专利名称：一种慢开快关安全阀的驱动装置及其驱动方法
技术领域：
本发明属于工业过程控制安全阀技术领域，涉及燃气燃油输送过程控制的安全阀，尤其涉及一种慢开快关安全阀的驱动装置及其驱动方法。
背景技术：
安全阀一般由阀体、阀芯、驱动装置等组成，广泛应用于热电、石油、船舶航运、炼钢、化工、医药等行业，特别是在一些关系生产安全的工业领域，一旦遇到紧急情况，负责流体控制的安全阀必须在尽可能短的时间内关闭阀芯、切断流体，从而降低损失或者避免事故发生。因此，安全速断阀技术及可靠性的重要程度不言而喻。目前世界上快关阀主要有两类，一类是气动快关阀，它由气缸内压缩空气驱动，使得阀芯克服联接在阀芯的弹簧的压力而打开阀芯，从而流体可以疏通，当排掉压缩空气后， 阀芯在弹簧的驱动下迅速关闭阀芯。此类气动快关阀关闭时间取决于弹簧力和气缸的排气时间，工程上必须准备有5-8bar压力的压缩空气作为驱动源，设备相对复杂；另一类是电磁阀，它应用电磁感应效应，通电后，线圈产生吸力，克服阀芯弹簧压力而打开阀芯，使得流体疏通，断电后，线圈磁力消失，阀芯在弹簧驱动下关闭。此类电磁阀关闭时间取决于弹簧， 但是现今的线圈长时间通电后容易损坏，特别是容易过热而烧坏线圈，从而影响工程上应用，国际上一般持续通电工作时间不高于6000小时，国内则不高于1000小时，此外，阀体口径越大，电磁线圈越容易损坏。总体而言，安全阀芯的执行机构或存在体积大成本高问题，或存在安全响应速度不高、及耐久性不够(内部机械磨损大)等问题。市场也要求阀芯产品向高技术含量、高参数、高可靠性、高使用寿命方向发展。
发明内容
本发明的目的是克服现有速断安全阀芯驱动机构响应时间长，寿命短等缺陷，提供一种慢开快关安全阀的驱动装置及其驱动方法，实现缓慢开启阀芯、减少瞬间流量冲击， 以及迅速关闭阀芯，实现安全保护的目的。为达到上述目的，采取的技术方案是一种慢开快关安全阀的驱动装置，包括阀芯、阀杆和电机，其特征在于杠杆的一端分别与所述阀杆端部、阀杆弹簧相连，另一端与杠杆弹簧连接，并通过滑轮与撑杆相连；所述撑杆的下端通过撑杆转轴与装置壳体固定连接， 撑杆的两侧分别与牵引式继电器、撑杆弹簧连接；拉杆的一端与所述杠杆的中部相连，另一端置有圆柱状凸起，所述拉杆的一侧置有曲线凸轮，所述曲线凸轮的边线与所述圆柱状凸起接触相切，曲线凸轮转动受电机控制，所述曲线凸轮转轴置于所述拉杆的键槽内，并随曲线凸轮转动而在所述键槽内上下移动。一种慢开快关安全阀的驱动方法，其特征在于运用渐开线式曲线轮慢开和弹簧、 杠杆原理快关
⑴慢开杠杆与撑杆相连的一端不动，另一端通过阀杆与阀芯连接，杠杆的中间连接拉杆，电机带动置于所述拉杆的键槽内的曲线凸轮转轴逆时针转动，从而通过拉杆给杠杆中间一向下的作用力，同时阀杆和阀芯在杠杆下压的作用下，阀芯慢慢开启，开到位后，电机停止工作。此时，牵引式继电器7处在吸合状态，撑杆弹簧10被拉伸，撑杆保持直立； ⑵快关关闭阀芯时，牵引式继电器失电瞬间，对撑杆丧失了牵引力，那么撑杆弹簧迅速拉动撑杆逆时针转动，使得杠杆左端悬空，处于自由状态；同时，曲线凸轮不转，受曲线凸轮控制的杠杆中心位置保持不变，杠杆另一端(连接阀杆端)则由被拉伸的阀杆弹簧迅速拉起，阀杆在阀杆弹簧的作用下迅速被拉升，阀芯相应地迅速上升，阀芯关闭；
