CN105485374B - 新型气动三通控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型气动三通控制器。包括由下至上依次连接的下气腔(11)、中气腔(7)、上气腔(4)和上盖(3)，在该上盖(3)中安装有调压螺杆(13)，该调压螺杆(13)部分伸出至上盖(3)以外，在该上气腔(4)和上盖(3)之间安装有第一膜片(16)，该调压螺杆(13)底端与托盘组件连接，其特点是：在所述中气腔(7)和上气腔(4)之间安装有第二膜片(5)，在下气腔(11)和中气腔(7)之间安装有密封圈从而将两者气密封。本发明的三通控制器可以实现背景技术中气动压力开关和三通气控换向阀组合所实现的功能，还具有整机体积小、调压范围宽的优点。

Description

新型气动三通控制器

技术领域

本发明涉及一种新型气动三通控制器。

背景技术

传统的控制方案如下：当气动控制回路中需要检测仪表的气源压力并实现气路换向时采用“气动压力开关”和“气控三通换向阀”组合来实现。如图1所示，以流程控制工业中的气动调节阀的控制案例来简述传统控制方案：减压阀将气源减压后输入到定位器，定位器根据DCS输出的4-20mA电流信号对调节阀进行调节式控制；调节阀的控制系统要求调节阀的气源压力低于某值时，要求气动执行器压力腔的压缩空气能够自动排出到大气中，调节阀在弹簧复位力的作用下运行到安全位置，以满足安全控制需求。气动压力开关用于设定和监测减压阀的输出压力，当气源压力高于气动压力开关的气源故障点设置值时，气动压力开关输出一个气压信号，气压信号控制三通气控换向阀使P口到A口导通，气动执行器实现正常调节式控制；当气源压力低于气动压力开关的气源故障点设置值时，气动压力开关无气压信号输出，三通气控换向阀A口到E口导通，这样气动执行器的压缩空气排出到大气中，气动执行器实现自动复位。

采用此种方案具有产品连接管路多容易泄露、调试复杂，整机外形大，成本高的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种整机体积小、调压范围宽、整机制造成本低并且通用性强的新型气动三通控制器。

一种新型气动三通控制器，包括由下至上依次连接的下气腔、中气腔、上气腔和上盖，在该上盖中安装有调压螺杆，该调压螺杆部分伸出至上盖以外，在该上气腔和上盖之间安装有第一膜片，该调压螺杆底端与托盘组件连接，前述第一膜片安装在该托盘组件上，在该上盖内的调压螺杆上还套装有调压弹簧，其特别之处在于：在所述中气腔和上气腔之间安装有第二膜片，在下气腔和中气腔之间安装有密封圈从而将两者气密封；在上气腔上设有信号口，在第二膜片下方的中气腔内安装有T型推杆，在该T型推杆上套装有第一复位弹簧，并且在该中气腔上分别设有第一进气口和第一出气口；在下气腔和中气腔之间的空隙内安装有中空的密封阀座，在该密封阀座外套装有第二复位弹簧，在该密封阀座顶端安装有密封橡胶垫，而在前述的T型推杆底端设有第一环形密封台，在该下气腔内设有第二环形密封台；该密封阀座底端伸入下气腔中，在下气腔上设有第二出气口。

其中在上盖中的调压螺杆上通过螺纹套装有丝母，所述调压弹簧的两端分别与该丝母和托盘组件连接。

其中托盘组件由固定在一起的弹簧托盘和底托盘组成，在该弹簧托盘和底托盘之间安装有第一膜片，该第一膜片的外缘夹紧在上盖和上气腔之间。

其中在托盘组件与上气腔之间安装有密封圈。

其中第二膜片的外缘夹紧在上气腔与中气腔之间。

其中第一复位弹簧的两端分别与T型推杆内壁顶端和中气腔内壁连接。

其中T型推杆的中部伸入中气腔内壁中的通气道内，并且在该T型推杆的中部外安装有密封圈。

其中在密封阀座顶端开有金属槽，在该金属槽上安装有密封橡胶垫。

本发明的三通控制器可以实现背景技术中气动压力开关和三通气控换向阀组合所实现的功能，还具有整机体积小、调压范围宽的优点。由于采用半圆形金属环形密封台和硫化橡胶的软密封结构，可以有效保证密封性能和产品使用寿命，并且整机制造成本低、通用性强。

