阀门助力装置的制作方法

1.本技术涉及阀门技术领域，特别涉及一种阀门助力装置。


背景技术：

2.在化工设备、电厂设备等检维修行业内，阀门类设备数量众多，且阀门检维修工作量大。其中如重要的液体输送系统中的部分蝶阀、风阀以及手动闸阀等类型的大型手动阀门，单次开关需转动阀门的手轮百圈以上，时长达数十分钟，且在检修、试验过程中需多次开关阀门，不仅耗时费力，并且还存在较大的安全隐患，具体表现为：长时间旋转，作业人员的注意力完全集中在操作阀门的动作上，容易忽略现场环境的危险意外状况；长时间操作阀门，会使作业人员接触到超量的危险物品，特别是诸如核岛厂房中的辐射物；此外还增加了人员手部挤伤的风险。
3.综上，目前大型手动阀门在试验、检修过程中，完全依靠人力驱动手轮以完成阀门操作，具有工作效率低、劳动强度大、存在安全隐患等缺陷。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种阀门助力装置，通过设置驱动总成及转矩输出件，可以辅助作业人员对手动阀门进行旋转开关，以解决现有技术中人工对手动阀门进行操作时具有的工作效率低、劳动强度大、存在安全隐患的技术问题。
5.本技术提供的一种阀门助力装置，包括壳体、驱动总成及转矩输出件。
6.所述壳体供使用者握持。
7.所述驱动总成设于所述壳体的内腔，所述驱动总成包括马达以及与所述马达的输出轴传动连接的驱转轴。
8.所述转矩输出件与所述驱转轴传动连接，所述转矩输出件具有用于连接待开关阀门的阀杆的连接部，以通过所述连接部带动所述阀杆旋转而开闭所述阀门。
9.本技术中的阀门助力装置，在操作之前需拆除阀门的手轮，将连接部与阀杆直接或者间接连接之后，启动马达带动驱转轴、转矩输出件、连接部旋转，再由连接部带动阀杆旋转，从而替代了人工驱动手轮和阀杆旋转的操作。本技术实施例提供的阀门助力装置，采用马达作为动力源替代人工对阀杆输出转矩，降低了作业人员的劳动强度，提高了工作效率低；由于工作效率得到提升，使得作业人员在现场的逗留时间显著降低，进而减少了危险物品的接触时间，保证了作业人员的健康及安全；并且在开关阀门时，作业人员的手部不直接接触阀门，由此降低了手部被阀门挤伤的风险，同时也可将注意力转移至现场环境中，对于现场环境的危险状况更加敏感，进一步提升作业时的安全性。
10.在一种可能的设计方式中，所述驱动总成还包括传动连接于所述马达和所述驱转轴之间的变速机构，通过对所述变速机构进行变换操作可改变所述驱转轴和所述转矩输出件的转矩。
11.在一种可能的设计方式中，所述马达的输出轴和所述驱转轴上分别套固有主转齿
轮组和从转齿轮，所述主转齿轮组包括用于进行齿轮转数匹配的大主转齿轮、中主转齿轮及小主转齿轮；
12.所述变速机构包括与所述从转齿轮啮合的输出齿轮以及用于进行齿轮转数匹配的大传动齿轮、中传动齿轮及小传动齿轮，所述输出齿轮、所述大传动齿轮、所述中传动齿轮及所述小传动齿轮均套固于一个活动轴上，所述活动轴的两端延伸至所述壳体的外部供使用者推动；
13.经推动的所述活动轴可轴向移动并带动所述大传动齿轮、所述中传动齿轮及所述小传动齿轮移动，以啮合对应的所述小主转齿轮、所述中主转齿轮及所述大主转齿轮，从而实现通过对所述变速机构进行变换操作以改变所述驱转轴和所述转矩输出件的转矩。
14.在一种可能的设计方式中，所述壳体的内腔设有相对设置的轴安装座一及轴安装座二，所述输出轴和所述活动轴转动连接于所述轴安装座一和所述轴安装座二之间，并且所述活动轴还可在所述轴安装座一和所述轴安装座二上轴向活动，所述轴安装座二的外侧转动连接有所述驱转轴。
15.在一种可能的设计方式中，所述阀门助力装置还包括：
16.过载保护机构，用于使所述驱转轴和所述转矩输出件连接或者分离，以在所述阀杆旋转到位时能够将所述驱转轴与所述转矩输出件的传动断开。
