阀门电动装置的全自动手动/电动切换装置的制作方法

本发明涉及阀门电动装置领域，特别是涉及一种阀门电动装置的全自动手动/电动切换装置。

背景技术：

阀门是管道系统中的重要部件，是用来截断或调节管道系统中介质流量的，各个工业部门都要用到阀门产品。电动阀门由阀门电动装置和阀门本体共同组成，阀门电动装置既是电动阀门的部件，又是工业自动化系统中一个相当重要的基础装置。

从20世纪50年代起，阀门电动装置就开始广泛应用于我国的各个工业部门中，但它的主要作用只是代替人力去操作那些大口径的阀门，因此对它的技术要求比较简单，在使用时大多还需要人力进行辅助操作。从60年代初，我国各工业部门开始应用自动控制技术。程序控制技术和电子计算机技术的应用对电动阀门提出了适应自动化控制操作的要求，而原有的电动阀门完全不能适应这种要求。因此，研制适用于各工业部门的新型的、能适应自动化要求的阀门电动装置(以下简称电动装置)非常必要。

各种阀门电动装置从结构上看互有差异，但按功能划分，每种电动装置大体都包括以下几个部件：(1)主传动机构—减速器、(2)手动/电动切换机构—电磁离合器、(3)行程控制机构和(4)转矩限制机构。

目前，绝大多数电动装置的原动机都采用三相异步电动机，也有少数采用单相电动机的。在电动装置和电动机之间必须通过减速器来实现速度的降低，这就是电动装置的主传动机构。电动装置是电力驱动实现操作的，但在事故情况下和设备调试过程中，手驱动仍是必不可少的操作方式，所以，任何电动装置都应该配备手动操作机构。为了适应工况的改变，电动装置中应具有两种操作之间的切换机构，即手动/电动切换机构。手动/电动切换机构按功能可分为全手动切换、半自动切换和全自动切换三种形式。

现有的半自动的手/电动切换机构的工作原理图如图1所示。图中所示为装置的电动位置，图中24为电机齿轮、30为蜗杆花键轴、31为手动齿轮、32为蜗杆、33为蜗轮、34为操作手轮。当需要手动操作时，按图中箭头所示的方向搬动切换手柄21。拨叉22使中间离合器27按图中箭头所示方向向右移动，同右侧的手动半离合器齿轮28上的牙嵌相啮合，此时两分离杆26在拉簧35作用下处于图1b所示手动状态位置上，卡住了拨叉22的伸出部分，使手动状态得到保持，操作手轮34就可以进行手动操作了。当需要电动操作时，启动 电机23使蜗杆轴齿轮25旋转，位于蜗杆轴齿轮25上的分离销36将两分离杆26分别打开。于是，拨叉22的伸出部分在复位弹簧29的作用下上移，使中间离合器27向左移动，同左侧的蜗杆轴齿轮25上的牙嵌相啮合，分离杆26处于图1a所示的电动状态位置上，使得电动操作得到保持。

图2a～2d是现有的全自动手动/电动切换机构的结构示意图。其传动途径为：电动机3→圆柱齿轮传动→电动半离合器2→中间离合器1→花键轴10(即蜗杆轴)→蜗轮传动→输出轴。

当需要切换至手动操作时，转动手轮5，与手轮同轴的偏心轴套4拨动滚珠套6，滚珠套6是套在滚珠7上的，所以就将中间离合器1拨至右边，与手动半离合器11啮合。在这同时，中间离合器1压迫弹簧9，拨叉8在中间离合器的带动下以轴为圆心向右摆动，其上部的斜凸块向下滑动，落入脱扣器12的缺口内。由于拉簧13的作用将脱扣器12闭合，一方面夹住电动机3的轴心，另一方面由脱扣器12的缺口挡住拨叉8上部的斜凸块，阻止拨叉8复位(向左)，因此也就阻止了中间离合器1向左滑动，实现了手动操作。此时的传动途径是：手轮5→伞形齿轮传动→圆柱齿轮传动→手动半离合器1→花键轴10(即蜗杆轴)→蜗轮→输出轴。

在电动操作时，只要电动机3转动，电动机轴14上的脱扣销15将推开脱扣器的两臂，使脱扣器12的缺口张开。此时拨叉8上部的斜凸块就有向上滑动趋势，以致有通过脱扣器缺口的可能性，而弹簧9是一直压着中间离合器向左的，只要拨叉8上部的斜凸块有可能上移，那么中间离合器1在弹簧9的作用下就会很方便地被推向左边，与电动半离合器2啮合，实现电动操作。只要电动机轴一直旋转，脱扣器12就不可能闭合，弹簧9就一直推着中间离合器1，保证电机啮合。