附图说明

附图1为本发明背景技术的结构示意图；

附图2为本发明的结构示意图；

附图3为本发明的结构示意图；

附图4为本发明的局部结构示意图；

附图5为本发明的局部结构示意图。

具体实施方式

如图2、3、4、5所示，本发明提供了一种新型气动三通控制器，包括由下至上依次连接的下气腔11、中气腔7、上气腔4和上盖3，在该上盖3中安装有调压螺杆13，该调压螺杆13部分伸出至上盖3以外，在该上气腔4和上盖3之间安装有第一膜片16从而将两者气密封，该调压螺杆13底端与托盘组件连接，前述第一膜片16安装在该托盘组件上，在该上盖3内的调压螺杆13上还套装有调压弹簧2，在所述中气腔7和上气腔4之间安装有第二膜片5从而将两者气密封，在下气腔11和中气腔7之间安装有O型密封圈从而将两者气密封；在上气腔4上设有信号口，在第二膜片5下方的中气腔7内安装有T型推杆17，在该T型推杆17上套装有第一复位弹簧6，并且在该中气腔7上分别设有第一进气口和第一出气口。

在下气腔11和中气腔7之间的空隙内安装有中空的密封阀座8，在该密封阀座8外套装有第二复位弹簧9，在该密封阀座8顶端安装有密封橡胶垫21，而在前述的T型推杆17底端设有第一环形密封台19，在该下气腔11内设有第二环形密封台20；该密封阀座8底端伸入下气腔11体中，在下气腔11体上设有第二出气口。

其中在上盖3中的调压螺杆13上通过螺纹套装有丝母1，所述调压弹簧2的两端分别与该丝母1和托盘组件连接。托盘组件由固定在一起的弹簧托盘14和底托盘组成，在该弹簧托盘14和底托盘之间安装有第一膜片16，膜片固定在托盘组件上，第一膜片16的外缘被上盖3和上气腔4夹紧。

在托盘组件与上气腔4之间安装有密封圈。其中第二膜片5的外缘被上气腔4与中气腔7夹紧。

其中第一复位弹簧6的两端分别与T型推杆17内壁顶端和中气腔7内壁连接，T型推杆17的中部伸入中气腔7内壁中的通气道内，并且在该T型推杆17的中部外安装有密封圈。另外在密封阀座8顶端开有金属槽，在该金属槽上安装有密封橡胶垫21。

上述密封圈均可采用O型圈，包括第一O型圈15、第二O型圈18、第三O型圈10、第四O型圈22。

实施例1：

如图2、3所示，本发明提供一种能够根据现场需求灵活设定气源压力故障值并自动监测气源压力并根据控制需求使气动仪表自动复位或运行到全开/全关位置的新型气动三通控制器，以替代传统采用两个气动元件组合的控制方案。当新型气动三通控制器的SIG口输入压力大于调压弹簧2设定的气源故障设定值时，控制器的A口(第一进口)到C口(第二出口)导通，B口(第一出口)与A口和C口均不导通；控制器的SIG 口(信号口)输入压力小于气源故障设定值时，控制器的A口到B口导通，C口到A口和B口均不导通；当气源压力恢复正常时，控制器能够自动恢复到故障前的工作状态。本发明采用先导式工作原理的新型气动三通控制器简化了气动仪表的连接并提高了可靠性，它同时具有体积小、成本低、通用性强、压力设定灵活的特点。

进一步的，本发明气动三通控制器通过先导式的工作原理，将气源压力引入压力监测腔23(即第一膜片16下方的空隙)，气压在膜片托盘上产生的推力F1与调压弹簧2的设定压力F2进行比较，从而控制先导式气压孔打开或关闭。

当气压进入气压腔24(即第二膜片5上方的空隙)时，气压推动T型推杆17向下运动，第一复位弹簧6被压缩；T型推杆17推动密封阀座8向下运动，第二复位弹簧9被压缩，密封阀座8上的硫化密封面(密封橡胶垫21)与中气腔7上的第二环形密封台20脱开，从而实现A口到B口导通；同时T型阀芯上的第一环形密封台19与密封阀座8上的硫化密封面接触并压紧，C口到A口和B口均不导通。反之当气压从气压腔24排出时，T型推杆17在第一复位弹簧6的作用下向上运动，T型阀芯下端的第一环形密封台19与密封阀座8的硫化密封面脱开；密封阀座8在第二复位弹簧9的作用下向上运动，密封阀座8的硫化密封面与中气腔7上的第二环形密封台20接触并压紧，A口到C口导通，B口与A口和C口均不导通。

