一种部分回转电动执行器

摘要

本发明提供一种部分回转电动执行器，包括有开口向下的顶壳，所述顶壳的内壁顶部固定安装有电动蜗杆机构，所述电动蜗杆机构啮合有锥齿轮结构的一级涡轮，所述电动蜗杆机构用于平稳支撑并驱动一级涡轮；所述一级涡轮的输出端传动连接有用于平稳调速的一级行星轮，所述一级行星轮的输出端传动连接有用于二次调速的二级行星轮，所述顶壳开口端密封固定安装有开口向上的底壳；所述底壳底面固定安装有与电动蜗杆机构结构相同的手动蜗杆机构，所述手动蜗杆机构与二级齿轮圈外壁啮合，所述手动蜗杆机构用于平稳支撑并驱动二级齿轮圈，所述二级行星轮输出端伸出底壳底面设置。本发明能够提高执行器的使用寿命，同时还保证了执行器的工作精度和结构紧凑性。

说明书

技术领域

本发明涉及执行器技术领域，具体涉及一种部分回转电动执行器。

背景技术

电动执行器主要应用于开关阀门的自动控制上，通过它可以就地或远程对阀门进行自动控制，在水电、石油、化工等领域应用十分广泛。目前的电动执行器通常包括有电动部分和手动部分，电动部分用于远距离驱动或手动控制阀体的开启或关闭。市面上常用的执行器都使用蜗杆涡轮啮合进行驱动的，蜗杆的工作面积小，且频繁使用，使得蜗杆的工作段的螺纹齿磨损严重，影响执行器的使用寿命和控制阀芯转动角度的准确性。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的问题是提供一种部分回转电动执行器，能够提高执行器的使用寿命，同时还保证了执行器的工作精度和结构紧凑性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种部分回转电动执行器，包括有开口向下的顶壳，所述顶壳内壁顶部固定安装有电动蜗杆机构，所述电动蜗杆机构啮合有锥齿轮结构的一级涡轮，所述电动蜗杆机构用于平稳支撑并驱动一级涡轮；

所述一级涡轮的输出端传动连接有用于平稳调速的一级行星轮，所述一级行星轮的输出端传动连接有用于二次平稳调速的二级行星轮，所述顶壳的开口端密封固定安装有开口向上的底壳；

所述底壳内壁底部固定安装有与电动蜗杆机构结构相同的手动蜗杆机构，所述手动蜗杆机构与二级齿轮圈的外壁啮合，所述手动蜗杆机构用于平稳支撑并驱动二级齿轮圈，所述二级行星轮的输出端伸出底壳的底面设置。

进一步的，所述电动蜗杆机构包括有多边形结构的安装底架，所述安装底架远离顶壳内壁顶部的一面固定安装有若干驱动蜗杆，若干所述驱动蜗杆分别与一级涡轮其截面半径不同的区域段啮合。

进一步的，所述安装底架为三角形结构，所述三角形每个角的位置处均开设有安装孔，所述安装底架顶面开设有截面为凸字形状的滑槽，所述滑槽的两端与安装孔连通设置；

所述滑槽内固定安装有抱箍支架，所述抱箍支架的上端通过固定抱箍与驱动蜗杆连接，所述抱箍支架用于将驱动蜗杆固定在不同高度上。

进一步的，所述驱动蜗杆包括有主动蜗杆、二级蜗杆和三级蜗杆，所述主动蜗杆的两端分别与二级蜗杆和三级蜗杆传动连接；

所述二级蜗杆的螺距大于主动蜗杆螺距设置，所述三级蜗杆螺距大于二级蜗杆设置。

进一步的，所述抱箍支架包括有支撑杆和紧固帽，所述支撑杆的底面和中段均增设有第一圆台和用于限制紧固帽轴向移动的第二圆台，所述第一圆台和第二圆台之间活动套接有紧固套管，所述紧固套管的下端增设有第三挡台，所述紧固套管上端螺纹套接有紧固帽。

