一种手动开关定位的电控液动闸阀技术领域
本发明涉及一种手动开关的电控液动闸阀，特别是由液压油路结构和机械
传动结构相结合的用于煤矿井下的一种手动开关定位电控液动闸阀。
背景技术
现有技术中，电液阀结构是在阀体内安装有阀芯和弹簧构成阀门，阀芯包
括O型圈、膜片、导杆、碗垫、垫片、塞盖和塞块构成，这种结构的阀在煤矿
井下应用中存在以下不足：一是经过长时间的使用，电液阀弹簧的使用寿命会
显著下降，此时关闭状态下的楔形闸板在两侧液体的作用力下会自动打开，从
而削弱了对管路中液体的截止能力，无法保证在生产中闸门关闭时无液体或气
体通过，在生产中阀门无法完全关闭会产生液体或者气体泄漏或者倒灌，轻则
会对机器设备造成破坏，缩短仪器仪表的使用寿命，重则会造成安全生产事故，
对人民的生命和财产安全产生严重的威胁；二是电液阀静态时主要靠弹簧密封，
为了可靠密封，弹簧力必须较大，动态关闭时要求主阀相应速度较快，也需要
较大的弹簧力；三是阀的构造较为传统与简单，自动化水平不高。如现有公开
号为：CN1986109A公开的“一种防冲顶液压电液锤”专利，在说明书中给出了一
种阀的结构，这种阀一般依靠人工操作阀芯进行控制，这样增大了操作人员的
工作量。又如公开号为：CN2835720Y公开的一种“双弹簧电液阀”，包括弹簧、
O型圈、膜片、导杆、碗垫、垫片、塞盖和塞块等。双弹簧置于阀体中，从而
保证阀盖的开关。由于双弹簧置于阀体中，维修不便，轴向距离较大，不适用
于在狭窄的空间使用。
因此，开发一种维修操作方便、结构紧凑、自动化程度高且安全可靠的一
种用于煤矿井下的电液阀显得尤为重要。
发明内容
基于上述现有技术，本发明要解决的具体技术问题是：电控液动闸阀在打
开或关闭两个极限位置时，电液阀闸板由于受到流通介质力的作用自动位移的
问题；同时兼有在断电的紧急情况下能够进行开关的一种手动开关定位的电控
液动闸阀。
具体的技术方案如下。
一种手动开关定位的电控液动闸阀，包括阀体、阀座、闸板、阀盖和阀杆；
其特征在于：增设有齿条、扇形齿轮Ⅰ、扇形齿轮Ⅱ、同步齿轮Ⅰ、同步齿轮
Ⅱ、扇齿轮轴、同步齿轮轴；其中，所述阀体的油缸安装板通过底座结合件固
定在阀盖顶端，油缸安装板侧面左部通孔内安装有互通针阀，互通针阀另一端
固定有手轮，油缸安装板侧面右部通孔内安装有节流针阀。油缸安装板上面焊
接有双出杆油缸，双出杆油缸的左侧缸筒上焊接有齿条Ⅰ，左侧缸筒上焊接有
齿条Ⅱ。油缸安装板上双出杆油缸的内侧焊接有立板Ⅰ和立板Ⅱ，且立板Ⅰ位
于手轮一侧，立板Ⅱ位于另一侧。双出杆油缸的左侧缸筒外侧焊接有齿条Ⅰ有
齿侧且平行齿面处设有扇形齿轮Ⅰ，且齿条Ⅰ与扇形齿轮Ⅰ相互啮合。齿条Ⅱ
有齿侧且平行齿面处设有扇形齿轮Ⅱ，且齿条Ⅱ与扇形齿轮Ⅱ相互啮合。扇齿
轮轴的一端安装于扇形齿轮Ⅰ的旋转中心上，且扇齿轮轴贯穿于立板Ⅰ和立板
Ⅱ，扇齿轮轴Ⅰ的另一端安装有同步齿轮Ⅰ。同步齿轮轴的一端安装有扇形齿
轮Ⅱ，且同步齿轮轴贯穿于立板Ⅱ和立板Ⅰ，扇形齿轮Ⅱ的内侧安装有同步齿
轮Ⅱ。同步齿轮Ⅰ与同步齿轮Ⅱ相互啮合。扇形齿轮Ⅰ的顶部通过销轴与连杆
Ⅰ连接，连杆Ⅰ的另一端通过销轴与支撑座的前部连接。扇形齿轮Ⅱ的顶部通
过销轴与连杆Ⅱ连接，连杆Ⅱ的另一端通过销轴与支撑座的前部连接。支撑座
