阀芯传动件、阀门控制器、阀门及阀门控制方法

摘要

本发明公开了一种阀芯传动件、阀门控制器、阀门及阀门控制方法，包括驱动齿轮及主轴，所述驱动齿轮用于驱动主轴绕主轴轴线转动，所述驱动齿轮为不完全齿轮，所述驱动齿轮能够相对于主轴做绕主轴轴线旋转的相对转动。所述阀门控制器与阀门均为基于阀芯传动件的具体运用，所述控制方法与所述阀芯传动件构思相同。采用本方案，不仅可提升阀门传动的可靠性，同时利于对阀门进行进一步的小型化设计。

说明书

技术领域

本发明涉及流体控制器件技术领域，特别是涉及一种阀芯传动件、阀门控制器、阀门及阀门控制方法。

背景技术

涉及到流体通断控制、流体流量调节的阀门组件一般包括阀门本身以及与阀门阀杆相连的驱动器，以电力作为动力的驱动器中，一般包括驱动电机及减速器。随着物联网技术的发展，现有智能/智慧式计量设备中，一般设置有相应的截断阀芯，以在如可用量耗尽、非正常流量输出紧急情况、人为强制干预等情况下，实现远程化、自动化阀门启闭控制。

在常见的具有启闭阀芯的水表阀门为例，其上控制器普遍采用电机驱动减速齿轮组，减速齿轮组驱动阀芯主轴转动的方式，同时设置限位开关，以控制旋转主轴的旋转角度，从而达到控制阀门工作状态的目的。同时，以电气控制的方法解决旋转角度控制问题的技术方案存在控制器成本高、控制逻辑相对复杂的问题，相应控制器也不利于阀门组件整体的小型化设计。

进一步的，在以上方案的基础上以及作为效果等同的优化形式，现有技术中出现了如下解决方式：专利号为CN98241092.1，名称为《电子定位式阀门执行器》的实用新型专利提供的技术方案；专利号为CN 200720078541.1、名称为《一种微功耗电机阀阀芯》的实用新型专利提供的技术方案；专利号为CN200920032104.5、名称为《一种双向无堵转快关式电动控制阀门》的实用新型专利提供的技术方案。

对现有阀门组件的结构进行进一步的优化设计，对行业的发展和具体阀门运用均具有重要意义。

发明内容

针对上述提出的对现有阀门组件的结构进行进一步的优化设计，对行业的发展和具体阀门运用均具有重要意义的技术问题，本发明提供了一种阀芯传动件、阀门控制器、阀门及阀门控制方法。所述阀门控制器与阀门均为基于阀芯传动件的具体运用，所述控制方法与所述阀芯传动件设计构思相同。采用本方案，不仅可提升阀门传动的可靠性，同时利于对阀门进行进一步的小型化设计。

针对上述问题，本发明提供的阀芯传动件、阀门控制器、阀门及阀门控制方法通过以下技术要点来解决问题：阀芯传动件，包括驱动齿轮及主轴，所述驱动齿轮用于驱动主轴绕主轴轴线转动，所述驱动齿轮为不完全齿轮，所述驱动齿轮能够相对于主轴做绕主轴轴线旋转的相对转动。

本方案提供的阀芯传动件可作为阀门控制器的零部件，所述阀门控制器用于驱动阀门阀芯动作，以改变阀门的启闭状态和开启情况。阀芯传动件的具体结构设计旨在针对现有小型的、通过齿传动解决堵转问题的流体阀门中，不完全齿轮在脱开齿啮合状态后，在后续齿啮合复啮合时所需考虑的复位动力的问题，以便于实现：提升齿啮合复位的可靠性，达到提升阀门传动可靠性的目的；通过减小所述的复位动力需求，达到利于对阀门进行进一步的小型化设计的目的。

具体运用特别适用于球阀控制，如运用于球阀，作为球阀的阀芯传动件及阀门控制器，如作为物联网水表阀门组件的组成部分。但作为本领域技术人员，该结构设计并不局限于用于球阀和具体到以上提出的水表阀门运用：亦可运用于其他流体阀门组件上。

具体结构设计中，所述主轴后续作为阀门阀芯驱动的传动轴，所述驱动齿轮用于驱动主轴转动，采用驱动齿轮为不完全齿轮的设计，旨在使得驱动齿轮在转动过程中，最终能够通过从硬件结构设计上，达到防堵转的目的。

进一步的，针对现有阀门防堵转设计一般具有的如下特点：存在于小型化组件设计中，为达到以上提出的啮合可靠性、利于小型化设计的目的，提供了一种驱动齿轮能够相对于主轴相对转动的技术方案。本方案在具体运用时，通过在所述齿啮合复位过程中，通过驱动齿轮相对于主轴转动，使得驱动齿轮能够独立于主轴转动、驱动齿轮能够相对于主轴旋转更大角度，实现：在所述相对转动过程中，避免由于阀芯与主轴联动，阀芯的转动阻力影响或过多影响驱动齿轮的齿啮合复位的目的。最终实现：提升啮合可靠性、减小驱动齿轮齿啮合复位所需要的动力输入，达到缩小该构思运用相关结构体积的目的。

在具体运用时，优选采用所述相对转动为驱动齿轮能够相对于主轴独立转动的实现方式，如以上相对转动通过转动间隙实现，所述转动间隙可采用如下提供的键与键槽配合的方案、凸台与凸台配合的方案，可以理解的，所述转动间隙即用于提供键与键槽相对转动时，在转动轨迹上驱动齿轮的空转行程（键与键槽接触之前、凸台与对应凸台接触之前）。除了相对于主轴独立转动之外，采用如下提供的弹性件的方式，利用弹性件形变量的变化（随着驱动齿轮转动，需要弹性件变形量达到一定程度才能够驱动主轴转动），亦可实现：前期驱动齿轮相对于主轴独立转动，后期驱动齿轮与主轴均转动，最终达到驱动齿轮相对转动的目的。区别于独立转动，采用弹性件的方式实际上为驱动齿轮有负载转动，在具体运用时，可根据具体运用场景（如需要考虑阀门开启时阀门上的流体流通面积）、具体采用的结构形式进行合理选择。

