用于仿真教学的手操阀门的制作方法

本实用新型涉及教学设备领域，特别涉及一种用于仿真教学的手操阀门。

背景技术：

在教学领域，学员工艺操作学习除了在电脑上进行虚拟操作外，还可以在真实的工艺装置上操作。通过实际操作，学习效果好，但是成本高，对环境要求也高。因此，不走物料的生产设备常常作为教学实习的常用手段和方法。

手操阀门是常用的教学设备，通过操作人员手对手柄的操作，调整阀体内部元件的位置，实现对物流通过口径的调整，实现对物料流量的通、断或者大小的调整。教学系统通过检测装置检测手操阀门的动作，并对这些操作进行处理，产生对应的教学现象(如液位变化、仪表动作等)。

目前技术只能是一个批次的学生整体完成一个试验。如果A班次学生一节课完成一半的内容，B班要使用该教学设备，老师必须记录当前每个阀门的位置和当前工作过程的数据，并操作阀门全部恢复初始状态，供B班级学生实习使用。A班级学生继续实习的时候，还要操作阀门恢复到A班级下课的状态，对阀门进行复位操作时，容易由于手工记录或操作失误导致阀门状态发生变化，试验数据不准。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种用于仿真教学的手操阀门，可在恢复阀门位置时，自动动作，将阀门位置控制在允许误差内，防止阀门位置错误导致的试验失败。

本实用新型提供的用于仿真教学的手操阀门，包括：壳体、用于调节物料流量的阀芯、用于控制阀芯动作的转轴、用于转动转轴的手轮、用于检测转轴转动角度的位置传感器、用于限制所述转轴转动方向的限位装置、用于控制所述限位装置动作的驱动装置、以及用于控制所述驱动装置动作的控制器；所述阀芯设置在所述壳体内，所述转轴与所述阀芯连接，所述手轮连接在所述转轴上，所述限位装置与所述驱动装置传动连接，所述驱动装置与所述控制器电连接。

进一步地，所述限位装置包括双向棘轮机构，所述驱动装置为电磁铁；所述双向棘轮机构的棘轮同轴连接在所述转轴上，所述双向棘轮机构的止回棘爪与所述电磁铁连接，所述电磁铁带动所述止回棘爪动作，限制所述棘轮的转动方向。

进一步地，所述限位装置包括两个反向设置的单向棘轮机构，所述驱动装置包括两个电磁铁；两个所述单向棘轮机构的棘轮均同轴设置在所述转轴上，且两个所述单向棘轮机构的止回棘爪分别与两个所述电磁铁连接，每个所述电磁铁带动对应的所述止回棘爪动作，使止回棘爪与相应的棘轮在啮合与非啮合状态之间切换。

进一步地，所述位置传感器为设置在所述转轴上的编码器。

进一步地，还包括用于驱动所述转轴转动的电机，所述电机与所述转轴传动连接，所述控制器与所述电机电连接。

进一步地，所述控制器包括用于存储转轴目标位置的第一存储单元和用于存储转轴当前位置的第二存储单元。

进一步地，所述控制器还包括用于储存转轴位置上限的第三存储单元和用于存储转轴位置下限的第四存储单元。

本实用新型提供的用于仿真教学的手操阀门，包括：壳体、用于调节物料流量的阀芯、用于控制阀芯动作的转轴、用于转动转轴的手轮、用于检测转轴转动角度的位置传感器、用于限制所述转轴转动方向的限位装置、用于控制所述限位装置动作的驱动装置、以及用于控制所述驱动装置动作的控制器；所述阀芯设置在所述壳体内，所述转轴与所述阀芯连接，所述手轮连接在所述转轴上，所述限位装置与所述驱动装置传动连接，所述驱动装置与所述控制器电连接。

上述用于仿真教学的手操阀门工作原理如下：通过转动手轮带动转轴转动，从而调节阀芯的位置，控制壳体中物料的流量；位置传感器可测量转轴的角度位置，控制器从位置传感器获得转轴的角度位置，分别与转轴位置的预设上限和预设下限进行比较，当转轴的当前转角小于预设下限时，限位装置限制转轴逆向转动，只允许转轴正向转动；当转轴的当前转角大于预设上限时，限位装置限制转轴正向转动，只允许转轴逆向转动；当转轴的当前转角大于预设下限小于预设上限时，可自由转动，从而准确的恢复转轴的位置，防止手工记录或操作失误导致阀门状态发生变化，保证了试验的成功。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为一实施例提供的用于仿真教学的手操阀门的结构示意图；

