一种内置电磁驱动机构的全屏蔽阀门的制作方法

本发明涉及一种密封执行机构和含有此机构的一种内置电磁驱动机构的全屏蔽阀门，属于流体机械技术领域。

背景技术：

阀门的品种繁多，规格各异，是流体运输过程中的重要组成装置，在人类生产和生活中起着非常重要的作用。在运输和盛装易燃、易爆、高放射性、剧毒性介质的装置和设备中，对阀门密封性的要求更为严格。目前市场上的阀门，例如球阀，其阀杆与阀盖之间为动密封，流体容易在该处发生泄漏。防止这种泄漏的最直接有效的途径就是消除动密封泄漏点。现中国专利中有利用波纹管来实现阀门阀杆全屏蔽密封的执行机构，其不足在于阀门驱动力矩的输入轴与输出轴不同轴，在球阀启闭过程中阀芯的旋转角度会发生偏差，影响阀门的密封性能。并且目前普遍应用的电磁阀的阀杆的运动轨迹多为上下运动，转动电磁阀的应用较少。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种能够有效传递驱动力矩且消除动密封泄漏点的密封执行机构和含有此机构的旋转式全屏蔽阀门。

本发明所采用的技术方案。一种密封执行机构，其特征在于：由屏蔽套、屏蔽套端盖、隔热支架组成全屏蔽组件，与固定铁芯和固定线圈组成的固定组件，以及转动铁芯和转动永磁体组成的转动组件，共同构成全屏蔽密封条件下的阀门驱动执行机构。全屏蔽组件用于消除阀杆的动密封泄漏点，解决阀杆动密封泄漏问题；固定组件与转动组件结构用于实现全屏蔽密封条件下阀门的启闭功能。减少了装配复杂性，节约了空间，也减少了密封的泄漏点。

转动铁芯采用中空结构，定位于阀杆轴肩处并通过锁紧螺母限位，转子铁芯与阀杆之间由传动键连接。屏蔽套端盖与屏蔽套上端密封螺钉固定连接，屏蔽套下端与隔热支架上端密封螺钉固定连接。屏蔽套端盖与隔热支架兼做上轴承与下轴承的轴承座。屏蔽套端盖、屏蔽套、隔热支架组成承压密封腔，将阀杆与转动组件全屏蔽于其中。

本专利所给出密封执行机构的驱动力矩由电磁场产生的电磁力矩得到，具体是通过固定线圈通电产生的旋转电磁场与转动永磁体产生的磁场相互作用产生。且产生的电磁力矩可穿过全屏蔽组件无接触地传递给转动组件，转动组件通过传动键直接驱动阀杆旋转。

本专利所给出密封执行机构对阀杆的位置控制方案为：阀杆上轴端设置位置传感器，用于反馈阀杆旋转位置信号，实现阀杆旋转角度的控制。限位杆与阀杆之间通过螺钉紧固连接，限位杆与阀体内的限位凸台配合，完成阀门完全开启和完全关闭两个极限位置处的辅助机械限位。

所述固定铁芯定位于壳体内凸台处，壳体上端与壳体端盖密封螺钉连接，壳体下端与隔热支架密封螺钉连接，实现固定线圈与阀门内介质和环境介质的隔离，增强了密封执行机构的防爆性能。