如上所述，本方案的设计特点考虑到了主轴转动时存在的阻力对驱动齿轮转动以实现齿啮合复位的影响，根据现有阀门启闭形式，本方案特别适用于如球阀控制、角阀控制等。

作为阀芯传动件更进一步的技术方案：

作为一种匹配现有常规不完全齿轮设计、不完全齿轮驱动设计的技术方案，设置为：所述驱动齿轮与主轴同轴，主轴通过驱动齿轮上的轴孔与驱动齿轮可转动连接；

所述主轴、驱动齿轮两者各自上均设置有旋转约束体，所述旋转约束体用于所述两者之间的转矩传递：驱动齿轮通过旋转约束体相互挤压向主轴上传递转矩。本方案采用旋转约束体实现主轴、驱动齿轮两者之间转矩传递，具体可采用如下键的方式以及凸台的方式，采用本方案，设置在驱动齿轮旋转时能够蓄能的弹性件即可实现后续的驱动齿轮齿啮合复位，即本方案为在配套驱动齿轮旋转方案或得到包括本传动件的阀门控制器时，结构可设计为相对更为简单、体积更小的技术方案。但作为本领域技术人员，总的发明构思并不局限于以上旋转约束体的方案，如采用：不完全齿轮上设置有与之同轴的完全齿轮，主轴为齿轮轴，通过驱动齿轮与主轴在主轴径向方向产生平移实现完全齿轮与主轴齿啮合脱开达到相对转动的目的；通过驱动齿轮相对于主轴产生沿着主轴轴线方向相对运动的方式达到相对转动的目的。

在具体设计时，针对能够产生上述相对转动采用转动间隙实现的方案，总发明构思的实现只要存在相对转动的转动间隙即可：即使相对转动达到止点位置，此时亦可利用驱动齿轮上已经具备的机械能作用于主轴上驱动主轴旋转，即即使达到上述止点位置时，不一定驱动齿轮上的轮齿已经和前端的驱动部件完成和齿啮合复位。但优选设置为当达到上述相对转动止点位置时，此时驱动齿轮已经和前端的驱动部件完成和齿啮合复位，以利用齿传动能够产生的转矩直接作用到主轴上完成阀芯驱动。

作为一种基于键配合间隙达到相对转动目的的具体方案，设置为：所述两者中，其中一者上的旋转约束体为键，另一者上的旋转约束体为键槽，所述键槽的宽度大于键的宽度。作为本领域技术人员，所述键槽宽度与键宽度的差值，即为所述转动间隙的宽度值。

作为基于键配合间隙达到相对转动方案的进一步方案，设置为：所述键设置于主轴上，所述键槽设置于驱动齿轮上；

所述键槽的深度小于轴孔的长度。以常见水表上的球阀驱动为例，驱动齿轮一般为塑料件，为考虑驱动齿轮上轴孔偏磨带来的驱动齿轮与前端驱动部件啮合精度变差的问题，本方案中，设置为键槽的深度小于轴孔的长度，实际上即为：在所述轴孔的轴线方向上，根据键槽的影响尺寸，将轴孔分割为至少两段，完全为匹配主轴的圆柱形段、与键槽相接的异形孔段，采用本方案，利用圆柱形段对主轴的约束，可保证主轴与驱动齿轮的配合精度，以利于保证驱动齿轮与前端驱动部件的齿啮合精度。

同时作为本领域技术人员，针对以上键传动方案，亦可设置为主轴为异形轴，驱动齿轮上与主轴匹配的轴孔为异形孔，异形轴与异形孔各自配合段包括截面形式不同的配合段，通过在所述配合段上获得转动间隙，达到驱动齿轮能够相对于主轴产生相对旋转的目的。但可以理解的，本方案的具体构思依然是通过键受到剪应力达到驱动主轴的目的，具体构思与以上键传动是等同的。

更进一步的，如如上提出的考虑偏磨问题，为利用键自由端端面与键槽槽底相契合更进一步解决偏磨问题，设置为：所述键槽的槽底面为轴线与主轴轴线同轴的弧形面，所述键自由端的端面为轴线与主轴轴线同轴的弧形面；

所述槽底面与所述端面相贴。

更进一步的，如如上提出的考虑偏磨问题，为利用避免主轴在受力时因为弯矩产生的变形导致的偏磨问题，设置为：所述键及键槽的数量均为多个；

键和键槽的数量相等；

键和键槽一一形成键啮合工作组；

形成的多个工作组相对于主轴的轴线环形均布；

在所述相对转动过程中，多个工作组同步啮合或脱离。本方案中，通过采用：所述工作组环形均布、工作组同步啮合或脱离，可使得主轴上各工作组所带来的产生弯曲变形的力能够进行平衡，达到避免主轴在驱动齿轮的作用下产生弯曲，最终导致偏磨产生的目的。

