一种高精度阀门驱动器的制作方法

本发明涉及阀门驱动控制技术领域，更具体地说，它涉及一种高精度阀门驱动器。

背景技术：

阀门是流体输送系统中的控制部件，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能。目前阀门主要分为球阀、蝶阀、旋塞阀等。上述阀门的基本构造包括阀板以及阀杆，利用阀杆带动阀板转动以此控制管道中流体流量的大小。现有技术中，阀杆的转动往往是通过与其传动连接的阀门驱动器实现的。目前市场上的阀门驱动器，往往只有开启和关断阀门的功能，并不具备流量调节的功能。而管道中流量的调节，通常是通过直接控制阀杆的转动角度实现的，例如当下常用的闭环控制回路，则是通过控制器控制步进电机带动阀杆转动实现阀板转动角度的调节。上述方案在实际应用中存在着许多不足，例如，直接采用步进电机的闭环控制，阀板的位置由开始转动到基本稳定，需要的时间较长，即阀板达到稳态的响应时间较长，上述反馈控制过程中，电机带动阀杆转动需要用到传动齿轮、传感器等部件，使得整个阀门驱动装置不易小型化，精度不高，重量大，结构复杂，难以维护。

技术实现要素：

针对实际运用中阀门驱动精度差，闭环控制时间长，拆装维护困难的问题，本发明目的在于提出一种高精度阀门驱动器，具体方案如下：

一种高精度阀门驱动器，包括壳体，所述壳体内开设有呈圆柱形的柱形槽，所述柱形槽在壳体的一端形成开口，所述柱形槽内同轴转动套设有套筒，所述套筒靠近所述壳体的开口处设置有用于夹持阀门阀杆的夹持部，所述柱形槽内还设置有用于驱动所述套筒绕其轴向转动的驱动组件，所述驱动组件包括相互配合设置的液压筒组、主斜齿轮组以及副斜齿轮组；其中，

所述液压筒组包括多个同轴设置的液压筒，所述液压筒包括同轴心线设置的外筒体与内筒体，所述外筒体、内筒体与所述柱形槽同轴设置，所述内筒体与外筒体之间形成环状液压腔，所述液压腔内上下滑移设置有活塞板，所述外筒体上下两端开设有与外部液压设备相连通的液压通道，所述液压通道内设置有换向阀；

所述主斜齿轮组包括多个主斜齿轮，多个所述主斜齿轮分别通过连杆与多个液压筒中的活塞板固定连接，所述连杆与所述外筒体与内筒体之间呈密封设置，多个所述主斜齿轮的直径朝向所述壳体开口的方向依次减小，多个所述主斜齿轮的齿槽密度朝向所述壳体开口的方向依次减小；

所述副斜齿轮组包括多个呈环形设置的副斜齿轮，多个所述副斜齿轮的内侧壁上分别开设有与多个所述主斜齿轮上的齿槽相适配的齿槽，多个所述副斜齿轮与所述套筒内侧壁可拆卸固定连接；

所述套筒与所述壳体之间设置有用于活动卡接所述套筒以防止其沿所述柱形槽滑出的限位件。

通过上述技术方案，将传统的直接转动阀门阀杆的驱动方式改成了间接转动的方式，将液压筒中活塞板的上下运动转化成了套筒的转动，利用液压直线驱动，不仅精度高，控制方便，并且整体上使得阀门驱动器的体积小，重量轻，通过设置多个液压筒以及相应的主斜齿轮组以及副斜齿轮组，可以通过多个液压筒精确地控制套筒的转动角度，即控制阀门阀杆的转动角度；通过将各个主斜齿轮的齿槽密度设置的同步，当液压腔中的活塞板运动相同长度时，各个主斜齿轮带动套筒转动的角度是不一样的，由此实现粗调与微调相结合，使得阀门驱动器的驱动精度得以大幅度提升，上述控制由于直接采用机械传动控制，一步到位，相较于传统的检测—调整—稳定的控制模式，阀门达到精确转动位置的时间更短；各个组件之间可拆卸的连接方式也使得整个阀门驱动器拆装都十分方便，当后期有零部件损坏时，可以轻松地实现维护。

进一步的，所述壳体上远离所述开口的一端面开设有通孔，所述套筒远离壳体开口的一端同轴连接有一标志杆，所述标志杆远离所述套筒的一端穿过所述通孔延伸到壳体的外部，且端面开设有用于标志套筒转动角度的刻度标尺。

