阀门控制器和电动闸门以及电动阀

摘要

一种阀门控制器和电动闸门以及电动阀，其中，阀门控制器（10）包含：电机（11）；将电机的驱动力传递给外部机器的动力传递单元（12）；电机动作过程中，当动力传递单元产生一定以上的负荷时使电机停止的转矩限制器（13）；以及通过动力传递单元对外部机器施加动力的手动手柄（14），具有：和手动手柄一体旋转的可动体；连接在动力传递单元的转矩传动部件；以及使可动体和转矩传动部件间产生摩擦力的摩擦力发生部件，当由手动手柄向可动体施加的转矩超过可动体和转矩传动部件间的摩擦力时，转矩传动部件和动力传递单元、以及可动体的一体性解除。由此，当产生规定以上的负荷时，通过手柄操作来限制对外部机器的力的传递。

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过电机驱动外部机器的阀门控制器和具有该阀门控制器的电动 闸门以及电动阀。

背景技术

连接于外部机器的阀门控制器通过动力传递单元将电机的动力传递至外部机器而 驱动外部机器。在阀门控制器上设置有如下的机构：当由于某些原因动力传递单元等 产生规定以上的负荷时，做成不向外部机器施加动力的状态的机构、对施加给外部机 器的动力进行限制的机构。用于防止规定以上的负荷进行作用而在阀门控制器、外部 机器上产生的损坏。

在这样的机构中，设置有当产生一定以上的负荷时阻断电机的旋转力向外部机器 的传递的部件，其具体例记载在专利文献1、2中。

在专利文献1、2中记载有如下技术：当阀门控制器内产生规定以上的转矩时，阻 断电机的旋转力的传递，电机继续动作但电机的旋转力不传到外部机器。

但是，在专利文献1、2的阀门控制器中，无法从电机的状态检测出阀门控制器产 生异常的情况。

与此相对地，在专利文献3中记载有在电机上连接有转矩计算器的电动驱动器。 若将该电动驱动器适用于阀门控制器，则可以设置当产生规定以上的转矩时就使电机 停止的构造。

在远程操作阀门控制器的现场，由于标准地采用了可以远程获知电机的动作状态 的构造，故操作人员可以从电机的动作状态得知阀门控制器有无异常。

然而，即使在电机不动作的状态，由于被连接在阀门控制器的外部机器仍然可以 动作，因此，可以在阀门控制器上设置可以手动进行操作的手柄。

通过设置连接于动力传递单元的手柄，由于电机为电动机，即使在无法向该电动 机供给电力时、电机产生不良状况而电机无法动作时外部机器也可以动作，有效地应 对紧急状况。

专利文献1：日本特开2004-261093号公报

专利文献2：日本特开2010-223419号公报

专利文献3：日本特开2009-81935号公报

发明解决的课题

然而，手柄的前提是通过人对手柄进行操作，手柄的操作原本仅限为紧急时。因 此，不会有如下的构想：在阀门控制器中，设置当通过手柄操作产生规定以上的转矩 时停止或者限制手柄的力的传递的构造。

因此，例如，在由于多个人转动手柄等的手柄操作而产生规定以上的转矩时，无 法停止对外部机器的力的传递。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做的，其目的在于提供一种当由于手柄操作而产生规定 以上的负荷时对向外部机器的力的传递进行限制的阀门控制器、和使用该阀门控制器 的电动闸门以及电动阀。

解决课题的手段

按照所述目的第1发明所涉及的一种阀门控制器，包含：电机；将所述电机的驱 动力传递给外部机器的动力传递单元；所述电机动作过程中，当所述动力传递单元产 生一定以上的负荷时使该电机停止的转矩限制器；以及通过所述动力传递单元对所述 外部机器施加动力的手动手柄，该阀门控制器具有和所述手动手柄一体地旋转的可动 体；连接在所述动力传递单元的转矩传动部件；以及在所述可动体和所述转矩传动部 件之间产生摩擦力的摩擦力发生部件，当由所述手动手柄向所述可动体施加的转矩在 该可动体和所述转矩传动部件之间的摩擦力以下时，该转矩传动部件及所述动力传递 单元与该可动体成为一体地进行动作，当由该手动手柄向该可动体施加的转矩超过该 可动体和该转矩传动部件之间的摩擦力时，该转矩传动部件及该动力传递单元与该可 动体的一体性被解除。

