CN103807491B - 特别用于阀门的气动执行机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种驱动阀门的气动执行机构，包括一个驱动部件和一个或两个相同的气动部件；所述驱动部件包括：箱体（1），箱盖（2），具有上、下两支撑轴和上、下两回转臂的拨叉（3），所述拨叉（3）位于箱体（1）和箱盖（2）之间，且所述拨叉（3）上、下两支撑轴分别位于所述箱体（1）和箱盖（2）的轴承孔中，拨叉（3）可绕上、下两支撑轴转动，所述拨叉（3）上、下回转臂均设置有滑动槽；销轴（4）通过位于拨叉（3）上、下回转臂滑动槽内的两个滚套（17）将销轴的直线运动转换为拨叉绕上、下支撑轴的转动，滚套（17）为方形结构并且拨叉（3）与滚套（17）间采用面接触。

Description

特别用于阀门的气动执行机构

技术领域

本发明涉及一种驱动阀门的气动执行机构，尤其涉及用于控制球阀、蝶阀、旋塞阀等需要90°回转开启或关闭阀门的气动执行机构。

背景技术

90°回转气动执行机构是自动化控制中的重要设备，主要应用在石油化工、煤化工、冶金、电力等工业领域，用于控制球阀、碟阀、旋塞阀等阀门的开启与关闭。气动执行机构的可靠性是保证受控阀门正常工作的重要前提，尤其在煤化工领域，阀门及其气动执行机构一般工作在剧烈振动的恶劣工况中，因此，气动执行机构需要具备较高的性能要求。在实际应用中，气动执行机构经常出现各种故障，导致阀门无法正常开启或关闭，影响整个装置的稳定运行。

当前的90°回转气动执行机构存在以下几个方面的问题：

一、普通的回转气动执行机构的滚套是圆柱式的，拨叉与滚套之间是线接触，对于大扭矩气动执行机构常需要输出几万甚至十几万牛米的扭矩，容易因拨叉与滚套之间的接触应力过大造成滚套失效。

二、现有气动执行机构活塞与活塞杆之间的连接方式一般是螺母连接，螺母在振动和冲击的环境中极易脱落。此外，滚套和销轴在振动和冲击中脱落的现象也时有发生。

三、为防止粉尘进入气动执行机构内部，影响润滑和密封性能，通常气动执行机构各部分是密闭的。若气动部件密封失效导致气体进入执行机构驱动部件，或者阀门密封填料处泄漏，导致阀内高压介质进入驱动部件，不仅会影响执行机构的正常动作性能，甚至会使作为非承压件的箱体承受较高的内部压力而破裂，造成严重的事故。

发明内容

针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种保持滚套安全有效的回转气动执行机构。

本发明进一步的目的是提供一种防止螺母、滚套和销轴在振动和冲击的环境中脱落的回转气动执行机构。

本发明更进一步的目的是提供一种防止气动部件密封失效导致执行机构的动作性能失效的回转气动执行机构。

本发明采取以下技术方案：

一种驱动阀门的气动执行机构，包括驱动部件和至少一个例如两个相同或不同的气动部件，

所述驱动部件包括：箱体和箱盖；具有上、下两支撑轴和上、下两回转臂的拨叉，所述拨叉位于箱体和箱盖形成的空间之中，且所述拨叉上、下两支撑轴分别位于所述箱体和箱盖的轴承孔中，拨叉可绕上、下两支撑轴转动，所述拨叉上、下回转臂均设置有滑动槽；在拨叉上、下回转臂之间设置有导向块，所述导向块与固定于箱体中的导向杆滑动连接；一个销轴穿过拨叉上、下回转臂的同时穿过导向块，当所述导向块沿导向杆滑动时可以带动销轴在箱体内做直线运动；销轴的上、下两端套有滚套，滚套安装在拨叉上、下回转臂的滑动槽内，销轴的直线运动通过滚套在拨叉滑动槽内的滑动转换为拨叉绕上、下支撑轴做90°转动，转动角度由箱体上的两个限位螺柱控制；

