自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统.pdf

本发明涉及自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统，属于调整阀领域，包括球阀、传动轴、支座、轴承、蜗轮、平键、蜗杆、手动转盘、距离传感器、感应部件、显示终端和控制模块，所述蜗轮中央连接有传动轴，蜗轮与传动轴之间装有平键，传动轴另一端与球阀相连，所述蜗杆通过轴承固定在支座上，蜗轮与蜗杆传动配合，所述手动转盘设置在蜗杆的另一端，所述感应部件固定在手动转盘上，所述距离传感器和显示终端均与控制模块相连，所述距离传感器通过感应部件接收手动转盘的位置信号，并将信号发送至控制模块，由控制模块输出到显示终端；本发明可靠耐用，成本低，可数字化显示蒸汽供给量，可与不同型号蒸汽机车装配，适应性强。

1.自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统，其特征在于：包括球阀、传动轴、支座、
轴承、蜗轮、平键、蜗杆、手动转盘、距离传感器、感应部件、显示终端和控制模块，所述蜗轮
中央连接有传动轴，蜗轮与传动轴之间装有平键，传动轴另一端与球阀相连，所述蜗杆通过
轴承固定在支座上，蜗轮与蜗杆传动配合，所述手动转盘设置在蜗杆的另一端，所述感应部
件固定在手动转盘上，所述距离传感器和显示终端均与控制模块相连，所述距离传感器通
过感应部件接收手动转盘的位置信号，并将信号发送至控制模块，由控制模块输出到显示
终端。
2.根据权利要求1所述的自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统，其特征在于：所
述感应部件为螺旋，所述手动转盘上标有刻度，当转动手动转盘时带动蜗杆与蜗轮传动，球
阀阀门开口发生变化，阀门开度大小的计算过程如下：
$tan\mathrm{\α}=\frac{l}{2\mathrm{\π}R}\×\frac{\mathrm{\β}}{2\mathrm{\π}}---\left(1\right)$
其中，l为螺旋与手动转盘之间的实时距离，α为螺旋的螺旋角，R为螺旋的半径，β为转
盘转动角度；根据式(1)可得出
$l=tan\mathrm{\α}\×2\mathrm{\π}R\×\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\β}}---\left(2\right)$
S＝L-l (3)
其中，L为距离传感器与手动转盘之间的距离，S为距离传感器实测距离；根据式(2)和
式(3)可得出，
$S=L-tan\mathrm{\α}\×2\mathrm{\π}R\×\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\β}}---\left(4\right)$
根据实测距离S，可得出，
$k=\frac{tan\mathrm{\α}\×4{\mathrm{\π}}^{2}R}{2(L-S)}=\frac{tan\mathrm{\α}\×2{\mathrm{\πR}}^2}{L-S}---\left(5\right)$
其中，k为阀门开度。
3.根据权利要求1所述的自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统，其特征在于：所
述手动转盘安装插锁，防止阀门自动开启。
4.根据权利要求1所述的自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统，其特征在于：所
述蜗轮盘面一侧设有标记，指示阀门开度。
5.根据权利要求1所述的自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统，其特征在于：所
述蜗杆上还设有一固定部。

自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统

技术领域

本发明涉及一种调整阀系统，特别是一种自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀
系统。

背景技术

蒸汽机车是十九世纪工业革命的象征，二百多年前，出生在英国，蒸汽机的出现，
曾牵动了世界工业历史性的发展热潮，改变了人类生产和生活面貌。随着科学技术的发展
进步，蒸汽机车已经开始远离我们，轨道机车经历了由蒸汽机车到内燃机车和电动机车的
发展过程，它将作为历史文物进入博物馆。由于蒸汽机车的历史作用，提起轨道机车，让人
们总是不能忘怀在行走时隆隆发声、嘶嘶喷汽、汽笛鸣响、气势磅礴、铿锵悦耳的蒸汽机车
这一工业时代标志的形象，为了满足人们对蒸汽机车这一工业时代标志的形象的怀念和记
忆，全球各地的旅游观光景点都设有轨道小火车，即蒸汽机车。但随着环境污染情况的日益
严峻，蒸汽机车也逐步转型，以烧燃油或煤气为主要趋势，陆续贴上了“绿色环保”的标签，
同时，应用互联网技术，还可达到自动控制蒸汽机车的效果。

蒸汽机车包括锅炉、机械部、车架、走行部、制动装置、司机室和煤水车，调整阀装
置是锅炉向机械部的气缸内供给蒸汽的控制装置，并用以调节蒸汽供给量的大小。

目前蒸汽机车普遍采用上提型单式调整阀，如图1所示，传统上提型单式调整阀的
工作原理是通过拉动拉杆依次带动杠杆、连接杆、传动曲拐从而使调整阀内部的阀门打开
后使蒸汽从A流向B。这种调整阀有如下缺点：

1、阀体压力要求较高必须定制铸造，制造成本较高；

2、调整阀零件多、结构复杂；

3、调整阀各零件尺寸精度和形位公差要求较高；

4、须配备专用拉杆手把，增加了制造成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系
统，解决了现有技术所采用的调整阀零部件繁多、结构复杂和制造成本高等缺陷。

