阀门执行器手轮机构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种阀门执行器手轮机构，包括手轮轴总成和与手轮轴总成相连接的测力总成，所述测力总成包括设置在主壳体（17）上的蜗杆安装座（18），在蜗杆安装座（18）内设置有蜗杆轴（15），蜗杆轴（15）与蜗杆安装座（18）之间设置有测量传感机构和蜗杆固定装置。本发明通过利用轴向力传感器来替代原来的机械测力装置，可以精确测量蜗杆轴所受轴向力的大小，测量精度不受温度的影响，同时实现手轮机构的分体安装，提高装配效率。
【专利说明】阀门执行器手轮机构
【技术领域】
[0001] 本发明涉及手轮机构，尤其是阀门执行器手轮机构。
【背景技术】
[0002] 阀门执行器领域手轮机构一般都是在断电情况下人工操作时使用，利用蜗杆带动 蜗轮旋转，然后通过主轴进行输出。在电动机工作时，为了防止电动机过载，需要对蜗杆所 受轴向力的大小进行判断，如果轴向力过大，则中央处理器就会令电动机断电，停止工作。
[0003] 目前在阀门执行器领域，一般采用机械的方法来判断轴向力的大小，它是通过测 量装在蜗杆轴上的碟簧受到轴向力之后的变形量来计算轴向力的大小，用这种方法测量的 轴向力大小不精确，因为数个碟簧拼在一起时，它们的变形量和所受轴向力的大小并不呈 线性变化；另外碟簧被装在主壳体内，里面充满润滑油，执行器工作时润滑油的温度最高可 以达到80° C，而有时在我国北方地区执行器开始工作的温度最低有-30° C，温度对碟簧 的弹性系数的影响是非常大的，这样也会使得该装置测量的轴向力不准确，而且这种机构 比较复杂，安装起来非常困难，工作可靠性较差。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是现有技术中的阀门执行器采用的是机械的方法来判 断轴向力的大小，而这种方法测量的轴向力大小不精确，容易受温度影响，且机构复杂，安 装起来非常困难，工作可靠性较差。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下： 本发明阀门执行器手轮机构，包括手轮轴总成和与手轮轴总成相连接的测力总成，所 述测力总成包括设置在主壳体上的蜗杆安装座，在蜗杆安装座内设置有蜗杆，蜗杆与蜗杆 安装座之间设置有测量传感机构和蜗杆固定装置。通过在蜗杆与蜗杆安装座之间设置测量 传感机构，当蜗杆受到轴向力时，可以通过测量传感机构感应出轴向力的大小。
[0006] 做为本发明的优选方案，测量传感机构包括位于蜗杆轴前端的端部传感装置和位 于蜗杆中部与端部传感装置相配合的中部传感测量装置。当蜗杆受到轴向力时，可以通过 位于蜗杆轴前端的端部传感装置和位于蜗杆中部的中部传感测量装置来感应出轴向力的 大小。
[0007] 做为本发明的优选方案，中部传感测量装置包括套置在蜗杆中部的轴向力传感 器，在轴向力传感器左右两侧分别设置有第一传感部和第二传感部。蜗杆所受到轴向力，通 过第一传感部或第二传感部来传感到轴向力传感器上，轴向力传感器受力后感应出一个电 阻，阻值大小会传输给中央处理器,从而感应出轴向力的大小。
[0008] 做为本发明的优选方案，第一传感部包括套置在蜗杆上的第一滚针推力轴承、第 一碟簧和第一挡圈，第一滚针推力轴承位于轴向力传感器左侧，第一碟簧自左侧将第一挡 圈压在第一滚针推力轴承上。第一碟簧是为了减小冲击。当蜗杆轴受到轴向力向右时，蜗 杆轴会有向右运动的趋势，蜗杆轴端挡圈通过外花键套、第一碟簧、第一碟簧挡圈、第一滚 针推力轴承把轴向力传递给轴向力传感器的内圈，轴向力传感器的外圈被蜗杆轴安装座固 定，使得轴向力传感器的内外圈有被压缩的趋势，从而感应出轴向力的大小。
[0009] 做为本发明的优选方案，第二传感部包括套置在蜗杆上的第二滚针推力轴承、第 二碟簧和第二挡圈，第二滚针推力轴承位于轴向力传感器右侧，第二碟簧自右侧将第二挡 圈压在第二滚针推力轴承上。第二碟簧是为了减小冲击。当蜗杆轴受到向左的轴向力时， 蜗杆轴会有向左移动的趋势，它的轴肩就会压到蜗杆轴上的第二碟簧，第二碟簧会通过第 二挡圈、第二滚针推力轴承把轴向力传递给轴向力传感器，轴向力传感器的外圈被传感器 压盖固定，使得轴向力传感器的内外圈有被压缩的趋势，轴向力传感器受力后感应出一个 电阻，阻值大小由中央处理器来进行判断，从而得出轴向力的大小。