区别于以下采用的凸台方案，由于键配合关系可全部位于驱动齿轮的两端范围内，故该键配合方案更有利于传动件小尺寸设计。

作为基于旋转约束体，同时区别于键配合方案更容易加工的技术方案，采用：所述主轴上的旋转约束体为设置在主轴侧面上的凸台，主轴上的凸台为一个或两个；

当主轴上的凸台为两个时，两个凸台位于主轴的同一轴线位置，两个凸台在主轴的周向方向上间隔排布；

当主轴上的凸台为两个时，所述驱动齿轮上的旋转约束体为设置在驱动齿轮端面上的凸台，在所述相对转动的过程中，驱动齿轮上的凸台可与主轴上的各凸台接触；

当主轴上的凸台为一个时，所述驱动齿轮上的旋转约束体为设置在驱动齿轮端面上的两个凸台，在所述相对转动的过程中，主轴上的凸台可与驱动齿轮上的各凸台接触。本方案中，驱动齿轮与主轴两者中，在具有两个凸台的一者上，两个凸台各自相互靠近的一侧具体位置关联的主轴周向上的角度、另一者上凸台左右侧之间距离的大小决定了所述转动间隙的大小，即：当驱动齿轮相对于主轴旋转至其上凸台与主轴上凸台接触时，此时相对转动达到止点位置。

作为一种基于弹性件弹性形变，使得所述相对转动决定于弹性件形变量大小的具体方案，设置为：所述主轴与驱动齿轮之间还设置有弹性件，驱动齿轮通过所述弹性件向主轴上传递转矩，所述相对转动通过弹性件弹性变形实现。本方案中，当驱动齿轮需要进行齿啮合复位时，此时驱动驱动齿轮回转的力均需要考虑来自于驱动齿轮自身以及弹性件的弹力，故相对于主轴直接刚性作用于驱动齿轮上，亦可达到减小驱动齿轮回转阻力的目的。

作为一种匹配现有常规不完全齿轮设计、不完全齿轮驱动设计的技术方案，设置为：所述驱动齿轮与主轴同轴，主轴通过驱动齿轮上的轴孔与驱动齿轮间隙配合。

作为一种便于完成弹性件连接，有利于传动件小型化设计的技术方案，设置为：弹性件为套设在主轴上的扭簧，所述扭簧一端与主轴固定连接，另一端与驱动齿轮固定连接。

本方案还公开了一种阀门控制器，包括驱动部件，还包括如上任意一项所述的阀芯传动件，所述驱动部件通过与驱动齿轮上的轮齿齿啮合驱动驱动齿轮旋转；

在所述齿啮合保持期间，驱动齿轮与主轴具有处于传动配合的配合状态；

在所述齿啮合脱开后进行齿啮合复位的过程中，驱动齿轮与主轴具有可相对转动的配合状态。本方案提供了一种基于以上传动件的具体运用，具体设计为：在所述齿啮合保持期间，驱动齿轮与主轴具有处于传动配合的配合状态，旨在说明驱动齿轮与驱动部件的配合状态或相对位置状态，以实现驱动部件能够在齿啮合下，最终驱动主轴旋转；具体设计为：在所述齿啮合脱开后进行齿啮合复位的过程中，驱动齿轮与主轴具有可相对转动的配合状态，旨在说明驱动齿轮与驱动部件的配合状态或相对位置状态，以实现在齿啮合复位的整个过程中或前期，驱动齿轮能够相对于主轴旋转以减小驱动齿轮齿啮合复位所需要的驱动力。

作为所述阀门控制器更进一步的技术方案：

作为一种可在驱动齿轮齿啮合复位整个过程中，通过驱动齿轮全程空转，使得驱动齿轮复位所需驱动力最小的技术方案，设置为：在所述齿啮合脱开后进行齿啮合复位的过程中，驱动齿轮与主轴处于可相对转动的配合状态。本方案中，根据驱动齿轮上轮齿的具体尺寸、所述转动间隙的大小设计，即可达到相应目的，如在驱动齿轮的周向方向上，转动间隙大于驱动齿轮上轮齿的齿厚（标准基本齿条轮齿的齿厚）。优选的，考虑到复啮合效率，亦可进一步放宽为等于轮齿齿顶位置的齿厚（齿顶圆位置的齿厚）。

针对如上提出的驱动齿轮塑料材质设计，进一步的，为优化驱动齿轮上端部轮齿的磨损问题，进一步设置为：所述驱动齿轮上具有多个轮齿；

所述驱动部件与驱动齿轮的配合关系满足：驱动齿轮任意转动方向下，所述齿啮合脱开后进行齿啮合复位的过程中，驱动部件与驱动齿轮上的首齿啮合复位时，驱动齿轮与主轴处于可相对转动的配合状态。本方案中，即为当所述首齿完成与驱动部件的齿啮合后，再恢复为驱动齿轮转动至能够为主轴提供驱动力的状态。

为减小控制器上动力源如电机的尺寸、降低对匹配电源的依赖性，设置为：所述驱动部件包括减速齿轮组，所述驱动齿轮用于与减速齿轮组的末级齿轮相啮合。本方案即提供了一种基于其减速作用变速箱的方案。

更为完善的，为使得本控制器包括用于实现驱动齿轮复啮合的动力源，设置为：还包括用于实现驱动齿轮与驱动部件齿啮合复位的动力部件。

作为一种在驱动部件的动力下，利用动力部件蓄能达到驱动齿轮复啮合目的，以达到优化控制器结构复杂程度、优化控制器动作控制复杂性，达到提升控制器可靠性的技术方案，设置为：所述动力部件为弹性限位体；

所述弹性限位体在驱动齿轮转动过程中蓄能，在所述齿啮合复位过程中，弹性限位体通过回弹驱动驱动齿轮转动实现齿啮合复位。与本方案作用等同的，亦可采用单独的驱动机构实现驱动齿轮与驱动部件复啮合。

