CN104653846B - 弹簧缓冲式气动执行机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种弹簧缓冲式气动执行机构，包括现有常规的活塞式气动执行机构，所述活塞式气动执行机构包括缸体、上缸盖、下缸盖和活塞，其特征在于：所述上缸盖的内平面上设有若干个周向均布的上弹簧缓冲单元，所述上弹簧缓冲单元与活塞上表面配合，给气动执行机构的向上动作提供缓冲作用；所述下缸盖的内平面上设有若干个周向均布的下弹簧缓冲单元，所述下弹簧缓冲单元与活塞下表面配合，给气动执行机构的向下动作提供缓冲作用。本发明结构巧妙，设计合理，使气动执行机构在行程起点、终点位置均有弹簧缓冲功能，可用于快速、频繁动作场合，并且缓冲行程准确可控，且缓冲行程小，不影响气动执行机构响应速度。

Description

弹簧缓冲式气动执行机构
技术领域
本发明涉及一种气动执行机构，具体地说是一种弹簧缓冲式气动执行机构。
背景技术
目前气动控制阀应用于频繁开关和快速切断控制的场合越来越多，但在实际使用中，某些气动控制阀具有软阀座或锐角密封阀座等特殊结构，不允许气动控制阀发生猛烈撞击。另外，当流通的介质为易燃易爆特殊介质时，容易因碰撞而产生火花而引发事故，也不允许气动控制阀发生猛烈撞击。这样，在要求频繁开关和快速切断控制的场合，采用现有常规气动执行机构的气动控制阀已不能满足使用要求，这就需要设计一种带有缓冲装置的气动执行机构作为此类气动控制阀的驱动装置，以避免气动控制阀在频繁开关和快速切断控制场合发生猛烈撞击。
现在带有缓冲装置的气动执行机构产品虽然已有很多种类，但是大多数都是通过改变进排气的流量来实现缓冲控制的，仍存在较多问题，比如缓冲行程较长，开启和关闭的位置存在严重滞后；大规格的气动执行机构如果采用此种缓冲控制原理，其结构尺寸较大，对安装所需的空间尺寸较大，生产成本也高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种弹簧缓冲式气动执行机构，其结构巧妙，设计合理，使气动执行机构在行程起点、终点位置均有弹簧缓冲功能，可用于快速、频繁动作场合，并且缓冲行程准确可控，且缓冲行程小，不影响气动执行机构响应速度。
按照本发明提供的技术方案：弹簧缓冲式气动执行机构，包括现有常规的活塞式气动执行机构，所述活塞式气动执行机构包括缸体、上缸盖、下缸盖和活塞，其特征在于：所述上缸盖的内平面上设有若干个周向均布的上弹簧缓冲单元，所述上弹簧缓冲单元与活塞上表面配合，给气动执行机构的向上动作提供缓冲作用；所述下缸盖的内平面上设有若干个周向均布的下弹簧缓冲单元，所述下弹簧缓冲单元与活塞下表面配合，给气动执行机构的向下动作提供缓冲作用。
作为本发明的进一步改进，所述上缸盖和下缸盖的内平面均设置若干个周向均布的安装螺孔；所述上弹簧缓冲单元包括缓冲座、压缩弹簧和紧固螺栓，所述缓冲座中心设有内孔，内孔中设有一个径向台阶，所述压缩弹簧装在缓冲座的内孔中，压缩弹簧一端顶压在上缸盖的内平面上，压缩弹簧另一端顶压在所述径向台阶上，所述紧固螺栓穿过缓冲座的内孔、径向台阶和压缩弹簧后连接在上缸盖内平面上的安装螺孔内，所述缓冲座在受到活塞冲击力时能够向上移动缓冲；所述下弹簧缓冲单元的结构与上弹簧缓冲单元相同。