通过上述技术方案，可以从壳体外部直接读出套筒转动角度，十分方便。

进一步的，所述壳体远离所述开口的一端开设有用于方便将所述驱动组件移出所述柱形槽的移出口，所述移出口处螺纹连接有端盖，所述通孔开设于所述端盖上；

所述标志杆穿过所述通孔且其外壁与所述通孔的内侧壁之间设置有“o”型密封圈，所述端盖远离所述柱形槽内部的一侧设有用于限定所述标志杆上下运动的呈环形的压盖。

通过上述技术方案，使得整个驱动组件可以方便的更换拆装。

进一步的，所述套筒与所述柱形槽内侧壁之间设置有多个轴承，所述柱形槽内开设有多个限位螺纹槽，所述限位螺纹槽上螺纹连接有多个用于限定多个所述轴承位置的第一压紧螺母，所述第一压紧螺母位于所述轴承的下方且二者上下侧面相接触。

通过上述技术方案，可以使得套筒能够灵活地拆卸设置于柱形槽内部，上述轴承也使得套筒的外壁与柱形槽的内壁之间不会产生摩擦，方便套筒转动。

进一步的，所述套筒的外侧壁上沿其轴向设置有条形预定位槽，所述壳体上设置有预定位孔，所述预定位孔中螺纹连接有定位螺栓；

当所述定位螺栓的一端插接到所述预定位槽中时，所述套筒的转动角度为0°。

通过上述技术方案，可以在安装完驱动器后通过定位螺栓预置好套筒的位置，调节好此时活塞板的位置，此位置即为校零位置，利用此定位螺杆，可以方便的实现整个阀门驱动器的校准复位，操作十分简单方便。

进一步的，所述套筒远离所述壳体开口的一端为驱动连接部，靠近所述壳体开口的一端为夹持部，所述驱动连接部上连接有所述副斜齿轮组，所述夹持部上的内侧壁上开设有与所述阀门阀杆的形状相适配的夹持槽。

通过上述技术方案，利用套筒的转动直接带动阀门阀杆的转动，省去了传动装置，效果可靠且阀门转动角度与套筒的转动角度保持一致。

进一步的，所述套筒的内侧壁上绕其轴向开设有多个定位螺纹槽，多个所述副斜齿轮的外侧壁上分别开设有与所述定位螺纹槽相适配的螺纹，所述副斜齿轮与所述套筒内侧壁螺纹连接；

所述套筒的侧壁上开设有定位螺孔，所述副斜齿轮的外侧壁上开设有定位凹槽，所述定位螺孔中穿设有定位杆，所述定位杆与所述螺孔螺纹连接且一端伸入到所述定位凹槽中用以卡定所述副斜齿轮。

通过上述技术方案，使得一个套筒中可以随时根据需要更换副斜齿轮，即对套筒的转动精度可以实现方便的调节，并且，上述设置也使得整个驱动组件的拆卸十分方便简单，各个零部件都可以方便的实现更换，维护简单。

进一步的，所述限位件包括与所述套筒内侧壁螺纹连接的第二压紧螺母。

通过上述技术方案，可以有效地防止套筒从柱形槽中滑出。

进一步的，所述套筒内侧壁上设置有用于固定所述液压筒的含油轴承。

通过上述技术方案，可以使得置于柱形槽中的液压筒更加的稳定，不会产生径向上的晃动。

进一步的，所述连杆与主斜齿轮相接的一段设置有插孔，所述主斜齿轮上与所述插孔相配合设置有插槽，所述连杆与所述主斜齿轮之间螺纹连接且所述插孔及插槽中设置有用以防止主斜齿轮与连杆之间发生相对转动的插销。

通过上述技术方案，使得连杆与主斜齿轮之间可以拆卸，在不影响传动效果的情况下，便于后期维护。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）通过将传统的直接转动阀门阀杆的驱动方式改为间接驱动的方式，利用液压筒中活塞板的上下运动实现套筒的转动，使得整个阀门驱动器体积小，重量轻，并且阀门的驱动方式简单，易于控制；

（2）通过设置多级精度不同的驱动组件，使得整个阀门驱动器能够精确地驱动套筒转动，相较于传统的闭环驱动控制，阀门阀杆能够在很短的时间内带动阀板转动到设定位置，在保证驱动精度的前提下，显著加快了阀门驱动器的响应速度；

（3）通过将整个阀门驱动器中的零部件采用分体可拆卸的方式连接，使得整个阀门驱动器后期的拆装维护都十分简单，并且由于各个零部件均采用分体设置，当某一零件损坏后，可以直接更换该零件而非全部更换，由此也可以大幅的降低阀门驱动器的维护成本，具有显著的经济实用价值。