17.在一种可能的设计方式中，所述过载保护机构包括弹性件及导向槽，所述驱转轴上靠近于所述转矩输出件的部位滑动设置于所述导向槽内，所述驱转轴可在所述导向槽内摆动以使所述驱转轴和所述转矩输出件连接或者分离，所述弹性件连接于所述壳体与所述驱转轴之间，可为所述驱转轴在摆动时提供复位作用力。
18.在一种可能的设计方式中，所述驱转轴与所述转矩输出件的旋转轴线相互垂直。
19.在一种可能的设计方式中，所述驱转轴和所述转矩输出件分别套固有相啮合的锥齿轮一和锥齿轮二。
20.在一种可能的设计方式中，所述驱转轴的长度与所述阀门助力装置的整体长度之比为4～6：10。
21.在一种可能的设计方式中，所述马达为气动马达或者液压马达。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本技术实施例提供的阀门助力装置的一例的示意图；
24.图2是图1另一视角的示意图；
25.图3是本技术实施例提供的变速机构的一例的示意图；
26.图4是图3另一状态时的示意图；
27.图5是图3再一状态时的示意图；
28.图6是本技术实施例提供的过载保护机构的一例的示意图；
29.图7是图6另一状态时的示意图。
30.附图标记：10、壳体；11、轴安装座一；12、轴安装座二；20、驱动总成；21、马达；211、输出轴；212、主转齿轮组；212a、大主转齿轮；212b、中主转齿轮；212c、小主转齿轮；22、驱转轴；221、从转齿轮；222、锥齿轮一；23、变速机构；231、输出齿轮；232、大传动齿轮；233、中传动齿轮；234、小传动齿轮；235、活动轴；30、转矩输出件；31、连接部；32、锥齿轮二；41、弹性件；42、导向槽。
具体实施方式
31.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
33.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“底”、“前”、“后”等指示的方位或者位置关系(若有的话)为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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技术的限制。
35.还需说明的是，本技术实施例中以同一附图标记表示同一组成部分或同一零部件，对于本技术实施例中相同的零部件，图中可能仅以其中一个零件或部件为例标注了附图标记，应理解的是，对于其他相同的零件或部件，附图标记同样适用。
36.在化工设备、电厂设备等检维修行业内，阀门类设备数量众多，且阀门检维修工作量大。其中如重要的液体输送系统中的部分蝶阀、风阀以及手动闸阀等类型的大型手动阀门，单次开关需转动阀门的手轮百圈以上，时长达数十分钟，且在检修、试验过程中需多次开关阀门，不仅耗时费力，并且还存在较大的安全隐患，具体表现为：长时间旋转，作业人员的注意力完全集中在操作阀门的动作上，容易忽略现场环境的危险意外状况；长时间操作阀门，会使作业人员接触到超量的危险物品，特别是诸如核岛厂房中的辐射物；此外还增加了人员手部挤伤的风险。
37.例如，在核电检维修行业内，如重要厂用水系统中的部分蝶阀(≥dn1000)、eba(安全壳换气通风系统)风阀以及手动闸阀(≥dn500)等类型的大型手动阀门，单次开关需转动手轮600圈以上，时长约20分钟。目前这类阀门在试验、检修过程中，完全都依靠人力驱动手
轮完成，并且需要双人配合，操作过程费时费力，且容易造成人员手部挤伤，另外，这些大型手动阀门分布于核电站各个生产厂房，周围环境复杂，尤其核岛厂房中还需考虑作业环境剂量率问题。因此，现场迫切需求便携并安全可靠的装置协助完成阀门类检修工作。