作为本发明的进一步改进，所述活塞上表面上对应上弹簧缓冲单元位置的部位设置有上接触配合凹槽，所述活塞下表面上对应下弹簧缓冲单元位置的部位设置有下接触配合凹槽。
作为本发明的进一步改进，所述上弹簧缓冲单元向上移动缓冲的最大行程S1为2~5mm。
作为本发明的进一步改进，所述下弹簧缓冲单元向下移动缓冲的最大行程S2为2~5mm。
作为本发明的进一步改进，所述上弹簧缓冲单元和下弹簧缓冲单元中的压缩弹簧的预紧载荷为整个弹簧缓冲式气动执行机构理论输出力矩的0.02~0.05倍。
作为本发明的进一步改进，所述紧固螺栓的螺纹尾部设有向外平面延伸的接触平端面，所述接触平端面与上缸盖或下缸盖的内平面接触配合。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明结构巧妙，设计合理，采用了若干个上弹簧缓冲单元、下弹簧缓冲单元给气动执行机构的向上动作、向下动作提供缓冲作用，使得气动执行机构在行程起点、终点位置均有弹簧缓冲功能，可用于快速、频繁动作场合，并且缓冲行程准确可控，且缓冲行程小，不影响气动执行机构响应速度。
2、本发明中的弹簧缓冲单元安装于气动执行机构的内部，不易受环境影响而生锈或腐蚀，稳定性较高，且采用模块化设计，结构简单易更换，安装空间小，易维护。
3、本发明不需要增加特殊的控制附件，可以大大降低由于其他缓冲结构形式所产生附件配置成本。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为图1中的A部放大结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图所示：实施例中的弹簧缓冲式气动执行机构是在现有常规的活塞式气动执行机构改进而成，所述活塞式气动执行机构主要包括缸体1、上缸盖2、下缸盖3和活塞4，所述上缸盖2的内平面上设有若干个周向均布的上弹簧缓冲单元5，所述上弹簧缓冲单元5与活塞4上表面配合，给气动执行机构的向上动作提供缓冲作用；所述下缸盖3的内平面上设有若干个周向均布的下弹簧缓冲单元6，所述下弹簧缓冲单元6与活塞4下表面配合，给气动执行机构的向下动作提供缓冲作用。
如图1、图2所示，本发明实施例中，所述上缸盖2和下缸盖3的内平面均设置若干个周向均布的安装螺孔。所述上弹簧缓冲单元5主要由缓冲座7、压缩弹簧8和紧固螺栓9组成，所述缓冲座7中心设有内孔7a，内孔7a中设有一个径向台阶7b，所述压缩弹簧8装在缓冲座7的内孔7a中，压缩弹簧8一端顶压在上缸盖2的内平面上，压缩弹簧8另一端顶压在所述径向台阶7b上，所述紧固螺栓9穿过缓冲座7的内孔7a、径向台阶7b和压缩弹簧8后连接在上缸盖2内平面上的安装螺孔内，所述缓冲座7在受到活塞4冲击力时能够向上移动缓冲。
如图1、图2所示，本发明实施例中，所述下弹簧缓冲单元6的结构与上弹簧缓冲单元5相同，故此处不再赘述。
如图1、图2所示，本发明实施例中，所述活塞4上表面上对应上弹簧缓冲单元5位置的部位设置有上接触配合凹槽3a，所述活塞4下表面上对应下弹簧缓冲单元6位置的部位设置有下接触配合凹槽3b。所述上接触配合凹槽3a和下接触配合凹槽3b能够保证弹簧缓冲单元在起缓冲作用时平稳。
