专利名称：一种阀门驱动器的制作方法
技术领域：
本发明属于阀门驱动构技术领域，涉及一种阀门驱动器，尤其涉及一种液压阀门驱动器。
背景技术：
在船舶、海洋工程、石油、化工等行业的工业管路中，使用着大量的阀门。随着科技的发展，阀门的开启与关闭大都采用电动、气动、液压驱动的方式来驱动。其中，液压驱动又以其具有驱动力大、快速动态响应能力强、抗干扰性能优越，便于频繁平稳换向等优势，在阀门的启闭控制中得到更为广泛的应用。目前对阀门的液压驱动装置，尤其是对蝶阀、球阀等截断阀的液压驱动装置，市场占有率最高的是齿轮齿条驱动器，但其加工成本高，尺寸小。现在市场上一种加工成本较低的结构是通过拨叉带动阀门启闭的驱动器，通过液压驱动缸带动液压杆直线运动，液压杆上设有与拨叉配合的销块，液压杆的直线运动使得拨叉转动，拨叉的转动带动了阀门的转 动。日本中北公司(nakakita)生产的液压阀门驱动器即采用上述方式，但为了使驱动器高强度的需要，其液压杆需要比较粗，从而占用了拨叉轴的空间，因此阀门的转轴需要缩径；同时，阀门转轴的材料需要是高强度材料。此外，阀门转轴缩径后，键和键槽要特制，否则强度不足，容易引起设备故障。西拔牙中北公司(nakakita)生产的液压阀门驱动器的液压杆细一些，但是需要通过上下限位块支撑，在销块接触或脱离支撑块时会产生一定的碰击，原因在于液压杆销块端受到侧向力。由于该侧向力的存在，液压杆不能过细，否则会产生侧向挠度，使液压杆变形，从而使销块不能滑入支撑块，甚至会使液压杆失稳断裂。这种液压杆也不能太粗，否则活塞两端的有效面积差异过大，会造成启闭阀门扭矩差过大，不符合蝶阀(球阀)的扭矩特性。西班牙Centork公司生产的拨叉驱动器在壳体上安装一个导向支撑杆，销块上有一孔，该孔穿过支撑杆，并沿支撑杆滑动，受销块限制，支撑杆直径不大，支撑杆两端被螺栓固定在壳体上，为保证液压驱动缸轴线与支撑杆平行，加工装配成本会提高，另外由于支撑杆承受的拉力大于上下拨叉的压力的合力N很多，固定螺栓容易大应力下疲劳失效。为保证强度，需要加大壳体、支撑杆、用于固定支撑杆的固定螺栓，提高了制造成本。若用于船舶上，占用了船上有限的宝贵空间，甚至因为可用空间不够而无法安装。以下结合图3、图4对上述方案中销块受力做分析，驱动杆的驱动力记为F，上下拨叉对销块的压力的合力记为N，拨叉压力产生的摩擦力记为n，壳体(含上盖)上的滑槽对销块的支撑力记为M，方向垂直于力F，M产生的摩擦力计为m。根据静力平衡原理，由于M的存在，销块会受到一个方向与F不同，但幅值可能大于F的N，N的反作用力产生的扭矩推动拨叉旋转，输出驱动力矩，这是拨叉驱动器优于齿轮齿条驱动器的原因。由于N值很大，甚至可能接近或大于F，设计能够承担产生N的结构就很重要。目前面世的拨叉驱动结构没能很好解决这个问题。日本nakakita都是由驱动杆承担N，由于N垂直于驱动杆轴向，驱动杆往复运动会磨损支撑环，支撑环磨损后会损坏密封；且驱动杆受弯矩很大，容易在销孔附近失效。所以要加大整个尺寸才行。驱动杆受到滑动的摩擦力也会较大削弱输出扭矩。西班牙nakakita在销块脱离支撑块时N会使支撑套磨损，进而损坏密封；N也使驱动杆在支撑套处产生最大弯矩，使液压杆疲劳失效，有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的阀门驱动器，以解决现有驱动器的上述缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种阀门驱动器，可在加工成本比较低的情况下，避免驱动杆侧向弯曲变形。