一种远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置的制作方法

本实用新型涉及一种大阀门执行装置，属于阀门控制领域。

背景技术：

阀门是电力、水利、石油化工和自动化生产等国民经济部门不可缺少的关键控制器件，在发电厂、供电线路和污水处理等工业现场发挥着重要作用。近年来，随着我国工业生产环境的变化和自动化水平的提高，阀门电动执行器在阀门控制领域得到了大力发展和广泛应用。

现有的阀门电动执行器主要分为AC380V阀门电动执行器、AC220V阀门电动执行器和DC24V阀门电动执行器。其中，AC380V阀门电动执行器和AC220V阀门电动执行器由于输入功率大、输出扭矩大而适用于大通径阀门(DN为350～1200mm)的控制。然而，这两种阀门电动执行器因供电电压较高而容易对现场工人的生命安全造成威胁。而DC24V阀门电动执行器虽然具有较高的安全性，但是由于输入功率小、输出扭矩小而不适用于大通径阀门的控制，其能控制的阀门的通径局限在200mm以下。

技术实现要素：

本实用新型为解决现有大阀门电动执行器的安全性差的问题，提出了一种远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置。

本实用新型所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置包括阀门专用电机1、减速器、行程控制器、力矩控制器和主控系统；

阀门专用电机1为24V直流伺服电机；

减速器包括一级蜗轮2、一级蜗杆3、二级蜗轮4和二级蜗杆5；

阀门专用电机1的转轴与一级蜗轮2进行圆柱蜗杆传动，一级蜗杆3同轴固设在一级蜗轮2上，一级蜗杆3与二级蜗轮4进行环面蜗杆传动，二级蜗杆5同轴固设在二级蜗轮4上，二级蜗杆5通过联轴器与大阀门的启闭件联动；

行程控制器包括第一凸轮6、凸轮轴7和行程开关8；

第一凸轮6同轴设置在凸轮轴7上，凸轮轴7与二级蜗杆5同轴设置，在第一凸轮6的外沿上设置有第一突出部，行程开关8的触头位于第一突出部的运动路径上；

力矩控制器包括偏心轴9、第二凸轮10、第一力矩开关和第二力矩开关11；

偏心轴9与二级蜗杆5平行设置，一级蜗杆3通过齿轮组合与偏心轴9联动，在一级蜗杆3的带动下，偏心轴9以自身轴线为轴做定轴转动，第二凸轮10设置在偏心轴9上，二者的轴线平行，在第二凸轮10的外沿上设置有第二突出部，第一力矩开关的触头和第二力矩开关11的触头均位于第二突出部的运动路径上，并且分别位于大阀门的开启侧和关闭侧；

行程开关8、第一力矩开关和第二力矩开关11均用于控制阀门专用电机1的供电回路的通断，当行程开关8的触点、第一力矩开关的触点或第二力矩开关11的触点受到碰撞时，阀门专用电机1的供电回路断开；

主控系统包括主控制器和电位器；

电位器的电刷与凸轮轴7联动，主控制器用于采集电位器的反馈电信号，根据该信号确定大阀门的开度，并将阀门开度数据发送至远程控制台，同时根据远程控制台发来的第一电机控制信号实时调节大阀门的开度。