的端面焊接有闸阀螺杆。立板Ⅰ上部安装有手摇齿轮，且手摇齿轮与齿条Ⅰ相
啮合，手摇齿轮的端面安装有手摇把。齿条Ⅱ的左侧端面上焊接有传感器安装
架，安装架的上下两端装有位置传感器Ⅰ和位置传感器Ⅱ，安装架的中部安装
有防爆分线盒。安装架的下部外侧焊接有油箱，油箱内设置有油泵通过两根油
管与双出杆油缸连通。油箱上部焊接有防爆电机，且防爆电机与油泵连接。油
箱外侧端面的对角线上设有两个排气孔。
在上述技术方案中，所述电液阀的扇形齿轮Ⅰ与同步齿轮Ⅰ是同轴设置；
所述电液阀的扇形齿轮Ⅱ与同步齿轮Ⅱ是同轴设置。所述电液阀的扇形齿轮与
同步齿轮同轴，且两同步齿轮相互啮合；所述电液阀的双出杆油缸的位移速度
是通过节流针阀调节控制的。
在上述技术方案中，当防爆电机正转将油泵中的油提供到双出杆油缸上腔，
油缸向上移动，固定在油缸上的齿条带动扇形齿轮旋转，当双出杆油缸位于最
高点时，扇形齿轮与连杆的联接点在最高点，此时扇形齿轮轴心、扇形齿轮与
连杆联接点、连杆轴心共线，因而构成死点；当防爆电机反转将油泵中的油提
供到双出杆油缸下腔，油缸向下移动，固定在油缸上的齿条带动扇形齿轮旋转，
当双出杆油缸位于最低点时，扇形齿轮与连杆的联接点在最低点，此时扇形齿
轮轴心、扇形齿轮与连杆联接点、连杆轴心共线，因而构成死点；两同步齿轮
与各自方向的扇形齿轮同轴，使两油缸同步移动；固定在同步齿轮旁边的导轨
焊座与齿条相互嵌合，防止旋转的扇形齿轮水平位置的偏移；在断电的情况下，
旋转手动截止阀使之打开，转动手摇把可自由地移动油缸上下移动，从而控制
电液阀的打开与关闭。
实现本发明上述所提供的具有手动开闭定位的电控液动闸阀，解决了现有
电液阀的在关闭时会自动打开、断电时不可自由移动的问题。将齿条、扇形齿
轮、连杆、同步齿轮设置在一起，使结构更加紧凑；在满足闸板正常工作的情
况下，保证了其固定不动，从而提高了安全性和稳定性，同时实现了电动与人
工的切换，进一步降低了能源消耗，使得手动电液阀取得较好的节能效果，也
满足了不同工况的需求，扩大了产品的适用范围。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明图1的左视结构示意图。
图3是本发明沿A-A方向的结构示意图。
图4是本发明沿B-B方向的结构示意图。
图5是本发明沿C-C方向的结构示意图。
图6是本发明沿D-D方向的结构示意图。
图7是本发明的液压原理图。
图中：1：手摇齿轮；2：手摇把；3：齿条Ⅱ；4：连杆Ⅱ；5：位置传感器
Ⅰ；6：传感器安装架；7：防爆分线盒；8：位置传感器Ⅱ；9：双出杆油缸；
10：齿条Ⅰ；11：连杆Ⅰ；12：支撑座；13：油箱安装板；14：油泵；15：防
爆电机；16：联轴器；17：油箱；18：节流针阀；19：互通针阀；20：手轮；
21：O型圈；22：扇形齿轮轴；23：扇形齿轮Ⅰ；24：立板Ⅰ；25：同步齿轮
轴；26：同步齿轮Ⅱ；27：立板Ⅱ；28：扇形齿轮Ⅱ；29：同步齿轮Ⅰ；30：
闸阀螺杆；31：手动截止阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
本发明上述岁提供的一种手动开关定位的电控液动闸阀，主要是针对煤矿