进一步的，所述支撑杆顶端夹紧安装有U形结构的抱箍，所述抱箍与支撑杆通过连接件进行固定连接；

所述抱箍内壁开设有用于放置驱动蜗杆上轴承的卡槽。

进一步的，所述顶壳内壁开设有与一级行星齿轮啮合的一级齿轮圈。

进一步的，所述二级行星轮内的二级太阳轮和二级行星齿轮均为锥齿轮结构，所述二级齿轮圈其外壁开设有锥齿轮结构的手动涡轮齿，所述二级行星齿轮和涡轮齿的倾斜面朝向底壳的底面设置，所述一级涡轮倾斜面朝向顶壳底面设置。

进一步的，所述一级行星轮的输出轴为一级行星架，所述一级行星架与一级太阳轮之间通过一级圆锥滚子轴承活动连接，所述二级行星轮的输出轴为二级行星架，所述二级行星架与二级太阳轮之间通过二级圆锥滚子轴承活动连接。

进一步的，所述安装槽底面开设有贯穿二级行星架、二级太阳轮、一级行星架和一级太阳轮的定位孔，所述定位孔内活动安装有定位轴。

本发明具有的优点和积极效果是：

通过在顶壳的顶部和底壳的低部分别固定安装了电动蜗杆机构和手动蜗杆机构，电动蜗杆机构和手动蜗杆机构的结构和功能均相同，电动蜗杆机构上安装有多个驱动蜗杆，驱动蜗杆均能与一级涡轮啮合，且驱动蜗杆的螺距均不同，且与一级涡轮其不同半径处啮合，使得不同驱动蜗杆与一级涡轮其轮齿之间的距离不同，螺距最小的驱动蜗杆与一级涡轮的轮齿刚好啮合，螺距越大的驱动蜗杆，其螺纹齿与一级涡轮的轮齿之间的间隙越大，驱动蜗杆的螺距由小到大依次投入使用个，有效的避免滑齿的情况发生，保证了执行器的工作精度，同时有效的提高了执行器的使用寿命。

通过将一级齿轮圈与顶壳固定连接，一级太阳轮与一级行星架之间通过一级圆锥滚子轴承活动连接，二级太阳轮与二级行星架之间通过二级圆锥滚子轴承活动连接，同时电动蜗杆机构结构平稳的支撑一级涡轮，手动蜗杆机构平稳的支撑二级齿轮圈，并且支撑方向相对设置，以保证执行器内部结构的紧凑和工作稳定性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的一种部分回转电动执行器的主视图；

图2是图1中A-A处示意图；

图3是安装底架和抱箍支架的安装示意图；

图4是本发明的一种部分回转电动执行器中抱箍支架的主视图；

图5是图2中B处放大示意图；

图6是图2中C处放大示意图。

图中：1、顶壳；101、底壳；2、电动蜗杆机构；201、安装底架；2011、安装孔；2012、滑槽；202、抱箍支架；2021、支撑杆；2022、紧固套管；2023、紧固帽；2024、固定抱箍；2241、卡槽；203、驱动蜗杆；2031、主动蜗杆；2032、二级蜗杆；2033、三级蜗杆；3、一级涡轮；4、一级行星轮；401、一级行星架；402、一级太阳轮；403、一级行星齿轮；404、一级齿轮圈；405、一级圆锥滚子轴承；5、二级行星轮；501、二级行星架；502、二级太阳轮；503、二级行星齿轮；504、二级齿轮圈；505、二级圆锥滚子轴承；6、手动蜗杆机构；7、定位轴；701、安装槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、 “ 水平的”、“ 左”、“ 右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种部分回转电动执行器，如图1至图2所示，执行器包括有圆台结构的一级涡轮3，一级涡轮3外啮合有电动蜗杆机构2，电动蜗杆机构2的输入端传动连接有驱动电机，驱动电机通过电动蜗杆机构2使一级涡轮3转动，同时因为蜗轮蜗杆的反向自锁性，一级涡轮3的转动情况只能由电动蜗杆机构2控制，可避免阀门因为外力自开启。