在第1发明所涉及的阀门控制器中，优选地，所述摩擦力发生部件是对所述可动 体以及所述转矩传动部件施力的弹簧部件。

在第1发明所涉及的阀门控制器中，优选地，设置有螺母，该螺母通过紧固位置 而调整所述弹簧部件对所述可动体以及所述转矩传动部件施加的力的大小。

在第1发明所涉及的阀门控制器中，优选地，所述手动手柄和所述可动体可在连 接状态以及非连接状态之间切换，该阀门控制器设置有联锁机构，当所述手动手柄和 所述可动体为非连接状态时该联锁机构使所述电机动作，当该手动手柄和该可动体为 连接状态时该联锁机构使该电机停止。

按照所述目的第2发明所涉及的一种电动闸门，包含：具有开闭流路的升降体的 开闭机构A；电机；将所述电机的驱动力传递给所述开闭机构A的动力传递单元；所 述电机动作过程中，当所述动力传递单元产生一定以上负荷时使该电机停止的转矩限 制器；以及通过所述动力传递单元对所述开闭机构A施加动力的手动手柄，该电动闸 门具有和所述手动手柄一体地旋转的可动体；连接在所述动力传递单元的转矩传动部 件；以及在所述可动体和所述转矩传动部件之间产生摩擦力的摩擦力发生部件，当由 所述手动手柄向所述可动体施加的转矩在该可动体和所述转矩传动部件之间的摩擦力 以下时，该转矩传动部件及所述动力传递单元与该可动体成为一体地进行动作，当由 该手动手柄向该可动体施加的转矩超过该可动体和该转矩传动部件之间的摩擦力时， 该转矩传动部件及该动力传递单元与该可动体的一体性被解除。

按照所述目的第3发明所涉及的一种电动阀，包含：具有开闭流路的转动体的开 闭机构B；电机；将所述电机的驱动力传给所述开闭机构B的动力传递单元；所述电 机动作过程中，当所述动力传递单元产生一定以上负荷时使该电机停止的转矩限制器； 以及通过所述动力传递单元对所述开闭机构B施加动力的手动手柄，该电动阀具有和 所述手动手柄一体地旋转的可动体；连接在所述动力传递单元的转矩传动部件；以及 在所述可动体和所述转矩传动部件之间产生摩擦力的摩擦力发生部件，当由所述手动 手柄向所述可动体施加的转矩在该可动体和所述转矩传动部件之间的摩擦力以下时， 该转矩传动部件及所述动力传递单元与该可动体成为一体地进行动作，当由该手动手 柄向该可动体施加的转矩超过该可动体和该转矩传动部件之间的摩擦力时，该转矩传 动部件及该动力传递单元与该可动体的一体性被解除。

发明效果：

在第1发明所涉及的阀门控制器、第2发明所涉及的电动闸门以及第3发明所涉 及的电动阀中，当从手动手柄施加给可动体的转矩在可动体和转矩传动部件之间的摩 擦力以下时，转矩传动部件以及动力传递单元和可动体一体地动作，当从手动手柄施 加给可动体的转矩超过可动体和转矩传动部件之间的摩擦力时，转矩传动部件以及动 力传递单元和可动体的一体性被解除，因此，限制了由于手动手柄操作而在可动体、 转矩传动部件、动力传递单元、外部机器等产生的负荷，可以防止损坏、不良状况的 发生。

第1发明所涉及的阀门控制器中，当摩擦力发生部件是对可动体以及转矩传动部 件施力的弹簧部件时，可以简单设计手动手柄操作过程中对从手动手柄传递给动力传 递单元的力进行限制的构造，能避免阀门控制器的构造变复杂的情况。

在第1发明所涉及的阀门控制器中，当设置有可以通过紧固位置来调整弹簧部件 对可动体以及转矩传动部件施力的力的大小的螺母时，根据使用阀门控制器的环境可 以简单地调整可动体和转矩传动部件之间的摩擦力。