作为所述弹性限位体的具体实现形式，设置为：所述弹性限位体为以下方式中的任意一种或几种：弹簧、弹性绳、弹性杆；

所述弹性绳为：一端与驱动齿轮相连接，另一端连接在驱动部件的壳体上，通过弹性绳被拉伸进行蓄能，针对基于变速箱的运用，所述弹性绳可为：一端固定于驱动齿轮上，一端固定于变速箱的变速箱座上，具体位置可采用如位于变速箱的端盖上；

所述弹簧及弹性杆均为：通过一端约束于驱动齿轮、壳体中的其中一个上，另一端约束于另一个上进行蓄能，针对基于变速箱的运用，所述弹簧及弹性杆可为：一端与驱动齿轮相作用，另一端与变速箱的壳体相作用，具体位置可采用作用于所述端盖上，具体作用形式可为：弹簧及弹性杆的其中一端与变速箱或驱动齿轮直接固定连接、通过接触面相互挤压传递作用力，弹簧及弹性杆的另一端与变速箱或驱动齿轮直接固定连接、通过接触面相互挤压传递作用力。

为适应于控制器结构小型化设计，作为一种具体的弹性限位体实现方式，设置为：所述弹性限位体包括弹性杆，所述弹性杆为其上具有折弯的弯杆；

定义所述折弯两端的杆段分别为第一杆段和第二杆段，所述第一杆段的一端固定于驱动齿轮上，在驱动齿轮的径向方向上，第一杆段的两端位于驱动齿轮的不同位置，所述第二杆段的自由端相对于驱动齿轮的端面向外侧凸出；

所述壳体的端板还设置有旋转限位槽，所述第二杆段局部嵌入所述旋转限位槽。本方案中，所述弹性杆作为与驱动齿轮同步转动的摆杆，当摆动为第二杆段嵌入旋转限位槽中的杆段与旋转限位槽的端面接触后，在驱动齿轮的进一步旋转下，实现弹性件的蓄能。针对驱动齿轮具体的旋转方向，第二杆段嵌入旋转限位槽中的杆段与旋转限位槽对应侧的端部接触后，在驱动齿轮的进一步旋转下，实现弹性件的蓄能。

为进一步考虑控制器小型化设计，更为具体的，设置为：所述驱动齿轮上还设置有沿着驱动齿轮径向方向延伸的凹槽，所述第一杆段固定于凹槽靠近主轴的一端，第一杆段在自由状态下，第一杆段与凹槽的延伸方向相同，第一杆段的两侧与凹槽的侧壁均具有摆动间隙。本方案中，将弹性件设置为位于驱动齿轮所占空间内的悬臂杆达到优化空间占用的目的。进一步的，考虑到加工质量，避免因为悬臂杆安装给控制器之间带来的互换性问题，设置为弹性杆与驱动齿轮为一体式设计，如采用一次性注塑制备出该一体式结构、通过注塑后对所得结构进行间隙加工获得为悬臂杆的弹性杆。作为本领域技术人员，考虑到相对转动的角度，通过设定相应的间隙宽度即可。考虑到驱动齿轮材质，为满足弹性杆在所需的相对转动范围内产生额变形为弹性变形，选择适宜的第一杆段长度即可。

同时作为本领域技术人员，关于第一杆段的长度方向为沿着驱动齿轮径向方向的设定，旨在使得驱动齿轮在正反转过程中，弹性件变形具有对等的阻力，但第一杆段的形式和延伸方向并不局限于所提出的沿着驱动齿轮径向方向。

为优化弹性杆的受力，避免因为在第一杆段的连接端产生应力集中造成本控制器的可靠性或寿命降低，设置为：所述凹槽两侧的侧壁上均具有位于第一杆段两端之间的凸块；

第一杆段在自由状态下，第一杆段各侧侧壁与该侧凸块的自由端之间均具有间隙。本方案中，通过第一杆段的中部/连续段与凸块的端部接触，达到优化第一杆段连接端受力的目的。更为完整的，设置为所述凸块自由端端面的形状为与驱动齿轮内外方向上凸块两侧面均光滑过渡的弧面，以避免在凸块和第一杆段上产生严重的压损。

本方案还公开了一种阀门，包括通过转动调整阀门开启状态的阀芯，还包括如上任意一项所述的阀芯传动件或阀门控制器，所述阀芯固定于主轴上，所述主轴作为所述阀芯的阀杆。本阀门为基于所述阀芯传动件或阀门控制器的运用，如上所述，本阀门不仅通过结构设计解决了堵转问题，同时针对驱动齿轮的复啮合，本方案的结构设计还具有可提升阀门传动的可靠性，同时利于对阀门进行进一步的小型化设计的特点。

本方案还公开了一种阀门控制方法，该控制方法用于如下阀门：该阀门通过旋转阀芯的方式实现阀门通断控制，通过不完全齿轮带动阀杆转动驱动阀芯动作，所述不完全齿轮能够相对于阀杆做绕阀杆轴线旋转的相对转动；

所述控制方法为：当所述阀杆在进行换向转动前，所述不完全齿轮相对于阀杆做绕阀杆轴线旋转的相对转动；

通过所述相对转动，当不完全齿轮与用于驱动不完全齿轮旋转的齿轮齿啮合复位后，不完全齿轮向阀杆提供转矩，驱动阀芯转动。本控制方法为基于以上结构设计构思的阀门控制方法，本方案在防堵转阀门驱动运用的基础上，提供了一种可方便实现驱动齿轮轮齿复啮合、提升啮合可靠性、可减小相应硬件部分结构体积和性能要求、减小阀门整体结构复杂性的技术方案。

本发明具有以下有益效果：

本方案提供了一种阀芯传动件、阀门控制器、阀门及阀门控制方法。

所述阀芯传动件的具体结构设计中，所述主轴后续作为阀门阀芯驱动的传动轴，所述驱动齿轮用于驱动主轴转动，采用驱动齿轮为不完全齿轮的设计，旨在使得驱动齿轮在转动过程中，最终能够通过从硬件结构设计上，达到防堵转的目的。