图2为另一实施例提供的用于仿真教学的手操阀门中限位装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

参照图1和图2，在一实施例中，本实用新型提供的用于仿真教学的手操阀门，包括：壳体100、用于调节物料流量的阀芯210、用于控制阀芯210动作的转轴220、用于转动转轴220的手轮230、用于检测转轴220转动角度的位置传感器、用于限制所述转轴220转动方向的限位装置、用于控制所述限位装置动作的驱动装置、以及用于控制所述驱动装置动作的控制器；所述阀芯210设置在所述壳体100内，所述转轴220与所述阀芯210连接，所述手轮230连接在所述转轴220上，所述限位装置与所述驱动装置传动连接，所述驱动装置与所述控制器电连接。

上述用于仿真教学的手操阀门工作原理如下：通过转动手轮230带动转轴220转动，从而调节阀芯210的位置，控制壳体100中物料的流量；位置传感器可测量转轴220的角度位置，控制器从位置传感器获得转轴220的角度位置，分别与转轴220位置的预设上限和预设下限进行比较，当转轴220的当前转角小于预设下限时，限位装置限制转轴220逆向转动，只允许转轴220正向转动；当转轴220的当前转角大于预设上限时，限位装置限制转轴220正向转动，只允许转轴220逆向转动；当转轴220的当前转角大于预设下限小于预设上限时，可自由转动，从而准确的恢复转轴220的位置，防止手工记录或操作失误导致阀门状态发生变化，保证了试验的成功。

在本实施例中，所述限位装置为双向棘轮机构300，所述双向棘轮机构300包括棘轮310、第一止回棘爪321和第二止回棘爪322，第一止回棘爪321用于限制棘轮310顺时针转动，第二止回棘爪322用于限制棘轮310逆时针转动，所述驱动装置包括第一止回棘爪321相应的第一电磁铁331和第二止回棘爪322相应的第二电磁铁332；所述双向棘轮机构300的棘轮310同轴连接在所述转轴220上，电磁铁带动止回棘爪动作，限制所述棘轮310的转动方向。通过电磁铁驱动棘爪动作，使该双向棘轮机构300的棘轮310在正向转动、逆向转动和自由转动三个状态间切换，当转轴220的当前转角小于预设下限时，棘轮310可正向转动；当转轴220的当前转角大于预设上限时，棘轮310可逆向转动，当转轴220的当前转角大于预设下限且小于预设上限时，棘轮310可自由转动。

具体的，所述位置传感器为设置在所述转轴220上的编码器，通过编码器读取转角增量，通过累加方式获取转轴220当前的转角位置。当然本申请中所述位置传感器还可为电压计或电流计等，通过读取电压或电流信号判断转轴220或阀门的位置。

为了提高自动化程度，实现阀门位置的自动复位，本实施例的手操阀门还包括用于驱动所述转轴220转动的电机，所述电机与所述转轴220传动连接，所述控制器与所述电机电连接。控制器控制电机的转动方向和转动角度，从而调节阀门的位置，使阀门复位，并通过限位装置保证阀门的位置在允许的误差范围内。

更具体的，所述控制器包括用于存储转轴220目标位置的第一存储单元和用于存储转轴220当前位置的第二存储单元。转轴220的预设上限为转轴220目标位置与误差之和，转轴220的预设下限为转轴220目标位置与误差之差。

在其他实施方式中，所述控制器还包括用于储存转轴220位置上限的第三存储单元和用于存储转轴220位置下限的第四存储单元。

在另一实施例中，所述限位装置包括两个反向设置的单向棘轮机构，所述驱动装置包括两个电磁铁；两个所述单向棘轮机构的棘轮均同轴设置在所述转轴上，且两个所述单向棘轮机构的止回棘爪分别与两个所述电磁铁连接，每个所述电磁铁带动对应的所述止回棘爪动作，使止回棘爪与相应的棘轮在啮合与非啮合状态之间切换。通过两个电磁铁分别控制两个单项棘轮机构动作，使转轴在正向转动、逆向转动和自由转动三个状态之间切换。

这里，要说明的是，本实用新型涉及的功能、算法、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本实用新型对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、算法、方法本身，也即本实用新型虽然涉及一点功能、算法、方法，但并不包含对功能、算法、方法本身提出的改进。本实用新型对于功能、算法、方法的描述，是为了更好的说明本实用新型，以便更好的理解本实用新型。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。