该全自动手-电动切换机构有一重大缺点，就是偏心轴套4与滚珠套6二者都是圆柱体，两圆柱体相切为一条线，而这条线很容易滑过去。但由于材料与热处理工艺等因素，使得两圆相切处的线变为一个面，再者两圆柱中心线距离和平行度在设计、制造或装配过程中难免有误差，由于这两个原因，就有可能在由手动操作切换至电动操作时，偏心轴套4阻止滚珠套6左移，使得电动时离合器啮合不上。当然，如果此时人为地转动一下手轮5，改变一下偏心轴套4的位置，滚珠套6连同中间离合器1将会无阻挡地滑向左边，实现电动啮合，这就是通常说的切换“死区”或切换“死点”，这在集中控制时是非常有害的。因此，目前国内阀门电动装置的制造厂家基本上都是生产半自动切换形式的阀门电动装置产品。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种动作灵活、安全可靠的阀门电动装置全自动手动/电动切换装置。

为此，本发明的技术方案如下：

一种阀门电动装置的全自动手动/电动切换装置，所述阀门电动装置包括一装有蜗杆轴的主传动机构和一装有手动轴的手动机构。

所述全自动手动/电动切换装置包括一常开式电磁离合器和一常闭式电磁离合器，所述常开式电磁离合器安装在所述蜗杆轴靠近电机处，该常开式电磁离合器的连接盘与蜗杆轴齿轮固装在一起并空架在蜗杆轴上，该常开式电磁离合器的磁轭通过平键同蜗杆轴连接在一起，在该常开式电磁离合器的动衔铁与磁轭之间形成间隙。

所述常闭式电磁离合器的一端固定在蜗杆轴上，另一端安装在手动轴上并能够作短距离的轴向移动，当驱动手动机构的手柄时，所述蜗杆轴随之旋转；通电后，所述蜗杆轴和手动轴之间彼此相互独立。

所述常闭式电磁离合器包括定衔铁、动衔铁和磁轭，所述定衔铁固装在所述蜗杆轴上，所述动衔铁通过花键安装所述手动轴上,所述磁轭上沿其安装孔的圆周方向形成有多个孔，在每个孔内靠近动衔铁一侧装有顶销，在顶销的后面装有复位弹簧和紧定螺钉，所述定衔铁和动衔铁在所述顶销的作用下相互咬合，在所述动衔铁和磁轭之间形成间隙。

优选的是，所述蜗杆轴齿轮通过一对深沟球轴承空架在蜗杆轴上。

优选的是，所述常开式电磁离合器的动衔铁与磁轭之间间隙为0.3mm。

优选的是，所述常闭式电磁离合器的动衔铁和磁轭之间的间隙为1.5mm。

本发明的阀门电动装置的全自动手动/电动切换装置通过两个电磁离合器的同步动作实现阀门电动装置的自动手动/电动切换功能，其结构简单、操作方便且安全可靠。

附图说明

图1a现有的半自动手/电动切换机构的工作原理图；

图1b、1c分别为电动状态和手动状态下图1a中A-A向的剖面图；

图2a为现有的全自动手动/电动切换机构的工作原理图；

图2b为图2a中离合器部位的俯视示意图；

图2c、图2d分别为电动状态和手动状态下图2b中A-A向的剖面图；

图3为现有常开式电磁离合器的结构示意图；

图4是本发明中电机连接处常开式电磁离合器和蜗杆轴的安装结构示意图；

图5是本发明中常闭式电磁离合器的结构示意图；

图6是本发明中手动处常闭式电磁离合器的安装结构示意图；

图7本发明的全自动手动/电动切换装置的立体结构示意图；

图8本发明的全自动手动/电动切换装置局部剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的全自动手动/电动切换装置的结构进行详细说明。

电磁离合器是机床设备中常用的一种电器部件，它不仅动作灵活，而且安全、可靠。本发明在阀门电动装置的设计过程中，成功地将电磁离合器引入到阀门电动装置中，通过两个电磁离合器的同步动作，安全可靠地实现了阀门电动装置的手动/电动全自动切换功能。这两个电磁离合器中，一个是常开式电磁离合器，其安装在蜗杆轴靠近电机处，另一个是常闭式电磁离合器，其安装在手动轴处。下面对这两件离合器的结构和安装位置进行详细说明。

