CN102434520A - 一种气液混合驱动阀门执行机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气液混合驱动阀门执行机构，其包括在分别两个缸筒内移动的两个活塞、同时与所述两个活塞固定连接的活塞杆、盛装有气体工作介质和液体工作介质的气液罐。气体工作介质(J1)和液体工作介质(J2)被容纳在气液罐(31)的同一个腔中，并且所述气体工作介质(J1)和液体工作介质(J2)分别与所述两个缸筒(11)内的活塞(14)同一侧的腔室连通；第一供气口(K1)与气体工作介质(J1)连通，第二供气口(K2)与所述两个活塞(14)的另一侧腔室连通。

Description

一种气液混合驱动阀门执行机构

技术领域

本发明涉及一种阀门执行机构，尤其是用于轨道球阀、调节阀、截止阀、闸阀等阀门的气液混合驱动执行机构，属于阀门驱动控制技术领域。

背景技术

在石油、化工、冶金和造纸等工业领域广泛使用各种类型工业阀门，用于液体、气体输送管道的控制。目前，阀门的自动驱动控制主要有电动、气动两种操作方式。其中，以空气为工作介质的气动执行机构由于具有工作介质易于获得、成本低、无污染等优点，在阀门的自动驱动控制中应用最为广泛。

但是，气动执行机构在实际使用中存在以下缺点：

第一，由于空气具有可压缩性，在受力较大或受力变化较大时工作速度稳定性差，容易产生爬行、震动等现象；

第二，气动执行机构滑动部件在干燥空气环境中摩擦，长此以往，会降低润滑脂的润滑效果，减少气动执行机构的使用寿命。虽然增加油雾器可较好解决此问题，但增加了成本和控制气路的复杂性。

发明内容

本发明提供一种气液混合驱动阀门执行机构，该执行机构具有驱动力大、工作速度平稳、无需增设油雾器等特点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种气液混合驱动阀门执行机构，包括至少一个双活塞缸和至少一个气液罐。其中所述双活塞缸包括：带有中心孔的下端盖；上端盖；设置在上端盖和下端盖之间的带有中心孔的隔板；两个缸筒，分别设置在下端盖和隔板之间和上端盖和隔板之间形成密封结构；两个活塞，分别可往复运动地设置在所述两个缸筒中；一端穿过下端盖的中心孔和隔板的中心孔与所述两个活塞固定连接的活塞杆，活塞杆的另一端连接阀门。所述气液罐盛装有气体工作介质和液体工作介质。本发明的特征在于，所述气体工作介质和液体工作介质被容纳在气液罐的同一个腔中，并且所述气体工作介质和液体工作介质分别与所述两个缸筒内的活塞同一侧的腔室连通；第一供气口与气体工作介质连通，第二供气口与所述两个活塞的另一侧腔室连通。

优选地，所述活塞与缸筒之间的动密封采用多齿形截面密封圈。

优选地，所述多齿形截面密封圈的径向截面的内、外侧均有至少两个齿，并且在相邻齿之间填充润滑剂。

优选地，所述活塞杆的横截面可以为多边形。

优选地，所述活塞杆的横截面可以为圆形，所述活塞杆上设有导向键，所述下端盖的中心孔壁上设置有导向槽，导向键可在导向槽中滑动。

优选地，所述活塞杆与下端盖的中心孔之间，以及活塞杆与隔板的中心孔之间分别设置滑动轴承。

优选地，所述活塞杆与下端盖的中心孔之间设置有密封架，所述密封架包括均为O型密封圈的内环和外环，所述密封架由孔用弹性挡圈限制在下端盖中，其下端与滑动轴承相抵。

优选地，活塞杆用于连接阀门的一端加工有内螺纹孔，所述内螺纹孔的螺纹为梯形螺纹。

优选地，所述活塞杆的连接所述活塞的一端固定有反馈杆。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、采用串联式增力驱动结构，在外形尺寸基本不变的情况下使驱动力成倍增加。

2、采用气液混合驱动的驱动方式，执行机构主要工作介质是空气，并辅以可充满一个缸筒的少量液压油，既保持了背景技术中所述的气动执行机构各项优点，并且，由于液压油的不可压缩性，很好的克服了气动执行机构在受力较大或受力变化较大时工作速度稳定性差，容易产生爬行、震动的缺点。

3、由于工作介质中含有液压油，无需增设用于润滑的油雾器，即可实现执行机构长寿命运行。

4、采用独创的多齿形截面密封圈代替传统O型密封圈实现活塞动密封，多齿形截面密封圈的多个齿(例如三个齿)可实现多重密封，并在相邻两个齿之间形成的环形腔中储存润滑剂，有效提高密封和润滑效果，减小密封圈磨损，其使用寿命是传统O型密封圈的数倍。设置在活塞上的导向环可减小因活塞晃动而导致多齿形截面密封圈的磨损。

