CN103470846A - 单双作用共体式拨叉气动执行器总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单双作用共体式拨叉气动执行器总成，其包括气源、第一气缸、第二气缸、拨叉组件和气动控制装置，第一气缸中设有第一气室、第二气室和第一活塞，第二气缸中设有第三气室、第四气室和第二活塞，第一活塞通过活塞杆与第二活塞连接，第一活塞和第二活塞分别具有关闭工位和开启工位，第三气室在第二活塞分别处于关闭工位和开启工位的容积比大于1，气动控制装置一端与气源连接，气动控制装置另一端设有第一接口和第二接口，第一接口分别与第二气室和第四气室连接，第二接口分别与第一气室和第三气室连接，第三气室设有第三气孔和单向进气孔。本发明既可实现双作用执行器的功能，又可实现单作用执行器功能，操作方便，维修成本低。

Description

单双作用共体式拨叉气动执行器总成

技术领域

 本发明涉及阀门领域的气动执行器，尤其是涉及一种单双作用共体式气动执行器总成。 

背景技术

气动执行器根据传动机构的不同有拨叉式和齿轮齿条式两种，拨叉式气动执行器是通过拨叉将活塞的直线运动转为拨叉的旋转运动，拨叉带动阀杆转动，从而实现对阀门的控制。拨叉式气动执行器还分单作用式和双作用式，单作用式的开关动作中只有打开动作是通过气源驱动，而关闭动作是通过弹簧复位完成；而双作用式的开关动作都是通过气源来驱动执行。在一些特殊工况条件下，例如需要将气动执行机构由双作用和单作用之间进行交换使用时，现有技术中的拨叉式气动执行器一般只能执行单作用或者双作用则不能满足上述工况的要求，如果进行整体拆卸、安装则太费时费力。 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种操作方便的单双作用共体式拨叉气动执行器。 

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种单双作用共体式拨叉气动执行器总成，其特征在于：包括气源、第一气缸、第二气缸和气动控制装置，第一气缸和第二气缸之间设有拨叉组件，第一气缸中设有将第一气缸分成第一气室和第二气室的第一活塞，第一活塞在所述气源的驱动下具有两个工位，分别为第一活塞的关闭工位和第一活塞的开启工位，第二气缸中设有将第二气缸分成第三气室和第四气室的第二活塞，第二活塞在所述气源的驱动下也具有两个工位，分别为第二活塞的关闭工位和第二活塞的开启工位，所述第三气室在所述第二活塞分别处于关闭工位和开启工位的容积比大于1，所述第一活塞通过活塞杆与第二活塞连接，拨叉组件与所述活塞杆联动连接，所述气动控制装置一端与气源连接，气动控制装置另一端设有第一接口和第二接口，第一接口分别与所述第二气室和所述第四气室连接，第二接口分别与所述第一气室和所述第三气室连接，所述第三气室设有分别与所述第二接口连接的第三气孔和单向进气孔。 

作为本发明的进一步设置，所述第一气缸与第二气缸内径比范围为：0.5～2。 

作为本发明的进一步设置，所述第三气室在所述第二活塞分别处于关闭工位和开启工位的容积比范围为：1.2～1.5。 

作为本发明的进一步设置，所述气动控制装置包括主切断阀、过滤减压阀和电磁阀以及控制所述第二接口与所述第三气孔连通的副切断阀。 

作为本发明的进一步设置，所述第三气室的单向进气孔包括开设于第三气室上的第五气孔，第五气孔中设有单向阀。 

作为本发明的进一步设置，所述单向阀设于所述第五气孔朝向所述第三气室的一端，所述第五气孔的另一端设有水平设置的梯形接口。 

作为本发明的进一步设置，所述单向阀包括阀体、阀球、弹簧和阀座，阀体上开设有阀道，阀座上开设有与阀道相通的阀座通孔，所述弹簧一端抵压着阀球使阀球与所述阀道侧壁密封连接，弹簧另一端与阀座连接。 

作为本发明的进一步设置，所述第一气缸包括第一缸体、第一前端盖和第一后端盖，所述第一前端盖上设有防止所述活塞杆超程运动的限位装置。 

作为本发明的进一步设置，所述限位装置包括固设于所述第一前端盖上的套筒，套筒中套设有限位块，所述限位块一端设有缓冲垫且位于套筒中，所述限位块另一端穿过所述第一前端盖位于所述第一缸体中。 

