CN206723546U - 一种储能型电动执行机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能型电动执行机构，包括电机、主动轴、传动齿轮组、复位弹簧机构、控制系统、过载离合器、电磁离合器和手轮；传动齿轮组包括蜗杆齿轮组和行星齿轮组；电机与电机传动蜗杆齿轮组传动连接；主动轴与主动轴传动行星齿轮连接；电机传动蜗杆齿轮与主动轴传动行星齿轮啮合；控制系统与电机过载离合器和主动轴电磁离合器电性连接，电机的转动输出端上过载离合器以及主动轴上电磁离合器均通过控制系统与外部电源电性连接；所述主动轴上还设有储能复位机构；该储能型电动执行机构实现了失电复位功能，满足现场要求，适应于需要实现失电复位功能但又无法提供仪表气源的工况，其结构简单、操作方便、投资少、运行可靠。

Description

一种储能型电动执行机构

技术领域

本实用新型涉及，特别是一种储能型电动执行机构。

背景技术

电动执行机构与阀门配套组合为电动阀门，安装于管道系统中，可接受控制系统发出的远程控制信号，实现管路的远程/就地开启和切断操作等功能，并能向控制系统输出阀位反馈信号。具有动力源易得，操作方便等特点，在电力、石油、化工等行业具有广泛应用。

由于电动阀门需要通过电动执行机构中配置的电动机来驱动阀门动作，为防止电动机转速过快对阀门造成冲击，在转轴上配有减速齿轮组，因此口径较大的阀门开启时间较长（≥30S）；同时电动阀必须依靠电力来提供动力源，当电动阀故障断电时，阀门将保持当前状态与位置，不能及时复位到安全位置。在一些特殊场合（如原料泄漏或发生火灾时需要阀门迅速关闭以切断原料源或迅速开启阀门以放空管道内的原料、阀门故障时需复位到安全状态等情况），这种场合下使用电动阀门，将存在安全隐患，限制了电动阀门的应用。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种储能型电动执行机构，通过采用能实现失电复位功能的转动式储能型弹簧复位器，在无法连接仪表风源，且要求在掉电情况下阀门迅速复位的现场，可以安装本储能型电动执行机构，从而实现失电复位功能，满足现场要求，适应于需要实现失电复位功能但又无法提供仪表气源的工况，其结构简单、操作方便、投资少、运行可靠，具有广泛的实用性。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型的储能型电动执行机构，包括电机、主动轴、传动齿轮组、储能复位机构、控制系统、过载离合器、电磁离合器和手轮；所述传动齿轮组包括行星齿轮组和主动轴蜗杆齿轮组；所述电机与蜗杆齿轮组连接；所述主动轴与主动轴行星齿轮组连接；行星齿轮组与蜗杆齿轮组啮合；所述控制系统与过载离合器、电磁离合器电性连接，所述过载离合器连接在电机的转动输出端上，电磁离合器连接在主动轴上；所述控制系统与外部电源电性连接；所述主动轴上还设有储能复位机构。

由于采用上述结构，通过将储能复位机构在电动执行机构运行一开始时就储存复位所需的内能，在电动阀门故障断电时，储能复位机构将其内部储存的内能释放并转换成动能，该动能将阀门位置复位到安全位置，避免在一些特殊场合由于阀门意外故障未处于安全位置从而存在安全隐患的问题；其结构简单，安装维护便捷，操作实施性强。

本实用新型的储能型电动执行机构，所述储能复位机构包括外壳、中心轴和弹性储能部件；所述外壳为整体式或组合式，中心轴一端伸出壳体外与主动轴连接；围绕所述中心轴设有弹性储能部件，该弹性部件由壳体整体封装在其内。

由于采用上述结构，储能复位机构的核心储能部件为弹性储能部件，其收缩复位快速便捷，结构单一，操作简便，保证了储能复位机构的作用性能稳定性的同时还使得其整体结构紧凑，安装空间占比小。

进一步地，所述壳体包括上盖和下盖，上盖外沿表面与下盖内沿表面贴合装配，上盖与下盖通过螺栓连接；所述中心轴通过上盖上的连接通口伸出壳体外。

由于采用上述结构，内下盖与内部机构紧凑装配，避免了储能部件储备的势能的损失，从而导致储能复位机构作用效果稳定性波动的情况，较少其装配空间的占用率的同时还保证了储能复位机构的动作稳定性。

进一步地，所述弹性储能部件为涡卷式储能弹簧，围绕中心轴还设有弹簧座；所述涡卷式储能弹簧设置在弹簧座内。

由于采用上述结构，通过涡卷式储能弹簧的收紧与放松实现势能的储存和释放，当得电时，执行机构正常驱动阀门，同时收紧弹簧储存势能；当失电时，弹簧释放能量，驱动主动轴带动阀门迅速复位到全开或全关的安全位置，其结构简单，可操作性强，复位速度快。