38.为了解决上述技术问题，本技术提供了一种阀门助力装置，通过设置驱动总成及转矩输出件，可以辅助作业人员对手动阀门进行旋转开关，以解决现有技术中人工对手动阀门进行操作时具有的工作效率低、劳动强度大、存在安全隐患的技术问题。
39.如图1、图2所示，本技术实施例提供的一种阀门助力装置，包括壳体10、驱动总成20及转矩输出件30。
40.壳体10供使用者握持。壳体10的外形为适于使用者的手部握持，比如为圆柱体结构。壳体10内部具有用于容纳马达21、驱转轴22、轴承、安装座、固定架等零件的腔体。
41.驱动总成20设于壳体10的内腔，驱动总成20包括马达21以及与马达21的输出轴211传动连接的驱转轴22。
42.转矩输出件30与驱转轴22传动连接，转矩输出件30具有用于连接待开关阀门的阀杆的连接部31，马达21输出的转矩依次传递至驱转轴22、转矩输出件30、连接部31后，通过连接部31带动阀门的阀杆旋转。
43.本技术实施例提供的阀门助力装置，在操作之前需拆除阀门的手轮，将连接部31与阀杆直接或者间接连接之后，启动马达21带动驱转轴22、转矩输出件30、连接部31旋转，再由连接部31带动阀杆旋转，从而替代了人工驱动手轮和阀杆旋转的操作。本技术实施例提供的阀门助力装置，采用马达21作为动力源替代人工对阀杆输出转矩，降低了作业人员的劳动强度，提高了工作效率低；由于工作效率得到提升，使得作业人员在现场的逗留时间显著降低，进而减少了危险物品的接触时间，保证了作业人员的健康及安全；并且在开关阀门时，作业人员的手部不直接接触阀门，由此降低了手部被阀门挤伤的风险，同时也可将注意力转移至现场环境中，对于现场环境的危险状况更加敏感，进一步提升作业时的安全性。
44.可选地，转矩输出件30的连接部31与阀杆可以直接连接。
45.具体地，连接部31的形状可以是个异型轴，插入对应阀杆的轴槽内，由此使连接部31与阀杆形成周向固定，而能够同步旋转。
46.具体地，连接部31的形状还可以是个套筒，套接在阀杆的外部，与阀杆形成周向固定，而能够同步旋转。
47.可选地，转矩输出件30的连接部31与阀杆也可以间接连接。
48.具体地，连接部31与阀杆之间可拆卸地设置衔接件，例如套筒或者联轴器，能够使连接部31与阀杆形成周向固定，而能够同步旋转。
49.可选地，马达21可以是能够控制转速的伺服马达步进马达，也可以是普通的气动马达、液压马达或者电动马达。
50.具体地，为了降低设备成本，选用普通马达21作为动力源。
51.如图3-图5所示，在一种实施例中，驱动总成20还包括传动连接于马达21和驱转轴22之间的变速机构23，通过对变速机构23进行变换操作可改变驱转轴22和转矩输出件30的转矩。
52.在本实施例中，为了使阀门助力装置的转矩和转速能够调节，以适用不同阻力的阀门。基于此目的，在马达21和驱转轴22之间增设变速机构23，通过对变速机构23进行变换
操作可改变驱转轴22以及转矩输出件30的转矩和转速。
53.在操作时，根据现场阀门情况选择适当变速机构23的档位，即可开启装置进行阀门开关工作。
54.可选地，变速机构23可以是无级变速机构。具体地，变速机构23是带式无级变速机构。
55.为了节约制造成本和运行成本，采用变速齿轮组作为变速机构23。如图3-图5所示，在一种实施例中，马达21的输出轴211和驱转轴22上分别套固有主转齿轮组212和从转齿轮221，主转齿轮组212包括用于进行齿轮转数匹配的大主转齿轮212a、中主转齿轮212b及小主转齿轮212c。
56.变速机构23包括与从转齿轮221啮合的输出齿轮231以及用于进行齿轮转数匹配的大传动齿轮232、中传动齿轮233及小传动齿轮234，输出齿轮231、大传动齿轮232、中传动齿轮233及小传动齿轮234均套固于一个活动轴235上，活动轴235的两端延伸至壳体10的外部供使用者推动。
