变扭矩阀门驱动装置和阀门组件

1.本实用新型涉及一种阀门技术领域，尤其涉及一种变扭矩阀门驱动装置和一种阀门组件。


背景技术：

2.传统的阀门驱动装置，输出轴的扭矩与输入轴的扭矩成线性比例关系，即输入轴的扭矩一定时输出轴的扭矩也是定值。但是，对于90
°
回转的阀门(球阀，蝶阀)来说，打开或关闭的过程中，阀门本身所需要的扭矩是变化的，即在关闭(或开启)的瞬间(或很小角度范围内，也称为转动初期)扭矩需求最大，关闭(或开启)的转动后期扭矩需求相对很小。但由于输出轴的扭矩与输入轴的扭矩的线性比例关系，在选择驱动装置的时候，通常要选择大扭矩型号驱动装置，成本高。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的至少部分不足和问题，本实用新型的实施例提供了一种变扭矩阀门驱动装置和阀门组件，可以满足阀门转动初期扭矩需求大、转动后期扭矩需求小的要求，同时节省了成本。
4.一方面，本实用新型实施例提供的一种变扭矩阀门驱动装置，例如包括：箱体，设置有容置腔，所述箱体的相对两个侧壁上设置有相互间隔设置的第一轴孔、第二轴孔和第三轴孔；输入轴，穿设于所述第一轴孔内，所述输入轴包括输入端，所述输入端延伸至所述箱体之外；中间轴，穿设于所述第二轴孔内；输出轴，穿设于所述第三轴孔内；第一传动组件，设置在所述容置腔内，所述第一传动组件包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮上设置有第一偏心孔，所述第一偏心孔具有第一偏心距，所述第一齿轮通过所述第一偏心孔套设在所述输入轴上，所述第二齿轮上设置有第二偏心孔，所述第二偏心孔具有第二偏心距，所述第二齿轮通过所述第二偏心孔套设在所述中间轴上，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合、且所述第一偏心距等于所述第二偏心距；以及第二传动组件，设置在所述容置腔内，所述第二传动组件包括第三齿轮和第四齿轮，所述第三齿轮上设置有第一中心孔，所述第三齿轮通过所述第一中心孔套设在所述中间轴上、且与所述第二齿轮间隔设置，所述第四齿轮上设置有第二中心孔，所述第四齿轮通过所述第二中心孔套设在所述输出轴上，所述第四齿轮与所述第三齿轮啮合；其中，所述第一齿轮的分度圆直径等于所述第二齿轮的分度圆直径，所述第三齿轮的分度圆直径为所述第四齿轮的分度圆直径的一半，所述第一齿轮和所述第二齿轮的啮合处到所述输入轴的轴心的距离，与所述啮合处到所述中间轴的轴心的距离之和等于所述第一齿轮的所述分度圆直径。
5.另一方面，本实用新型的一个实施例提供的一种变扭矩阀门驱动装置，例如包括：箱体，其侧壁上设置有第一轴孔、第二轴孔和第三轴孔；输入轴，穿设于所述第一轴孔内；中间轴，穿设于所述第二轴孔内；输出轴，穿设于所述第三轴孔内；第一传动组件，包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮上设置有第一偏心孔，所述第一偏心孔具有第一偏心距，所述
第一齿轮通过所述第一偏心孔套设在所述输入轴上，所述第二齿轮上设置有第二偏心孔，所述第二偏心孔具有第二偏心距，所述第二齿轮通过所述第二偏心孔套设在所述中间轴上，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合、且所述第一偏心距等于所述第二偏心距；以及第二传动组件，设置在所述中间轴和所述输出轴之间；其中，所述第一齿轮的分度圆直径等于所述第二齿轮的分度圆直径，所述第一齿轮和所述第二齿轮的啮合处到所述输入轴的轴心的第一距离与所述啮合处到所述中间轴的轴心的第二距离之和，等于所述第一齿轮的所述分度圆直径。
6.在本实用新型的一个实施例中，所述输入轴包括输入端，所述输入端延伸至所述箱体之外；所述输出轴包括输出端，所述输出端延伸至所述箱体之外；所述输入段和所述输出端位于所述箱体的相对两侧。
7.在本实用新型的一个实施例中，所述输出轴位于所述中间轴和所述输入轴之间。
8.在本实用新型的一个实施例中，所述第二传动组件为齿轮传动组件、链轮传动组件、或皮带轮传动组件之一。
9.在本实用新型的一个实施例中，所述第二传动组件的传动比为0.5。
