阅读说明：本技术 手动复位多动力直驱型多回转快速切断执行装置 (Manual reset multi-power direct-drive type multi-rotation rapid cut-off execution device ) 是由 田中山 赖少川 杨昌群 王永飞 赵升吨 牛道东 张晨 赵飞 刘孟轩 于 2020-03-03 设计创作，主要内容包括：本发明属于电动执行机构技术领域,特别是涉及一种手动复位多动力直驱型多回转快速切断执行装置,包括主箱体,所述主箱体上设有动力机构、动力切换机构、传动系统、多回转输出机构；所述动力机构通过传动系统带动多回转输出机构实现行程输出；所述动力机构包括电力驱动系统和手轮操作系统；所述动力切换机构用于实现电力驱动系统和手轮操作系统之间的切换。本发明简化了电动执行器的结构、优化了电动执行器的使用过程、提升了系统可靠性、提高了电动执行器的工作效率、降低了电动执行器的能耗,并有助于实现可远程智能化控制,实时监测油气系统。(The invention belongs to the technical field of electric actuating mechanisms, and particularly relates to a manual reset multi-power direct-drive type multi-rotation quick cut-off actuating device which comprises a main box body, wherein a power mechanism, a power switching mechanism, a transmission system and a multi-rotation output mechanism are arranged on the main box body; the power mechanism drives the multi-rotation output mechanism to realize stroke output through the transmission system; the power mechanism comprises an electric drive system and a hand wheel operating system; the power switching mechanism is used for realizing switching between the electric drive system and the hand wheel operation system. The invention simplifies the structure of the electric actuator, optimizes the use process of the electric actuator, improves the reliability of the system, improves the working efficiency of the electric actuator, reduces the energy consumption of the electric actuator, and is beneficial to realizing remote intelligent control and monitoring an oil-gas system in real time.)

手动复位多动力直驱型多回转快速切断执行装置

技术领域

本发明属于电动执行机构技术领域，特别是涉及一种手动复位多动力直驱型多回转快速切断执行装置。

背景技术

随着我国管道建设的快速发展，实现油气管道关键设备国产化的必要性日益迫切。油气管道关键设备国产化既是国家的要求，也是输油气企业降低建设和运营成本的需要，其国产化对于降低工程造价、打破国外的产品垄断和价格壁垒以及发展我们的民族产业、推动油气管道装备水平的提高具有重要意义。近年来，随着自动化控制过程中对安全要求的与日俱增，尤其在石油石化系统对大口径阀的安全需求已十分迫切。而电动执行器作为大口径阀控制系统的终端执行机构，其动力源来自于电力系统，当事故或者其它原因造成电力系统停电，电动执行器不能将阀门调整到安全需求位置，进而造成人员伤亡和财产损失。

目前市场上使用的大扭矩快速关断装置主要为气动执行器、电液执行器等。二者都是通过给非电力系统蓄能，在电源故障的情况下可以自动将阀门驱动到全开或全关位置。

但以上执行装置存在以下缺点：①电液执行器需要配套的液压系统，体积较大，维护工作困难，且价格昂贵；②气动执行器存在复杂的气路铺设工作，并且会有“漏气”的危险；③在极端情况下，导致电液和气动系统容易故障，稳定性较低；④使用螺母作为行程输出端，对于螺母的加工要求增高。

发明内容

为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种手动复位多动力直驱型多回转快速切断执行装置，将“分散多动力”和“手动复位”思想应用到传统电动执行器的设计过程中去，从而简化电动执行器的结构、优化电动执行器的使用过程、提升系统可靠性、提高电动执行器的工作效率、降低电动执行器的能耗，并有助于实现可远程智能化控制，实时监测油气系统。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种手动复位多动力直驱型多回转快速切断执行装置，其特殊之处在于：