57.经推动的活动轴235可轴向移动并带动大传动齿轮232、中传动齿轮233及小传动齿轮234移动，以啮合对应的小主转齿轮212c、中主转齿轮212b及大主转齿轮212a，从而实现通过对变速机构23进行变换操作以改变驱转轴22和转矩输出件30的转矩。
58.其中，大主转齿轮212a、中主转齿轮212b及小主转齿轮212c在马达21的输出轴211的布局为，从左向右依次是中主转齿轮212b、小主转齿轮212c、大主转齿轮212a。
59.此外，输出齿轮231、大传动齿轮232、中传动齿轮233及小传动齿轮234在活动轴235的布局为，从左向右依次是中传动齿轮233、大传动齿轮232、小传动齿轮234、输出齿轮231。
60.功率等于转矩和转速的乘积，即马达21的输出功率在额定的情况下，转速越大，转矩越小。本实施例中的变速机构23，对于驱转轴22和转矩输出件30提供了三种转矩调节方案，具体调节过程如下：
61.一是大转速、小转矩，如图3所示，使用者将活动轴235推动至最右端，使大主转齿轮212a与小传动齿轮234啮合，马达21的转矩依次经输出轴211、大主转齿轮212a、小传动齿轮234、活动轴235、输出齿轮231、从转齿轮221、驱转轴22、转矩输出件30传递，此时驱转轴22和转矩输出件30的转速最大，转矩最小，可对应转动小阻力的阀门。
62.二是小转速、大转矩，如图4所示，使用者在状态一的基础上将活动轴235向左推动，使小主转齿轮212c与大传动齿轮232啮合，马达21的转矩依次经输出轴211、小主转齿轮212c、大传动齿轮232、活动轴235、输出齿轮231、从转齿轮221、驱转轴22、转矩输出件30传递，此时驱转轴22和转矩输出件30的转速最小，转矩最大，可对应转动大阻力的阀门。
63.三是中转速、中转矩，如图5所示，使用者在状态二的基础上将活动轴235向左推动，使中主转齿轮212b与中传动齿轮233啮合，马达21的转矩依次经输出轴211、中主转齿轮212b、中传动齿轮233、活动轴235、输出齿轮231、从转齿轮221、驱转轴22、转矩输出件30传递，此时驱转轴22和转矩输出件30的转速适中，转矩也适中，可对应转动阻力相对较低的阀门。
64.需要说明的是，在变速齿轮组进行变换时，输出齿轮231始终与从转齿轮221啮合而保持传动连接。
65.可选地，输出轴211、驱转轴22及活动轴235在壳体10上通过对应设置的轴承进行安装和支撑。
66.如图3-图5所示，在一种实施例中，壳体10的内腔设有相对设置的轴安装座一11及轴安装座二12，输出轴211和活动轴235转动连接于轴安装座一11和轴安装座二12之间，并且活动轴235还可在轴安装座一11和轴安装座二12上轴向活动，轴安装座二12的外侧转动连接有驱转轴22。
67.本实施例进一步限定了输出轴211及活动轴235在壳体10上的安装方式。通过在壳体10的内腔设置轴安装座一11和轴安装座二12，输出轴211的两端分别转动连接于轴安装座一11和轴安装座二12上，活动轴235也转动连接于轴安装座一11和轴安装座二12上，并且活动轴235还可在轴安装座一11和轴安装座二12上轴向活动，即，使用者可以推动活动轴235左右活动，以使传动齿轮与对应的主转齿轮啮合。
68.此外，本实施例还进一步限定了驱转轴22在壳体10上的安装方式。驱转轴22的一端可以转动连接在轴安装座二12的外侧，驱转轴22的另一端可以通过轴承安装在壳体10内。
69.可选地，轴安装座一11和轴安装座二12可以开设轴孔，输出轴211、驱转轴22及活动轴235可以直接插接于轴孔内进行转动连接。
70.可选地，轴孔内还可以增设轴承，以进一步降低输出轴211、驱转轴22及活动轴235与轴安装座一11和轴安装座二12的转动阻力。
71.具体地，轴承的内圈与输出轴211、驱转轴22及活动轴235连接，外圈与轴孔的孔壁固定。
72.在一种实施例中，阀门助力装置还包括：