[0010] 做为本发明的优选方案，还包括传感器压盖，传感器压盖设置在蜗杆轴安装座前 端、自左侧将轴向力传感器固定在蜗杆轴安装座上。轴向力传感器的外圈被传感器压盖固 定，使得轴向力传感器的内外圈有被压缩的趋势，从而感应出轴向力的大小。
[0011] 做为本发明的优选方案，端部传感装置包括外花键套、蜗杆轴端固定螺钉、蜗杆轴 端挡圈、平键和内花键套，平键设置在蜗杆轴前部的键槽内，外花键套设置在平键外部，蜗 杆轴端固定螺钉穿过蜗杆轴将蜗杆轴端挡圈固定在蜗杆轴前端，蜗杆轴端挡圈压在外花键 套上。当蜗杆轴受到向右的轴向力时，蜗杆轴有向右运动的趋势，蜗杆轴端挡圈通过外花键 套筒传递给第一碟簧最终把轴向力传递给轴向力传感器。
[0012] 做为本发明的优选方案，蜗杆固定装置包括由前到后依次设置在蜗杆轴上的油 封、衬套和弹性挡圈。油封用来密封主壳体的润滑油，以防润滑油流入装有轴向力传感器的 腔体。衬套的外圆面和蜗杆轴安装座为过渡配合，内圆面跟蜗杆轴是间隙配合，主要是支撑 作用。挡圈的左侧面与衬套相贴合，防止衬套轴向滑动。
[0013] 做为本发明的优选方案，手轮轴总成包括手轮，手轮末端与手轮轴壳体连接，手轮 轴壳体内设置有第二衬套，第二衬套与手轮轴壳体通过过渡配合连接在一起，手轮轴前端 穿过第二衬套与手轮固定连接、末端通过圆柱销与内花键套连接。手轮轴总成主要是把手 轮所受的转矩传递给蜗杆轴。人施加给手轮的转矩通过与手轮连接的平键传递给手轮轴， 手轮轴通过圆柱销讲转矩传递到内花键套上，内花键套再传递给与之相啮合的外花键，夕卜 花键套再通过与之连接的平键最终传递给蜗杆轴。
[0014] 本发明阀门执行器手轮机构的安装方法如下： a、 将油封、衬套和弹性挡圈由前到后依次装入蜗杆轴安装座后部； b、 将蜗杆轴穿入蜗杆轴安装座； c、 将第一碟簧，第一挡圈和第一滚针推力轴承由内至外依次套置在蜗杆轴上，第一滚 针推力轴承与轴向力传感器左侧相接触； d、 将第二挡圈、第二碟簧、第二滚针推力轴承及轴向力传感器由内至外依次套置在蜗 杆轴中部； e、 盖上传感器压盖，传感器压盖自左侧压住轴向力传感器并固定在蜗杆轴安装座上； f、 将平键装入蜗杆轴的键槽里，在平键外套置安装外花键； g、 蜗杆轴端固定螺钉将蜗杆轴挡圈固定在蜗杆轴末端； h、 最后将蜗杆轴安装座通过螺栓装入主壳体，来实现所述机构的分体安装。
[0015] 本发明阀门执行器手轮机构利用轴向力传感器来替代原来的机械测力装置，可以 精确测量蜗杆轴所受轴向力的大小，测量精度不受温度的影响，同时实现手轮机构的分体 安装，提1?装配效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本发明阀门执行器手轮机构的剖视图。
[0017] 图2是本发明阀门执行器手轮机构A部放大图。
【具体实施方式】
[0018] 如图1、2所示，本发明阀门执行器手轮机构，包括手轮轴总成和与手轮轴总成相 连接的测力总成。
[0019] 手轮轴总成包括手3,手轮3末端与手轮轴壳体5连接，手轮轴壳体5内设置有第 二衬套4,第二衬套4与手轮轴壳体5通过过渡配合连接在一起，然后用第二弹性挡圈6卡 住，防止衬套4轴向移动。手轮轴7穿过衬套4通过位于手轮轴7前部的第二平键25与手 轮3连接在一起，手轮轴7顶端通过第二固定螺钉2把手轮端挡圈1固定在手轮3外端，以 防止手轮3轴向移动。手轮轴7末端通过圆柱销24与内花键套12固连在一起，然后再与 外花键套8相连，外花键套8和内花键套12二者可以轴向滑动。
[0020] 测力总成包括设置在主壳体17上的蜗杆安装座18,在蜗杆安装座18内设置有蜗 杆轴15,蜗杆轴15与蜗杆安装座18之间设置有测量传感机构和蜗杆固定装置。
[0021] 蜗杆固定装置包括由前到后依次设置在蜗杆轴15上的油封13、衬套16和弹性挡 圈14。