一级涡轮3的输出端固定连接一级行星轮4的一级太阳轮402，一级齿轮圈404固定设置，调节后的转动速度由一级行星架401输出，一级行星轮4用于平稳的降低一级涡轮3的转速。一级涡轮3带动一级太阳轮402一起高速自转，一级太阳轮402使若干一级行星齿轮403自转的同时，还使一级行星齿轮403沿一级太阳轮402侧壁移动，进而使一级行星架401平稳且缓慢的沿着轴线自转。

一级行星架401的输出端固定连接二级行星轮5的二级太阳轮502，同时二级齿轮圈504固定设置，一级行星架401的输出转速经二级行星轮5调节由二级行星架501输出，二级行星轮5用于进一步平稳的降低一级行星架401的转速。二级行星轮5的调速方法与一级行星轮4的调速方法相同，平稳传递并输出转速的同时降低转速。

二级行星轮5与一级行星轮4不同之处为：二级齿轮圈504的外侧壁上开设有手动涡轮齿，手动涡轮齿外啮合有手动蜗杆机构6，手动蜗杆机构6的输入端连接有手轮，手动通过手动蜗杆机构6使二级齿轮圈504转动，以使二级行星架501转动。因为涡轮蜗杆的反向自锁性，不给手轮施加力时，二级齿轮圈504处于固定状态。

以球阀为例，二级行星架501的输出端与阀体其阀芯的连接端固定连接，二级行星架501使阀芯转动，以控制阀芯的转动角度，控制阀体的开启和关闭情况。优选的，二级星架其输出端的端面上开设有安装槽701，安装槽701内固定安装阀芯的连接端。优选的，安装槽701可为长方形槽结构，安装时，将阀芯的连接端卡入安装槽701内，并将执行器的底壳与阀体固定连接即可。

为进一步保证一级涡轮3、一级行星轮4和二级行星轮5的轴心在同一直线上，在安装槽701的底面开设贯穿二级行星架501、二级太阳轮502、一级行星架401和一级太阳轮402的定位孔，并在定位孔内活动安装有定位轴7，因为安装槽701内用于密封固定安装阀体的连接端，对安装槽701有密封作用，进一步保证了执行器内部的密封性，避免执行器内部零件锈蚀，提高执行器的使用寿命。

通常情况下由电动蜗杆机构2使阀体的阀芯转动九十度，球阀开启，但在使用中通常会有因为精度和误差问题，使得阀体转动角度不精确，出现转动角度略大于或小于九十度的情况。因为一级涡轮3与电动蜗杆机构2之间的自锁性，转动二级齿轮圈504时，二级太阳轮502为固定状态。此时只需要转动手轮，来带动手动蜗杆机构6使二级齿轮圈504转动，以控制二级行星架501正转或反转，修正阀芯的转动角度。

执行器包括有开口向上的底壳101，底壳101内用于固定安装二级行星轮5，二级行星架501的输出端贯穿底壳101的底面设置，顶壳1顶面密封固定安装有开口向下的顶壳1，顶壳1内用于固定安装一级行星轮4和一级涡轮3，为方便一级行星轮4的安装，将一级齿轮圈404直接开设在顶壳1的内壁上，同时一级涡轮3与一级太阳轮402同轴固定连接。底壳101和顶壳1直接法兰连接，以保证底壳101与顶壳1的连接稳定性和密封性，避免执行器内部零件锈蚀。

如图2和图3所示，手动蜗杆机构6与电动蜗杆机构2的结构和工作原理均相同，手动蜗杆机构6固定安装在底壳101的底面，便于支撑和驱动手动涡轮齿，电动蜗杆机构2固定安装在顶壳1的顶面，便于支撑和驱动一级涡轮3。一级涡轮3和手动涡轮齿的支撑方向相对，可保证一级涡轮3、一级行星轮4和二级行星轮5之间结构的紧凑和稳固性。