所述隔热支架与所述阀体密封螺钉连接，并放置于密封执行机构与阀体之间。隔热支架设置翅片结构，用于实现密封执行机构与阀体之间的热屏蔽。

所述全屏蔽组件在解决阀杆动密封泄漏问题的同时，消除了传统阀门阀杆动密封件与阀杆之间的摩擦力矩，进而可减小阀门启闭过程中所需要的驱动力矩。

本发明的工作过程如下：固定线圈通入随时域变化的电流产生旋转电磁场，与转动永磁体产生的磁场相互作用产生的电磁力矩。且基于磁力的无接触传递特点，产生的电磁力矩可穿过全屏蔽组件无接触地传递给转动组件，转动组件通过传动键直接驱动阀杆旋转。阀杆的旋转角度由位置传感器的反馈信号实现精准控制，并由限位杆与限位凸台实现在阀门完全开启和完全关闭两个极限位置处的辅助机械限位功能。阀门启闭过程中，屏蔽套端盖、屏蔽套、隔热支架组成的密封腔能够承受阀内的流体压力，将阀杆和转动组件与外界隔离，实现全屏蔽密封。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：固定组件与转动组件磁场相互作用产生的电磁力矩，可穿过全屏蔽组件直接驱动阀杆旋转，密封执行机构的整体结构得到简化。由全屏蔽组件将阀体内部与外界完全隔离，将阀杆动密封转化为静密封。本发明完全解决了因阀杆旋转造成阀内流体泄漏的问题，密封安全可靠。且本发明所述执行机构与阀体之间设置了隔热支架，执行机构与隔热支架以及隔热支架与阀体之间均采用螺栓连接，可实现热屏蔽，且拆装维修方便。

附图说明

图1为本发明实施方法的整体结构示意图。

图2为本发明限位杆与阀体内限位凸台的三维示意图。

图中：1、转动组件，101、阀杆，102、转动铁芯，103、转动永磁体，2、屏蔽组件，201、隔热支架，202、屏蔽套，203、屏蔽端盖，3、固定组件，301、固定线圈，302、固定铁芯，4、限位传感器，5、驱动器端盖，6、驱动器壳体，7、阀体上盖，8、限位凸台，9、限位杆，10、上轴承，11、锁紧螺母，12、传动键，13、下轴承。

具体实施方法

结合附图1对本发明进一步展开说明。

如附图1所示给出了一种密封执行机构和含有此机构的全屏蔽阀门，包括全屏蔽组件，固定组件、转动组件。全屏蔽组件包括屏蔽套、屏蔽套端盖、隔热支架；固定组件包括固定铁芯、固定线圈；转动组件包括转动铁芯、转动永磁体。

转动铁芯为中空结构，定位于阀杆轴肩处并通过锁紧螺母限位，转动铁芯与阀杆之间由传动键连接。屏蔽套端盖与屏蔽套上端密封固定连接，屏蔽套下端与隔热支架上端密封固定连接。屏蔽套端盖与隔热支架兼做上轴承与下轴承的轴承座。屏蔽套端盖、屏蔽套、隔热支架组成承压密封腔，将阀杆与转动全屏蔽于其中，使得承压密封腔及阀体内流体与外界隔离，实现全屏蔽密封。

固定线圈通入随时域变化的电流产生旋转电磁场，与转动永磁体产生的磁场相互作用产生电磁力矩。且基于磁力的无接触传递特点，产生的电磁力矩穿过全屏蔽组件无接触地传递给转子，转动组件通过传动键直接驱动阀杆旋转，实现球阀的启闭。

阀杆轴端设置位置传感器，用于反馈阀杆旋转位置信号。阀杆旋转过程中，根据阀门所产生负载力矩的变化及阀杆的位置反馈信号，调整通入固定线圈电流的大小及通断时间，实现球阀开度的控制。通过改变通入固定线圈电流的方向以改变阀杆的转向，实现阀门的启闭过程控制。进一步的，限位杆与阀杆之间通过螺钉紧固连接，限位杆与阀体内的限位凸台配合，完成阀门完全开启和完全关闭两个极限位置处的辅助机械限位。

阀门工作过程中，隔热支架可实现对密封执行机构所产生热源与阀体内流体所产生热源之间的热屏蔽，且全屏蔽组件可承受较高的流体介质压力。因此本发明提供的密封执行机构可以应用在高温、低温、高压等较为苛刻的介质环境中，应用范围较广。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种密封执行机构和含有此机构的一种内置电磁驱动机构的全屏蔽阀门，属于流体机械技术领域。其包括全屏蔽组件、定子及转子。全屏蔽组件包括屏蔽套、屏蔽套端盖及隔热支架。全屏蔽组件能够承受阀体内的流体压力，形成的承压腔体将阀杆及阀体内部与外界隔离，消除了阀杆的动密封点，实现全屏蔽密封。定子线圈通电产生的旋转电磁场与转子永磁体产生的磁场相互作用，产生的电磁力矩并穿过全屏蔽组件无接触地传递给转子，转子通过传动键直接驱动阀杆旋转。实现全屏蔽密封条件下阀门的有效驱动。

技术研发人员：李双喜;李莹;郭文君;马文杰
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：2017.03.30
技术公布日：2017.08.18