在第1发明所涉及的阀门控制器中，手动手柄和可动体可以在连接状态以及非连 接状态之间切换，该阀门控制器设置有联锁机构，当手动手柄和可动体呈非连接状态 时该联锁机构可以使电机动作、当手动手柄和可动体呈连接状态时该联锁机构使电机 停止，在该情况下，当手动手柄和可动体连接时，可以切实地防止电机的驱动力通过 动力传递单元传递给手动手柄，能实现提高操作手动手柄的人员的安全性。

附图说明

图1是本发明一个实施方式所涉及的阀门控制器的说明图。

图2是该阀门控制器的局部截面图。

图3是具有该阀门控制器的电动闸门的概略图。

图4是具有该阀门控制器的电动阀的概略图。

符号说明：

10：阀门控制器

11：电机

12：动力传递单元

13：转矩限制器

14：手动手柄

15：输出轴

16：闸门机构

17：蝶机构

18：电动闸门

19：升降体

20：框体

21：电动阀

22：转动体

23：框体

25：旋转轴

26、27：齿轮

28：蜗杆

29：轴

30：蜗轮

31：套筒

32：轴承壳

33：壳体部件

34：弹簧部件

35：位置检测器

36：机壳

38：滑动块

39：弹簧

40：手柄钩持件（日文：ハンドルキヤツチ）

41：手柄盘

42：轴套

43：可动体

44：离合器部

45～47：穿孔板

48：碟形弹簧

49、50：衬垫

51：螺母

52：转矩传动部件

53：联锁机构

54：托架

具体实施方式

接着，参照附图，结合具体实施方式说明本发明，供理解本发明。

如图1、图2所示，本发明的一实施方式所涉及的阀门控制器10具有：电机11、 将电机11的驱动力传给外部机器的动力传递单元12、电机11动作过程中当动力传递 单元12产生一定以上的负荷时使电机11停止的转矩限制器13、以及通过动力传递单 元12对外部机器施加动力的手动手柄14。

动力传递单元12如图1所示具有连接在外部机器的输出轴15。输出轴15通过电 机11的动作或者通过手动手柄14的旋转进行动作而提供给外部机器动力。

由输出轴15传递动力而进行动作的外部机器上具有图3所示的闸门机构（开闭机 构A的一例）16、图4所示的蝶机构（开闭机构B的一例）17，闸门机构16、蝶机构 17通过由输出轴15传递的动力来进行流路的开闭。

如图3所示，可以主要通过阀门控制器10和闸门机构16构成电动闸门18。闸门 机构16具有：固定在输出轴15上的呈矩形板材的升降体19、以及支撑升降体19的 框体20。升降体19在电机11或者手动手柄14动作时和输出轴15一起升降，在下限 位置关闭流路，从下限位置上升从而打开流路。

另外，如图4所示，可以主要通过阀门控制器10和蝶机构17构成电动阀21。蝶 机构17具有：固定在输出轴15上的呈圆形板材的转动体22、以及在内侧配置有转动 体22的框体23。转动体22在电机11或者手动手柄14动作时和输出轴15一起转动， 在0度位置封闭框体23内部而关闭流路，从0度位置转动从而打开流路。另外，虽然 图4所示的蝶机构17不具有减速机，然而，也可以将具有减速机的蝶机构和阀门控制 器10连接来构成电动阀。另外，本实施方式中，转动体22是板材，电动阀21是所谓 的蝶阀，然而，转动体也可以采用球状部件，在该情况下电动阀是所谓的球阀。

在电动闸门18和电动阀21中，阀门控制器10的一部分的设计不同。这是因为， 电动闸门18中输出轴15是进行升降的，与此相对地，电动阀21中输出轴15是进行 转动的。本实施方式中，以适用于电动闸门18的阀门控制器10为中心进行说明，对 于在电动闸门18和电动阀21中阀门控制器10的设计不同的部分进行适当的说明。

如图1所示，阀门控制器10具有电动式的电机11，该电机11的旋转轴25上固 定有齿轮26。齿轮26与动力传递单元12所具有的齿轮27啮合，齿轮27安装在装配 有蜗杆28的轴29的一端部。