⑶复位由曲线凸轮再转动α角，使曲线凸轮尖端离开拉杆的圆柱状凸起，曲线凸轮转轴与圆柱状凸起之间垂直距离突变，杠杆在杠杆弹簧的复位作用下向上弹起，牵引式继电器再处在吸合状态，撑杆弹簧被拉伸，撑杆直立，扛杆、撑杆相继复位，杠杆一端又被固定，进而开始下一个周期的阀芯开启过程。本发明的驱动装置则运用渐开线式曲线凸轮和杠杆原理，只需要一个小功率电动机驱动凸轮，便能轻松平稳地打开阀芯，不需要电磁线圈，也不需要气动阀芯的气缸等庞大的部件；关闭时由弹簧驱动，关闭时间短，使用寿命长。
图I :阀芯驱动装置结构示意图(初始位置、阀芯关闭)；
图2 :阀芯驱动装置阀芯开通时结构示意图3 :阀芯驱动装直阀芯关闭时结构不意图4 :撑杆.杠杆复位状态结构示意图5 :拉杆结构意图6 :图5的A向剖视结构示意图。图中，I—阀芯；2 —阀杆；3 —杠杆；4 —拉杆；5 —曲线凸轮；6 —撑杆；7 —牵引式继电器；8 —杠杆弹簧；9 —阀杆弹簧；10 —撑杆弹簧；11 —曲线凸轮转轴；12 —撑杆转轴；13 —拉杆的圆柱凸起；14 一杠杆内键槽。
具体实施例方式以下依据
和具体实施方式
对本发明作进一步说明。图I为阀芯驱动装置结构示意图，图2 图4为本发明各个工作阶段结构示意图， 图5和图6为拉杆结构示意图。由图可见，一种慢开快关安全阀的驱动装置，包括阀芯I、阀杆2和电机，其特征在于杠杆3的一端分别与所述阀杆2端部、阀杆弹簧9相连，另一端与杠杆弹簧8连接，并通过滑轮与撑杆6相连；所述撑杆6的下端通过撑杆转轴12与装置壳体固定连接，撑杆6的两侧分别与牵引式继电器7、撑杆弹簧10连接；拉杆4的一端与所述杠杆3的中部相连，另一端置有圆柱状凸起13，所述拉杆4的一侧置有渐开线式曲线凸轮 5，所述曲线凸轮5的边线与所述圆柱状凸起13接触相切，曲线凸轮5转动受电机控制，所述曲线凸轮转轴11置于所述拉杆的键槽14内，并随曲线凸轮5转动而在所述键槽14内上下移动。(图I、图5和图6)
一种慢开快关安全阀的驱动方法，其特征在于运用渐开线式曲线凸轮5慢开和弹簧杠杆原理快关
⑴慢开，杠杆3与撑杆6相连的一端不动，另一端通过阀杆2与阀芯I连接，杠杆3的中间连接拉杆4，电机带动置于所述拉杆4的键槽14内的曲线凸轮转轴11逆时针转动，从而通过拉杆4给杠杆3中间一向下的作用力，同时阀杆2和阀芯I在杠杆3下压的作用下， 阀芯I慢慢开启，开到位后，控制电机停止工作。此时，牵引式继电器7处在吸合状态，撑杆弹黃10被拉伸，撑杆6保持直立；(图2)
⑵快关关闭阀芯I时，牵引式继电器7失电瞬间，对撑杆6丧失了牵引力，那么撑杆弹簧10迅速拉动撑杆6逆时针转幼，使得杠杆3左端脱离撑杆6支撑而迅速悬空；曲线凸轮5不转，拉杆4不动，受曲线凸轮控制的杠杆中心位置不变，杠杆3的另一端(连接阀杆2端)则由被拉伸的阀杆弹簧9迅速拉起，同时阀杆2在阀杆弹簧9的作用下迅速被拉升，阀芯I随之迅速上升，阀门关闭；(图3)
⑶复位由曲线凸轮5再逆时针转过一较小角度α，使曲线凸轮5尖端离开拉杆4的圆柱状凸起13，曲线凸轮转轴11与圆柱状凸起13之间垂直距离突变，杠杆3在杠杆弹簧 8的复位作用下被向上拉起，牵引式继电器7又处在吸合状态，撑杆弹簧10被拉伸，撑杆直立，扛杆3、撑杆6相继复位，杠杆3 —端又被固定，完成了一个慢开启、快关闭的周期过程， 进而开始下一个周期的阀芯I开启过程。(图4)