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:一种阀门驱动器，所述驱动器包括:壳体、驱动机构、驱动杆、拨叉、销块，所述拨叉、销块设置于壳体内；所述驱动机构与驱动杆连接，用以驱动所述驱动杆直线运动；所述销块固定设置于所述驱动杆端上，跟随驱动杆直线运动；所述拨叉设有拨槽，所述销块跟随驱动杆直线运动的同时沿所述拨槽滑动，促使拨叉沿拨叉的拨叉轴转动，拨叉轴驱动阀门轴转动，从而驱动阀门开关；所述壳体内设有能支撑所述销块的滑槽，销块在跟随驱动杆直线往复运动的同时沿该滑槽往复运动；所述销块的长度大于该方向上拨叉的高度，使得销块的两端分别伸出拨叉，进入所述两个滑槽。作为本发明的一种优选方案，所述壳体设置两个滑槽，分别为第一滑槽、第二滑槽；所述第一滑槽与盖体一体铸造，第二滑槽与主壳体一体铸造。作为本发明的一种优选方案，所述壳体设置两个滑槽，分别为第一滑槽、第二滑槽；所述第一滑槽局部与盖体一体铸造，第一滑槽其余部份以分体形式固定安装在盖体上；第二滑槽局部与主壳体一体铸造，第二滑槽其余部份以分体形式固定安装在主壳体上。作为本发明的一种优选方案，所述壳体安装有两个滑槽，分别为第一滑槽、第二滑槽；所述第一滑槽安装在盖体上，第二滑槽安装在主壳体上。作为本发明的一种优选方案，所述销块的两端分别设有轴承，轴承能在滑槽内滚动，轴承为滚动的或滑动的轴承。作为本发明的一种优选方案，所述销块的两端分别装有滑块，而不是滚动轴承。滑块与滑槽为面接触，以分散过大的接触应力，保护滑道。作为本发明的一种优选方案，所述销块上与拨槽接触处装有两个轴承，轴承能在拨槽内运动，轴承为滚动的或滑动的轴承。作为本发明的一种优选方案，所述驱动机构为电动驱动机构或气动驱动机构或液压驱动机构。作为本发明的一种优选方案，所述壳体包括主壳体及与该主壳体配合的盖体，盖体与主壳体一体成型或分体设置。
本发明的有益效果在于:本发明提出的阀门驱动器，通过在壳体内设置供销块滑动的滑槽，可以支撑销块，进而支撑液压杆(或其他驱动杆)，使得驱动杆往复运动自如。本发明彻底消除了液压杆承受的侧向力，只承受杆轴向液压的压力，这样大大提高了液压缸的寿命。而市场上其他制造商的产品，液压杆都承受很大的侧向力，与日本中北和西班牙中北相比，在同样长度时，本发明产品输出扭矩可以提高20%左右。另外，本发明，避免了液压杆受侧向力弯曲变形的问题。驱动杆一般由液体或气体驱动，活塞、缸套和密封件是易损件，通过本发明的改进，使驱动杆和与之连接的活塞不受任何侧向力，大大延长了使用寿命。此外，本发明驱动杆比西班牙中北的直径小，活塞两端有效液压作用面积差异小，符合阀门扭矩特性，在相同中心距下，销块尺寸和拨叉转轴外形尺寸都可以大一些，有效利用了空间，增加输出扭矩。金属与金属的滑动摩擦系数在0.1-0.3之间，若销块两端与滑槽为一滑动副，输出扭矩会被削弱10-30%，为减小摩擦，销块两端可以安装滚动轴承，轴承在滑槽内滚动，拨叉与销子之间也可以安装滚动轴承；由于滚动摩擦系数约为0.005，扭矩削弱小到可以忽略，输出扭矩可以比无轴承方案高15-30% ;本方案为轴承安装提供了足够的空间。