73.过载保护机构，用于使驱转轴22和转矩输出件30连接或者分离，以在阀杆旋转到位时能够将驱转轴22与转矩输出件30的传动断开。
74.为了更好地保护阀门助力装置以及待开关阀门的零部件，防止诸如传动齿轮、阀杆螺纹等部件损坏，当阀杆旋转到位时，过载保护机构能够将驱转轴22与转矩输出件30的传动断开。
75.可选地，过载保护机构可以是自动化机构，比如传感器和控制器，阀杆在旋转到位后，驱动轴的阻力会急速变大，此刻通过传感器监测驱动轴所受阻力值并发送至控制器，控制器接受到信息后立即控制马达21停机。
76.如图6、图7所示，在一种实施例中，过载保护机构包括弹性件41及导向槽42，驱转轴22上靠近于转矩输出件30的部位滑动设置于导向槽42内，驱转轴22可在导向槽42内摆动以使驱转轴22和转矩输出件30连接或者分离，弹性件41连接于壳体10与驱转轴22之间，可为驱转轴22在摆动时提供复位作用力。
77.本实施例具体限定了过载保护机构的设计方式。过载保护机构主要包括弹性件41及导向槽42，正常使用时，如图6所示，弹性件41将驱转轴22向上拉拽，使驱转轴22与转矩输出件30传动连接，当阀杆旋转到位时，转矩输出件30停转，此刻驱转轴22还受到马达21的转矩作用，驱转轴22在周向被限制的情况下会在径向移动，在导向槽42的导向作用下，如图7所示，驱转轴22向下摆动并与转矩输出件30的传动断开。
78.可选地，导向槽42可以是位于壳体10内的一个圆饼所开设形成的。
79.可选地，为了降低驱转轴22在导向槽42内的转动摩擦阻力，可以在驱转轴22上套设轴承，然后通过轴承放置于导向槽42内，轴承的外圈与导向槽42的槽壁滑动连接。
80.可选地，弹性件41可以是弹簧、拉簧、橡胶片等。
81.在一种实施例中，驱转轴22与转矩输出件30的旋转轴线相互垂直。
82.为了使用方便，避免驱转轴22呈竖立状的位于阀杆的上方，使使用者能够在阀门的侧方对阀杆进行操作，因此在本实施例中，驱转轴22与转矩输出件30的旋转轴线相互垂直。
83.可选地，可在驱转轴22上设置蜗杆，转矩输出件30的底部设置蜗轮，从而实现驱转轴22与转矩输出件30的旋转轴线相互垂直。
84.如图6、图7所示，在一种实施例中，驱转轴22和转矩输出件30分别套固有相啮合的锥齿轮一222和锥齿轮二32。
85.如前所述，驱转轴22与转矩输出件30的旋转轴线相互垂直，在本实施例中，还可以通过锥齿轮进行实现。其中，锥齿轮也称为伞齿轮、，用于相交轴间的传动，能够改变传动方向。
86.具体地，在驱转轴22的末端套固锥齿轮一222，在转矩输出件30的底部套固锥齿轮二32，锥齿轮一222和锥齿轮二32相啮合，从而实现驱转轴22与转矩输出件30传动连接，并且驱转轴22与转矩输出件30的旋转轴线相互垂直。
87.在一种实施例中，驱转轴22的长度与阀门助力装置的整体长度之比为4～6：10。
88.为了更好的保护使用者，使使用者的手部距离转矩输出件30相对较远，同时驱转轴22还具有一定的长度以令末端能够具有一定弹性，使驱转轴22能够实现上下摆动而与转矩输出件30分离，因此在本实施例中，驱转轴22的长度与阀门助力装置的整体长度之比为4～6：10。
89.在一种实施例中，马达21为气动马达或者液压马达。
90.在一些使用环境下，考虑到防爆要求，马达21不能采用电动的，并且，在检维修时通常处于断电状态。
91.考虑以上几点优选采用气动马达或者液压马达。
92.气动马达也称为风动马达，是指将压缩空气的压力能转换为旋转的机械能的装置。气动马达按结构分类为：叶片式气动马达，活塞式气动马达，紧凑叶片式气动马达，紧凑活塞式气动马达。
93.液压马达是液压系统的一种执行元件，它将液压泵提供的液体压力能转变为其输出轴211的机械能(转矩和转速)。液体是传递力和运动的介质。
94.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。