[發明專利]一種直線和旋轉電機協同驅動的伸縮式無摩擦球閥

有效

• 申請號: 202010733796.7
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN112096906B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 李靖祥;董國棟;趙升噸;王永飛;陳雨洋
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F16K5/06
• 分類號: F16K5/06;F16K5/08;F16K5/20;F16K27/06;F16K31/04;F16K31/52;F16K31/528;F16K25/02
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 朱偉軍

本發明涉及無摩擦球閥領域，具體涉及一種直線和旋轉電機協同驅動的伸縮式無摩擦球閥，包括直線電機、旋轉電機；旋轉電機磁極與環形初級繞組塊均固連在同一輸出軸上，旋轉電機定子的下端固連有動力機構安裝架；輸出軸從旋轉電機定子及動力機構安裝架內部穿過后通過銷軸與閥芯軸固連在一起；中空球形閥體內部安裝有正方體形閥芯；正方體形閥芯下底面的中心處存在圓孔，圓孔中插入上端光軸下端螺紋式泄放螺栓。本發明將伺服電直驅、分散多動力、機電一體化和閥瓣可伸縮脫離閥體的思想應用到傳統的球閥設計中，從而達到動力元件精確控制，分散動力各自驅動可靠性更高，減少或直接省去傳動機構，閥體開閉過程均與閥座無接觸摩擦運動的目的。

技術領域

本發明涉及無摩擦球閥領域，具體涉及一種直線和旋轉電機協同驅動的伸縮式無摩擦球閥。

背景技術

我國作為石油運輸、消耗大國，用于石油運輸的管道總長度已經超過2萬公里，并且呈逐年遞增趨勢。而球閥作為調節管道流量的重要部件被廣泛應用于油、氣運輸管線路中。由于球閥具有流體阻力小，啟閉速度快和操作簡單等特點，因此廣泛使用在在石油、化工、電站等行業。球閥的密封是通過球體和閥座之間預先設定的預緊力加上液體壓力在閥座密封面上引起的作用力形成的。

傳統球閥普遍存在著以下缺陷：①、在閥門的開啟與關閉過程中，球體始終與閥座緊密貼合，旋轉時摩擦力大，長期多次使用后，球體與閥座磨損現象嚴重。②、長期頻繁操作后，閥芯產生磨損使閥門在導通或關閉狀態下會產生泄露等不良狀況，使用壽命較短。③、啟閉操作十分費力，常常受到使用環境包括流動截止溫度、壓力的限制。大型的球閥其驅動裝置設計也不夠完善，減速器等部分體積較大，不利于安裝等問題都影響了其使用性能，難以滿足現代工業生產的需要。

目前市場上存在的無摩擦球閥可分為兩大類。一類是偏置式無摩擦球閥，通過偏心撥桿撥動閥芯整體沿底部中軸線產生偏移，閥芯與閥座脫離接觸，進而使得開閉閥門過程無摩擦；另一類是軌道式無摩擦球閥，此類無摩擦球閥閥芯部分多為楔形閥芯，且閥芯閥瓣分開制作，相互配合移動，可將上下豎直位移轉化為閥瓣的水平位移進而達到無摩擦的效果。上述兩大類無摩擦球閥也都存在傳動機構設計復雜，且偏置式的無摩擦偶發密封效果存在較大缺陷，不可在關鍵管路中使用。

發明內容

為解決上述背景技術中存在的問題，本發明提出一種直線和旋轉電機協同驅動的伸縮式無摩擦球閥，將伺服電直驅、分散多動力、機電一體化和閥瓣可伸縮脫離閥體的思想應用到傳統的球閥設計中，從而達到動力元件精確控制，分散動力各自驅動可靠性更高，減少或直接省去傳動機構，閥體開閉過程均與閥座無接觸摩擦運動的目的。

本發明實現上述功能的技術方案是：一種直線和旋轉電機協同驅動的伸縮式無摩擦球閥，其特殊之處在于：

包括環形初級繞組塊，環形初級繞組塊外側配合安裝有環形永磁體組，環形永磁體組下端固連在直線電機安裝架上，直線電機安裝架固連在旋轉電機定子上；

旋轉電機定子內部安裝有多個旋轉電機磁極，旋轉電機磁極與環形初級繞組塊均固連在同一輸出軸上，旋轉電機定子的下端固連有動力機構安裝架；

輸出軸從旋轉電機定子及動力機構安裝架內部穿過后通過銷軸與閥芯軸固連在一起；動力機構安裝架的下端固連有中空球形閥體，中空球形閥體內部安裝有正方體形閥芯；

正方體形閥芯四個水平面上開設四個凹槽：第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽；其中第一凹槽和第二凹槽相對，安裝兩個開位閥瓣，第三凹槽、第四凹槽相對，安裝兩個關位閥瓣；