并且，啮合在蜗杆28上的蜗轮30内含有输出轴15，该蜗轮30固在于内侧形成 有内螺纹的套筒31。套筒31可旋转地安装在轴承壳32上，蜗杆28和轴29一起旋转 时套筒31以输出轴15为中心旋转。

本实施方式中，输出轴15为外螺纹材，该输出轴15和套筒31的内侧的内螺纹啮 合。如图3所示，输出轴15的下端部固定在升降体19上，闸门机构16设计为成使升 降体19不能进行除升降以外的动作、例如旋转动作。

因此，由电机11动作、旋转轴25旋转而产生的旋转力，其通过齿轮26、齿轮27、 轴29、蜗杆28以及蜗轮30传给套筒31并使套筒31旋转。并且，套筒31旋转时， 与套筒31的内螺纹啮合的输出轴15和升降体19一起升降。

电机11可以切换旋转轴25的旋转方向，升降体19的升降方向由旋转轴25的旋 转方向决定。另外，本实施方式中，动力传递单元12主要由输出轴15、齿轮26、齿 轮27、蜗杆28、轴29、蜗轮30、套筒31以及轴承壳32构成。

当为电动阀21的情况下，套筒31和输出轴15是键连接的。输出轴15通过电机 11的动作而使套筒31转动，由此，连同套筒31一起成为一体地进行转动，使固定在 输出轴15上的转动体22转动。

另外，电动阀21中，输出轴15不进行升降。

在此，当处于上升位置的升降体19的下方存在有物体、在升降体19和框体20之 间夹持有物体时，会妨碍升降体19的升降动作。在升降体19的升降动作受到阻碍的 状态下，电机11继续动作时，可能会导致电机11、齿轮26、齿轮27、或升降体19 等产生损坏、或产生不良状况。

因此，电机11动作过程中，动力传递单元12上产生规定以上的负荷时，在阀门 控制器10上设有使电机11的动作停止的转矩限制器13，来防止电动闸门18所具备 的设备、部件产生损坏、或产生不良状况。

本实施方式中，转矩限制器13根据轴29的位置来判断在动力传递单元12上是否 产生了规定以上的负荷。

如图1、图2所示，动力传递单元12中，在轴29的另一端部侧安装有由未图示 的支撑部件固定的壳体部件33。在壳体部件33内配置有弹簧部件34，弹簧部件34沿 轴29的轴心方向（本实施方式中，电机11所在的方向）对轴29施力。

电机11动作过程中，在升降体19的升降动作受到阻碍的状态下，使蜗轮30和套 筒31一起转动所需要的力与不阻碍升降体19的升降动作的状态相比较大。并且，当 与蜗轮30啮合的蜗杆28产生规定以上的负荷时，轴29对抗弹簧部件34的施力地向 和弹簧部件34的施力方向的相反的方向（即远离电机11的方向）移动。

如图1所示，转矩限制器13连接在蜗杆28上，该转矩限制器13设计成可以检测 出轴29的移动。转矩限制器13通过检验出轴29的移动来检测动力传递单元12产生 规定以上的负荷的情况，并使动作中的电机11停止。

电机11连接在远程的未图示的操作末端上，由于操作末端能检测电机11的状态， 因此，当动作中的电机11停止时，操作末端能检测电机11已停止的情况。因此，操 作操作末端的操作人员通过操作末端而可以得知电机11已停止的情况，能够得知电动 闸门18产生异常。

并且，阀门控制器10中，在转矩限制器13的附近设置有检测升降体19的位置的 位置检测器35。

位置检测器35由轴29的转速计算出升降体19的位置，在电机11动作过程中， 检测到升降体19到达预先规定的上限位置或者下限位置的情况而使电机11停止。

另外，转矩限制器13、位置检测器35等配置在图3所示的机壳36内。

如图2所示，壳体部件33中固定有圆形的手动手柄14，且安装有配置成覆盖壳 体部件33的一部分的滑动块38。滑动块38可以沿着轴29的轴心方向在规定范围内 进退，该滑动块38被抵接配置在壳体部件33和滑动块38间的弹簧39施加向远离电 机11的方向的力。