如图1所示，为进一步保证内部结构的安装稳定性，使二级太阳轮502、二级行星齿轮503、二级齿轮圈504和一级涡轮3均为锥齿轮结构，二级齿轮圈504其外壁的手动涡轮齿也为锥齿轮结构，同时二级行星齿轮503和涡轮齿的倾斜面朝向底壳101的底面设置，一级涡轮3的倾斜面朝向顶壳1底面设置。可有效的保证手动蜗杆机构6与电动蜗杆机构2的支撑稳定性。

因为一级涡轮3和锥齿轮结构上施加要相对的力，为避免一级行星轮4与二级行星轮5个连接之间或内部，因为受力过大出现位移或错位，在一级行星架401与一级太阳轮402之间通过一级圆锥滚子轴承405活动连接，二级行星架501与二级太阳轮502之间通过二级圆锥滚子轴承505活动连接。

因为圆锥滚子轴承主要用于承受轴向力，因此一级圆锥滚子轴承405保证了一级太阳轮402和一级行星架401的紧凑性，同时一级齿轮圈404位于顶壳1内壁，进而有效的保证了一级行星轮4的稳固性。二级圆锥滚子轴承505保证了二级太阳轮502和二级行星架501的紧凑性，使二级齿轮圈504和二级太阳轮502均与二级行星齿轮503为压紧啮合，也有效的保证了二级行星轮5的紧凑性（通常是将一级行星轮4和二级行星轮5均是先单独装配太阳轮和行星齿轮后，最后套上齿轮圈）。

以电动蜗杆机构2的内部结构和工作原理为例：电动蜗杆机构2包括有多边形结构的安装底架201，安装底架201其每一个边的上方对应安装一个驱动蜗杆203。优选的，安装底架201为三角形框结构，安装底架201的顶面的三个角处均开设有安装孔2011，用于将安装底架201固定在顶壳1的底面。安装底架201的顶面开设有两条滑槽2012，滑槽2012的两端分别与两个安装孔2011连通设置。滑槽2012的截面为“凸”字形状，滑槽2012内安装有抱箍支架202。

如图3和图4所示，抱箍支架202的下端固定安装在滑槽2012内，抱箍支架202的上端固定安装有固定抱箍2024，固定抱箍2024为U形结构。抱箍支架202包括有支撑杆2021，固定抱箍2024的两端夹住支撑杆2021的顶端，在使用连接件将固定抱箍2024的两端固定，连接件可由螺栓和螺母旋合构成。

安装驱动蜗杆203过程：驱动蜗杆203的两端均固定套接有活动轴承，安装驱动蜗杆203时，反向转动螺母，固定抱箍2024内的空间增大后放入活动轴承，为方便活动轴承的固定，在固定抱箍2024内壁开设有用于放置轴承的卡槽2241，将轴承卡入卡槽2241内，在反向转动螺母，固定抱箍2024夹紧轴承。

支撑杆2021的底面和中段分别固定安装有第一圆台和第二圆台，使支撑杆2021的截面为土字结构。第一圆台和第二圆台之间活动套接有紧固套管2022，紧固套管2022的下端增设有第三挡台，紧固套管的上端螺纹套接有紧固帽2023，同时第二圆台与紧固帽2023的底面接触设置，第二圆台用于限制紧固帽2023向下移动。

抱箍支架202固定在安装底架201过程为：将第一圆台和第三挡台一同从安装孔2011处滑入滑槽2012，抱箍支架202移动到滑槽2012核设定位置后，转动紧固帽2023，增加紧固套管2022与紧固帽2023的旋合长度，第一圆台和第三挡台之间的距离增大，并分别顶住滑槽2012的底面和顶面，将抱箍支架202固定在滑槽2012内。

