[发明专利]机械式自动变速电动闸阀

摘要

本发明为一种机械式自动变速电动闸阀，能根据载荷大小自动进行快慢两档速度切换，包括螺母套、螺杆、阀杆以及调节螺钉、弹簧、钢球座和钢球，螺母套内孔两端分别与螺杆和阀杆旋合形成两组旋向相反的螺旋副，调节螺钉压缩弹簧使其压紧钢球座，钢球座支承钢球并将其压入螺杆。闸阀启闭时，交流电机通过蜗杆与蜗轮套传动带动螺母套旋转，载荷使两组螺旋副中相应形成扭转力矩M₁、M₂，钢球产生阻碍螺杆转动的力矩M_Z。重载时M₁＞M_Z，仅一组螺旋副动作，闸阀通过单级螺旋传动慢速启闭；轻载时M₁≤M_Z，两组螺旋副同时动作，闸阀通过复式螺旋传动快速启闭。该闸阀结构简单紧凑，安装、运行方便灵活，工作效率高，可用于石油化工、电力、水处理等工业部门。

主权项

1、一种机械式自动变速电动闸阀，包括蜗杆(2)、蜗轮套(3)、螺母套(4)、螺杆(5)、阀杆(6)、调节螺钉(7)、紧固螺母(8)、弹簧(9)、钢球座(10)、钢球(11)，双列圆锥滚子轴承(12)、1号深沟球轴承(15)、2号深沟球轴承(16)、弹性挡圈(17)、端盖(24)、垫片(25)、上箱体(28)、下箱体(29)、阀盖(30)、闸板(31)，其特征在于：所述蜗轮套(3)轮毂为套筒形，具有一轴向内圆通孔，该轴向内圆通孔与蜗轮套(3)同心，其孔壁上加工有沿轴向的直通键槽，蜗轮套(3)轴段为三段阶梯式，与所述蜗杆(2)啮合的一端是其最大外径轴段，该轴段外圆面上加工有蜗轮轮齿，蜗轮套(3)中间轴段是一轴肩，与蜗轮套(3)轴肩相接且未与蜗杆(2)啮合的一端是蜗轮套(3)最小外径轴段，蜗轮套(3)最小外径轴段穿过下箱体(29)的主孔，并在其外圆面两端分别套有1号深沟球轴承(15)、2号深沟球轴承(16)；所述下箱体(29)主孔是直通的内圆孔，由分别位于两端的两个轴承座孔以及一个中间孔组成，三孔同心且中心线垂直于下箱体(29)与上箱体(28)的结合面，下箱体(29)主孔的中间孔直径大于蜗轮套(3)最小外径轴段外圆面直径，两个轴承座孔直径大于中间孔直径，三者形成两个止推台阶面，靠近下箱体(29)与上箱体(28)结合面的分别为1号轴承座孔和1号止推台阶面，靠近下箱体(29)与阀盖(30)结合面的分别为2号轴承座孔和2号止推台阶面，1号深沟球轴承(15)、2号深沟球轴承(16)对应安装在1号轴承座孔、2号轴承座孔中，1号止推台阶面抵住1号深沟球轴承(15)外圈远离蜗轮套(3)蜗轮轮齿的一侧，2号止推台阶面抵住2号深沟球轴承(16)外圈靠近蜗轮套(3)蜗轮轮齿的一侧，蜗轮套(3)的轴肩端面抵住1号深沟球轴承(15)内圈靠近蜗轮套(3)蜗轮轮齿的一侧，蜗轮套(3)最小直径轴段外圆面上有一环槽，弹性挡圈(16)卡入此环槽中，并抵住2号深沟球轴承(16)内圈远离蜗轮套(3)蜗轮轮齿的一侧，由此，蜗轮套(3)安装在下箱体(29)中并实现轴向定位；蜗轮套(3)轴向内圆通孔中套有螺母套(4)，螺母套(4)为套筒形，具有一个与外圆面同心的内圆通孔，螺母套(4)外圆面上加工有与蜗轮套(3)轴向内圆通孔孔壁上的轴向直通键槽相配合的键，螺母套(4)内圆通孔两端均加工有传动螺纹，且两处螺纹旋向相反，螺母套(4)内圆通孔一端与螺杆(5)旋合，形成第一螺旋副，另一端与阀杆(6)旋合，形成第二螺旋副；螺杆(5)为五段式阶梯轴，螺杆(5)中旋入螺母套(4)内圆通孔的轴段处于螺杆(5)的末端，其外圆面上加工有传动螺纹，螺杆(5)中与旋入螺母套(4)的轴段相接的是其最大外径轴段，螺杆(5)最大外径轴段外圆面上加工有两处相同且沿此轴段周向均匀分布的轴向