进一步的，针对现有阀门防堵转设计一般具有的如下特点：存在于小型化组件设计中，为达到以上提出的啮合可靠性、利于小型化设计的目的，提供了一种驱动齿轮能够相对于主轴相对转动的技术方案。本方案在具体运用时，通过在所述齿啮合复位过程中，通过驱动齿轮相对于主轴转动，使得驱动齿轮能够独立于主轴转动、驱动齿轮能够相对于主轴旋转更大角度，实现：在所述相对转动过程中，避免由于阀芯与主轴联动，阀芯的转动阻力影响或过多影响驱动齿轮的齿啮合复位的目的。最终实现：提升啮合可靠性、减小驱动齿轮齿啮合复位所需要的动力输入，达到缩小该构思运用相关结构体积的目的。

所述阀门控制器、阀门为基于所述阀芯传动件的具体运用，采用本方案提供的相应方案，便于实现相应结构的简化设计、小型化设计和优化驱动齿轮复啮合可靠性。

所述阀门控制方法为与以上阀门传动件、阀门控制器、阀门结构设计构思匹配的具体阀门控制方法。

附图说明

图1 为本方案所述的阀门控制器一个具体实施例的结构示意图，该示意图为结构爆炸图；

图2为本方案所述的阀门控制器一个具体实施例的结构示意图，该示意图为俯视图；

图3为本方案所述的阀门控制器一个具体实施例的结构示意图，该示意图为仰视图，且变速箱部分局部剖视；

图4为本方案所述的阀门控制器一个具体实施例的结构示意图，该示意图为俯视图，其中，该示意图中省略了变速箱的箱体部分；

图5为本方案所述的阀门控制器一个具体实施例的结构示意图，该示意图为立体结构示意图。

附图中的附图标记分别为：1、电机，2、变速箱座，3、驱动齿轮，4、主轴，5、变速箱盖，6、末级齿轮，7、减速齿轮组，8、转动间隙，9、弹性限位体，10、旋转限位槽，11、凹槽，12、凸块。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1至图5所示，包括驱动齿轮3及主轴4，所述驱动齿轮3用于驱动主轴4绕主轴4轴线转动，所述驱动齿轮3为不完全齿轮，所述驱动齿轮3能够相对于主轴4做绕主轴4轴线旋转的相对转动。

本方案提供的阀芯传动件可作为阀门控制器的零部件，所述阀门控制器用于驱动阀门阀芯动作，以改变阀门的启闭状态和开启情况。阀芯传动件的具体结构设计旨在针对现有小型的、通过齿传动解决堵转问题的流体阀门中，不完全齿轮在脱开齿啮合状态后，在后续齿啮合复啮合时所需考虑的复位动力的问题，以便于实现：提升齿啮合复位的可靠性，达到提升阀门传动可靠性的目的；通过减小所述的复位动力需求，达到利于对阀门进行进一步的小型化设计的目的。

具体运用特别适用于球阀控制，如运用于球阀，作为球阀的阀芯传动件及阀门控制器，如作为物联网水表阀门组件的组成部分。但作为本领域技术人员，该结构设计并不局限于用于球阀和具体到以上提出的水表阀门运用：亦可运用于其他流体阀门组件上。

具体结构设计中，所述主轴4后续作为阀门阀芯驱动的传动轴，所述驱动齿轮3用于驱动主轴4转动，采用驱动齿轮3为不完全齿轮的设计，旨在使得驱动齿轮3在转动过程中，最终能够通过从硬件结构设计上，达到防堵转的目的。

进一步的，针对现有阀门防堵转设计一般具有的如下特点：存在于小型化组件设计中，为达到以上提出的啮合可靠性、利于小型化设计的目的，提供了一种驱动齿轮3能够相对于主轴4相对转动的技术方案。本方案在具体运用时，通过在所述齿啮合复位过程中，通过驱动齿轮3相对于主轴4转动，使得驱动齿轮3能够独立于主轴4转动、驱动齿轮3能够相对于主轴4旋转更大角度，实现：在所述相对转动过程中，避免由于阀芯与主轴4联动，阀芯的转动阻力影响或过多影响驱动齿轮3的齿啮合复位的目的。最终实现：提升啮合可靠性、减小驱动齿轮3齿啮合复位所需要的动力输入，达到缩小该构思运用相关结构体积的目的。

在具体运用时，优选采用所述相对转动为驱动齿轮3能够相对于主轴4独立转动的实现方式，如以上相对转动通过转动间隙8实现，所述转动间隙8可采用如下提供的键与键槽配合的方案、凸台与凸台配合的方案，可以理解的，所述转动间隙8即用于提供键与键槽相对转动时，在转动轨迹上驱动齿轮3的空转行程（键与键槽接触之前、凸台与对应凸台接触之前）。除了相对于主轴4独立转动之外，采用如下提供的弹性件的方式，利用弹性件形变量的变化（随着驱动齿轮3转动，需要弹性件变形量达到一定程度才能够驱动主轴4转动），亦可实现：前期驱动齿轮3相对于主轴4独立转动，后期驱动齿轮3与主轴4均转动，最终达到驱动齿轮3相对转动的目的。区别于独立转动，采用弹性件的方式实际上为驱动齿轮3有负载转动，在具体运用时，可根据具体运用场景（如需要考虑阀门开启时阀门上的流体流通面积）、具体采用的结构形式进行合理选择。

如上所述，本方案的设计特点考虑到了主轴4转动时存在的阻力对驱动齿轮3转动以实现齿啮合复位的影响，根据现有阀门启闭形式，本方案特别适用于如球阀控制、角阀控制等。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上进行进一步的细化和优化：