作为本发明的进一步设置，所述第二气缸包括第二缸体、第二前端盖和第二后端盖，所述第二后端盖上也设有防止所述活塞杆超程运动的限位装置，所述限位块一端设有缓冲垫且位于套筒中，所述限位块另一端穿过所述第一后端盖位于所述第二缸体中。 

采用上述方案，本发明既可实现双作用执行器的功能，又可实现单作用执行器功能，无需增加任何设备，单双作用互换性能强，工作稳定。现有技术中的单作用执行器中第二气缸中是通过螺旋弹簧进行储能，而本发明中是通过气源与第三气室的单向进气孔连接，使其单向进气储能构成气弹簧储能装置，该气弹簧储能装置相对螺旋弹簧重量减轻，成本降低；现有技术中螺旋弹簧的输出扭矩固定，无法随着气源压力的变化而作出相适应的变化，通用性差；而气弹簧的输出扭矩可以根据气源压力而随之变化，简单适用，通用性更好；此外本发明的结构简单、可现场维修检测、操作方便、维修成本低。 

下面结合附图对本发明作进一步描述。 

附图说明

附图1为本发明具体实施例电气接线结构示意图； 

附图2为本发明具体实施例结构示意图；

附图3为本发明具体实施例附图2局部放大图；

附图4为本发明具体实施例阀门关闭时执行器的结构示意图；

附图5为本发明具体实施例阀门打开时执行器的结构示意图；

附图6为本发明具体实施例执行器外观示意图。

具体实施方式

本发明的具体实施例如图1-6所示是单双作用共体式拨叉气动执行器总成，包括气源P、第一气缸1、第二气缸3和气动控制装置，第一气缸1和第二气缸2之间设有拨叉组件3，第一气缸1中设有将第一气缸1分成第一气室C1和第二气室C2的第一活塞11，第一活塞11在气源P的驱动下具有两个工位，分别为第一活塞11的关闭工位和第一活塞11的开启工位，第二气缸2中设有将第二气缸2分成第三气室C3和第四气室C4的第二活塞21，第二活塞21在气源P的驱动下也具有两个工位，分别为第二活塞21的关闭工位和第二活塞21的开启工位，第三气室C3在第二活塞21分别处于关闭工位和开启工位的容积比大于1，第一活塞11通过活塞杆4与第二活塞21连接，拨叉组件3与活塞杆4联动连接，气动控制装置一端与气源P连接，气动控制装置另一端设有第一接口51和第二接口52，第一气室C1上设有第一气孔61，第二气室C2上设有第二气孔62，第三气室C3设有第三气孔63和第五气孔65，第五气孔65中设有单向阀66，第五气孔65和单向阀66构成单向进气孔，第四气室C4上设有第四气孔64；第一接口51分别通过第二气孔62和第四气孔64与第二气室C2和第四气室C4连接，第二接口52通过第一气孔61与第一气室C1连接，第二接口52通过第三气孔63和单向进气孔与第三气室C3连接。 

上述第一气缸1与第二气缸2内径比范围为：0.5～2。第三气室C3在第二活塞21分别处于关闭工位和开启工位的容积比范围为：1.2～1.5。上述第一活塞和第二活塞处于关闭工位或开启工位即阀门处于关闭或开启状态时第一活塞及第二活塞所处的位置，如图4-5所示，上述第三气室C3在第二活塞处于关闭工位的容积C31=[π×（D²-d²）×a]/4，第三气室C1在第二活塞处于开启工位的容积C32 =[π×（D²-d²）×b]/4，容积比n = C31/C32。其中b为将第三气室C3第二活塞21从关闭工位到开启工位的过程中，第二活塞21所需运动的距离，其中a为第三气室C3于充满气体状态到完全放气状态的过程中， 第二活塞21所需运动的距离，上述容积比n大于1，考虑到成本效益问题以容积比范围为1.2～1.5为优选方案，本实施例中可以选择容积比为1.2,1.3,1.4,1.5。 

上述气动控制装置包括主切断阀71、过滤减压阀72和电磁阀73以及控制第二接口52与第三气孔63连通的副切断阀74。主切断阀71的一端与气源P连接，其另一端与过滤减压阀72连接，过滤减压阀72与电磁阀73连接，第一接口51和第二接口52位于电磁阀73上。当定位为双作用工作模式时，同时打开主切断阀71和副切断阀74，此时第三气室C3通过第三气孔63与气动控制装置连接，使第二气缸2与第一气缸1在气动控制装置的控制下同步进行充气或放气作用，实现开关阀门都通过气动控制的目的；当定位为单作用工作模式时，打开主切断阀71，关闭副切断阀74，使第三气室C3通过单向进气孔与气动控制装置连接，使第三气室C3构成气动储能装置，阀门的打开通过气源进气驱动活塞杆4运动实现，而阀门的关闭则是通过上述的气动储能装置的复位运动实现。 