附图说明

图1为本发明高精度阀门驱动器的整体结构示意图；

图2为图1中a部的局部放大示意图。

附图标志：1、壳体；2、柱形槽；3、吊装孔；4、套筒；5、夹持槽；6、轴承；7、第一压紧螺母；8、驱动组件；9、液压筒；10、主斜齿轮；11、副斜齿轮；12、内筒体；13、外筒体；14、环状液压腔；15、活塞板；16、连杆；17、星形密封圈；18、定位杆；19、第二压紧螺母；20、标志杆；21、刻度标尺；22、端盖；23、“o”型密封圈；24、条形预定位槽；25、预定位孔；26、定位螺栓；27、含油轴承；28、第三压紧螺母；29、插孔；30、插销；31、压盖。

具体实施方式

下面结合实施例及图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

如图1所示，一种高精度阀门驱动器，包括壳体1，壳体1内沿其长度方向开设有呈圆柱形的柱形槽2，柱形槽2在壳体1的一端形成开口。壳体1的外侧壁上设置有吊装孔3。在柱形槽2内同轴转动套设有套筒4。套筒4远离壳体1开口的一端为驱动连接部，靠近壳体1开口的一端为夹持部，驱动连接部上连接有副斜齿轮组，夹持部上的内侧壁上开设有与阀门阀杆的形状相适配的夹持槽5。在使用时，阀门阀杆的一端直接伸入到上述夹持槽5中，利用套筒4的转动直接带动阀门阀杆的转动，省去了传动装置，效果可靠且阀门转动角度与套筒4的转动角度保持一致。

套筒4与柱形槽2内侧壁之间设置有多个轴承6，柱形槽2内开设有多个限位螺纹槽，限位螺纹槽上螺纹连接有多个用于限定多个轴承6位置的第一压紧螺母7，第一压紧螺母7位于轴承6的下方且二者上下侧面相接触。套筒4通过轴承6转动连接在柱形槽2的内部，方便转动且在自身径向上不会产生晃动，有利于套筒4转动位置的精确控制。上述轴承6也使得套筒4的外壁与柱形槽2的内壁之间不会产生摩擦，方便套筒4转动。

如上所述，套筒4靠近壳体1的开口处设置有用于夹持阀门阀杆的夹持部，柱形槽2内还设置有用于驱动套筒4绕其轴向转动的驱动组件8。

大体而言，驱动组件8包括相互配合设置的液压筒9组、主斜齿轮组以及如前所述的副斜齿轮组。

其中，如图2所示，液压筒9组包括多个同轴设置的液压筒9，液压筒9包括同轴心线设置的外筒体13与内筒体12，外筒体13、内筒体12与柱形槽2同轴设置，内筒体12与外筒体13之间形成环状液压腔14，液压腔内上下滑移设置有活塞板15，外筒体13上下两端开设有与外部液压设备相连通的液压通道（为简化示意，外部液压设备及液压通道图中未示出），液压通道内设置有换向阀。上述液压通道与外部液压装置相连通，由外部的液压装置控制活塞板15的上下运动。

主斜齿轮组包括多个主斜齿轮10，副斜齿轮组包括多个副斜齿轮11，多个主斜齿轮10分别通过连杆16与多个液压筒9中的活塞板15固定连接，连杆16与外筒体13与内筒体12之间呈密封设置，二者之间设置有密封圈，在本发明中，连杆16的外壁上设置有至少一个星形密封圈17。优化的，多个主斜齿轮10的直径朝向壳体1开口的方向依次减小，多个主斜齿轮10的齿槽密度朝向壳体1开口的方向依次减小。主斜齿轮10的直径依次减小，则说明远离开口处的主斜齿轮10的直径最大，即该主斜齿轮10对应的副斜齿轮11的直径最小，如图1所示，上述设置可以利用下一级的副斜齿轮11作为档件，避免上述主斜齿轮10掉出到柱形槽2外部，增加驱动组件8的可靠性。上述设置的优势还在于，远离壳体1开口的主斜齿轮10齿槽密度最高，即精度最高，作为精调使用，相对的，越靠近壳体1开口处的主斜齿轮10齿槽密度越低，作为粗调节使用，粗调节时活塞板15运动的距离很长，误差较大，精调节时相对的活塞板15所需运动的距离很小，误差较小，上述设计很好的满足了上述需要。同时，多个同轴线设置的液压筒9，当其中一个损坏时，显然整个系统仍然可以正常的工作，只是在精度或者达到预定精度的时间上回发生变化，增强了系统的可靠性。最后，整个液压筒9与壳体1分离设置，既方便安装，液压筒9又能得到壳体1的有效保护，不易受损，使用寿命长。