5、采用横截面为多边形的活塞杆，或者采用横截面为圆形的活塞杆并设置导向键，避免活塞杆因受不平衡力而发生圆周转动，从而减少密封件磨损。

附图说明

图1为本发明公开的气液混合驱动阀门执行机构的剖视图；

图2为图1中密封架部位A的局部放大图；

图3为图1中多齿形截面密封圈部位B的局部放大图；

附图标记如下：

1.下端盖；2.螺钉；3.导向键；4.注油装置；5.活塞杆；6.滑动轴承；7.O型密封圈；8.活塞杆密封件；9.O型密封圈；10.孔用弹性挡圈；11.缸筒；12.多齿形截面密封圈；13.导向环；14.活塞；15.钢丝挡圈；16.滑动轴承；17.隔板；18.O型密封圈；19.隔套；20.O型密封圈；21.锁紧螺母；22.O型密封圈；23.上端盖；24.螺母；25.长螺柱；26.堵盖；27.导向环；28.O型密封圈；29.反馈杆；30.螺栓；31.气液罐；K1.第一供气口；K2.第二供气口；L1.上缸筒上腔；L2.上缸筒下腔；L3.下缸筒上腔；L4.下缸筒下腔；J1.气体工作介质；J2.液体工作介质。

具体实施方式

下面结合附图展示的一种具体的实施方式，对本发明的内容进一步说明：

如图1所示，本发明的执行机构包括一个双活塞缸和一个气液罐。其中，所述双活塞缸包括带有中心孔的下端盖1和上端盖23之间依次套接两个缸筒11，带有中心孔的隔板17设置于两个缸筒11之间，并与两个缸筒11套接，下端盖1与缸筒11之间、缸筒11与隔板17之间、缸筒11与上端盖23之间共使用四根O型密封圈22实现静密封以防外漏，然后通过长螺柱25及螺母24固定在一起。两个活塞14分别设置在两个缸筒11中，将执行机构内部分成四个腔：上缸筒上腔L1、上缸筒下腔L2、下缸筒上腔L3、下缸筒下腔L4，活塞14可在工作介质J1或J2的压力作用下上、下滑动，活塞14与缸筒11之间使用两根多齿形截面密封圈12实现动密封，两根导向环13在活塞14上、下滑动时起到导向作用。两个活塞14之间由隔套19隔开，并使用两根O型密封圈20实现静密封，活塞14及隔套19均带有中心孔，带有轴肩的活塞杆5依次穿过活塞14和隔套14的中心孔后，通过旋在活塞杆5端部的锁紧螺母21压紧活塞14实现固定。在下端盖1的中心孔中有通过孔用弹性挡圈10并借助密封架8限制的滑动轴承6，活塞杆5可在滑动轴承6中滑动，并使用O型密封圈7实现动密封，所述密封架8外圈使用O型密封圈9实现静密封。在隔板17的中心孔中有通过钢丝挡圈15限制的滑动轴承16，隔套19可在滑动轴承16中滑动，并使用O型密封圈18实现动密封。在两个滑动轴承6和16的限制下，固定在一起的活塞杆5、活塞14、隔套19只能做上、下直线滑动，导向键3通过螺钉2固定在活塞杆5的下端，在活塞杆5上、下直线滑动时导向键3可在设置在下端盖1内中心孔的导向键槽中滑动，防止活塞杆5和活塞14在上、下直线滑动时发生圆周转动。反馈杆29穿过固定在上端盖23的堵盖26与活塞杆5固定。设置有上下两个开孔的气液罐31中盛装气体工作介质J1和液体工作介质J2，其中上开孔流过的始终为气体工作介质J1，并与上缸筒上腔L1并联后接第一供气口K1，下开孔流过的始终为液体工作介质J2，并与下缸筒上腔L3相连通。上缸筒下腔L2与下缸筒下腔L4并联后接第二供气口K2。

工作过程：当第一供气口K1通入一定压力的气体(空气)、第二供气口K2排气时，带有压力的气体进入上缸筒上腔L1，同时，带有压力的气体进入气液罐31并成为带有压力的气体工作介质J1，液体工作介质J2在气体工作介质J1的压力作用下进入下缸筒上腔L3，从而上、下两个活塞14分别在气体工作介质J1和液体工作介质J2的压力作用下带动活塞杆5向下滑动，并将上缸筒下腔L2和下缸筒下腔L4中的气体从第二供气口K2排出；当第二供气口K2通入一定压力的气体、第一供气口K1排气时，带有压力的气体同时进入上缸筒下腔L2和下缸筒下腔L4，上、下两个活塞14在气体压力作用下带动活塞杆向上滑动，从而，下活塞14将下缸筒上腔L3中的液体工作介质J2排至气液罐31，气液罐31中的气体工作介质J1则在液体工作介质J2的作用下从第一供气口K1排出，上缸筒上腔L1中的气体在上活塞14的作用下也从第一供气口K1排出。活塞杆5的上、下滑动通过设置在活塞杆5下端的内螺纹孔带动阀门阀杆进行上、下移动，实现阀门开或关。导向键3可保证在活塞14带动活塞杆5上、下直线滑动时不会产生圆周转动，减少摩擦部位的划伤。固定在活塞杆5上端的反馈杆29，在执行器驱动阀门动作时能准确反映执行器及阀门所处的位置。