包括主箱体，

所述主箱体上设有动力机构、动力切换机构、传动系统、多回转输出机构；

所述动力机构通过传动系统带动多回转输出机构实现行程输出；

所述动力机构包括电力驱动系统和手轮操作系统；

所述动力切换机构用于实现电力驱动系统和手轮操作系统之间的切换。

优选地，上述电力驱动系统包括在主箱体两侧对称分布的第一伺服电机和第二伺服电机。

优选地，上述动力切换机构包括滑移套，滑移套外侧安装有拨叉，拨叉通过拨叉操纵杆进行控制。

优选地，上述传动系统包括电机蜗杆轴，电机蜗杆轴两端分别连接第一伺服电机和第二伺服电机的动力输出端；

电机蜗杆轴通过蜗轮蜗杆机构将动力传递到传动蜗轮上，传动蜗轮空套在输出蜗杆轴上；

传动蜗轮的一侧通过齿槽与滑移套接合，另一侧通过第五圆螺母轴向定位在输出蜗杆轴上；

滑移套内通过滑移花键与输出蜗杆轴连接，可在输出蜗杆轴上进行轴向移动。

优选地，上述传动系统还包括手轮传动套，手轮传动套空套在输出蜗杆轴上，手轮传动套可通过齿槽与滑移套接合传递扭矩。

优选地，上述第一伺服电机通过第一伺服电机安装座安装在主箱体上，在第一伺服电机内部，第一伺服电机定子安装在第一伺服电机壳体上，第一伺服电机转子通过第一圆螺母、第二圆螺母固定在电机蜗杆轴上，第一伺服电机转子外表面贴有第一伺服电机永磁体组，第一伺服电机转子与第一伺服电机安装座之间有第一电磁抱闸装置，电机蜗杆轴通过第一轴承支撑在第一伺服电机壳体上，通过第二轴承支撑在第一伺服电机安装座上。

优选地，上述手轮操作系统包括手轮，手轮安装在手轮传动套的一侧。

优选地，上述多回转输出机构包括输出蜗杆，输出蜗杆与输出蜗杆轴同轴连接，输出蜗杆与输出蜗轮配合，输出蜗轮固定在输出轴上，输出轴安装于输出蜗轮蜗杆箱体上。

本发明的优点：

(1)本发明将“分散多动力”思想应用到一种手动复位多动力直驱型多回转快速切断执行装置上，首先，采用两个同转子的伺服直驱电机驱动，可以避免传统的单电机所造成的受力不平衡；其次，在某一伺服电机故障的时候，另一伺服电机允许短时间过载运行，保证油气系统的正常运行，给维修争取时间；最后，采用两个同轴电机使得执行器的驱动更加高效，经济；

(2)本发明将“伺服电直驱”思想应用到一种手动复位多动力直驱型多回转快速切断执行装置上，将两台伺服电机的定子轴与用于传动的蜗杆轴合而为一，省掉传统的联轴器系统，使得执行器的结构简单紧凑；

(3)本发明设计了一种可手动复位的执行机构，在本机构连接的阀门打开的情况下若突发事故或者其它原因造成电力系统停电，电磁阀失电制动，伺服电机无动力输出，可通过拨叉装置以实现自动和手动控制的切换，将手轮反转，从而关闭阀门，避免了人员伤亡和财产损失。

附图说明

图1是本发明的整体视图；

图2是本发明的电机蜗轮轴1/4剖视图；

图3是本发明的伺服电机细节图；

图4是本发明的手轮操作系统1/4剖视图；

图5是本发明的手动电动切换系统图。

其中：1、主箱体，2、第一伺服电机，3、第二伺服电机，4、主箱体盖，5、电动系统控制盒，6、手轮操作系统，7、多回转输出机构，8、电机蜗杆轴，9、第一伺服电机安装座，10、第一伺服电机定子，11、第一伺服电机壳体，12、第一伺服电机转子，13、第一圆螺母，14、第二圆螺母，15、第一伺服电机永磁体组，16、第一电磁抱闸装置，17、第一轴承，18、第二轴承，19、第一闷盖，20、传动蜗轮，21、输出蜗杆轴，22、滑移套，23、手轮传动套，24、第五轴承，25、第一透盖，26、手轮，27、第五圆螺母，28、第六轴承，29、第二透盖，30、输出蜗轮蜗杆箱体，31、输出蜗杆，32、第六圆螺母，33、第七轴承，34、第四闷盖，35、输出蜗轮，36、输出轴，37、输出蜗轮蜗杆箱体盖，38、拨叉，39、拨叉操纵杆。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