本发明可以实现附图1中的气动压力开关和三通气控换向阀组合实现的功能，具有整机体积小、调压范围宽的特点；采用半圆形金属环形密封台和硫化橡胶的软密封结构能保证密封性能和产品使用寿命；整机制造成本低、通用性强。

下面结合附图来对本发明做进一步详细的说明：

如图2、3、4、5所示，本发明的新型气动三通控制器整机结构如下：下气腔11、中气腔7、上气腔4及上盖3组成了气动三通控制器的整机外壳结构；调压螺杆13伸出上盖3，且伸出上盖3的部分带有螺纹，锁紧螺母12用于固定调压螺杆13，防止调压螺杆13松动；调压弹簧2固定在丝母1与弹簧托盘14之间，调压螺杆13从调压弹簧2的中心穿过，调压螺杆13的中部带有外螺纹，并与带有内螺母的丝母1啮合，当松开锁紧螺母12，顺时针旋转调压螺杆13时，丝母1向下运动，调压弹簧2被向下压缩；当逆时针旋转调压螺杆13式，丝母1向上运动，调压弹簧2复位；调压螺杆13穿过调压弹簧2的中心，调压螺杆13的下端V型面与托盘的上端接触。第一膜片16的中心带有孔，套装在托盘上，弹簧托盘14的中心带有孔并与托盘凸起的外圆整体铆压在一起，弹簧托盘14、第一膜片16、(底)托盘成为一个整体，组成托盘部件。

上气腔4被固定在上盖3与中气腔7之间，在上气腔4与上盖3之间装有第一膜片16以实现上气腔4与上盖3之间的密封，在上气腔4与中气腔7之间装有第二膜片5以实现上气腔4与中气腔7之间的密封；上气腔4加工有带螺纹的SIGAL口用于压缩空气的输入。

T型推杆17安装在中气腔7中，T型推杆17上安装有O型圈，当T型推杆17上下运动时O型圈能够使T型推杆17与中间体之间实现密封；第二膜片5被夹紧在上气腔4与中气腔7之间，第一复位弹簧6被安装在T型推杆17与中气腔7之间；当第二膜片5上方有气压时，T型推杆17向下运动，第一复位弹簧6被压缩，当第二膜片5上方气压为零时，T型推杆17在弹簧复位力的作用下复位。中气腔7上加工有带螺纹的A口和B口用于压缩空气的输入、输出连接。

中气腔7与下气腔11之间装有O型圈，以实现密封，防止中气腔7和下气腔11内的气体通过金属接触面漏出；密封阀座8被固定在中气腔7 与下气腔11之间，端面上加工有倒梯形的金属槽，内部采用橡胶硫化，这样能够保证密封阀座8与第一环形密封台19和第二环形密封台20的可靠密封，保证零泄漏；密封阀座8中间有孔，下端外圆上加工有O型圈沟槽并安装密封圈；密封阀座8的外圆插入下气腔11体的孔中，采用间隙配合，当密封阀座8在下气腔11的孔中上下运动时可以防止密封阀座8的外圆与下气腔11孔之间的漏气；在密封阀座8与下气腔11之间装有压缩弹簧(第二复位弹簧9)，弹簧的下端套装在下气腔11的凸起台上，下气腔11体上加工有带螺纹的的C口，用于压缩空气的输入、输出连接。

本发明气动三通控制器整机工作原理如下：SIG口输入气源压力并进入压力监测腔23，膜片托盘部件受到向上的气压力F1；当旋转调压螺杆13时，丝母1向下运动，调压弹簧2被压缩，膜片托盘部件受到向下的弹簧压力F2；当F1大于F2时膜片托盘部件向上移动使弹簧托盘14上的V型硫化密封面与调压螺杆13下端的V型面接触并实现密封；同时膜片托盘部件中的托盘下端面与O型圈1脱开，气压通过进气孔进入气压腔24；T型推杆17在第二膜片5作用力向下运动，第一复位弹簧6被压缩；T型推杆17下端的第一环形密封台19与密封阀座8上的硫化密封面接触并密封；随着T型推杆17向下运动，密封阀座8也向下运动，密封阀座8上的硫化密封面与中气腔7上的第二环形密封台20脱开，第二复位弹簧9被压缩；此种状态下A口到B口导通，C口与A口和B口均不导通。

