本發(fā)明涉及一種密封執(zhí)行機(jī)構(gòu)和含有此機(jī)構(gòu)的一種內(nèi)置電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的全屏蔽閥門(mén)，屬于流體機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

閥門(mén)的品種繁多，規(guī)格各異，是流體運(yùn)輸過(guò)程中的重要組成裝置，在人類(lèi)生產(chǎn)和生活中起著非常重要的作用。在運(yùn)輸和盛裝易燃、易爆、高放射性、劇毒性介質(zhì)的裝置和設(shè)備中，對(duì)閥門(mén)密封性的要求更為嚴(yán)格。目前市場(chǎng)上的閥門(mén)，例如球閥，其閥桿與閥蓋之間為動(dòng)密封，流體容易在該處發(fā)生泄漏。防止這種泄漏的最直接有效的途徑就是消除動(dòng)密封泄漏點(diǎn)?，F(xiàn)中國(guó)專利中有利用波紋管來(lái)實(shí)現(xiàn)閥門(mén)閥桿全屏蔽密封的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其不足在于閥門(mén)驅(qū)動(dòng)力矩的輸入軸與輸出軸不同軸，在球閥啟閉過(guò)程中閥芯的旋轉(zhuǎn)角度會(huì)發(fā)生偏差，影響閥門(mén)的密封性能。并且目前普遍應(yīng)用的電磁閥的閥桿的運(yùn)動(dòng)軌跡多為上下運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)電磁閥的應(yīng)用較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種能夠有效傳遞驅(qū)動(dòng)力矩且消除動(dòng)密封泄漏點(diǎn)的密封執(zhí)行機(jī)構(gòu)和含有此機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)式全屏蔽閥門(mén)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案。一種密封執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于：由屏蔽套、屏蔽套端蓋、隔熱支架組成全屏蔽組件，與固定鐵芯和固定線圈組成的固定組件，以及轉(zhuǎn)動(dòng)鐵芯和轉(zhuǎn)動(dòng)永磁體組成的轉(zhuǎn)動(dòng)組件，共同構(gòu)成全屏蔽密封條件下的閥門(mén)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。全屏蔽組件用于消除閥桿的動(dòng)密封泄漏點(diǎn)，解決閥桿動(dòng)密封泄漏問(wèn)題；固定組件與轉(zhuǎn)動(dòng)組件結(jié)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)全屏蔽密封條件下閥門(mén)的啟閉功能。減少了裝配復(fù)雜性，節(jié)約了空間，也減少了密封的泄漏點(diǎn)。

轉(zhuǎn)動(dòng)鐵芯采用中空結(jié)構(gòu)，定位于閥桿軸肩處并通過(guò)鎖緊螺母限位，轉(zhuǎn)子鐵芯與閥桿之間由傳動(dòng)鍵連接。屏蔽套端蓋與屏蔽套上端密封螺釘固定連接，屏蔽套下端與隔熱支架上端密封螺釘固定連接。屏蔽套端蓋與隔熱支架兼做上軸承與下軸承的軸承座。屏蔽套端蓋、屏蔽套、隔熱支架組成承壓密封腔，將閥桿與轉(zhuǎn)動(dòng)組件全屏蔽于其中。

本專利所給出密封執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力矩由電磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁力矩得到，具體是通過(guò)固定線圈通電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)動(dòng)永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生。且產(chǎn)生的電磁力矩可穿過(guò)全屏蔽組件無(wú)接觸地傳遞給轉(zhuǎn)動(dòng)組件，轉(zhuǎn)動(dòng)組件通過(guò)傳動(dòng)鍵直接驅(qū)動(dòng)閥桿旋轉(zhuǎn)。

本專利所給出密封執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)閥桿的位置控制方案為：閥桿上軸端設(shè)置位置傳感器，用于反饋閥桿旋轉(zhuǎn)位置信號(hào)，實(shí)現(xiàn)閥桿旋轉(zhuǎn)角度的控制。限位桿與閥桿之間通過(guò)螺釘緊固連接，限位桿與閥體內(nèi)的限位凸臺(tái)配合，完成閥門(mén)完全開(kāi)啟和完全關(guān)閉兩個(gè)極限位置處的輔助機(jī)械限位。