作为一种匹配现有常规不完全齿轮设计、不完全齿轮驱动设计的技术方案，设置为：所述驱动齿轮3与主轴4同轴，主轴4通过驱动齿轮3上的轴孔与驱动齿轮3可转动连接；

所述主轴4、驱动齿轮3两者各自上均设置有旋转约束体，所述旋转约束体用于所述两者之间的转矩传递：驱动齿轮3通过旋转约束体相互挤压向主轴4上传递转矩。本方案采用旋转约束体实现主轴4、驱动齿轮3两者之间转矩传递，具体可采用如下键的方式以及凸台的方式，采用本方案，设置在驱动齿轮3旋转时能够蓄能的弹性件即可实现后续的驱动齿轮3齿啮合复位，即本方案为在配套驱动齿轮3旋转方案或得到包括本传动件的阀门控制器时，结构可设计为相对更为简单、体积更小的技术方案。但作为本领域技术人员，总的发明构思并不局限于以上旋转约束体的方案，如采用：不完全齿轮上设置有与之同轴的完全齿轮，主轴4为齿轮轴，通过驱动齿轮3与主轴4在主轴4径向方向产生平移实现完全齿轮与主轴4齿啮合脱开达到相对转动的目的；通过驱动齿轮3相对于主轴4产生沿着主轴4轴线方向相对运动的方式达到相对转动的目的。

在具体设计时，针对能够产生上述相对转动采用转动间隙8实现的方案，总发明构思的实现只要存在相对转动的转动间隙8即可：即使相对转动达到止点位置，此时亦可利用驱动齿轮3上已经具备的机械能作用于主轴4上驱动主轴4旋转，即即使达到上述止点位置时，不一定驱动齿轮3上的轮齿已经和前端的驱动部件完成和齿啮合复位。但优选设置为当达到上述相对转动止点位置时，此时驱动齿轮3已经和前端的驱动部件完成和齿啮合复位，以利用齿传动能够产生的转矩直接作用到主轴4上完成阀芯驱动。

实施例3：

本实施例在实施例2的基础上进行进一步的细化和优化：

作为一种基于键配合间隙达到相对转动目的的具体方案，设置为：所述两者中，其中一者上的旋转约束体为键，另一者上的旋转约束体为键槽，所述键槽的宽度大于键的宽度。作为本领域技术人员，所述键槽宽度与键宽度的差值，即为所述转动间隙8的宽度值。

作为基于键配合间隙达到相对转动方案的进一步方案，设置为：所述键设置于主轴4上，所述键槽设置于驱动齿轮3上；

所述键槽的深度小于轴孔的长度。以常见水表上的球阀驱动为例，驱动齿轮3一般为塑料件，为考虑驱动齿轮3上轴孔偏磨带来的驱动齿轮3与前端驱动部件啮合精度变差的问题，本方案中，设置为键槽的深度小于轴孔的长度，实际上即为：在所述轴孔的轴线方向上，根据键槽的影响尺寸，将轴孔分割为至少两段，完全为匹配主轴4的圆柱形段、与键槽相接的异形孔段，采用本方案，利用圆柱形段对主轴4的约束，可保证主轴4与驱动齿轮3的配合精度，以利于保证驱动齿轮3与前端驱动部件的齿啮合精度。

同时作为本领域技术人员，针对以上键传动方案，亦可设置为主轴4为异形轴，驱动齿轮3上与主轴4匹配的轴孔为异形孔，异形轴与异形孔各自配合段包括截面形式不同的配合段，通过在所述配合段上获得转动间隙8，达到驱动齿轮3能够相对于主轴4产生相对旋转的目的。但可以理解的，本方案的具体构思依然是通过键受到剪应力达到驱动主轴4的目的，具体构思与以上键传动是等同的。

更进一步的，如如上提出的考虑偏磨问题，为利用键自由端端面与键槽槽底相契合更进一步解决偏磨问题，设置为：所述键槽的槽底面为轴线与主轴4轴线同轴的弧形面，所述键自由端的端面为轴线与主轴4轴线同轴的弧形面；

所述槽底面与所述端面相贴。

更进一步的，如如上提出的考虑偏磨问题，为利用避免主轴4在受力时因为弯矩产生的变形导致的偏磨问题，设置为：所述键及键槽的数量均为多个；

键和键槽的数量相等；

键和键槽一一形成键啮合工作组；

形成的多个工作组相对于主轴4的轴线环形均布；

在所述相对转动过程中，多个工作组同步啮合或脱离。本方案中，通过采用：所述工作组环形均布、工作组同步啮合或脱离，可使得主轴4上各工作组所带来的产生弯曲变形的力能够进行平衡，达到避免主轴4在驱动齿轮3的作用下产生弯曲，最终导致偏磨产生的目的。

区别于以下采用的凸台方案，由于键配合关系可全部位于驱动齿轮3的两端范围内，故该键配合方案更有利于传动件小尺寸设计。

实施例4：

本实施例在实施例2的基础上进行进一步的细化和优化：

作为基于旋转约束体，同时区别于键配合方案更容易加工的技术方案，采用：所述主轴4上的旋转约束体为设置在主轴4侧面上的凸台，主轴4上的凸台为一个或两个；

当主轴4上的凸台为两个时，两个凸台位于主轴4的同一轴线位置，两个凸台在主轴4的周向方向上间隔排布；

当主轴4上的凸台为两个时，所述驱动齿轮3上的旋转约束体为设置在驱动齿轮3端面上的凸台，在所述相对转动的过程中，驱动齿轮3上的凸台可与主轴4上的各凸台接触；

当主轴4上的凸台为一个时，所述驱动齿轮3上的旋转约束体为设置在驱动齿轮3端面上的两个凸台，在所述相对转动的过程中，主轴4上的凸台可与驱动齿轮3上的各凸台接触。本方案中，驱动齿轮3与主轴4两者中，在具有两个凸台的一者上，两个凸台各自相互靠近的一侧具体位置关联的主轴4周向上的角度、另一者上凸台左右侧之间距离的大小决定了所述转动间隙8的大小，即：当驱动齿轮3相对于主轴4旋转至其上凸台与主轴4上凸台接触时，此时相对转动达到止点位置。