反之当向上的气压力F1小于向下的弹簧力F2时，膜片托盘部件向下移动，托盘上的硫化密封面与调压螺杆13下端的V型面脱开，膜片托盘部件中的托盘与密封圈压紧并密封，膜片托盘部件的排气孔打开，气压腔24内的气压通过排气孔排空；T型推杆17受第一复位弹簧6作用力向上运动；T型推杆17下端的第一环形密封台19与密封阀座8上的硫化密封面脱开；同时在第二复位弹簧9的作用下密封阀座8向上运动，密封阀座8上的硫化密封面与中气腔7上的第二环形密封台20接触并密封；此种状态下A口到C口导通，B口与A口和C口均不导通。

通过设置调压弹簧2的预压力就可以设置气动仪表的气源故障设定值，当气动三通控制器的SIG口检测到气源压力高于调压弹簧2的气源故障设置值时，控制器的A口到B口导通，C口与A口和B口均不导通；当控制器的SIG口检测到气源压力低于气源故障设置值时，控制器的A口到C口导通，B口与A口和C口均不导通。

在下气腔11、中气腔7、上气腔4上加工有输入、输出螺纹接口，用于气源输入和输出的连接；第二环形密封台20直接加工在中气腔7上，第一环形密封台19直接加工在T型阀芯的下端；密封阀座8的密封面采用橡胶硫化的软密封结构，能够保证密封阀座8与第一环形密封台19和第二环形密封台20的可靠密封，无泄漏；调压螺杆13调整到需要的安全压力切换点时，通过锁紧螺母12可以防止调压螺杆13松动；整机结构及活塞密封采用O型圈密封，无外漏和内漏。整机设计采用先导式工作原理，产品体积小、调压范围宽。

Claims (1)

1.一种新型气动三通控制器，包括由下至上依次连接的下气腔（11）、中气腔（7）、上气腔（4）和上盖（3），在该上盖（3）中安装有调压螺杆（13），该调压螺杆（13）部分伸出至上盖（3）以外，在该上气腔（4）和上盖（3）之间安装有第一膜片（16），该调压螺杆（13）底端与托盘组件连接，前述第一膜片（16）安装在该托盘组件上，在该上盖（3）内的调压螺杆（13）上还套装有调压弹簧（2），其特征在于：在所述中气腔（7）和上气腔（4）之间安装有第二膜片（5），在下气腔（11）和中气腔（7）之间安装有密封圈从而将两者气密封；在上气腔（4）上设有信号口，在第二膜片（5）下方的中气腔（7）内安装有T型推杆（17），在该T型推杆（17）上套装有第一复位弹簧（6），并且在该中气腔（7）上分别设有第一进气口和第一出气口；在下气腔（11）和中气腔（7）之间的空隙内安装有中空的密封阀座（8），在该密封阀座（8）外套装有第二复位弹簧（9），在该密封阀座（8）顶端安装有密封橡胶垫（21），而在前述的T型推杆（17）底端设有第一环形密封台（19），在该下气腔（11）内设有第二环形密封台（20）；该密封阀座（8）底端伸入下气腔（11）中，在下气腔（11）上设有第二出气口；

其中在上盖（3）中的调压螺杆（13）上通过螺纹套装有丝母（1），所述调压弹簧（2）的两端分别与该丝母（1）和托盘组件连接；

其中托盘组件由固定在一起的弹簧托盘（14）和底托盘组成，在该弹簧托盘（14）和底托盘之间安装有第一膜片（16），该第一膜片（16）的外缘夹紧在上盖（3）和上气腔（4）之间；

其中在托盘组件与上气腔（4）之间安装有密封圈；

其中第二膜片（5）的外缘夹紧在上气腔（4）与中气腔（7）之间；

其中第一复位弹簧（6）的两端分别与T型推杆（17）内壁顶端和中气腔（7）内壁连接；

其中T型推杆（17）的中部伸入中气腔（7）内壁中的通气道内，并且在该T型推杆（17）的中部外安装有密封圈；

其中在密封阀座（8）顶端开有金属槽，在该金属槽上安装有密封橡胶垫（21）。