所述固定鐵芯定位于殼體內(nèi)凸臺(tái)處，殼體上端與殼體端蓋密封螺釘連接，殼體下端與隔熱支架密封螺釘連接，實(shí)現(xiàn)固定線圈與閥門(mén)內(nèi)介質(zhì)和環(huán)境介質(zhì)的隔離，增強(qiáng)了密封執(zhí)行機(jī)構(gòu)的防爆性能。

所述隔熱支架與所述閥體密封螺釘連接，并放置于密封執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥體之間。隔熱支架設(shè)置翅片結(jié)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)密封執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥體之間的熱屏蔽。

所述全屏蔽組件在解決閥桿動(dòng)密封泄漏問(wèn)題的同時(shí)，消除了傳統(tǒng)閥門(mén)閥桿動(dòng)密封件與閥桿之間的摩擦力矩，進(jìn)而可減小閥門(mén)啟閉過(guò)程中所需要的驅(qū)動(dòng)力矩。

本發(fā)明的工作過(guò)程如下：固定線圈通入隨時(shí)域變化的電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)動(dòng)永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的電磁力矩。且基于磁力的無(wú)接觸傳遞特點(diǎn)，產(chǎn)生的電磁力矩可穿過(guò)全屏蔽組件無(wú)接觸地傳遞給轉(zhuǎn)動(dòng)組件，轉(zhuǎn)動(dòng)組件通過(guò)傳動(dòng)鍵直接驅(qū)動(dòng)閥桿旋轉(zhuǎn)。閥桿的旋轉(zhuǎn)角度由位置傳感器的反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，并由限位桿與限位凸臺(tái)實(shí)現(xiàn)在閥門(mén)完全開(kāi)啟和完全關(guān)閉兩個(gè)極限位置處的輔助機(jī)械限位功能。閥門(mén)啟閉過(guò)程中，屏蔽套端蓋、屏蔽套、隔熱支架組成的密封腔能夠承受閥內(nèi)的流體壓力，將閥桿和轉(zhuǎn)動(dòng)組件與外界隔離，實(shí)現(xiàn)全屏蔽密封。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：固定組件與轉(zhuǎn)動(dòng)組件磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的電磁力矩，可穿過(guò)全屏蔽組件直接驅(qū)動(dòng)閥桿旋轉(zhuǎn)，密封執(zhí)行機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化。由全屏蔽組件將閥體內(nèi)部與外界完全隔離，將閥桿動(dòng)密封轉(zhuǎn)化為靜密封。本發(fā)明完全解決了因閥桿旋轉(zhuǎn)造成閥內(nèi)流體泄漏的問(wèn)題，密封安全可靠。且本發(fā)明所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥體之間設(shè)置了隔熱支架，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與隔熱支架以及隔熱支架與閥體之間均采用螺栓連接，可實(shí)現(xiàn)熱屏蔽，且拆裝維修方便。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施方法的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明限位桿與閥體內(nèi)限位凸臺(tái)的三維示意圖。

圖中：1、轉(zhuǎn)動(dòng)組件，101、閥桿，102、轉(zhuǎn)動(dòng)鐵芯，103、轉(zhuǎn)動(dòng)永磁體，2、屏蔽組件，201、隔熱支架，202、屏蔽套，203、屏蔽端蓋，3、固定組件，301、固定線圈，302、固定鐵芯，4、限位傳感器，5、驅(qū)動(dòng)器端蓋，6、驅(qū)動(dòng)器殼體，7、閥體上蓋，8、限位凸臺(tái)，9、限位桿，10、上軸承，11、鎖緊螺母，12、傳動(dòng)鍵，13、下軸承。