图1为本发明阀门驱动器的结构示意图。图2为本发明阀门驱动器的另一结构示意图。图3为销块的受力示意图。图4为从另一方向上看销块的受力示意图。图5为壳体上滑槽局部安装支撑块的结构示意图。图6为壳体上滑槽部安装支撑块的侧视图。图7为实施例二中阀门驱动器的结构示意图。图8为实施例三中阀门驱动器的结构示意图。图9为实施例四中阀门驱动器的结构示意图。图10为实施例四中阀门驱动器的另一结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。实施例一请参阅图1、图2，本发明揭示了一种阀门驱动器，所述驱动器包括:壳体1、驱动机构(图未示)、驱动杆2、拨叉3、销块4，所述驱动机构为液压驱动机构，所述拨叉3、销块4设置于壳体I内。所述驱动机构与驱动杆2连接，用以驱动所述驱动杆2直线运动；所述销块4固定设置于所述驱动杆2上，跟随驱动杆2直线运动。所述拨叉3设有拨槽，所述销块4跟随驱动杆2直线运动的同时沿所述拨槽滑动，促使拨叉3沿拨叉3的拨叉轴转动，从而驱动阀门开关。所述壳体I内、销块4的两端设有能支撑所述销块4的滑槽5，销块4在跟随驱动杆2直线往复运动的同时沿该滑槽5往复运动。拨叉3包括第一拨叉、第二拨叉，如图2所示，所述销块4的长度大于该方向上拨叉3的宽度，使得销块4的两端分别伸出第一拨叉、第二拨叉，进入所述两个滑槽5。请参阅图5、图6，所述滑槽5呈条状直线。所述壳体I包括主壳体及与该主壳体配合的盖体7，盖体7与主壳体一体成型或分体设置。所述壳体I设置两个滑槽5，分别为第一滑槽、第二滑槽；所述第一滑槽与盖体7一体铸造，第二滑槽与主壳体一体铸造。优选地，所述销块4的两端分别设有滚动轴承6 (当然也可以为滑动轴承)，滚动轴承6能在滑槽5内滚动。金属与金属的滑动摩擦系数在0.1-0.3之间，若销块两端与滑槽为一滑动副，输出扭矩会被削弱10-30%，为减小摩擦，本实施例中，销块4的两端安装滚动轴承6，滚动轴承6在滑槽5内滚动，由于滚动摩擦系数约为0.005，扭矩削弱小到可以忽略，输出扭矩可以比无轴承方案高15-30% ;本方案为轴承安装提供了足够的空间。实施例二请参阅图7，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述销块4上与拨槽接触处装有两个轴承8，轴承8能在拨槽内运动，轴承8为滚动的或滑动的轴承。实施例三请参阅图8，本实施例与实施例二的区别在于本实施例中，所述销块4的两端分别装有滑块10，而不是滚动轴承6。滑块与滑槽为面接触。实施例四请参阅图9、图10，本实施例与以上实施例的区别在于，本实施例中，第一滑槽、第二滑槽也可以用抗拉强度更高的钢材制作，以分体形式分别安装于盖体7和主壳体。如图9所示，在壳体内、第一滑槽、第二滑槽的位置设有镶块9，分别形成第一滑槽、第二滑槽。因为阀门在开启或关闭的局部行程附近产生大扭矩，所以也可以只在相应的滑槽表面加装用强度更高的材料制作的支撑块，以支撑大的侧向支撑力。但是要保证与滑槽的其余部分光滑连接，否则会影响拨叉轴的往复运动，参见图5，图6。实施例五本实施例与以上实施例的区别在于，本实施例中，所述壳体设置两个滑槽，分别为第一滑槽、第二滑槽。所述第一滑槽局部与盖体一体铸造，第一滑槽其余部份以分体形式固定安装在盖体上；第二滑槽局部与主壳体一体铸造，第二滑槽其余部份以分体形式固定安装在主壳体上。实施例六本实施例与实施例一、实施例二的区别在于，本实施例中，所述驱动机构为电动驱动机构或气动驱动机构。综上所述，本发明提出的阀门驱动器，通过在壳体内设置供销块往复运动动的滑槽，可以支撑销块，进而支撑液压杆(或其他驱动杆)，使得驱动杆往复运动自如。本发明基本消除了液压杆承受的侧向力，只承受杆轴向液压的压力，这样大大提高了液压缸的寿命。而市场上其他制造商的产品，液压杆都承受很大的侧向力，尽管本发明驱动器的液压杆相比西班牙中北公司细一些，但仍然可以解决液压杆侧向弯曲变形的问题。这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