所述气动部件包括：缸筒、隔板和端盖组成的气缸；设置在气缸内部的活塞，所述活塞将气缸分成两个腔体；固定在活塞上并穿过隔板的活塞杆，所述活塞杆与上述驱动部件的导向块固定；

该气动执行机构的特征在于：滚套为方形结构并且拨叉与滚套间采用面接触。

优选地，所述滚套接触面经过高频硬化处理。

优选地，滚套与回转臂滑动槽侧面之间设计有锥入角，使拨叉与滚套接触面间的润滑脂得以及时补充。

优选地，所述销轴上、下两端部环形槽处分别安装有一组组合挡环，更优选地每组所述组合挡环由两个销轴半圆形挡环和一个销轴弹性挡圈组成，且一个销轴弹性挡圈将两个销轴半圆形挡环固定成一组组合挡环。用组合挡环对滚套轴向限位，防止滚套受振动从销轴上脱落。

进一步优选地，所述销轴中部设有环形槽，所述导向块侧面对应位置处设有螺纹孔，螺纹孔中拧入紧定螺钉至销轴中部环形槽内，限定销轴的轴向移动，防止销轴从导向块中脱落。

优选地，在气动部件内设置一个与活塞杆平行的固定杆。固定杆一端插入端盖中，另一端穿过活塞和隔板固定在箱体一侧支撑面内，防止活塞及活塞杆转动。

优选地，在所述活塞通过一组组合挡环固定在活塞杆端部。所述组合挡环由两个活塞杆半圆形挡环和一个活塞杆弹性挡圈组合而成，所述活塞杆弹性挡圈固定两个活塞杆半圆形挡环，防止活塞杆半圆形挡环脱落。此种结构可解决用螺母带动活塞时螺母受振动脱落的现象。

优选地，在箱体上分别设有两个独立的泄压口：气动泄压口和阀门泄压口，泄压口上可安装单向泄压阀。气动泄压口释放气动部件可能泄漏到箱体内的气体，阀门泄压口释放可能进入箱体的阀体内部介质。气动泄压口和阀门泄压口上可以各自安装有单向阀。

当需要较小输出扭矩时，可在箱体一侧安装气动部件，箱体另一侧安装挡板，结构更加简单。

以上发明使气动执行机构有效防止活塞杆、滚套、销轴等因振动造成的脱落、损坏等现象，确保执行机构在大扭矩振动工况中运行安全可靠、寿命更长。

附图说明

图1是本发明主视剖视图；

图2是本发明俯视剖视图；

图3是图2中活塞杆局部示意图I；

图4是图2中滚套局部示意图II；

图5是图1中销轴及滚套局部示意图III；

图6是半圆形挡环主视图；

图7是半圆形挡环侧视图；

图8是组合挡环轴侧视图；

图9是箱体泄压口局部示意图。

附图标记列表如下：

1. 箱体；2.箱盖；3. 拨叉；4. 销轴；5. 隔板；6. 活塞杆；7. 固定杆；8. 活塞；9.缸筒；10. 端盖；11.气动泄压口；12. 阀门泄压口；13. 导向块；14. 导向杆；15. 导向块垫片；16. 销轴弹性挡圈；17. 滚套；18. 销轴半圆形挡环；19.销轴垫片；20. 活塞杆半圆形挡环；21. 活塞杆弹性挡圈；22. 限位螺柱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1和图2所示，一种驱动阀门的气动执行机构，包括驱动部件和两个相同的气动部件，所述驱动部件包括：箱体1和箱盖2；具有上、下两支撑轴和上、下两回转臂的拨叉3，所述拨叉3位于箱体1和箱盖2之间，且拨叉3上、下两支撑轴分别位于所述箱体1和箱盖2的轴承孔中，拨叉3可绕上、下支撑轴转动，拨叉3上、下回转臂均设置有滑动槽；在拨叉3上、下回转臂之间设置有导向块13，所述导向块13与固定于箱体1中的导向杆14滑动连接，一个销轴4穿过拨叉3上、下回转臂的同时穿过导向块13，当所述导向块13沿导向杆14滑动时可带动销轴4在箱体1内直线运动，销轴4通过位于拨叉3上、下回转臂滑动槽内的两个滚套17将销轴的直线运动转换为拨叉绕上、下支撑轴做90°转动，转动角度由箱体1上的两个限位螺柱22控制；所述气动部件包括：缸筒9、隔板5和端盖10组成的气缸；设置在气缸内部的活塞8，所述活塞8将气缸分成两个腔体L1和L2（设置在另一气动部件的气缸内部的活塞将气缸分成两个腔体L3和L4）；固定在活塞8上并穿过隔板5的活塞杆6，所述活塞杆6与上述驱动部件的导向块13固定；其特征在于，滚套17为方形结构，拨叉3与滚套17间采用面接触（如图4所述M1和M2配合面）。