进一步地，所述储能复位机构内还设有阻尼器；所述阻尼器安装在中心轴上。

由于采用上述结构，阻尼器与弹簧机构配套设置，可以控制弹簧复位的速度，以避免对阀门及相关部件造成过大的冲击，从而导致相关零部件受损或者失效，保证了复位机构的作用效果和整个装置的使用周期。

本实用新型的储能型电动执行机构，所述主动轴上还设有棘轮机构，棘轮机构与涡卷式储能弹簧配合连接，涡卷式储能弹簧将主动轴输出的转动势能转换为储能复位机构的储蓄内能，棘轮机构的转动角度限定涡卷式储能弹簧压缩幅度；所述棘轮机构上，沿主动轴的轴测线的轴向方向上设有若干螺丝，在下盖的对称两侧上分别设有限制棘轮机构转动角度的限位螺栓。

由于采用上述结构，棘轮机构决定储能复位机构的压缩储能，当棘轮转动至限位螺栓位置时，棘轮卡死，停止压缩弹性储能部件，从而致使与之连接的主动轴过载，拖动推动阀门主动轴的传动齿轮组扭矩过载，电机主动轴也同时过载，电机主动轴上设置的推力过载离合器立即动作，脱开电机主动轴并送出电信号停止电机运行，至此压缩后的弹簧被保持在储能状态，阀门开到位或关到位；反之当储能复位机构将弹性势能转换为主动轴的转动势能时，涡卷弹簧回弹通过棘轮机构带动阀门主动轴反向运动，使阀门迅速复位到全开或全关的安全位置；棘轮机构与主动轴和储能复位机构有序动作，保证了储能和放能过程的有序性。

本实用新型的储能型电动执行机构，所述传动齿轮组为涡轮蜗杆传动结构，包括传动行星齿轮组和传动蜗杆齿轮组，传动行星齿轮组与传动蜗杆齿轮组啮合。

由于采用上述结构，蜗轮蜗杆保证了储能型电动执行机构的的传动比和传动效率。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的储能型电动执行机构，其结构简单，安装操作便捷，作用效果好；

2、通过采用本实用新型中传统组件与相关结构部件的配合安装，大大缩减的阀门启闭和复位的时间，提高了电动阀门的工作效率；

3、实现电动阀门在故障断电时能够快速复位，降低了电动阀门的安全隐患；

4、本实用新型的储能型电动执行机构减少了阀门开启或关闭时对阀门造成的冲击作用力，延长了电动阀门的使用寿命；

5、本实用新型的储能型电动执行机构投资少、运行可靠，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本实用新型的储能型电动执行机构的结构示意图；

图2是储能复位机构的结构示意图；

图3是棘轮机构结构简图；

图中标记：1-电机，2-主动轴，3-传动齿轮组，31-行星齿轮组，32-蜗杆齿轮组，4-储能复位机构，41-外壳，411-上盖，412-下盖，42-中心轴，43-涡卷式储能弹簧，44-阻尼器，45-棘轮机构，46-限位螺栓，47-调节螺丝，5-控制系统，6-过载离合器，7-电磁离合器，8-手轮。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种储能型电动执行机构，包括电机1、主动轴2、传动齿轮组3和控制系统5；传动齿轮组3包括电机传动蜗杆齿轮组32和主动轴传动行星齿轮组31；电机1与电机传动齿轮组32传动连接；主动轴2与传动齿轮组31传动连接，其中蜗杆齿轮组32与行星齿轮组31啮合，手动传动齿轮组的传动作用通过手轮8来操作调控，手轮8与主动轴2连接，通过旋转手轮8带动主动轴2转动；控制系统5与电机1和主动轴2电性连接，电机1的转动输出端上以及主动轴2上均设有离合装置，离合装置通过控制系统5与外部电源电性连接；主动轴2还设有储能复位机构4。

储能复位机构4包括外壳41、中心轴42和弹性储能部件；外壳41为整体式或组合式，中心轴42一端伸出壳体外与主动轴2连接；围绕中心轴42设有弹性储能部件，该弹性部件由壳体整体封装在其内。壳体包括上盖411和下盖412，上盖411外沿表面与下盖412内沿表面贴合装配，上盖411与下盖412通过螺栓连接；中心轴42通过上盖411上的连接通口伸出壳体外。弹性储能部件为涡卷式储能弹簧43，围绕中心轴42还设有弹簧座；涡卷式储能弹簧43设置在弹簧座内，储能复位机构4内还设有阻尼器44；阻尼器44安装在中心轴42上。