本发明实施例中，为保证缓冲稳定，所述上弹簧缓冲单元5和下弹簧缓冲单元6中的各项参数需要设计在合理范围内。其中，所述上弹簧缓冲单元5和下弹簧缓冲单元6中的压缩弹簧8的预紧载荷为整个弹簧缓冲式气动执行机构理论输出力矩的0.02~0.05倍。所述上弹簧缓冲单元5向上移动缓冲的最大行程S1为2~5mm。所述下弹簧缓冲单元6向下移动缓冲的最大行程S2为2~5mm。
如图1、图2所示，本发明实施例中，所述紧固螺栓9的螺纹尾部设有向外平面延伸的接触平端面，所述接触平端面与上缸盖2或下缸盖3的内平面接触配合。这样一方面可以保证上弹簧缓冲单元、下弹簧缓冲单元的稳定性，另一方面能够准确控制压缩弹簧8的预压缩空间。另外，所述紧固螺栓9的圆柱表面对压缩弹簧8起到定位作用。本发明中，所述缓冲座7可以根据不同的设计要求缩短或加长。
本发明的工作原理如下：
当气动执行机构向上动作时，活塞4上表面的上接触配合凹槽3a与上弹簧缓冲单元5中的缓冲座7端面接触后继续向上动作，此时压缩弹簧8受力压缩，压缩弹簧8的反作用力使得活塞4向上动作的阻力不断增大，速度逐渐减慢，达到给气动执行机构向上动作提供缓冲的目的。
同理，当气动执行机构向下动作时，活塞4下表面的下接触配合凹槽3b与下弹簧缓冲单元6接触配合，达到给气动执行机构向下动作提供缓冲的目的。

Claims (5)

1.弹簧缓冲式气动执行机构，包括活塞式气动执行机构，所述活塞式气动执行机构包括缸体（1）、上缸盖（2）、下缸盖（3）和活塞（4），其特征在于：所述上缸盖（2）的内平面上设有若干个周向均布的上弹簧缓冲单元（5），所述上弹簧缓冲单元（5）与活塞（4）上表面配合，给气动执行机构的向上动作提供缓冲作用；所述下缸盖（3）的内平面上设有若干个周向均布的下弹簧缓冲单元（6），所述下弹簧缓冲单元（6）与活塞（4）下表面配合，给气动执行机构的向下动作提供缓冲作用；
所述上缸盖（2）和下缸盖（3）的内平面均设置若干个周向均布的安装螺孔；所述上弹簧缓冲单元（5）包括缓冲座（7）、压缩弹簧（8）和紧固螺栓（9），所述缓冲座（7）中心设有内孔（7a），内孔（7a）中设有一个径向台阶（7b），所述压缩弹簧（8）装在缓冲座（7）的内孔（7a）中，压缩弹簧（8）一端顶压在上缸盖（2）的内平面上，压缩弹簧（8）另一端顶压在所述径向台阶（7b）上，所述紧固螺栓（9）穿过缓冲座（7）的内孔（7a）、径向台阶（7b）和压缩弹簧（8）后连接在上缸盖（2）内平面上的安装螺孔内，所述缓冲座（7）在受到活塞（4）冲击力时能够向上移动缓冲；所述下弹簧缓冲单元（6）的结构与上弹簧缓冲单元（5）相同。
2.如权利要求1所述的弹簧缓冲式气动执行机构，其特征在于：所述活塞（4）上表面上对应上弹簧缓冲单元（5）位置的部位设置有上接触配合凹槽（3a），所述活塞（4）下表面上对应下弹簧缓冲单元（6）位置的部位设置有下接触配合凹槽（3b）。
3.如权利要求1所述的弹簧缓冲式气动执行机构，其特征在于：所述上弹簧缓冲单元（5）向上移动缓冲的最大行程S1为2~5mm。
4.如权利要求1所述的弹簧缓冲式气动执行机构，其特征在于：所述下弹簧缓冲单元（6）向下移动缓冲的最大行程S2为2~5mm。
5.如权利要求1所述的弹簧缓冲式气动执行机构，其特征在于：所述紧固螺栓（9）的螺纹尾部设有向外平面延伸的接触平端面，所述接触平端面与上缸盖（2）或下缸盖（3）的内平面接触配合。
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