井下、大型工厂、石油化工等管道液体需要控制的场合，特别是需要保证电液
阀稳定打开与关闭的工况场合。
如附图1至附图7所示，实施本发明上述的一种手动开关定位的电控液动
闸阀，是以防爆电机15作为动力源，通过油泵14向双出杆油缸9供油使得双
出杆油缸9上的齿条Ⅰ10带动扇形齿轮Ⅰ23转动，从而带动连杆Ⅰ11转动，双
出杆油缸9上的齿条Ⅱ3带动扇形齿轮Ⅱ28转动，从而带动连杆Ⅱ4转动，通过
连杆Ⅰ11和连杆Ⅱ4的转动从而推动支撑座12来带动闸阀螺杆30上下移动，
从而实现闸板的打开与关闭。通过手轮20的转动来控制双出杆油缸9上腔和下
腔的联通状态，从而实现在断电情况下机械操作阀门的开关。
如附图1至附图7所示，所述手动电液阀主要包括阀体、阀座、闸板、阀
盖和阀杆；其主体结构主要是增设有齿条Ⅰ10、齿条Ⅱ3、扇形齿轮Ⅰ23、扇形
齿轮Ⅱ28、同步齿轮Ⅰ29、同步齿轮Ⅱ26、扇齿轮轴22、同步齿轮轴25；其中
所述阀体的油缸安装板13通过底座结合件固定在阀盖顶端，油缸安装板13侧
面左部通孔内安装有互通针阀19，互通针阀19另一端固定有手轮20，油缸安
装板13侧面右部通孔内安装有节流针阀18。油缸安装板13上面焊接有双出杆
油缸9，双出杆油缸9的左侧缸筒上焊接有齿条Ⅰ10，左侧缸筒上焊接有齿条Ⅱ
3。油缸安装板13上双出杆油缸9的内侧焊接有立板Ⅰ24和立板Ⅱ27，且立板
Ⅰ24位于手轮20一侧，立板Ⅱ27位于另一侧。双出杆油缸9的左侧缸筒外侧
焊接有齿条Ⅰ10有齿侧且平行齿面处设有扇形齿轮Ⅰ23，且齿条Ⅰ10与扇形齿
轮Ⅰ23相互啮合。齿条Ⅱ3有齿侧且平行齿面处设有扇形齿轮Ⅱ28，且齿条Ⅱ3
与扇形齿轮Ⅱ28相互啮合。扇齿轮轴22的一端安装于扇形齿轮Ⅰ23的旋转中
心上，且扇齿轮轴22贯穿于立板Ⅰ24和立板Ⅱ27，扇齿轮轴22的另一端安装
有同步齿轮Ⅰ29。同步齿轮轴25的一端安装有扇形齿轮Ⅱ28，且同步齿轮轴25
贯穿于立板Ⅱ27和立板Ⅰ24，扇形齿轮Ⅱ28的内侧安装有同步齿轮Ⅱ26。同步
齿轮Ⅰ29与同步齿轮Ⅱ26相互啮合。扇形齿轮Ⅰ23的顶部通过销轴与连杆Ⅰ11
连接，连杆Ⅰ11的另一端通过销轴与支撑座12的前部连接。扇形齿轮Ⅱ28的
顶部通过销轴与连杆Ⅱ4连接，连杆Ⅱ4的另一端通过销轴与支撑座12的前部
连接。支撑座12的端面焊接有闸阀螺杆30。立板Ⅰ24上部安装有手摇齿轮1，
且手摇齿轮1与齿条Ⅰ10相啮合，手摇齿轮1的端面安装有手摇把2。齿条Ⅱ3
的左侧端面上焊接有传感器安装架6，安装架6的上下两端装有位置传感器Ⅰ5
和位置传感器Ⅱ8，安装架6的中部安装有防爆分线盒7。安装架6的下部外侧
焊接有油箱17，油箱17内设置有油泵14通过两根油管与双出杆油缸9连通。
油箱17上部焊接有防爆电机15，且防爆电机15与油泵14连接。油箱17外侧
端面的对角线上设有两个排气孔。
使用时，如附图1至附图7所示，启动防爆电机15使其正转，向油泵14
提供动力，使得油泵14将液压油通过管路输送到双出杆油缸9的上腔部分。上
腔内的液压油使得双出杆油缸9向上移动，于是固定在油缸上的齿条Ⅰ10使得
扇形齿轮Ⅰ23产生顺时针的转动，固定在油缸上的齿条Ⅱ3使得扇形齿轮Ⅱ28
产生逆时针的转动。扇形齿轮Ⅰ23与连杆Ⅰ11一端的连接部分向上移动，扇形