另外，滑动块38可以以轴29为中心旋转。

滑动块38上固定有安装在壳体部件33上的手柄钩持件40所钩止的手柄盘41。 在手柄钩持件40钩止着手柄盘41的状态下，滑动块38对抗弹簧39的施力而固定在 靠近电机11的位置，当由手柄钩持件40产生的手柄盘41的钩止状态解除时，滑动块 38向远离电机11的位置移动。

和轴29的安装有齿轮27的端部（一端部）相反的一侧的端部（另一端部）上固 定有轴套42，在轴套42上安装有连接于手动手柄14的可动体43。本实施方式中，轴 套42与轴29键连接。

滑动块38具有离合器部44，可动体43是设计为与该离合器部44啮合的离合器 部件。本实施方式中，滑动块38的离合器部44和可动体43之间采用齿轮式离合器。

通过将滑动块38配置在远离电机11的位置，由此，使该离合器部44与可动体 43啮合，从而该滑动块38连接在可动体43上，并使可动体43通过滑动块38连接在 手动手柄14上。可动体43连接在手动手柄14上，由此和手动手柄14一体地旋转。

并且，在手柄钩持件40钩止于手柄盘41、滑动块38配置在靠近电机11的位置 的状态下，滑动块38从可动体43脱离，可动体43和手动手柄14成为非连接状态。

因此，手动手柄14和可动体43根据滑动块38的位置而可以在连接状态以及非连 接状态间切换。

轴套42上安装有和轴套42以及轴29一体旋转的穿孔板45、46、47，穿孔板45、 46之间配置有装配于轴套42的碟形弹簧48。

可动体43设置在穿孔板46、47之间，可动体43的一侧紧密接触在和穿孔板47 接触的衬垫50上，可动体43的另一侧紧密接触在和穿孔板46接触的衬垫49上。

本实施方式中，构成的转矩传动部件52通过轴套42以及穿孔板46、47从可动体 43获得转矩，并将转矩传递给轴29。

另外，碟形弹簧48是作为摩擦力发生部件的弹簧部件的一例，该碟形弹簧48使 可动体43和转矩传动部件52之间产生摩擦力。

轴套42的一侧（靠近电机11侧）与其他部分相比加宽，且设计成穿孔板47从轴 套42无法脱落。并且，轴套42的另一侧（远离电机11侧）形成有内螺纹，该内螺纹 上装配有螺母51。

碟形弹簧48分别对穿孔板45、46、47以及可动体43施加的力的大小是通过螺母 51的紧固位置来调整的。

轴套42从轴29的轴心方向看时，穿孔板45、46、47的装配部分呈椭圆，在穿孔 板45、46、47上分别形成有椭圆的通孔。穿孔板45、46、47以各自的通孔的外周部 紧密接触于轴套42的状态安装在轴套42上，相对于轴套42在轴29的旋转方向上固 定（和轴套42成为一体地旋转）。另外，穿孔板45、46、47通过成为轴套42的一侧 加宽的部分以及由螺母51和碟形弹簧48产生的施力，从而在轴29的轴心方向上固定 在轴套42上（决定和轴套42的轴心方向上的固定位置）。另外，可动体43设计为相 对于轴套42可以旋转。

碟形弹簧48通过对穿孔板45、46、47以及可动体43施力，从而使可动体43和 穿孔板46之间以及可动体43和穿孔板47之间产生摩擦力。所谓可动体43和穿孔板 46之间具体来说是指穿孔板46和衬垫49之间、衬垫49和可动体43之间，所谓可动 体43和穿孔板47之间是指可动体43和衬垫50之间以及衬垫50和穿孔板47之间。

衬垫49、50可以由半金属系、碳金属系、金属系等材质形成，本实施方式中，其 是由混合有金属粉、芳香族聚酰胺纤维、树脂等非石棉形成。

衬垫49、50设置为：分别调整可动体43和穿孔板46之间的摩擦力大小以及可动 体43和穿孔板47之间的摩擦力大小，以分别调节从可动体43向穿孔板46传递的转 矩以及从可动体43向穿孔板47传递的转矩。