[0022] 测量传感机构包括位于蜗杆轴15前端的端部传感装置和位于蜗杆轴15中部与端 部感装置相配合的中部传感测量装置。
[0023] 端部传感装置包括外花键套8、蜗杆轴端固定螺钉9、蜗杆轴端挡圈10、平键11和 内花键套12，平键11设置在蜗杆轴15前部的键槽内，外花键套8套置在平键11外部，蜗 杆轴端固定螺钉9将蜗杆轴端挡圈10固定在蜗杆轴15前端，蜗杆轴端挡圈10压在外花键 套8上。当蜗杆轴15受到向右的轴向力时，蜗杆轴15有向右运动的趋势，蜗杆轴端挡圈10 通过外花键套筒8传递给第一挡圈23最终把轴向力传递给轴向力传感器19。
[0024] 中部传感测量装置包括套置在蜗杆轴15中部的轴向力传感器19,在轴向力传感 器19左右两侧分别设置有第一传感部和第二传感部。
[0025] 第一传感部包括套置在蜗杆轴15上的第一滚针推力轴承22、第一碟簧21和第一 挡圈23,第一滚针推力轴承22位于轴向力传感器19左侧，第一碟簧21自左侧将第一挡圈 23压在第一滚针推力轴承22上。第一碟簧21是为了减小冲击。在蜗杆轴安装座18前端设 置有传感器压盖20,传感器压盖20自左侧将轴向力传感器19固定在蜗杆轴安装座18上。 由于轴向力传感器19的外圈被传感器压盖20固定，使得轴向力传感器19的内外圈有被压 缩的趋势，从而感应出轴向力的大小。第二传感部包括套置在蜗杆轴15上的第二滚针推力 轴承26、第二碟簧28和第二挡圈27,第二滚针推力轴承26位于轴向力传感器19右侧，第 二碟簧28自右侧将第二挡圈27压在第二滚针推力轴承26上。第二碟簧28是为了减小冲 击。
[0026] 本发明阀门执行器手轮机构的工作原理是： 当蜗杆轴15受到向左的轴向力时，蜗杆轴15会有向左运动的趋势，它的轴肩就会压到 蜗杆轴15上的第二碟簧28,第二碟簧28会通过第二挡圈27、第二滚针推力轴承26把轴向 力传递给轴向力传感器19内圈，轴向力传感器19的外圈被传感器压盖20固定，使得轴向 力传感器19的内外圈有被压缩的趋势，轴向力传感器19受力后感应出一个电阻，阻值大小 由中央处理器来进行判断，从而得出轴向力的大小。
[0027] 当蜗杆轴15受到轴向力向右时，蜗杆轴15会有向右运动的趋势，蜗杆轴端挡圈10 通过外花键套8、第一碟簧21、第一挡圈23、第一滚针推力轴承22把轴向力传递给轴向力传 感器19的内圈，轴向力传感器19的外圈被蜗杆轴安装座18固定，使得轴向力传感器19的 内外圈有被压缩的趋势，从而感应出轴向力的大小。
[0028] 手轮轴总成主要是把手轮3所受的转矩传递给蜗杆轴15。人施加给手轮3的转矩 通过与手轮3连接的平键25传递给手轮轴7,手轮轴7通过圆柱销24将转矩传递到内花键 套12上，内花键套12再传递给与之相啮合的外花键8,外花键套8再通过与之连接的平键 11最终传递给蜗杆轴15。
[0029] 本发明阀门执行器手轮机构的安装方法如下： a、 将油封13、衬套16和弹性挡圈14由前到后依次装入蜗杆轴安装座18后部； b、 将蜗杆轴15穿入蜗杆轴安装座18 ; c、 将第一碟簧21，第一挡圈23和第一滚针推力轴承22由内至外依次套置在蜗杆轴15 上，第一滚针推力轴承22与轴向力传感器左侧相接触； d、 将第二挡圈27、第二碟簧28、第二滚针推力轴承26及轴向力传感器19由内至外依 次套置在蜗杆轴15中部； e、 盖上传感器压盖20,传感器压盖20自左侧压住轴向力传感器19并固定在蜗杆轴安 装座18上； f、 将平键11装入蜗杆轴15的键槽里，在平键外套置安装外花键8 ; g、 蜗杆轴端固定螺钉9将蜗杆轴挡圈10固定在蜗杆轴15末端； h、 最后将蜗杆轴安装座18通过螺栓装入主壳体17,来实现所述机构的分体安装。
[0030] 以上结合附图对本发明的优选实施方式做了详细说明，但本发明并不限于上述实 施方式，在所属【技术领域】技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前 提下作出各种变化。
【权利要求】