此外，优选地，如图1所示，在下端盖1的导向槽位置加工有小孔并安装注油装置4，可随时对导向槽注入润滑脂，减少导向键4与下端盖1导向槽之间的磨损。

优选地，在缸筒11与活塞14向接触的内圆面、活塞杆5及隔套19与滑动轴承6和16向接触的外圆面均电镀硬铬，以提高执行器的使用寿命。

另外，所述活塞杆5也可以采用多边形的横截面，例如正方形，在下端盖的正方形中心孔和隔板的正方形中心孔中滑动，也可以防止活塞杆5和活塞14在上、下直线滑动时发生圆周转动。

虽然本发明已经结合附图作出了详细的说明，并给出了具体的实施方式，但应当理解，上述说明或具体实施方式仅仅是用于使本领域技术人员更好地理解本发明，而不是用于对本发明的保护范围加以限制。本领域技术人员可以根据需要采用多个气液罐、多个缸筒及活塞的组合，并通过重新布置气、液管线，实现一个或多个腔供液的气液混合驱动方式；也可以通过重新布置气、液管线，使气、液分别用于填充不同的活塞腔，只要能实现双活塞的联动即可；此外，本发明的方向也只是示意性的；同样，本发明还可以通过设置管线，实现多个阀门执行机构的同时动作，可以同步打开阀门，也可以实现部分阀门的打开，同时部分阀门关闭的操作，这些操作可以使用一个气液罐操作多个双活塞缸实现，也可以由多个气液罐操作多个双活塞缸实现。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书限定的技术方案为准。

Claims (9)

1.一种气液混合驱动阀门执行机构，包括至少一个双活塞缸和至少一个气液罐(31)，其中，所述双活塞缸包括：

带有中心孔的下端盖(1)；

上端盖(23)；

设置在上端盖(23)和下端盖(1)之间的带有中心孔的隔板(17)；

两个缸筒(11)，分别设置在下端盖(1)和隔板(17)之间和上端盖(23)和隔板(17)之间形成密封结构；

两个活塞(14)，分别可往复运动地设置在所述两个缸筒中；

一端穿过下端盖(1)的中心孔和隔板(17)的中心孔与所述两个活塞(14)固定连接的活塞杆(5)，活塞杆(5)的另一端连接阀门；

所述气液罐(31)盛装有气体工作介质(J1)和液体工作介质(J2)；

其特征在于，所述气体工作介质(J1)和液体工作介质(J2)被容纳在气液罐(31)的同一个腔中，并且所述气体工作介质(J1)和液体工作介质(J2)分别与所述两个缸筒(11)内的活塞(14)同一侧的腔室连通；第一供气口(K1)与气体工作介质(J1)连通，第二供气口(K2)与所述两个活塞(14)的另一侧腔室连通。

2.根据权利要求书1所述的气液混合驱动阀门执行机构，其特征在于，所述两个活塞(14)与两个缸筒(11)之间的动密封采用多齿形截面密封圈。

3.根据权利要求书2所述的气液混合驱动阀门执行机构，其特征在于，所述多齿形截面密封圈的径向截面的内、外侧均有至少两个齿，并且在相邻齿之间填充润滑剂。

4.根据权利要求书1所述的气液混合驱动阀门执行机构，其特征在于，所述活塞杆(5)的横截面为多边形。

5.根据权利要求书1所述的气液混合驱动阀门执行机构，其特征在于，所述活塞杆(5)的横截面为圆形，所述活塞杆(5)上设有导向键，所述下端盖(1)的中心孔壁上设置有导向槽，导向键可在导向槽中滑动。

6.根据权利要求书5所述的一种气液混合驱动阀门执行机构，其特征在于，所述活塞杆(5)与下端盖(1)的中心孔之间，以及活塞杆(5)与隔板(17)的中心孔之间分别设置滑动轴承。

7.根据权利要求书5所述的气液混合驱动阀门执行机构，其特征在于，所述活塞杆(5)与下端盖(1)的中心孔之间设置有密封架，所述密封架包括均为O型密封圈的内环和外环(7，9)，所述密封架由孔用弹性挡圈(10)限制在下端盖中，其下端与滑动轴承相抵。

8.根据权利要求书1所述的气液混合驱动阀门执行机构，其特征在于，活塞杆(5)用于连接阀门的一端加工有内螺纹孔，所述内螺纹孔的螺纹为梯形螺纹。

9.根据权利要求书1所述的气液混合驱动阀门执行机构，其特征在于，所述活塞杆(5)的连接所述活塞的一端固定有反馈杆(29)。

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