作为优选的是，所述大阀门电动执行装置还包括开度指示器12、手轮13和离合器14；

开度指示器12用于显示大阀门的开度；

离合器14用于切换选择手轮13与一级蜗轮2之间或者阀门专用电机1与一级蜗轮2之间的机械传动。

作为优选的是，所述大阀门电动执行装置还包括壳体，阀门专用电机1、减速器、行程控制器、力矩控制器、主控系统、开度指示器12和离合器14均设置在壳体内；

在壳体上设置有用于人工读取阀门开度数据的透明窗口；

在二级蜗杆5的靠近联轴器的一端的两侧分别设置有第一机械限位螺丝和第二机械限位螺丝，两者分别位于大阀门的开启侧和关闭侧。

作为优选的是，所述大阀门电动执行装置还包括切换手柄和手柄控制器；

当手柄控制器掉电时，离合器14能够与切换手柄联动；

当手柄控制器上电时，离合器14复位以用于阀门专用电机1与一级蜗轮2之间的机械传动。

作为优选的是，主控制器采用电控板实现；

在主控制器上设置有压力数据输入端口、反馈电信号输入端口、第二电机控制信号输出端口、M-BUS通信接口和电源接口；

主控制器的压力数据输入端口与压力变送器的压力数据输出端口相连，压力变送器用于实时检测大阀门管壁所受压力；

主控制器的反馈电信号输入端口与电位器的反馈电信号输出端口相连；

主控制器的第二电机控制信号输出端口与阀门专用电机1的第二电机控制信号输入端口相连；

主控制器通过M-BUS通信接口与远程控制台进行通信，包括管壁压力数据和阀门开度数据的发送以及第一电机控制信号的接收；

主控制器通过电源接口与外接电源相连。

作为优选的是，主控制器的外接线通过线锁固定在壳体内。

本实用新型所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置，其减速器采用了由一级蜗轮、一级蜗杆、二级蜗轮和二级蜗杆构成的蜗杆传动机构。而现有DC24V阀门电动执行器的减速器均采用齿轮传动机构。与齿轮传动机构相比，蜗杆传动机构的传动比较大。因此，在输入扭矩相同的情况下，蜗杆传动机构的输出扭矩更大。因此，本实用新型所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置能够实现小功率输入、大扭矩输出。

经实际验证，本实用新型所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置的控制规格范围为DN50～DN1500mm，适用于大通径阀门的控制。由于本实用新型所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置采用DC24V电源供电，不会对现场工人的生命安全造成威胁，能够有效地解决现有大阀门电动执行器的安全性差的问题。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置进行更详细的描述，其中：

图1为实施例所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置的传动示意图；

图2为实施例所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置的后视图，其中，15为后机盖，16为产品铭牌，17为第一机械限位螺丝，18为第二机械限位螺丝；

图3为实施例提及未装前机盖的大阀门电动执行装置的正视图，其中，19为减速机盖，20为电气机盖，21为电控盒，22为手轮轴孔，23为手轮轴孔堵头；

图4为实施例提及的上机盖的俯视图，其中，24为上机盖，25为线锁；

图5为实施例提及的所述大阀门电动执行装置与大阀门的装配图，其中，26为联轴器、27为支架，28为大阀门。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置做进一步说明。

实施例：下面结合图1～图5详细地说明本实施例。

本实施例所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置包括阀门专用电机1、减速器、行程控制器、力矩控制器和主控系统；

阀门专用电机1为24V直流伺服电机；

减速器包括一级蜗轮2、一级蜗杆3、二级蜗轮4和二级蜗杆5；

阀门专用电机1的转轴与一级蜗轮2进行圆柱蜗杆传动，一级蜗杆3同轴固设在一级蜗轮2上，一级蜗杆3与二级蜗轮4进行环面蜗杆传动，二级蜗杆5同轴固设在二级蜗轮4上，二级蜗杆5通过联轴器与大阀门的启闭件联动；

行程控制器包括第一凸轮6、凸轮轴7和行程开关8；

第一凸轮6同轴设置在凸轮轴7上，凸轮轴7与二级蜗杆5同轴设置，在第一凸轮6的外沿上设置有第一突出部，行程开关8的触头位于第一突出部的运动路径上；

力矩控制器包括偏心轴9、第二凸轮10、第一力矩开关和第二力矩开关11；

偏心轴9与二级蜗杆5平行设置，一级蜗杆3通过齿轮组合与偏心轴9联动，在一级蜗杆3的带动下，偏心轴9以自身轴线为轴做定轴转动，第二凸轮10设置在偏心轴9上，二者的轴线平行，在第二凸轮10的外沿上设置有第二突出部，第一力矩开关的触头和第二力矩开关11的触头均位于第二突出部的运动路径上，并且分别位于大阀门的开启侧和关闭侧；

行程开关8、第一力矩开关和第二力矩开关11均用于控制阀门专用电机1的供电回路的通断，当行程开关8的触点、第一力矩开关的触点或第二力矩开关11的触点受到碰撞时，阀门专用电机1的供电回路断开；

主控系统包括主控制器和电位器；

电位器的电刷与凸轮轴7联动，主控制器用于采集电位器的反馈电信号，根据该信号确定大阀门的开度，并将阀门开度数据发送至远程控制台，同时根据远程控制台发来的第一电机控制信号实时调节大阀门的开度。