如图2、图5和图6所示，一个三角形的安装底架201上方安装有三个驱动蜗杆203，驱动蜗杆203包括有主动蜗杆2031、二级蜗杆2032和三级蜗杆2033，二级蜗杆2032和三级蜗杆2033通过抱箍支架202固定在安装底架201的上方，主动蜗杆2031的两端与顶壳1侧壁活动连接，同时主动蜗杆2031的两端均固定安装有一级换向锥齿轮，二级蜗杆2032和三级蜗杆2033朝向主动蜗杆2031一端固定安装有二级换向锥齿轮和三级换向锥齿轮，二级换向锥齿轮和三级换向锥齿轮分别与一级换向锥齿轮啮合，使主动蜗杆2031带动二级蜗杆2032和三级蜗杆2033一同转动。

为提高电动蜗杆机构2的使用寿命，一级涡轮3设置成为锥齿轮，锥齿轮的半径越大，齿数不变但齿距越大，且齿形的大小不变。主动蜗杆2031刚好与一级涡轮3的上段完全啮合（一级涡轮3的小半径段），主动蜗杆2031的螺纹齿与轮齿之间没有间隙；二级蜗杆2032的螺距大于主动蜗杆2031螺距设置，使得二级蜗杆2032与一级涡轮3的中段啮合，二级蜗杆2032的螺纹齿与轮齿直接形成间隙；三级蜗杆2033的螺距大于二级蜗杆2032的螺距设置，三级蜗杆2033与一级涡轮3的下段啮合，三级蜗杆2033的螺纹齿与轮齿之间形成更大的间隙。

电动蜗杆机构2的使用过程为：刚开始使用时，主动蜗杆2031优选投入使用，二级蜗杆2032和三级蜗杆2033只起支撑作用；主动蜗杆2031磨损后，主动蜗杆2031的螺纹槽变薄（容易出现漏齿或滑齿，影响执行器的工作精度和工作效率），二级蜗杆2032和主动蜗杆2031一同使用，因为二级蜗杆2032未被磨损，不易产生漏齿或滑齿，进而避免主动蜗杆2031与一级涡轮3之间出现漏齿或滑齿，有效的保证了执行器的工作精度和工作效率。

当二级蜗杆2032和主动蜗杆2031继续磨损后，主动蜗杆2031、二级蜗杆2032和三级蜗杆2033一同投入使用，相同的，因为三级蜗杆2033未被磨损，也可避免主动蜗杆2031与一级涡轮3之间出现漏齿或滑齿，有效的保证了执行器的工作精度和工作效率，大大提高了蜗杆的使用寿命的同时，该保证了执行器的工作精度。

本发明的工作原理和工作过程如下：

以球阀的开启为例：顶壳1外壁固定安装驱动电机，主动蜗杆2031的一端贯穿顶壳1侧壁设置，主动蜗杆2031的伸出端与驱动电机传动连接。将阀芯的连接端密封固定安装在安装槽701内，在将底壳101与球阀的外壳固定连接，完成执行器与球阀的连接。

开启球阀时，开启驱动电机，驱动电机使电动蜗杆机构2上的主动蜗杆2031转动，主动蜗杆2031带动二级蜗杆2032和三级蜗杆2033一同转动，移动带动一级涡轮3和一级太阳轮402转动，一级太阳轮402通过一级行星齿轮403使一级行星架401和二级太阳轮502一同转动，二级太阳轮502通过二级行星齿轮503使二级行星架501转动，二级行星架501带动阀芯转动设定角度。

若发现阀芯的转动角度超过设定角度（误差角度较小时，驱动电机的精度通常无法调节驱动电机不动作时，二级太阳轮502固定），此时用手转动手轮，手动使手动蜗杆机构6上的主动蜗杆2031转动，二级齿轮圈504转动，二级齿轮圈504通过二级行星齿轮503使二级行星架501回转，使阀芯回转设定角度，完成球阀的控制和调节。因为行星轮的转动原理，即使驱动电机还在动作时，转动手轮（及误转动手轮的情况），执行器内部的零件也不会因为刚性碰撞而出现损坏。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。