实施例5：

本实施例在实施例2的基础上进行进一步的细化和优化：

作为一种基于弹性件弹性形变，使得所述相对转动决定于弹性件形变量大小的具体方案，设置为：所述主轴4与驱动齿轮3之间还设置有弹性件，驱动齿轮3通过所述弹性件向主轴4上传递转矩，所述相对转动通过弹性件弹性变形实现。本方案中，当驱动齿轮3需要进行齿啮合复位时，此时驱动驱动齿轮3回转的力均需要考虑来自于驱动齿轮3自身以及弹性件的弹力，故相对于主轴4直接刚性作用于驱动齿轮3上，亦可达到减小驱动齿轮3回转阻力的目的。

作为一种匹配现有常规不完全齿轮设计、不完全齿轮驱动设计的技术方案，设置为：所述驱动齿轮3与主轴4同轴，主轴4通过驱动齿轮3上的轴孔与驱动齿轮3间隙配合。

作为一种便于完成弹性件连接，有利于传动件小型化设计的技术方案，设置为：弹性件为套设在主轴4上的扭簧，所述扭簧一端与主轴4固定连接，另一端与驱动齿轮3固定连接。

实施例6：

本实施例在实施例1的基础上，提供了一种阀门控制器，包括驱动部件，还包括如上所述的阀芯传动件，所述驱动部件通过与驱动齿轮3上的轮齿齿啮合驱动驱动齿轮3旋转；

在所述齿啮合保持期间，驱动齿轮3与主轴4具有处于传动配合的配合状态；

在所述齿啮合脱开后进行齿啮合复位的过程中，驱动齿轮3与主轴4具有可相对转动的配合状态。本方案提供了一种基于以上传动件的具体运用，具体设计为：在所述齿啮合保持期间，驱动齿轮3与主轴4具有处于传动配合的配合状态，旨在说明驱动齿轮3与驱动部件的配合状态或相对位置状态，以实现驱动部件能够在齿啮合下，最终驱动主轴4旋转；具体设计为：在所述齿啮合脱开后进行齿啮合复位的过程中，驱动齿轮3与主轴4具有可相对转动的配合状态，旨在说明驱动齿轮3与驱动部件的配合状态或相对位置状态，以实现在齿啮合复位的整个过程中或前期，驱动齿轮3能够相对于主轴4旋转以减小驱动齿轮3齿啮合复位所需要的驱动力。

实施例7：

本实施例在实施例6的基础上进行进一步的细化和优化：

作为一种可在驱动齿轮3齿啮合复位整个过程中，通过驱动齿轮3全程空转，使得驱动齿轮3复位所需驱动力最小的技术方案，设置为：在所述齿啮合脱开后进行齿啮合复位的过程中，驱动齿轮3与主轴4处于可相对转动的配合状态。本方案中，根据驱动齿轮3上轮齿的具体尺寸、所述转动间隙8的大小设计，即可达到相应目的，如在驱动齿轮3的周向方向上，转动间隙8大于驱动齿轮3上轮齿的齿厚（标准基本齿条轮齿的齿厚）。优选的，考虑到复啮合效率，亦可进一步放宽为等于轮齿齿顶位置的齿厚（齿顶圆位置的齿厚）。

优选的，针对如上提出的驱动齿轮3塑料材质设计，进一步的，为优化驱动齿轮3上端部轮齿的磨损问题，进一步设置为：所述驱动齿轮3上具有多个轮齿；

所述驱动部件与驱动齿轮3的配合关系满足：驱动齿轮3任意转动方向下，所述齿啮合脱开后进行齿啮合复位的过程中，驱动部件与驱动齿轮3上的首齿啮合复位时，驱动齿轮3与主轴4处于可相对转动的配合状态。本方案中，即为当所述首齿完成与驱动部件的齿啮合后，再恢复为驱动齿轮3转动至能够为主轴4提供驱动力的状态。

优选的，为减小控制器上动力源如电机1的尺寸、降低对匹配电源的依赖性，设置为：所述驱动部件包括减速齿轮组7，所述驱动齿轮3用于与减速齿轮组7的末级齿轮6相啮合。本方案即提供了一种基于其减速作用变速箱的方案。

更为完善的，为使得本控制器包括用于实现驱动齿轮3复啮合的动力源，设置为：还包括用于实现驱动齿轮3与驱动部件齿啮合复位的动力部件。

优选的，作为一种在驱动部件的动力下，利用动力部件蓄能达到驱动齿轮3复啮合目的，以达到优化控制器结构复杂程度、优化控制器动作控制复杂性，达到提升控制器可靠性的技术方案，设置为：所述动力部件为弹性限位体9；

所述弹性限位体9在驱动齿轮3转动过程中蓄能，在所述齿啮合复位过程中，弹性限位体9通过回弹驱动驱动齿轮3转动实现齿啮合复位。与本方案作用等同的，亦可采用单独的驱动机构实现驱动齿轮3与驱动部件复啮合。