本实施例所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置，二级蜗杆5的转动角度对应大阀门的开度，电位器的电刷经凸轮轴7与二级蜗杆5联动，电位器的电刷的移动会引起电位器输出的反馈电信号的幅值变化。因此，电位器输出的反馈电信号与大阀门的开度具有一一对应的关系，根据电位器输出的反馈电信号，能够唯一地确定大阀门的开度。

本实施例所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置还包括开度指示器12、手轮13和离合器14；

开度指示器12用于显示大阀门的开度；

离合器14用于切换选择手轮13与一级蜗轮2之间或者阀门专用电机1与一级蜗轮2之间的机械传动。

本实施例所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置还包括壳体，阀门专用电机1、减速器、行程控制器、力矩控制器、主控系统、开度指示器12和离合器14均设置在壳体内；

在壳体上设置有用于人工读取阀门开度数据的透明窗口；

在二级蜗杆5的靠近联轴器的一端的两侧分别设置有第一机械限位螺丝和第二机械限位螺丝，两者分别位于大阀门的开启侧和关闭侧。

本实施例所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置还包括切换手柄和手柄控制器；

当手柄控制器掉电时，离合器14随切换手柄联动；

当手柄控制器上电时，离合器14复位以用于阀门专用电机1与一级蜗轮2之间的机械传动。

本实施例的主控制器采用电控板实现；

在主控制器上设置有压力数据输入端口、反馈电信号输入端口、第二电机控制信号输出端口、M-BUS通信接口和电源接口；

主控制器的压力数据输入端口与压力变送器的压力数据输出端口相连，压力变送器用于实时检测大阀门管壁所受压力；

主控制器的反馈电信号输入端口与电位器的反馈电信号输出端口相连；

主控制器的第二电机控制信号输出端口与阀门专用电机1的第二电机控制信号输入端口相连；

主控制器通过M-BUS通信接口与远程控制台进行通信，包括管壁压力数据和阀门开度数据的发送以及第一电机控制信号的接收；

主控制器通过电源接口与外接电源相连。

本实施例所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置，远程控制台通过M-BUS协议与主控制器进行通信，进而实现了对大阀门的远程调控。在远程调控的过程中，主控制器根据远程控制台发来的第一电机控制信号，向阀门专用电机1发送第二电机控制信号，进而实现对大阀门的调控。与此同时，远程控制台根据主控制器发来的阀门开度数据和管壁压力数据实时调整第一电机控制信号，以实现实时的闭环控制，并保证管壁实时压力数据低于安全限值。

在本实施例中，主控制器的外接线通过线锁固定在壳体内。

本实施例的壳体为经氧化处理的铝合金壳体，在其非透明部分上设置有聚酯粉末外涂层。

本实施例的主控制器的各个外接口均为弹簧式接线端子，接线牢固且适用于振动环境。

本实施例的主控制器上嵌有主芯片、电机驱动芯片和通信芯片，三者分别采用MSP430F449型号芯片、BTN7960B型号芯片和TSS721型号芯片实现。

下面参照图2～图5详细说明本实施例所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置的结构：

图2为实施例所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置的后视图，15为后机盖，16为产品铭牌，17为第一机械限位螺丝，18为第二机械限位螺丝。手轮13可拆卸地固定在后机盖15上，当需要手动操作时，将手轮13从后机盖15上取下即可。

图3为未装前机盖的大阀门电动执行装置的正视图，19为减速机盖，20为电气机盖，21为电控盒，22为手轮轴孔，23为手轮轴孔堵头。减速器位于减速机盖19的后方，阀门专用电机1位于电气机盖20的后方，主控制器位于电控盒21内部。在手动操作时，手轮13的前端经手轮轴孔22与离合器14相连。手轮轴孔堵头23用于在非手动操作时堵住手轮轴孔22。

图4为上机盖的俯视图，其中，24为上机盖，25为线锁。线锁25用于固定主控制器的各条外接线。

图5为所述大阀门电动执行装置与大阀门的装配图，其中，26为联轴器、27为支架，28为大阀门。本实施例所述的远程可调控的DC24V供电大阀门电动执行装置通过支架27支承在大阀门28上，作为输出轴的二级蜗杆5通过联轴器26与大阀门28的启闭件联动。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本实用新型，但是应该理解的是，这些实施例仅是本实用新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。