通过本发明，可整体提高此类安全阀芯的可靠性、降低成本，延长使用寿命、并大大地提高速断阀芯安全保障能力。可连续正常工作20000小时以上。
权利要求
1.一种慢开快关安全阀的驱动装置，包括阀芯、阀杆和电机，其特征在于杠杆的一端分别与所述阀杆端部、阀杆弹簧相连，另一端与杠杆弹簧连接，并通过滑轮与撑杆相连；所述撑杆的下端通过撑杆转轴与装置壳体固定连接，撑杆的两侧分别与牵引式继电器、撑杆弹簧连接；拉杆的一端与所述杠杆的中部相连，另一端置有圆柱状凸起，所述拉杆的一侧置有曲线凸轮，所述曲线凸轮的边线与所述圆柱状凸起接触相切，所述曲线凸轮转动受电机控制，所述曲线凸轮转轴置于所述拉杆的键槽内，并随曲线凸轮转动而在所述键槽内上下移动。
2.权利要求I所述一种慢开快关安全阀的驱动方法，其特征在于运用渐开线式曲线轮慢开和弹簧杠杆原理快关⑴慢开，杠杆与撑杆相连的一端不动，另一端通过阀杆与阀芯连接，杠杆的中间连接拉杆，电机带动置于所述拉杆的键槽内的曲线凸轮转轴逆时针转动，从而通过拉杆给杠杆中间一向下的作用力，同时阀杆和阀芯在杠杆下压的作用下，阀芯慢慢开启，开到位后，由位置开关控制电机停止工作，此时，牵引式继电器7处在吸合状态，撑杆弹簧10被拉伸，撑杆保持直立；⑵快关关闭阀芯时，牵引式继电器7只要一失电，就瞬间对撑杆丧失了牵引力，那么撑杆弹簧就能迅速将撑杆拉动逆时针转幼，使得杠杆左端迅速悬空恢复自由；同时， 曲线凸轮不动，拉杆不动，受曲线凸轮控制的杠杆中心不动，杠杆另一端(连接阀芯端)则由被拉伸的阀杆弹簧迅速拉起，阀杆在阀杆弹簧的作用下迅速被拉升，阀芯迅速上升，阀芯关闭；⑶复位由曲线凸轮再转动α角，使曲线凸轮尖端离开拉杆的圆柱状凸起，曲线凸轮转轴与圆柱状凸起之间垂直距离突变，杠杆在杠杆弹簧的复位作用下向上弹起，扛杆、撑杆相继复位，牵引式继电器再处在吸合状态，撑杆弹簧被拉伸，撑杆直立，杠杆一端又被固定， 进而开始下一个周期的阀芯开启过程。
全文摘要
本发明属安全阀技术领域，涉及燃气燃油输送过程控制的安全阀，尤其涉及一种慢开快关安全阀的驱动装置及其驱动方法，其特征在于杠杆的一端分别与阀杆端部、阀杆弹簧相连，另一端与杠杆弹簧连接，并通过滑轮与撑杆相连；拉杆的一端与杠杆的中部相连，另一端置有圆柱状凸起，拉杆的一侧置有曲线凸轮，曲线凸轮的边线与圆柱状凸起接触相切，曲线凸轮转轴置于所述拉杆的键槽内，并随曲线凸轮转动而在键槽内上下移动。本发明驱动方法运用渐开线式曲线凸轮慢开和弹簧杠杆原理快关，只需要一个小功率电动机驱动凸轮，便能轻松平稳地打开阀芯，不需要电磁线圈，也不需要气动阀芯的气缸等庞大的部件；关闭时由弹簧驱动，关阀速度快，使用寿命长。
文档编号F16K31/524GK102606787SQ20121007520
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月21日 优先权日2011年12月6日
发明者徐志斌, 肖江东 申请人:上海诺特飞博燃烧设备有限公司