上述单向进气孔中的单向阀66设于第五气孔65朝向第三气室C3的一端，第五气孔65的另一端设有水平设置的梯形接口67，第一气孔61、第二气孔62和第三气孔63、第四气孔64分别与第一接口51或者第二接口52连接的一端均设有水平设置的梯形接口67，方便连接。 

上述单向阀66包括阀体661、阀球662、弹簧663和阀座664，阀体661与第五气孔65朝向第三气室C3的一端通过密封圈665密封连接，阀体661上开设有阀道666，阀座664上开设有与阀道666相通的阀座通孔667，弹簧663一端抵压着阀球662使阀球662与阀道666侧壁密封连接，弹簧663另一端与阀座664连接。 

上述第一气缸1包括第一缸体12、第一前端盖13和第一后端盖14，第一前端盖13上设有防止活塞杆4超程运动的限位装置81，该限位装置81包括固设于第一前端盖13上的套筒811，套筒811中套设有限位块812，限位块812一端设有缓冲垫813且位于套筒811中，限位块812另一端穿过第一前端盖13位于第一缸体12中，该限位块812的设置可以避免活塞杆4因超程运动而对第一气缸1的第一前端盖13有直接的冲击。 

上述第二气缸2包括第二缸体22、第二前端盖23和第二后端盖24，第二后端盖24上也设有限位装置82。该限位装置82包括固设于第二后端盖24上的套筒821，套筒21中套设有限位块822，限位块822一端设有缓冲垫823且位于套筒821中，限位块822另一端穿过第一后端盖24位于第二缸体22中，避免活塞杆4因超程运动而对第二气缸2的第二后端盖24有直接的冲击。 

上述第一活塞1与第一缸体12之间通过O形密封圈91密封连接，第一活塞11外周面开设有环形密封槽和环形支撑槽，O形密封圈91嵌设于环形密封槽中，环形支撑槽中设有支撑环92。第二活塞21与第二缸体22之间也设有O形密封圈91和支撑环92，第二活塞21外周面也设有与O形密封圈91和支撑环92配合的环形密封槽和环形支撑槽。 

上述活塞杆4的两端分别穿过第一活塞11和第二活塞21，并通过自锁螺母锁紧，自锁螺母与第一活塞11和第二活塞21之间设有垫片。 

上述拨叉组件3包括箱体31以及设置于箱体31上的拨叉32，箱体31位于第一气缸1和第二气缸2之间，拨叉32上设有与阀杆35配合的通孔，拨叉32上还设有滑槽33，活塞杆4通过销轴34与拨叉32连接，销轴34与滑槽33滑动配合。上述结构中通过第一气缸1和第二气缸2中气压的变化驱动活塞杆4直线运动，进行通过拨叉组件3使活塞杆4的直线运动转化为拨叉32的旋转运动带动阀杆35转动实现阀门的打开关闭。 

本发明的工作原理如下： 

一、定位为双作用拨叉气动执行器工作状态时：开启主切断阀71和副切断阀74，使第三气室C3通过第三气孔63与第二接口52连接，调节过滤减压阀72至规定的压力；当电源E断电时，气源P通过电磁阀73进入第一气室C1和第三气室C3，而第二气室C2和第四气室C4排气，实现关闭阀门动作；当电源E通电时，气源P通过电磁阀73进入第二气室C2和第四气室C4，第一气室C1和第三气室C3排气，实现打开阀门动作。

二、定位为单作用拨叉起到执行器工作状态时：开启主切断阀71，关闭副切断阀74，使第三气室C3通过单向进气孔与第二接口52连接，调节过滤减压阀72至规定压力；当电源E断电时，气源P通过电磁阀73进入第一气室C1和第三气室C3，第二气室C2和第四气室C4排气，实现关闭阀门动作；当电源E通电时，气源P通过电磁阀73进入第二气室C2、第四气室C4，第一气室C1排气，第三气室C3由于是单向进气孔的设置而进行储气，第二气室C2进气推动第二活塞21朝第二活塞21的开启工位运动，而第三气室C3中的气体受到压力被压缩，当第二活塞21运动到开启工位时，实现打开阀门动作；电源E断电，第三气室C3中的压缩气体膨胀，推动活塞杆4带动第二活塞21朝第四气室C4移动，同时第一活塞11在活塞杆4的运动下同时朝着第二气室C2运动，故第二气室C2和第四气室C4排气，实现关闭阀门动作。 