工作过程：执行机构动作时，将一侧气动部件端盖10上的气孔A1和另一侧气动部件隔板5上的气孔A2向内同时通入一定压力的气体，气体压力推动活塞8带动活塞杆6向一侧做直线运动，活塞杆6带动导向块13及销轴4沿导向杆14做直线运动，滚套17在销轴4的作用下在拨叉上、下回转臂滑动槽内推动拨叉3实现拨叉3的转动。拨叉3转动为阀门开启和关闭提供动力。相反动作时，将一侧气动部件隔板5上的气孔B1和另一侧气动部件端盖10上的气孔B2向内同时通入一定压力的气体，可实现反方向动作。如图2所示，箱体内的两个限位螺柱22通过限制拨叉3的转动角度，调整和控制执行机构输出的转动角度为90°。

优选地，所述滚套17接触面经过高频硬化处理。

优选地，滚套17与拨叉3的回转臂滑动槽侧面之间设有锥入角（如图4和图5中的箭头所示），使拨叉3与滚套17接触面间的润滑脂得以及时补充。

此外，优选地如图5、图6、图7和图8所示，所述销轴4上、下两端部环形槽处分别安装有一组销轴半圆形组合挡环，更优选地每组所述组合挡环由两个相同销轴半圆形挡环18和一个销轴弹性挡圈16组成。一个销轴弹性挡圈16套在两个销轴半圆形挡环18外圆凹槽处，固定两个销轴半圆形挡环18，防止销轴半圆形挡环18受振动从销轴4上脱落。

进一步优选地，所述销轴4中部设有环形槽，所述导向块13一侧面对应位置处设有螺纹孔，螺纹孔中拧入紧定螺钉至销轴4中部环形槽内，限定销轴的轴向移动，防止销轴4从导向块13中脱落。

优选地，如图3所示，活塞杆6端部设有环形槽，槽内安装一组组合挡环。在所述活塞杆6与活塞8之间用该组组合挡环固定。如图6、图7和图8所示，所述组合挡环由两个活塞杆半圆形挡环20和一个活塞杆弹性挡圈21组合而成。所述活塞杆弹性挡圈21将两个活塞杆半圆形挡环20固定成一组组合挡环。组合挡环带动活塞8做往复直线运动。此种结构可解决用螺母带动活塞时螺母受振动脱落的现象。

优选地，在气动部件内端盖10与隔板5之间设置一个与活塞杆6平行的固定杆7。固定杆7的一端穿过活塞8装入端盖10配合孔内，另一端穿过隔板5固定在箱体1一侧的侧壁支撑面上。固定杆7防止活塞8转动带动活塞杆6转动，即防止活塞杆6脱落。

优选地，如图9所示，在箱体上分别设有两个独立的泄压口：气动泄压口11和阀门泄压口12。气动泄压口11位于在箱体1侧面上，一端与箱体1内部腔体相连，另一端与大气相连；阀门泄压口12一端位于箱体1底部，另一端位于在箱体1侧面支撑面上。气动泄压口11释放气动部件可能泄漏到箱体内的气体，当隔板5密封失效时，气动部件泄漏到箱体1内的气体沿气动泄压口11排到箱体1外部。阀门泄压口12释放可能进入箱体的阀体内部介质，阀门泄漏的介质沿箱体底部（介质进口处）穿过箱体支撑面，从阀门泄压口12（介质出口）排出而不进入执行机构驱动部件内部。气动泄压口11和阀门泄压口12上各自安装有单向阀，对执行机构起到超压保护作用。