在滑动块38和可动体43连接了的状态下，当手动手柄14旋转时，转矩从手动手 柄14通过滑动块38向可动体43传递，可动体43和手动手柄14一起旋转。

在可动体43旋转过程中，在可动体43和穿孔板46之间以及可动体43和穿孔板 47之间，在可动体43的旋转方向上产生摩擦力。当从手动手柄14向可动体43传递 的转矩（旋转力）在可动体43和穿孔板46之间的摩擦力以及可动体43和穿孔板47 之间的摩擦力（静摩擦力）以下时，可动体43和穿孔板46、47、轴套42以及轴29 成为一体地旋转（即、手动手柄14以及动力传递单元12成为一体地动作）。

手动手柄14以及动力传递单元12成为一体地动作的过程中，发生升降体19的升 降动作受到阻碍的状态，例如发生升降中的升降体19和障碍物接触的状态，增加施加 给手动手柄14的力时，由手动手柄14向可动体43施加的转矩也增加。

并且，当由手动手柄14向可动体43施加的转矩的大小在可动体43和穿孔板46 之间以及可动体43和穿孔板47之间所产生的摩擦力（静摩擦力）以下时，可动体43 和穿孔板46、47、轴套42以及轴29成为一体地旋转、或者成为一体地处于静止状态。

另一方面，当由手动手柄14向可动体43施加的转矩大小超过可动体43和穿孔板 46之间以及可动体43和穿孔板47之间产生摩擦力（静摩擦力）时，穿孔板46、47、 轴套42以及轴29与可动体43的一体性被解除。在该状态下，可动体43从穿孔板46、 47、轴套42以及轴29独立而进行动作，手动手柄14、滑动块38以及可动体43旋转， 轴套42和穿孔板45、46、47、以及包含轴29的动力传递单元12的构成部件静止。

此时，由可动体43向穿孔板46、47施加的转矩被可动体43和穿孔板46之间以 及可动体43和穿孔板47之间产生的摩擦力（动摩擦力）限制。

因此，动力传递单元12、闸门机构16等所产生的负荷受到限制，可以防止动力 传递单元12、升降体19等产生损坏的情况。

这样一来，轴套42、穿孔板46、47以及碟形弹簧48可以调整由手动手柄14向 轴29的力的传递。

具体地说，当由手动手柄14对可动体43施加的转矩在规定大小以下时，由手动 手柄14对可动体43施加的转矩不受限制地传递给动力传递单元12，手动手柄14以 及可动体43和轴套42、穿孔板46、47以及动力传递单元12成为一体地进行动作。

并且，当由手动手柄14对可动体43施加的转矩超过规定的大小时，由可动体43 对动力传递单元12施加的转矩受到限制，手动手柄14和可动体43、以及轴套42、穿 孔板46、47和动力传递单元12成为可以独立地进行动作的状态。

另外，如图1、图2所示，在壳体部件33上安装有使电机11处于停止状态的联 锁机构53。联锁机构53具有通过手柄钩持件40安装在滑动块38上的托架54，托架 54和滑动块38一起进退。

当手动手柄14和可动体43成为非连接状态、托架54和滑动块38一起配置在靠 近电机11的位置时，联锁机构53使电机11处于可以动作的状态。

因此，当手动手柄14和可动体43为非连接状态时，电机11可以进行动作而向动 力传递单元12施加旋转力。

另一方面，当由手柄钩持件40产生的手柄盘41的钩止状态解除、托架54和滑动 块38一起配置在远离电机11的位置时，联锁机构53使电机11处于停止状态。

因此，在手动手柄14和可动体43连接的状态下，电机11处于停止状态，防止了 当旋转手动手柄14时电机11的驱动力通过动力传递单元12以及转矩传动部件52传 递给手动手柄14的情况。

通过该构造，操作人员操作手动手柄14的过程中，能够切实地防止电机11的驱 动力传递到手动手柄14的情况，在安全方面较为有效。

以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明并不限定于上述方式，没有脱离要 点的条件的变更等均为本发明的适用范围。

例如，对可动体以及转矩传动部件施力的弹簧部件不限于碟形弹簧，也可以是螺 旋弹簧。