本发明既可实现双作用执行器的功能，又可实现单作用执行器功能，无需增加任何设备，单双作用互换性能强，工作稳定。现有技术中的单作用执行器中第二气缸中是通过螺旋弹簧进行储能，而本发明中是通过气源P与第三气室C3的单向进气孔连接，使其单向进气储能构成气弹簧储能装置，该气弹簧储能装置相对螺旋弹簧重量减轻，成本降低；现有技术中螺旋弹簧的输出扭矩固定，无法随着气源P压力的变化而作出相适应的变化，通用性差；而气弹簧的输出扭矩可以根据气源P压力而随之变化，简单适用，通用性更好；此外本发明还具有结构简单、可现场维修检测、操作方便、维修成本低的优点。 

Claims (10)

1.一种单双作用共体式拨叉气动执行器总成，其特征在于：包括气源、第一气缸、第二气缸和气动控制装置，第一气缸和第二气缸之间通过拨叉组件连接，第一气缸中设有将第一气缸分成第一气室和第二气室的第一活塞，第一活塞在所述气源的驱动下具有两个工位，分别为第一活塞的关闭工位和第一活塞的开启工位，第二气缸中设有将第二气缸分成第三气室和第四气室的第二活塞，第二活塞在所述气源的驱动下也具有两个工位，分别为第二活塞的关闭工位和第二活塞的开启工位，所述第三气室在所述第二活塞分别处于关闭工位和开启工位的容积比大于1，所述第一活塞通过活塞杆与第二活塞连接，拨叉组件与所述活塞杆联动连接，所述气动控制装置一端与气源连接，气动控制装置另一端设有第一接口和第二接口，第一接口分别与所述第二气室和所述第四气室连接，第二接口分别与所述第一气室和所述第三气室连接，所述第三气室设有分别与所述第二接口连接的第三气孔和单向进气孔。

2.根据权利要求1所述的单双作用共体式拨叉气动执行器总成，其特征在于：所述第一气缸与第二气缸内径比范围为：0.5～2。

3.根据权利要求1或2所述的单双作用共体式拨叉气动执行器总成，其特征在于：所述第三气室在所述第二活塞分别处于关闭工位和开启工位的容积比范围为：1.2～1.5。

4.根据权利要求3所述的单双作用共体式拨叉气动执行器总成，其特征在于：所述气动控制装置包括主切断阀、过滤减压阀和电磁阀以及控制所述第二接口与所述第三气孔连通的副切断阀。

5.根据权利要求4所述的单双作用共体式拨叉气动执行器总成，其特征在于：所述第三气室的单向进气孔包括开设于第三气室上的第五气孔，第五气孔中设有单向阀。

6.根据权利要求5所述的单双作用共体式拨叉气动执行器总成，其特征在于：所述单向阀设于所述第五气孔朝向所述第三气室的一端，所述第五气孔的另一端设有水平设置的梯形接口。

7.根据权利要求6所述的单双作用共体式拨叉气动执行器总成，其特征在于：所述单向阀包括阀体、阀球、弹簧和阀座，阀体上开设有阀道，阀座上开设有与阀道相通的阀座通孔，所述弹簧一端抵压着阀球使阀球与所述阀道侧壁密封连接，弹簧另一端与阀座连接。

8.根据权利要求7所述的单双作用共体式拨叉气动执行器总成，其特征在于：所述第一气缸包括第一缸体、第一前端盖和第一后端盖，所述第一前端盖上设有防止所述活塞杆超程运动的限位装置。

9.根据权利要求8所述的单双作用共体式拨叉气动执行器总成，其特征在于：所述限位装置包括固设于所述第一前端盖上的套筒，套筒中套设有限位块，所述限位块一端设有缓冲垫且位于套筒中，所述限位块另一端穿过所述第一前端盖位于所述第一缸体中。

10.根据权利要求9所述的单双作用共体式拨叉气动执行器总成，其特征在于：所述第二气缸包括第二缸体、第二前端盖和第二后端盖，所述第二后端盖上也设有防止所述活塞杆超程运动的限位装置，所述限位装置包括固设于所述第二后端盖上的套筒，套筒中套设有限位块，所述限位块一端设有缓冲垫且位于套筒中，所述限位块另一端穿过所述第一后端盖位于所述第二缸体中。

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