具體實(shí)施方法

結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步展開(kāi)說(shuō)明。

如附圖1所示給出了一種密封執(zhí)行機(jī)構(gòu)和含有此機(jī)構(gòu)的全屏蔽閥門(mén)，包括全屏蔽組件，固定組件、轉(zhuǎn)動(dòng)組件。全屏蔽組件包括屏蔽套、屏蔽套端蓋、隔熱支架；固定組件包括固定鐵芯、固定線圈；轉(zhuǎn)動(dòng)組件包括轉(zhuǎn)動(dòng)鐵芯、轉(zhuǎn)動(dòng)永磁體。

轉(zhuǎn)動(dòng)鐵芯為中空結(jié)構(gòu)，定位于閥桿軸肩處并通過(guò)鎖緊螺母限位，轉(zhuǎn)動(dòng)鐵芯與閥桿之間由傳動(dòng)鍵連接。屏蔽套端蓋與屏蔽套上端密封固定連接，屏蔽套下端與隔熱支架上端密封固定連接。屏蔽套端蓋與隔熱支架兼做上軸承與下軸承的軸承座。屏蔽套端蓋、屏蔽套、隔熱支架組成承壓密封腔，將閥桿與轉(zhuǎn)動(dòng)全屏蔽于其中，使得承壓密封腔及閥體內(nèi)流體與外界隔離，實(shí)現(xiàn)全屏蔽密封。

固定線圈通入隨時(shí)域變化的電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)動(dòng)永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力矩。且基于磁力的無(wú)接觸傳遞特點(diǎn)，產(chǎn)生的電磁力矩穿過(guò)全屏蔽組件無(wú)接觸地傳遞給轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)動(dòng)組件通過(guò)傳動(dòng)鍵直接驅(qū)動(dòng)閥桿旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)球閥的啟閉。

閥桿軸端設(shè)置位置傳感器，用于反饋閥桿旋轉(zhuǎn)位置信號(hào)。閥桿旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，根據(jù)閥門(mén)所產(chǎn)生負(fù)載力矩的變化及閥桿的位置反饋信號(hào)，調(diào)整通入固定線圈電流的大小及通斷時(shí)間，實(shí)現(xiàn)球閥開(kāi)度的控制。通過(guò)改變通入固定線圈電流的方向以改變閥桿的轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的啟閉過(guò)程控制。進(jìn)一步的，限位桿與閥桿之間通過(guò)螺釘緊固連接，限位桿與閥體內(nèi)的限位凸臺(tái)配合，完成閥門(mén)完全開(kāi)啟和完全關(guān)閉兩個(gè)極限位置處的輔助機(jī)械限位。

閥門(mén)工作過(guò)程中，隔熱支架可實(shí)現(xiàn)對(duì)密封執(zhí)行機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生熱源與閥體內(nèi)流體所產(chǎn)生熱源之間的熱屏蔽，且全屏蔽組件可承受較高的流體介質(zhì)壓力。因此本發(fā)明提供的密封執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以應(yīng)用在高溫、低溫、高壓等較為苛刻的介質(zhì)環(huán)境中，應(yīng)用范圍較廣。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種密封執(zhí)行機(jī)構(gòu)和含有此機(jī)構(gòu)的一種內(nèi)置電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的全屏蔽閥門(mén)，屬于流體機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。其包括全屏蔽組件、定子及轉(zhuǎn)子。全屏蔽組件包括屏蔽套、屏蔽套端蓋及隔熱支架。全屏蔽組件能夠承受閥體內(nèi)的流體壓力，形成的承壓腔體將閥桿及閥體內(nèi)部與外界隔離，消除了閥桿的動(dòng)密封點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全屏蔽密封。定子線圈通電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生的電磁力矩并穿過(guò)全屏蔽組件無(wú)接觸地傳遞給轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子通過(guò)傳動(dòng)鍵直接驅(qū)動(dòng)閥桿旋轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)全屏蔽密封條件下閥門(mén)的有效驅(qū)動(dòng)。

技術(shù)研發(fā)人員：李雙喜;李瑩;郭文君;馬文杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京化工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.30
技術(shù)公布日：2017.08.18