主动轴2上还设有棘轮机构45，棘轮机构45与储能复位机构4配合连接，棘轮机构45的转动角度将限制储能弹簧的压缩幅度；棘轮机构45上，沿主动轴2的轴测线的轴向方向上设有调节螺丝47，在下盖412的对称两侧上分别设有限制棘轮机构45转动角度的限位螺栓46。离合器包括过载离合器6和电磁离合器7；过载离合器6与电机1连接，电磁离合器7与主动轴2连接。传动齿轮组3为涡轮蜗杆传动结构，涡轮31与蜗杆32啮合传动，蜗杆齿轮32通过连接转轴与电机1连接，行星齿轮31与主动轴2固定连接，蜗杆齿轮32连接转轴与电机1之间设有过载离合器6，控制电机1的启停，从而控制储能复位机构4的转动角度并实现其能量存储。

该储能型电动机构的工作原理是：

电源正常时，阀门主动轴2上的电磁离合器7得电，阀门主动轴2与传动齿轮组咬合，电机主动轴带动传动齿轮组3运转，从而带动阀门主动轴2转动，通过与阀门主动轴2同轴转动的中心轴42上设置的棘轮机构45，压缩涡卷式储能弹簧43，当棘轮机构45转动至限位螺栓46位置，棘轮45卡死，停止压缩涡卷式储能弹簧43，此时阀门主动轴2过载，导致推动阀门主动轴2的传动齿轮组3推力过载，电机主动轴也同时过载，电机主动轴上设置的推力过载离合器6立即动作（动作时间≤3毫秒），脱开电机主动轴并送出电信号停止电机1运行，至此压缩后的涡卷式储能弹簧43被保持在储能状态，阀门开到位或关到位。

当电源故障失电时，阀门主动轴2上的电磁离合器7失电，阀门主动轴2与传动齿轮组3脱开，此时涡卷式储能弹簧43回弹，带动阀门主动轴2反向运动，使阀门迅速复位到全开或全关的安全位置，同时涡卷式储能弹簧43机构中配套的阻尼器44可以控制弹簧复位的速度与角度，以免对阀门造成过大的冲击，同时精确控制阀门开关位置。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种储能型电动执行机构，其特征在于：包括电机（1）、主动轴（2）、传动齿轮组（3）、储能复位机构（4）、控制系统（5）、过载离合器（6）、电磁离合器（7）和手轮（8）；所述传动齿轮组（3）包括行星齿轮组（31）和主动轴蜗杆齿轮组（32）；所述电机（1）与蜗杆齿轮组（32）连接；所述主动轴（2）与主动轴行星齿轮组（31）连接；行星齿轮组（31）与蜗杆齿轮组（32）啮合；所述控制系统（5）与过载离合器（6）、电磁离合器（7）电性连接，所述过载离合器（6）连接在电机（1）的转动输出端上，电磁离合器（7）连接在主动轴（2）上；所述控制系统（5）与外部电源电性连接；所述主动轴（2）上还设有储能复位机构（4）。

2.根据权利要求1所述的储能型电动执行机构，其特征在于：所述储能复位机构（4）包括外壳（41）、中心轴（42）和弹性储能部件；所述外壳（41）为整体式或组合式，中心轴（42）一端伸出壳体外与主动轴（2）连接；围绕所述中心轴（42）设有弹性储能部件，该弹性部件由壳体整体封装在其内。

3.根据权利要求2所述的储能型电动执行机构，其特征在于：所述壳体包括上盖（411）和下盖（412），上盖（411）外沿表面与下盖（412）内沿表面贴合装配，上盖（411）与下盖（412）通过螺栓连接；所述中心轴（42）通过上盖（411）上的连接通口伸出壳体外。

4.根据权利要求2所述的储能型电动执行机构，其特征在于：所述弹性储能部件为涡卷式储能弹簧（43），围绕中心轴（42）还设有弹簧座；所述涡卷式储能弹簧（43）设置在弹簧座内。

5.根据权利要求2或3或4所述的储能型电动执行机构，其特征在于：所述储能复位机构（4）内还设有阻尼器（44）；所述阻尼器（44）安装在中心轴（42）上。

6.根据权利要求4所述的储能型电动执行机构，其特征在于：所述主动轴（2）上还设有棘轮机构（45），棘轮机构（45）与涡卷式储能弹簧（43）配合连接，涡卷式储能弹簧（43）将主动轴（2）输出的转动势能转换为储能复位机构（4）的储蓄内能，棘轮机构（45）的转动角度限定涡卷式储能弹簧（43）压缩幅度；所述棘轮机构（45）上，沿主动轴（2）的轴测线的轴向方向上设有若干螺丝（47），在下盖（412）的对称两侧上分别设有限制棘轮机构（45）转动角度的限位螺栓（46）。

7.根据权利要求1所述的储能型电动执行机构，其特征在于：所述传动齿轮组（3）为涡轮蜗杆传动结构，包括传动行星齿轮组（31）和传动蜗杆齿轮组（32），传动行星齿轮组（31）与传动蜗杆齿轮组（32）啮合。