权利要求
1.一种阀门驱动器，其特征在于，所述驱动器包括:壳体、驱动机构、驱动杆、拨叉、销块，所述拨叉、销块设置于壳体内； 所述驱动机构与驱动杆连接，用以驱动所述驱动杆直线运动；所述销块固定设置于所述驱动杆端上，跟随驱动杆往复运动； 所述拨叉设有拨槽，所述销块跟随驱动杆直线运动的同时沿所述拨槽运动，促使拨叉沿拨叉的拨叉轴转动，拨叉轴驱动阀门轴转动，从而驱动阀门开关； 所述壳体内设有能支撑所述销块的滑槽，销块跟随驱动杆沿该滑槽往复运动，所述销块的长度大于该方向上拨叉的高度，使得销块的两端分别伸出拨叉，进入所述两个滑槽。
2.根据权利要求1所述的阀门驱动器，其特征在于: 所述壳体设置两个滑槽，分别为第一滑槽、第二滑槽；所述第一滑槽与盖体一体铸造，第二滑槽与主壳体一体铸造。
3.根据权利要求1所述的阀门驱动器，其特征在于: 所述壳体安装有两个滑槽，分别为第一滑槽、第二滑槽；所述第一滑槽安装在盖体上，第二滑槽安装在主壳体上。
4.根据权利要求1所述的阀门驱动器，其特征在于: 所述壳体设置两个滑槽，分别为第一滑槽、第二滑槽；所述第一滑槽局部与盖体一体铸造，第一滑槽其余部份以分体形式固定安装在盖体上；第二滑槽局部与主壳体一体铸造，第二滑槽其余部份以分体形式固定安装在主壳体上。
5.根据权利要求1至4之一所述的阀门驱动器，其特征在于: 所述销块与滑槽接触是面接触，以便分散接触应力，避免损伤滑槽表面。
6.根据权利要求1至4之一所述的阀门驱动器，其特征在于: 所述销块的两端分别装有滑块，以便分散接触应力，避免损伤滑槽表面。
7.根据权利要求1至4之一所述的阀门驱动器，其特征在于: 所述销块的两端分别装有轴承，轴承能在滑槽内运动，轴承为滚动的或滑动的轴承。
8.根据权利要求1至4之一所述的阀门驱动器，其特征在于: 所述销块上与拨槽接触处装有两个轴承，轴承能在拨槽内运动，轴承为滚动的或滑动的轴承。
9.根据权利要求1至4之一所述的阀门驱动器，其特征在于: 所述驱动机构为电动驱动机构或气动驱动机构或液压驱动机构。
10.根据权利要求1至4之一所述的阀门驱动器，其特征在于: 所述壳体包括主壳体及与该主壳体配合的盖体，盖体与主壳体一体成型或分体设置。
全文摘要
本发明揭示了一种阀门驱动器，包括壳体、驱动机构、驱动杆、拨叉、销块，拨叉、销块设置于壳体内；驱动机构与驱动杆连接，用以驱动所述驱动杆直线运动；销块固定设置于驱动杆端上，跟随驱动杆直线运动；拨叉设有拨槽，销块跟随驱动杆直线运动的同时沿拨槽滑动，促使拨叉沿拨叉的拨叉轴转动，拨叉轴驱动阀门轴转动，从而驱动阀门开关；壳体内设有能支撑所述销块的滑槽，销块在跟随驱动杆直线往复运动的同时沿该滑槽往复运动。本发明提出的阀门驱动器，通过在壳体内设置供销块滑动的滑槽，可以支撑销块，进而支撑液压杆，使得驱动杆往复运动自如。本发明彻底消除了液压杆承受的侧向力，只承受杆轴向液压的压力，从而提高液压缸的寿命。
文档编号F16K31/44GK103174869SQ20131009588
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月25日 优先权日2013年3月25日
发明者庞仁 申请人:上海凌源设备工程有限公司