如图1所示，副斜齿轮组包括多个呈环形设置的副斜齿轮11，多个副斜齿轮11的内侧壁上分别开设有与多个主斜齿轮10上的齿槽相适配的齿槽，多个副斜齿轮11与套筒4内侧壁可拆卸固定连接。详述的，套筒4的内侧壁上绕其轴向开设有多个定位螺纹槽，多个副斜齿轮11的外侧壁上分别开设有与定位螺纹槽相适配的螺纹，副斜齿轮11与套筒4内侧壁螺纹连接，使用时，直接将副斜齿轮11旋转套入到套筒4中即可。

套筒4的侧壁上开设有定位螺孔，副斜齿轮11的外侧壁上开设有定位凹槽，定位螺孔中穿设有定位杆18，定位杆18与螺孔螺纹连接且一端伸入到定位凹槽中用以卡定副斜齿轮11，卡定后的副斜齿轮11不会在受到主斜齿轮10挤压时与套筒4之间发生相对转动。上述技术方案，也使得一个套筒4中可以随时根据需要更换副斜齿轮11，即对套筒4的转动精度可以实现方便的调节，并且，上述设置也使得整个驱动组件8的拆卸十分方便简单，各个零部件都可以方便的实现更换，维护简单。

为了避免套筒4从柱形槽2中滑出，套筒4与壳体1之间设置有用于活动卡接套筒4以防止其沿柱形槽2滑出的限位件。限位件包括与套筒4内侧壁螺纹连接的第二压紧螺母19。

优化的，为了可以方便地从壳体1外部直接读出套筒4转动角度，壳体1上远离开口的一端面开设有通孔，套筒4远离壳体1开口的一端同轴连接有一标志杆20，标志杆20远离套筒4的一端穿过通孔延伸到壳体1的外部，且端面开设有用于标志套筒4转动角度的刻度标尺21。使用者可以直接通过上述读数便可以了解到阀门阀杆的转动角度。

为了使得整个驱动组件8可以方便的更换拆装，壳体1远离开口的一端开设有用于方便将驱动组件8移出柱形槽2的移出口，移出口处螺纹连接有端盖22，通孔开设于端盖22上。标志杆20穿过通孔且其外壁与通孔的内侧壁之间设置有“o”型密封圈23，端盖22远离柱形槽2内部的一侧设有用于限定标志杆20上下运动的呈环形的压盖31。

如图1所示，套筒4的外侧壁上沿其轴向设置有条形预定位槽24，壳体1上设置有预定位孔25，预定位孔25中螺纹连接有定位螺栓26。当定位螺栓26的一端插接到预定位槽中时，套筒4的转动角度为0°。上述技术方案，可以在安装完驱动器后通过定位螺栓26预置好套筒4的位置，调节好此时活塞板15的位置，此位置即为校零位置，利用此定位螺杆，可以方便的实现整个阀门驱动器的校准复位，操作十分简单方便。

为了可以使得置于柱形槽2中的液压筒9更加的稳定，不会产生径向上的晃动，套筒4内侧壁上设置有用于固定液压筒9的含油轴承27，具体而言，上述含油轴承27利用第三压紧螺母28固定于套筒4中，上述含有轴承6设置于最外层的液压筒9与套筒4内侧壁之间。

为了使得连杆16与主斜齿轮10之间可以拆卸，进一步的，连杆16与主斜齿轮10相接的一段设置有插孔29，主斜齿轮10上与插孔29相配合设置有插槽，连杆16与主斜齿轮10之间螺纹连接且插孔29及插槽中设置有用以防止主斜齿轮10与连杆16之间发生相对转动的插销30。上述方案在不影响传动效果的情况下，方便了后期维护。

本发明中的高精度阀门驱动器，将传统的直接转动阀门阀杆的驱动方式改成了间接转动的方式，将液压筒9中活塞板15的上下运动转化成了套筒4的转动，利用液压直线驱动，不仅精度高，控制方便，并且整体上使得阀门驱动器的体积小，重量轻。通过设置多个液压筒9以及相应的主斜齿轮组以及副斜齿轮组，可以通过多个液压筒9精确地控制套筒4的转动角度，即控制阀门阀杆的转动角度；通过将各个主斜齿轮10的齿槽密度设置的同步，当液压腔中的活塞板15运动相同长度时，各个主斜齿轮10带动套筒4转动的角度是不一样的，由此实现粗调与微调相结合，使得阀门驱动器的驱动精度得以大幅度提升，上述控制由于直接采用机械传动控制，一步到位，相较于传统的检测—调整—稳定的控制模式，阀门达到精确转动位置的时间更短。各个组件之间可拆卸的连接方式也使得整个阀门驱动器拆装都十分方便，当后期有零部件损坏时，可以轻松地实现维护。

以所述上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。