作为所述弹性限位体9的具体实现形式，设置为：所述弹性限位体9为以下方式中的任意一种或几种：弹簧、弹性绳、弹性杆；

所述弹性绳为：一端与驱动齿轮3相连接，另一端连接在驱动部件的壳体上，通过弹性绳被拉伸进行蓄能，针对基于变速箱的运用，所述弹性绳可为：一端固定于驱动齿轮3上，一端固定于变速箱的变速箱座2上，具体位置可采用如位于变速箱的端盖上；

所述弹簧及弹性杆均为：通过一端约束于驱动齿轮3、壳体中的其中一个上，另一端约束于另一个上进行蓄能，针对基于变速箱的运用，所述弹簧及弹性杆可为：一端与驱动齿轮3相作用，另一端与变速箱的壳体相作用，具体位置可采用作用于所述端盖上，具体作用形式可为：弹簧及弹性杆的其中一端与变速箱或驱动齿轮3直接固定连接、通过接触面相互挤压传递作用力，弹簧及弹性杆的另一端与变速箱或驱动齿轮3直接固定连接、通过接触面相互挤压传递作用力。

为适应于控制器结构小型化设计，作为一种具体的弹性限位体9实现方式，设置为：所述弹性限位体9包括弹性杆，所述弹性杆为其上具有折弯的弯杆；

定义所述折弯两端的杆段分别为第一杆段和第二杆段，所述第一杆段的一端固定于驱动齿轮3上，在驱动齿轮3的径向方向上，第一杆段的两端位于驱动齿轮3的不同位置，所述第二杆段的自由端相对于驱动齿轮3的端面向外侧凸出；

所述壳体的端板还设置有旋转限位槽10，所述第二杆段局部嵌入所述旋转限位槽10。本方案中，所述弹性杆作为与驱动齿轮3同步转动的摆杆，当摆动为第二杆段嵌入旋转限位槽10中的杆段与旋转限位槽10的端面接触后，在驱动齿轮3的进一步旋转下，实现弹性件的蓄能。针对驱动齿轮3具体的旋转方向，第二杆段嵌入旋转限位槽10中的杆段与旋转限位槽10对应侧的端部接触后，在驱动齿轮3的进一步旋转下，实现弹性件的蓄能。

为进一步考虑控制器小型化设计，更为具体的，设置为：所述驱动齿轮3上还设置有沿着驱动齿轮3径向方向延伸的凹槽11，所述第一杆段固定于凹槽11靠近主轴4的一端，第一杆段在自由状态下，第一杆段与凹槽11的延伸方向相同，第一杆段的两侧与凹槽11的侧壁均具有摆动间隙。本方案中，将弹性件设置为位于驱动齿轮3所占空间内的悬臂杆达到优化空间占用的目的。进一步的，考虑到加工质量，避免因为悬臂杆安装给控制器之间带来的互换性问题，设置为弹性杆与驱动齿轮3为一体式设计，如采用一次性注塑制备出该一体式结构、通过注塑后对所得结构进行间隙加工获得为悬臂杆的弹性杆。作为本领域技术人员，考虑到相对转动的角度，通过设定相应的间隙宽度即可。考虑到驱动齿轮3材质，为满足弹性杆在所需的相对转动范围内产生额变形为弹性变形，选择适宜的第一杆段长度即可。

同时作为本领域技术人员，关于第一杆段的长度方向为沿着驱动齿轮3径向方向的设定，旨在使得驱动齿轮3在正反转过程中，弹性件变形具有对等的阻力，但第一杆段的形式和延伸方向并不局限于所提出的沿着驱动齿轮3径向方向。

为优化弹性杆的受力，避免因为在第一杆段的连接端产生应力集中造成本控制器的可靠性或寿命降低，设置为：所述凹槽11两侧的侧壁上均具有位于第一杆段两端之间的凸块12；

第一杆段在自由状态下，第一杆段各侧侧壁与该侧凸块12的自由端之间均具有间隙。本方案中，通过第一杆段的中部/连续段与凸块12的端部接触，达到优化第一杆段连接端受力的目的。更为完整的，设置为所述凸块12自由端端面的形状为与驱动齿轮3内外方向上凸块12两侧面均光滑过渡的弧面，以避免在凸块12和第一杆段上产生严重的压损。

实施例8：

本实施例在以上任意实施例提供的技术方案的基础上，提供了一种阀门，包括通过转动调整阀门开启状态的阀芯，还包括如上任意一项所述的阀芯传动件或阀门控制器，所述阀芯固定于主轴4上，所述主轴4作为所述阀芯的阀杆。本阀门为基于所述阀芯传动件或阀门控制器的运用，如上所述，本阀门不仅通过结构设计解决了堵转问题，同时针对驱动齿轮3的复啮合，本方案的结构设计还具有可提升阀门传动的可靠性，同时利于对阀门进行进一步的小型化设计的特点。

实施例9：

本实施例提供一种阀门控制方法，该控制方法用于如下阀门：该阀门通过旋转阀芯的方式实现阀门通断控制，通过不完全齿轮带动阀杆转动驱动阀芯动作，所述不完全齿轮能够相对于阀杆做绕阀杆轴线旋转的相对转动；

所述控制方法为：当所述阀杆在进行换向转动前，所述不完全齿轮相对于阀杆做绕阀杆轴线旋转的相对转动；

通过所述相对转动，当不完全齿轮与用于驱动不完全齿轮旋转的齿轮齿啮合复位后，不完全齿轮向阀杆提供转矩，驱动阀芯转动。本控制方法为基于以上结构设计构思的阀门控制方法，本方案在防堵转阀门驱动运用的基础上，提供了一种可方便实现驱动齿轮3轮齿复啮合、提升啮合可靠性、可减小相应硬件部分结构体积和性能要求、减小阀门整体结构复杂性的技术方案。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。