直通V型槽，螺杆(5)中远离与螺母套(4)旋合的轴段并与最大外径轴段相接的是一轴肩，螺杆(5)中远离与螺母套(4)旋合的轴段并与螺杆(5)轴肩相接的是一光滑轴段，螺杆(5)未旋入螺母套(4)的一端是一段外圆面上加工有连接螺纹的轴段，其外径比与其相接的光滑轴段略小；螺杆(5)安装在上箱体(28)的主孔中，该主孔是直通的内圆孔，其中心线与下箱体(29)主孔中心线重合，上箱体(28)主孔由直径不同的两孔连接而成，两孔同心，连接处形成一个止推台阶面，靠近上箱体(28)与下箱体(29)结合面的孔直径较小，远离上箱体(28)与下箱体(29)结合面的孔直径较大，上箱体(28)主孔的小径孔与螺杆(5)最大外径轴段外圆面同径且形成间隙配合，上箱体(28)主孔的大径孔是一轴承座孔，双列圆锥滚子轴承(12)安装在此轴承座孔中并套在螺杆(5)光滑轴段的外圆面上，螺杆(5)中外圆面上加工有连接螺纹的轴段套有圆螺母垫圈(14)并旋合有圆螺母(13)，圆螺母(13)紧固住圆螺母垫圈(14)抵住双列圆锥滚子轴承(12)内圈远离螺母套(4)的一侧，螺杆(5)轴肩抵住双列圆锥滚子轴承(12)内圈靠近螺母套(4)的一侧，上箱体(28)主孔的止推台阶面抵住双列圆锥滚子轴承(12)外圈靠近螺母套(4)的一侧，端盖(24)隔着垫片(25)安装在上箱体(28)主孔的轴承座孔外端面，抵住双列圆锥滚子轴承(12)外圈远离螺母套(4)的一侧，由此，螺杆(5)安装在上箱体(28)中并实现轴向定位；阀杆(6)穿过阀盖(30)，其外圆面上加工有传动螺纹，与螺母套(4)内圆通孔传动螺纹旋合，阀杆(6)未旋入螺母套(4)的一端与闸板(31)固结在一起；上箱体(28)主孔的小径孔孔壁上加工有两个形状及结构参数完全相同的内圆通孔，两个内圆通孔沿上箱体(28)主孔的小径孔周向均匀分布，二者中心线均垂交于上箱体(28)主孔中心线而平行于蜗杆(2)的轴线，且均处在螺杆(5)最大外径轴段轴向中间位置，所述内圆通孔内壁由一段光滑孔壁和一段螺纹孔壁组成，靠近上箱体(28)内侧的一端是一段光滑孔壁，靠近上箱体(28)外侧的一端是内壁加工有连接螺纹的一段螺纹孔壁；上箱体(28)主孔小径孔孔壁上的两个内圆通孔中均由内到外依次装有钢球(11)、钢球座(10)、弹簧(9)、调节螺钉(7)，钢球(11)一侧与螺杆(5)最大外径轴段接触，另一侧与钢球座(10)接触，钢球座(10)为轴径大小不一的两段阶梯轴结构，钢球座(10)大径轴段套入所述内圆通孔光滑孔壁段并与之形成间隙配合，钢球座(10)大径轴段端面中心位置加工有一球冠形凹槽，钢球(11)嵌入此球冠形凹槽中，钢球座(10)小径轴段外圆面上套有弹簧(9)，弹簧(9)一端与钢球座(10)的阶梯面接触，另一端与调节螺钉(7)接触，调节螺钉(7)的外圆面上加工有连接螺纹，旋合入所述内圆通孔的螺纹孔壁中，调节螺钉(7)与弹簧(9)接触的一端加工有一个与调节螺钉(7)外圆面同心的内圆盲孔，该内圆盲孔直径小于弹簧(9)内径，并与钢球座(10)小径轴段外圆面同径且形成间隙配合，弹簧(9)与调节螺钉(7)此端的环形端面接触，钢球座(10)小径轴段穿过弹簧(9)套入调节螺钉(7)的内圆盲孔中，调节螺钉(7)未旋入上箱体(28)中的外螺纹段上旋有紧固螺母(8)，紧固螺母(8)对调节螺钉(7)起紧固防松作用，调节螺钉(7)未与弹簧(9)接触的一端是一个四方头螺钉帽，拧动调节螺钉(7)的四方头螺钉帽，调节螺钉(7)旋入上箱体(28)的旋合长度被改变，弹簧(9)的压缩量相应地得到调节，钢球(11)以相应的压力压入螺杆(5)最大外径轴段。