一种手动复位多动力直驱型多回转快速切断执行装置，如图1所示，包括主箱体1，主箱体两侧分别有结构完全相同且对称分布的第一伺服电机2和第二伺服电机3，主箱体1顶部有主箱体盖4，主箱体盖4上有电动系统控制盒5，另外两侧有手轮操作系统6和多回转输出机构7。

如图2所示，所述主箱体1内部安装有电机蜗杆轴8，电机蜗杆轴8两端分别安装有第一伺服电机2和第二伺服电机3。

如图3所示，所述第一伺服电机2通过第一伺服电机安装座9安装在主箱体1上，在第一伺服电机2内部，第一伺服电机定子10安装在第一伺服电机壳体11上，第一伺服电机转子12通过第一圆螺母13、第二圆螺母14固定在电机蜗杆轴8上，第一伺服电机转子12外表面贴有第一伺服电机永磁体组15，第一伺服电机转子12与第一伺服电机安装座9之间有第一电磁抱闸装置16，电机蜗杆轴8通过第一轴承17支撑在第一伺服电机壳体11上，通过第二轴承18支撑在第一伺服电机安装座9上，第一伺服电机壳体11外侧安装有第一闷盖19。第二伺服电机3安装方式与第一伺服电机2呈对称分布，且二者结构相同。

如图4、图5所示，所述手轮操作系统6内有与电机蜗杆轴8通过蜗轮蜗杆机构进行动力传递的传动蜗轮20上，传动蜗轮20空套在输出蜗杆轴21上，左侧通过齿槽与滑移套22接合，滑移套22内通过滑移花键与输出蜗杆轴21连接，可在输出蜗杆轴21上进行轴向移动，在滑移套22另一侧有手轮传动套23，手轮传动套23空套在输出蜗杆轴21上，同时通过第五轴承24支撑在主箱体1上，第五轴承24另一侧通过第一透盖25固定在主箱体1上，手轮传动套23另一侧安装有手轮26；传动蜗轮20另一侧有第五圆螺母27，输出蜗杆轴21另一侧通过第六轴承28支撑在主箱体1上，第六轴承28另一侧有第二透盖29，第二透盖29通过输出蜗轮蜗杆箱体30安装在主箱体1上。

所述多回转输出机构7内安装有位于输出蜗杆轴21上的输出蜗杆31，输出蜗杆31通过第六圆螺母32进行轴向固定，另有第七轴承33进行支撑，第四闷盖34进行封装，输出蜗轮蜗杆箱体29内有输出蜗轮35，输出蜗轮35固定在输出轴36上，输出轴36安装于输出蜗轮蜗杆箱体29上，输出蜗轮蜗杆箱体30上有输出蜗轮蜗杆箱体盖37。滑移套22外侧安装有拨叉38，拨叉38通过拨叉操纵杆39进行控制，拨叉操纵杆39安装在主箱体1上。

本发明的工作原理为：

(1)本发明采用分散多动力伺服直驱控制的多回转快速切断电动执行的具体原理为：

把拨叉38推向传动蜗轮20，使滑移套22与传动蜗轮20通过其上的齿槽连接，传递回转运动；当第一伺服电机2、第二伺服电机3通电，第一伺服电机转子12驱动电机蜗杆轴8转动，进而带动传动蜗轮20旋转，再由滑移套22通过花键将动力传递到输出蜗杆轴21上，通过输出蜗杆31的转动，带动输出蜗轮35进行多回转输出；当阀门正常打开的时候，第一电磁抱闸装置16，使系统可以快速停止，保证阀门工位的准确。第二伺服电机3内部运动同第一伺服电机2。

(2)本发明手动复位的具体原理为：

当本机构连接的阀门打开的情况下若突发事故或者其它原因造成电力系统停电，第一电磁抱闸装置16，使得第一伺服电机2抱死，第二伺服电机同理；此时，可将拨叉38推向手轮26端，使滑移套22与通过手轮传动套23与手轮26连接，传递动力；然后反向转动手轮26，由滑移套22通过相同的路径将动力传递到输出蜗杆31，使得输出蜗轮36反转，进而将阀门关闭，避免了人员伤亡和财产损失。

以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。