離旋轉機構(5 ) 凹槽，在伸長彈簧(7)的拉力下，閥芯(10)在旋轉件的自轉中實現(xiàn)自動閉合。
綜上所述本實用新型所說的帶有失效保護功能的電控智能排氣閥門，與控 制裝置相結合能夠有效電控制與機械自動控制閥門開啟閉合，其特征是閥門 閥芯被電動機和電磁鐵二級驅動裝置操作，利用旋轉機構和曲柄連桿機構將電 動機的旋轉運動轉換成閥芯的水平運動，通過克服彈簧拉力和鋼球摩擦力迫使 閥芯離開閥座密封圈，形成閥門開啟；當電動機反方向旋轉時，閥芯在伸長彈 簧的拉力作用下回程壓合在閥座密封圈上，形成閥門閉合；當電控裝置失效時，
密閉狀態(tài)下的閥門在超壓氣體壓力作用下，克服彈簧拉力和鋼球摩擦力，自動 開啟泄壓，形成超壓開啟保護；當電控裝置失效時，開啟狀態(tài)下的閥門在電磁 鐵通電情況下，旋轉件擺脫鋼球阻力，在伸長彈簧的拉力下，恢復閥門閉合狀 態(tài)，形成應急自動關閉。
因此本實用新型不僅能滿足氣體泄壓需要，而且具有各種故障模式下的保 護功能，同時能夠根據實際使用情況任意調節(jié)閥門開啟行程，智能控制氣體泄
流流f o
權利要求1、帶有失效保護功能的電控智能排氣閥門，其特征是所述的帶有失效保護功能的電控智能排氣閥包括電動機(1)、減速器(2)、電磁鐵(3)、鋼球(4)、旋轉機構(5)、拉桿(6)、彈簧(7)、短連桿(8)、閥座(9)、閥芯(10)、支撐架(11)、微動開關(12)、密封墊圈(13)、長連桿(14)；閥芯(10)和閥座(9)主體采用薄壁圓盤結構；支撐架(11)和閥座(9)固定連接，支撐架(11)和閥座(9)垂直中心軸重合；電動機(1)、減速器(2)、旋轉機構(5)、電磁鐵(3)安裝在支撐架(11)和閥座(9)圍成的空間內；拉桿(6)、彈簧(7)、短連桿(8)、長連桿(14)構成曲柄連桿機構，曲柄連桿機構一端通過長連桿(14)和閥芯(10)連接，另一端通過短連桿(8)、彈簧(7)固定在閥座(9)上，拉桿(6)的一端和旋轉軸機構(5)連接；常態(tài)時，鋼球(4)位于旋轉機構(5)底部的凹槽內，并在電磁鐵(3)銜鐵作用下緊壓凹槽底部，電控失效而電磁鐵(3)通電時，鋼球(4)在銜鐵作用下脫離旋轉機構(5)凹槽，在彈簧(7)拉力作用下，閥芯(10)恢復關閉狀態(tài)；三個微動開關(12)固定在電動機(1)的安裝座上，在閥門打開或關閉到位時，撥銷觸動其中一個微動開關，切斷電動機電源；閥座(9)腔口開有環(huán)形凹槽，密封墊圈(13)嵌在凹槽內，并和閥座(9)膠合一體；在電控工作模式下，閥門開啟閉合的傳動路線是電動機(1)-----減速器(2)---電磁鐵(3)----綱球(4)-----旋轉機構(5)----曲柄連桿機構---閥芯(10)。
2、 權利要求1所述的帶有失效保護功能的電控智能排氣閥門，其特征是 沿閥座(9)徑向均勻安裝多組曲柄連桿機構。
3、 權利要求l所述的帶有失效保護功能的電控智能排氣閥門，其特征是 減速器(2)采用行星齒輪減速機構。
專利摘要本實用新型涉及帶有失效保護功能的電控智能排氣閥門，主要由電動機、減速器、電磁鐵、微動開關等控制部件和旋轉機構、曲柄連桿機構、閥芯、閥座等機械構件等組成，基本原理是利用電動機、電磁鐵二級驅動裝置和旋轉機構、曲柄連桿機構等運動轉換機構，將電動機的轉動轉變?yōu)殚y芯的平動，使閥芯沿自身軸線做直線運動，通過安裝在閥座上的密封墊圈與閥座相接觸形成密封與有效開關；主要特征是閥門的開啟閉合具有兩種驅動模式，既可借助內部超壓氣體的氣壓克服彈簧拉力機械自動開啟，也可利用電動機和傳力裝置電自控或遙控開關；在電控失效情況下，通過電磁鐵的通電閥門能夠自動應急關閉；利用變換微動開關的檢測信號，閥門開啟行程可線性調節(jié)。
文檔編號F16K17/36GK201255258SQ20082003913
公開日2009年6月10日 申請日期2008年7月24日 優(yōu)先權日2008年7月24日
發(fā)明者彭桂林 申請人:中國電子科技集團公司第三十八研究所