1. 一种阀门执行器手轮机构，其特征在于：包括手轮轴总成和与手轮轴总成相连接的 测力总成，所述测力总成包括设置在主壳体（17)上的蜗杆安装座（18)，在蜗杆安装座（18) 内设置有蜗杆轴（15)，蜗杆轴（15)与蜗杆安装座（18)之间设置有测量传感机构和蜗杆固 定装置。
2. 根据权利要求1所述的阀门执行器手轮机构，其特征在于：所述测量传感机构包括 位于蜗杆轴（15)前端的端部传感装置和位于蜗杆轴（15)中部与端部传感装置相配合的中 部传感测量装置。
3. 根据权利要求2所述的阀门执行器手轮机构，其特征在于：所述中部传感测量装置 包括套置在蜗杆轴（15 )中部的轴向力传感器（19 )，在轴向力传感器（19 )左右两侧分别设 置有第一传感部和第二传感部。
4. 根据权利要求3所述的阀门执行器手轮机构，其特征在于：所述第一传感部包括套 置在蜗杆轴（15)上的第一滚针推力轴承（22)、第一挡圈（23)和第一碟簧（21)，第一滚针推 力轴承（22 )位于轴向力传感器（19 )左侧，第一碟簧（21)自左侧将第一挡圈（23 )压在第一 滚针推力轴承（22)上。
5. 根据权利要求4所述的阀门执行器手轮机构，其特征在于：所述第二传感部包括套 置在蜗杆轴上的第二滚针推力轴承（26)、第二挡圈（27)第二碟簧（28)，第二滚针推力轴承 (26)位于轴向力传感器（19)右侧，第二碟簧（28)自右侧将第二挡圈（27)压在第二滚针推 力轴承（26)上。
6. 根据权利要求5所述的阀门执行器手轮机构，其特征在于：还包括传感器压盖（20)， 传感器压盖（20)设置在蜗杆轴安装座（18)前端、自左侧将轴向力传感器（19)固定在蜗杆 轴安装座（18)上。
7. 根据权利要求2所述的阀门执行器手轮机构，其特征在于：所述端部传感装置包括 内花键套（12 )、蜗杆轴端固定螺钉（9 )、蜗杆轴端挡圈（10 )、平键（11)和外花键（8 )，平键 (11)设置在蜗杆轴（15)前部的键槽内，外花键（8)设置在平键外部，蜗杆轴端固定螺钉（9) 穿过外花键（8)将蜗杆轴端挡圈（10)固定在蜗杆轴（15)前端，蜗杆轴端挡圈（10)压在外 花键（8)上。
8. 根据权利要求1所述的阀门执行器手轮机构，其特征在于：所述蜗杆固定装置包括 由前到后依次设置在蜗杆轴（15)上的油封（13)、衬套（16)和弹性挡圈（14)，弹性挡圈（14) 外圈卡在蜗杆轴安装座（18)上，内圈压在衬套（16)上。
9. 根据权利要求7所述的阀门执行器手轮机构，其特征在于：所述手轮轴总成包括手 轮（3 )，手轮（3 )末端通过平键（25 )与手轮轴（7 )连接，手轮轴壳体（5 )内设置有第二衬套 (4)，第二衬套（4)与手轮轴壳体（5)通过过渡配合连接在一起，手轮轴（7)前端穿过第二衬 套（4)与手轮（3)固定连接、末端通过圆柱销（24)与内花键套（12)连接。
10. 根据权利要求1所述的阀门执行器手轮机构，其特征在于安装方法如下： a、 将油封（13)、衬套（16)和弹性挡圈（14)由前到后依次装入蜗杆轴安装座（18)后 部； b、 将蜗杆轴（15)穿入蜗杆轴安装座（18); c、 将第一碟簧（21)，第一挡圈（23)和第一滚针推力轴承（22)由内至外依次套置在蜗 杆轴（15)上，第一滚针推力轴承（22)与轴向力传感器左侧相接触； d、 将第二挡圈（27)、第二碟簧（28)、第二滚针推力轴承（26)及轴向力传感器（19)由内 至外依次套置在蜗杆轴（15)中部； e、 盖上传感器压盖（20)，传感器压盖（20)自左侧压住轴向力传感器（19)并固定在蜗 杆轴安装座（18)上； f、 将平键（11)装入蜗杆轴（15)的键槽里，在平键外套置安装外花键（8); g、 蜗杆轴端固定螺钉（9)将蜗杆轴挡圈（10)固定在蜗杆轴（15)末端； h、 最后将蜗杆轴安装座（18)通过螺栓装入主壳体（17)，来实现所述机构的分体安装。
【文档编号】G01L5/00GK104156031SQ201410317551
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】聂建军, 李辉, 杨辉, 王英杰, 鄢鸿桢 申请人:中原工学院