10.又一方面，本实用新型的一个实施例提供的一种阀门组件，例如包括：如前述任意一项所述的变扭矩阀门驱动装置；以及阀门本体，连接至所述变扭矩阀门驱动装置的所述输出轴。
11.在本实用新型的一个实施例中，所述阀门组件还包括驱动源。
12.在本实用新型的一个实施例中，所述驱动源为电动执行器、气动执行器、液动执行器或手动执行器。
13.上述至少一个技术方案具有如下优点或有益效果：
14.本实用新型通过设置第一传动组件，也即设置具有偏心距的一对齿轮啮合传动，使得传递的扭矩随着啮合处到齿轮轴的轴心的距离的变化而变化，来满足阀门主体的关闭过程或打开过程中转动初期需要的扭矩较大、转动后期需求的扭矩较小的需求，同时降低了因需要使用大扭矩型号的驱动源带来的高成本。此外，本实用新型实施例提供的课表扭矩阀门驱动装置结构简单，易于制造和使用。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型实施例提供的一种阀门组件的结构示意图。
17.图2为图1中的变扭矩阀门驱动装置的剖面结构示意图。
18.图3为图2中的第一传动组件的结构示意图。
19.图4为图3中的输入轴为0
°
时第一齿轮和第二齿轮的啮合状态的示意图。
20.图5为图3中的输入轴为180
°
时第一齿轮和第二齿轮的啮合状态的示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
22.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”和“一端”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、产品或设备固有的其他步骤或单元。
23.如图1所述，本实用新型实施例提供了一种阀门组件10。具体地，阀门组件10例如包括：变扭矩阀门驱动装置100和阀门本体200。阀门本体200连接变扭矩阀门驱动装置100。变扭矩阀门驱动装置100用于驱动阀门本体200打开或者关闭。
24.此外，在本实用新型的一些实施例中，所述阀门组件10还可以包括驱动源300。驱动源300也称执行机构，用于给变扭矩阀门驱动装置100提供动力，以通过变扭矩阀门驱动装置100来驱动阀门主体200打开或者关闭。具体地，按其能源形式分类，所述驱动源300可例如为电动执行器、气动执行器、液动执行器。其中，气动执行器用压缩空气作为能源，其特点是结构简单、动作可靠、平稳、输出推力较大、维修方便、防火防爆，而且价格较低，因此广泛地应用于化工、造纸、炼油等生产过程中，它可以方便地与被动仪表配套使用。电动执行器的能源取用方便，信号传递迅速。液动执行器的特点是输出推力很大。此外，驱动源300还可以为手动执行器，本实用新型不以此为限。
25.此外，如图1和图2所示，变扭矩阀门驱动装置10例如包括：箱体110、输入轴120、输出轴140、第一传动组件150、第二传动组件160。
26.其中，箱体110例如设置有容置腔111，用于容置变扭矩阀门驱动装置10的其它零部件和为变扭矩阀门驱动装置10的其它零部件提供支撑和安装位置。所述箱体110的相对两个侧壁上设置有相互间隔设置的第一轴孔、第二轴孔和第三轴孔。
27.输入轴120例如用于接入输入扭矩和动力，穿设于所述第一轴孔内。中间轴130穿设于所述第二轴孔内，用于传递扭矩和动力。输出轴140穿设于所述第三轴孔内，用于输出扭矩和动力至阀门主体200。
28.如图2和图3所示，第一传动组件150设置在所述容置腔111内。所述第一传动组件150例如包括第一齿轮151和第二齿轮152，所述第一齿轮151上设置有第一偏心孔，所述第一偏心孔具有第一偏心距p2，所述第一齿轮151通过所述第一偏心孔套设在所述输入轴120上，所述第二齿轮152上设置有第二偏心孔，所述第二偏心孔具有第二偏心距p1，所述第二齿轮152通过所述第二偏心孔套设在所述中间轴130上，所述第二齿轮152与所述第一齿轮151啮合,所述第一齿轮151的分度圆直径d2等于所述第二齿轮152的分度圆直径d1，且所述第一偏心距p2等于所述第二偏心距p1，也即p1＝p2。所述第一齿轮151和所述第二齿轮152的啮合处到所述输入轴120的轴心的距离，与所述啮合处到所述中间轴130的轴心的距离之
和等于所述第一齿轮151的所述分度圆直径d2。
29.举例来说，假定图4中的输入轴120的位置为0