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缸串联组合，并通过布置空气气路，达到提高输出力矩的目的。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)

1.一种驱动阀门的气动执行机构，包括一个驱动部件和一个或两个相同的气动部件；

所述驱动部件包括：箱体(1)，箱盖(2)，具有上、下两支撑轴和上、下两回转臂的拨叉(3)，所述拨叉(3)位于箱体(1)和箱盖(2)之间，且所述拨叉(3)上、下两支撑轴分别位于所述箱体(1)和箱盖(2)的轴承孔中，拨叉(3)可绕上、下两支撑轴转动，所述拨叉(3)上、下回转臂均设置有滑动槽；在拨叉(3)上、下回转臂之间设置有导向块(13)，所述导向块(13)与固定于箱体(1)中的导向杆(14)滑动连接；一个销轴(4)穿过拨叉(3)上、下回转臂的同时穿过导向块(13)，当所述导向块(13)沿导向杆(14)滑动时可以带动销轴(4)在箱体(1)内做直线运动，销轴(4)通过位于拨叉(3)上、下回转臂滑动槽内的两个滚套(17)将销轴的直线运动转换为拨叉绕上、下支撑轴的转动，转动角度由箱体(1)上的两个限位螺柱(22)控制；

所述气动部件包括：缸筒(9)、隔板(5)、端盖(10)组成的气缸；设置在气缸内部的活塞(8)，所述活塞(8)将气缸分成两个腔体L1和L2；固定在活塞(8)并穿过隔板(5)的活塞杆(6)，所述活塞杆(6)与上述驱动部件的导向块(13)固定；

其特征在于，滚套(17)为方形结构并且拨叉(3)与滚套(17)间采用面接触；

拨叉(3)与滚套(17)间的接触面设计有锥入角，使拨叉与滚套接触面间的润滑脂得到及时补充。

2.根据权利要求1所述的气动执行机构，其特征在于，销轴(4)两端分别设有环形槽，在两环形槽处分别安装一组销轴半圆形组合挡环。

3.根据权利要求2所述气动执行机构，其特征在于，每组组合挡环由两个相同的销轴半圆形挡环(18)和一个销轴弹性挡圈(16)组成；一个销轴弹性挡圈(16)将两个销轴半圆形挡环(18)固定成一体，组成一组组合挡环。

4.根据权利要求1-3任一项所述的气动执行机构，其特征在于，销轴(4)中部设有环形槽，在导向块(13)一侧面对应位置处设有螺纹孔；螺纹孔中拧入紧定螺钉至销轴(4)中部环形槽内，限制销轴(4)的轴向移动，防止销轴(4)从导向块(13)中脱落。

5.根据权利要求1-3任一项所述的气动执行机构，其特征在于，活塞杆(6)端部设有环形槽，槽内安装一组组合挡环，所述组合挡环由两个活塞杆半圆形挡环(20)和一个活塞杆弹性挡圈(21)组合而成，该组合挡环带动活塞(8)做往复直线运动。

6.根据权利要求1-3任一项所述的气动执行机构，其特征在于，在气动部件内端盖(10)与隔板(5)之间设置一个与活塞杆(6)平行的固定杆(7)，固定杆(7)的一端穿过活塞(8)装入端盖(10)配合孔内，另一端穿过隔板(5)固定在箱体(1)一侧的侧壁支撑面上。

7.根据权利要求1-3任一项所述的气动执行机构，其特征在于，在箱体(1)上分别开通有两个泄压口：气动泄压口(11)和阀门泄压口(12)；气动泄压口(11)位于在箱体(1)侧面上，一端与箱体(1)内部腔体相连，另一端与大气相连；阀门泄压口(12)一端位于箱体(1)底部，另一端位于在箱体(1)侧面支撑面上。

8.根据权利要求7所述的气动执行机构，其特征在于，气动泄压口(11)和阀门泄压口(12)上各自安装有单向阀。

9.根据权利要求1-3任一项所述的气动执行机构，其特征在于，气动执行机构在箱体(1)一侧安装气动部件，箱体(1)另一侧安装挡板。