齿轮Ⅱ28与连杆Ⅱ4一端的连接部分也向上移动，从而连杆Ⅰ11与支撑座12的
连接部分、连杆Ⅱ4与支撑座12的连接部分产生向上的力来推动支撑座12产生
向上的位移。向上运动的支撑座12推动螺杆连接头使得闸阀螺杆30向上运动，
从而闸板打开液体流动。当双出杆油缸9运动到最高处时，扇形齿轮Ⅰ23与连
杆12的连接部分也运动到最高点，此时扇形齿轮Ⅰ23的轴心、扇形齿轮23与
连杆Ⅰ11的连接处、连杆Ⅰ11与支撑座12的连接处三个点共线，于是产生自
锁现象，同时，扇形齿轮Ⅱ28的轴心、扇形齿轮Ⅱ28与连杆Ⅱ4的连接处、连
杆Ⅱ4与支撑座12的连接处三个点共线，于是也产生自锁现象。此时闸板不会
受到外力作用产生位移。在油缸向上运动的过程中由于扇形齿轮Ⅰ23顺时针转
动，扇形齿轮Ⅱ28逆时针转动，且扇形齿轮Ⅰ23和同步齿轮Ⅰ29共用扇齿轮轴
22，扇形齿轮Ⅱ28和同步齿轮Ⅱ26共用同步齿轮轴25，则同步齿轮Ⅰ29顺时
针旋转，同步齿轮Ⅱ26逆时针旋转，由于两齿轮相互啮合，则达到了两油缸产
生相同位移而同步向上运动的目的。由于齿轮压力角的作用，扇形齿轮Ⅰ23对
齿条Ⅰ10、扇形齿轮Ⅱ28对齿条Ⅱ3有向外的推力，安装在手摇机构立板上的
导轨焊座与齿条的内侧结构相嵌合从而使齿条不易相侧向移动。
若启动防爆电机15使其反转，向油泵14提供动力，使得油泵14将液压油
通过管路输送到双出杆油缸9的下腔部分。下腔内的液压油使得双出杆油缸9
向下移动，于是固定在油缸上的齿条Ⅰ10使得扇形齿轮Ⅰ23产生逆时针的转动，
固定在油缸上的齿条Ⅱ3使得扇形齿轮Ⅱ28产生顺时针的转动。扇形齿轮Ⅰ23
与连杆Ⅰ11一端的连接部分向下移动，扇形齿轮Ⅱ28与连杆Ⅱ4一端的连接部
分也向下移动，从而连杆Ⅰ11与支撑座12的连接部分、连杆Ⅱ4与支撑座12
的连接部分产生向下的力来推动支撑座12产生向下的位移。向下运动的支撑座
12推动螺杆连接头使得闸阀螺杆30向下运动，从而闸板关闭使液体停止流动。
当双出杆油缸9运动到低处时，扇形齿轮Ⅰ23与连杆12的连接部分也运动到最
低点，此时扇形齿轮23与连杆Ⅰ11的连接处、扇形齿轮Ⅰ23的轴心、连杆Ⅰ
11与支撑座12的连接处三个点共线，于是产生自锁现象，同时，扇形齿轮Ⅱ28
与连杆Ⅱ4的连接处、扇形齿轮Ⅱ28的轴心、连杆Ⅱ4与支撑座12的连接处三
个点共线，于是也产生自锁现象。此时闸板不会受到外力作用产生位移。在油
缸向下运动的过程中由于扇形齿轮Ⅰ23逆时针转动，扇形齿轮Ⅱ28顺时针转动，
且扇形齿轮Ⅰ23和同步齿轮Ⅰ29共用扇齿轮轴22，扇形齿轮Ⅱ28和同步齿轮
Ⅱ26共用同步齿轮轴25，则同步齿轮Ⅰ29逆时针旋转，同步齿轮Ⅱ26顺时针
旋转，由于两齿轮相互啮合，则达到了两油缸产生相同位移而同步向下运动的
目的。由于齿轮压力角的作用，扇形齿轮Ⅰ23对齿条Ⅰ10、扇形齿轮Ⅱ28对齿
条Ⅱ3有向外的推力，安装在手摇机构立板上的导轨焊座与齿条的内侧结构相嵌
合从而使齿条不易相侧向移动。
在断电的情况下，转动手轮20可以打开与关闭互通针阀19，从而实现双出
杆油缸9上下腔联通与断开。当上下腔联通时转动手摇把2，可以通过手摇齿轮
1的转动使油缸上下移动达到闸门打开与关闭的目的。