(1)电机连接处的电磁离合器

在蜗杆轴靠近电机处安装一个如图3所示的常开式电磁离合器，该电磁离合器为市售产品，其在失电的状态下始终是打开的。在图4所示的安装结构示意图中，44为电刷触环，46为箱体，其工作原理为：电磁离合器的连接盘42通过内六角螺栓同蜗杆轴齿轮41连接在一起，并通过一对深沟球轴承空架在蜗杆轴47上，电磁离合器的磁轭45通过平键同蜗杆轴连接在一起。此时，动衔铁43与磁轭45之间有0.3mm的间隙。当蜗杆轴47旋转时，不会影响到蜗杆轴齿轮41的转动，反之亦然。当电磁离合器通电后，磁轭45中的线圈产生磁力，并克服复位弹簧的弹性力，将动衔铁43吸向左侧，同磁轭45嵌合在一起。此时，当蜗杆轴齿轮41旋转时，就会通过电磁离合器带动蜗杆轴47一起旋转。

(2)手动轴处的电磁离合器

要实现电动装置的手动/电动全自动切换功能，单靠一个常开式的电磁离合器是不够的，还需要在手动处设置一个常闭式的电磁离合器，才能完成预定的功能。所谓常闭式的电磁离合器是指在失电情况下，离合器是闭合的。

本发明中的常闭式的电磁离合器在常开式的电磁离合器的基础上改制而成。图5所示为经过改制后的常闭式电磁离合器的几个关键部件的结构示意图。改制的主要过程就是将原来离合器磁轭上的牙嵌磨掉，并在其上加工出三个孔，孔的一端攻出螺纹。另外，加工三个顶销53装在所述的孔内，顶销53的后面装上复位弹簧57和紧定螺钉58，复位弹簧57的恢复力可由紧定螺钉58进行调整。改制后的磁轭部件如图5中54所示。之后还需要加工一对相互咬合的定衔铁51和动衔铁52。定衔铁51可以通过紧定螺钉55固定在蜗杆轴上， 而动衔铁52可通过花键在手动轴62上作短距离的轴向移动。在图中所示的实施例中，动衔铁52和磁轭54之间形成1.5mm的间隙。

参见图6，进行装配时，定衔铁51固定在蜗杆轴47上。改制的磁轭54从手动轴62右侧装入，再依次装入定位套59、轴承60，并由轴承端盖61压紧。动衔铁52从手动轴62的左侧装入，并由一块圆形挡板和内六角螺钉58进行轴向定位。动衔铁52和磁轭54的距离可通过内六角螺钉58进行调整，以保证两零部件之间处于有效的磁力作用范围之内。在整个离合器上方的箱体46上开有观察窗口，可以观察离合器的工作情况，便于及时调整各处的距离。

改制后的常闭式电磁离合器的工作原理为：定衔铁51通过紧定螺钉55与蜗杆轴47固定在一起。此时的动衔铁52在磁轭54上的顶销53的作用下，同定衔铁51咬合在一起。驱动手柄63，就可以带动蜗杆轴47旋转。当常闭式电磁离合器通电后，磁轭54中的线圈产生磁力，并克服顶销53的推力，将动衔铁52吸向右侧，使动衔铁52和定衔铁51脱离咬合。这时的蜗杆轴47和手动轴62之间彼此相互独立，再驱动手柄63，蜗杆轴47就不会一同转动了。

本发明通过常开、常闭两种形式电磁离合器的有机结合，安全、可靠地实现了电动装置的手动/电动全自动切换功能。参见图7和图8，图8为电动装置的手动操作状态。两处电磁离合器都不带电，电机71处的常开式电磁离合器73是打开的，手动机构78处的常闭式电磁离合器77是闭合的。驱动手柄63，蜗杆轴47与手动轴62同步动作，而不会带动电机齿轮转动。当需要电动时，两个电磁离合器73、77带电，电机处的常开式电磁离合器73闭合，蜗杆轴与电机齿轮一同旋转；而手动处的常闭式电磁离合器77打开，使蜗杆轴与手动轴脱开，实现电动操作。此处未进行说明的附图标记72为斜齿轮，74为行程控制机构，75为电装输出轴，46为箱体，76为离合器电刷。