本发明采用以下技术方案实现上述目的：

自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统，包括球阀、传动轴、支座、轴承、蜗
轮、平键、蜗杆、手动转盘、距离传感器、感应部件、显示终端和控制模块，所述蜗轮中央连接
有传动轴，蜗轮与传动轴之间装有平键，传动轴另一端与球阀相连，所述蜗杆通过轴承固定
在支座上，蜗轮与蜗杆传动配合，所述手动转盘设置在蜗杆的另一端，所述感应部件固定在
手动转盘上，所述距离传感器和显示终端均与控制模块相连，所述距离传感器通过感应部
件接收手动转盘的位置信号，并将信号发送至控制模块，由控制模块输出到显示终端。

所述感应部件为螺旋，所述手动转盘上标有刻度，当转动手动转盘时带动蜗杆与
蜗轮传动，球阀阀门开口发生变化，阀门开度大小的计算过程如下：

其中，l为螺旋与手动转盘之间的实时距离，α为螺旋的螺旋角，R为螺旋的半径，β
为转盘转动角度；根据式(1)可得出

S＝L-l (3)

其中，L为距离传感器与手动转盘之间的距离，S为距离传感器实测距离；根据式
(2)和式(3)可得出，

根据实测距离S，可得出，

其中，k为阀门开度。

所述手动转盘安装插锁，防止阀门自动开启。

所述蜗轮盘面一侧设有标记，指示阀门开度。

所述蜗杆上还设有一固定部。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过采用标准球阀使阀体耐压可靠，降
低成本，使用蜗轮蜗杆调整阀系统来控制阀体开度，从而调节蒸汽供给量的大小，同时利用
距离传感器输出信号，可数字化显示蒸汽供给量，除此之外，通过改变蜗杆长度，可与不同
型号蒸汽机车装配，适应性强，本发明可广泛应用在需数字显示介质供给量，传动轴与蜗杆
之间交错运动的领域，如：纺织、化工、机械等。

附图说明

图1为现有技术中传统上提型单式调整阀结构示意图。

图2为本发明自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统实施例的主视图。

图3为本发明自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统实施例的俯视图。

图4为本发明自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统实施例的左视图。

图5为本发明自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统实施例的调整阀开启示
意图。

图6为本发明自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统实施例的调整阀关闭示
意图。

图7为本发明自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统实施例计算阀门开度大
小的符号S、L和l含义示意图。

图8为本发明自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统实施例中计算阀门开度
大小的符号β和R含义示意图。

图9为本发明自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统实施例应用在锅炉上的
主视图。

图10为本发明自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统实施例应用在锅炉上
的俯视图。

其中：1、球阀；2、传动轴；3、支座；4、轴承；5、蜗轮；6、平键；7、蜗杆；8、手动转盘；9、
距离传感器；10、固定部；11、指示标记；12、自动化控制节能环保型蒸汽机车驾驶室内壁；
13、螺旋

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。

如图2至图4所示，自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统，包括球阀1、传动
轴2、支座3、轴承4、蜗轮5、平键6、蜗杆7、手动转盘8、距离传感器9、感应部件、显示终端和控
制模块，蜗轮5中央连接有传动轴2，蜗轮5与传动轴2之间装有平键6，传动轴2另一端与球阀
1相连，蜗杆7通过轴承4固定在支座3上，蜗轮5与蜗杆7传动配合，本实施例中，蜗杆7上加设
一固定部10，以减少蜗杆7晃动，使蜗杆7更为稳定；手动转盘8设置在蜗杆7的另一端，手动
转盘8还可安装插锁，防止阀门自动开启；感应部件固定在手动转盘8上，距离传感器9和显
示终端均与控制模块相连，距离传感器9通过感应部件接收手动转盘8的位置信号，并将信
号发送至控制模块，由控制模块输出到显示终端，显示终端可实时显示阀门开度的大小和
蒸汽的流通量等数据信息。如图2所示，距离传感器9设置在自动化控制节能环保型蒸汽机
车驾驶室内壁12上。

如图7、图8所示，本实施例中，感应部件为一螺旋13，手动转盘8上标有刻度，当转
动手动转盘8时带动蜗杆7与蜗轮5传动，球阀1阀门开口发生变化，阀门开度大小的计算过
程如下：

其中，l为螺旋13与手动转盘8之间的实时距离，α为螺旋13的螺旋角，R为螺旋13的
半径，β为转盘转动角度；根据式(1)可得出

S＝L-l (3)

其中，L为距离传感器9与手动转盘8之间的距离，S为距离传感器实测距离；根据式
(2)和式(3)可得出，

根据实测距离S，可得出，

其中，k为阀门开度。

本实施例中，蜗轮5的盘面一侧可设有指示标记11，用来指示阀门开度。当指示标
记11显示为图5所示状态时，球阀1为开启状态；当指示标记11显示为图6所示状态时，球阀1
为关闭状态。

如图9、图10所示，为本发明自动化控制节能环保型蒸汽机车调整阀系统实施例应
用在锅炉上的示意图。当转动手动转盘8时，依次带动蜗杆7、蜗轮5、传动轴2，传动轴2控制
球阀1内部阀门的开度，使其开启或关闭，当球阀1开启时，如图3所示，蒸汽从A流向B。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技
术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修
改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。另外，本发明各实施例中的
技术特征可以单独使用，也可以组合使用。