°
位置，此时，述第一齿轮151和所述第二齿轮152的啮合处o到所述输入轴120的轴心的距离为l2，所述啮合处o到所述中间轴130的轴心的距离为l1，由于p1＝p2，因此，l1+l2＝d1＝d2。
30.当输入轴120转动180
°
后，输入轴120和中间轴130的啮合状态参见图5，此时输入轴120的位置为180
°
位置。第一齿轮151和所述第二齿轮152的啮合处o’到所述输入轴120的轴心的距离为l2’，所述啮合处o到所述中间轴130的轴心的距离为l1’，由于p1＝p2，因此，l1’+l2’＝d1＝d2。
31.因此，在整个转动过程中，第一齿轮151和所述第二齿轮152一直处于啮合状态，但是啮合处到中间轴130的轴心的距离逐渐变化，因此，当输入轴120的输入扭矩恒定时，中间轴130的扭矩会随着啮合处到中间轴130的轴心的距离的变化而变化。
32.如此一来，通过设置第一传动组件，也即设置具有偏心距的一对齿轮啮合传动，使得传递的扭矩随着啮合处到齿轮轴的轴心的距离的变化而变化，来满足阀门主体200的关闭过程或打开过程中转动初期需要的扭矩较大、转动后期需求的扭矩较小的需求，降低了因需要使用大扭矩型号的驱动源带来的高成本。
33.再者，第二传动组件160位于所述容置腔111内、且设置在所述中间轴和所述输出轴之间。所述第二传动组件160为齿轮传动组件、链轮传动组件、或皮带轮传动组件之一，当然也可以为其它传动组件，本实用新型不以此为限。
34.具体地，如图2所示，所述第二传动组件160例如包括第三齿轮161和第四齿轮162，所述第三齿轮161上设置有第一中心孔，所述第三齿轮161通过所述第一中心孔套设在所述中间轴130上、且与所述第二齿轮152间隔设置。所述第四齿轮162上设置有第二中心孔，所述第四齿轮162通过所述第二中心孔套设在所述输出轴140上，所述第四齿轮162与所述第三齿轮161啮合。通过设置第二传动组件，可以将从输入轴120传递到中间轴130的扭矩，进一步传递到输出轴140甚至是阀门主体200上。
35.可选地，所述第三齿轮161的分度圆直径为所述第四齿轮162的分度圆直径的一半。也即第二传动组件160的传动比为0.5。因此，当输入轴120从0
°
转到180
°
时，输出轴140从0
°
转动到90
°
位置，也即可以实现阀门主体200的打开或者关闭，同时满足输出轴140上转动初期的扭矩大，转动后期的扭矩小的要求。
36.承上述，如图4和图5所示，假定输入轴120的输入扭矩恒定为w，输出轴140在0
°
位置时扭矩为m1，在90
°
位置时扭矩为m2，那么，m1＝(w/l2)
×
l1
×
2，m2＝(w/l2')
×
l1'
×
2，同时，l2'＝l1，l1'＝l2；因此，
[0037][0038]
更具体地，当输入轴120从0
°
转动到180
°
位置时，啮合处到中间轴130的轴心的距离逐渐变大，因此，当输出轴140从0
°
转动到90
°
时，通过中间轴130传递到输出轴140的扭矩逐渐变小。
[0039]
此外，如图2所示，所述输入轴120例如包括输入端121，所述输入端121延伸至所述箱体110之外，以连接驱动源300。所述输出轴140包括输出端141，所述输出端141延伸至所
述箱体110之外；所述输入端121和所述输出端141位于所述箱体110的相对两侧。
[0040]
再者，所述输出轴140位于所述中间轴130和所述输入轴120之间。如此设置，可以节省变扭矩阀门驱动装置10所占用的空间。
[0041]
综上所述，本实用新型通过设置第一传动组件，也即设置具有偏心距的一对齿轮啮合传动，使得传递的扭矩随着啮合处到齿轮轴的轴心的距离的变化而变化，来满足阀门主体的关闭过程或打开过程中转动初期需要的扭矩较大、转动后期需求的扭矩较小的需求，同时降低了因需要使用大扭矩型号的驱动源带来的高成本。此外，本实用新型实施例提供的课表扭矩阀门驱动装置结构简单，易于制造和使用。
[0042]
此外，可以理解的是，前述实施例仅为本实用新型的示例性说明，在技术特征不冲突、固定不矛盾、不违背本实用新型的实用新型目的前提下，各个实施例的技术方案可以任意组合、搭配使用。
[0043]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。