CN109282076B - 用于闸阀的带离合式手动机构的气动活塞执行机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于闸阀的带离合式手动机构的气动活塞执行机构，包括气动执行机构和离合式手动操作机构，所述气动执行机构包括缸体、上端盖、下端盖、活塞和活塞杆，所述离合式手动操作机构包括支架、手轮、丝杠螺母传动结构以及推杆；所述支架固定在所述上端盖的顶部，所述活塞杆的上端穿过所述活塞，所述推杆的下端穿过所述上端盖与所述活塞杆的上端连接，所述活塞杆的下端穿过所述下端盖，所述活塞杆由阀门的阀杆兼作。本发明可有效降低气动执行机构与阀门关闭件之间的距离，降低了阀门整体的高度，活塞杆与阀杆之间没有同轴度的问题，减小了因为杆类零件连接导致直线度下降带来的额外磨损，提高了阀门及执行机构的运行稳定性。

Description

用于闸阀的带离合式手动机构的气动活塞执行机构

技术领域

本发明涉及阀门领域，具体地说涉及一种用于闸阀的带离合式手动机构的气动活塞执行机构。

背景技术

在大型炼油装置、化工装置和存储罐区，使用了许多开关闸阀，用于切断管道内介质的通断，因人力资源成本逐年升高，且开关一个阀门时间较长，劳动强度较大，迫切需要使用自动化的装置代替人工，提高工作效率，又因为该类工况一般都有较高的隔爆要求，一般的电动执行机构无法满足其要求，而满足其隔爆要求的电动执行机构成本高，所以，气动执行机构成为了驱动装置的首选，而为了在特殊情况下强制开关阀门，气动启动执行机构需要带离合式手动操作机构。

传统的带离合式手动操作机构的气动执行机构采用的方案是：离合式手动操作机构固定在气动执行机构的下端，气动执行机构的活塞杆穿过离合式手动操作机构，离合式手动操作机构的推杆与闸阀的阀杆连接，使用时，离合式手动操作机构固定在阀门上，气动执行机构的活塞杆与闸阀的阀杆之间采用螺纹和夹块相连。

这种结构因采用了夹块连接，增加了整体高度（夹块至少需要在非密封区域动作一个行程高度），对安装空间要求较大，同时轴类零件处于固定连接，同轴度要求较高。

发明内容

针对现有带离合式手动操作机构的气动执行机构整体高度高，对安装空间要求较大，同时轴类零件处于固定连接，同轴度要求较高的技术问题，本发明提供了一种能够降低高度，减少同轴度要求的用于闸阀的带离合式手动机构的气动活塞执行机构。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于闸阀的带离合式手动机构的气动活塞执行机构，包括气动执行机构和离合式手动操作机构，所述气动执行机构包括缸体、上端盖、下端盖、活塞和活塞杆，所述离合式手动操作机构包括支架、手轮、丝杠螺母传动结构以及推杆；所述支架固定在所述上端盖的顶部，所述活塞杆的上端穿过所述活塞，所述推杆的下端穿过所述上端盖与所述活塞杆的上端连接，所述活塞杆的下端穿过所述下端盖，所述活塞杆由阀门的阀杆兼作。

进一步地，所述推杆的上端开有销孔，所述推杆的上端通过穿过所述销孔的销轴与所述丝杠螺母传动结构的丝杠可拆卸连接。

进一步地，所述支架上设有阀门行程刻度盘，所述推杆的上端设有用于阀门行程指示的指示结构，所述指示结构包括第一分割环、第一压环、第一轴用弹性挡圈以及行程指针，所述推杆的上端从上至下依次开有第一轴用弹性挡圈安装沟槽和第一分割环安装沟槽，所述第一分割环套设在所述第一分割环安装沟槽内并通过螺钉与所述推杆固连，所述第一压环套设在所述推杆的上端并位于所述第一分割环的上侧，所述第一轴用弹性挡圈套设在所述第一轴用弹性挡圈安装沟槽内并位于所述第一压环的上侧，所述行程指针固定在所述第一压环上。

进一步地，所述行程指针呈环形盘状，所述行程指针同轴固定在所述第一压环的上端面。

进一步地，所述上端盖上开有供所述推杆穿过的第一轴孔，所述第一轴孔的孔壁上从上至下依次安装有第一防尘圈、第一O形圈和第一无油轴承，所述推杆穿过所述第一防尘圈、所述第一O形圈和所述第一无油轴承。

进一步地，所述活塞杆采用以下结构与所述活塞连接：所述活塞杆上开有第二分割环安装沟槽和第三分割环安装沟槽，所述第二分割环安装沟槽内套设有第二分割环，所述第三分割环安装沟槽内套设有第三分割环，第二分割环位于所述活塞的上侧，所述第三分割环位于所述活塞的下侧，所述活塞杆的上端还套设有第二压环，所述第二压环位于所述第二分割环的上侧，所述推杆的上端还开有第二轴用弹性挡圈安装沟槽，所述第二轴用弹性挡圈安装沟槽内套设有第二轴用弹性挡圈，所述第二轴用弹性挡圈位于所述第二压环的上侧。

进一步地，所述推杆的下端采用以下结构与所述活塞杆的上端连接：提供连接块，所述连接块的顶部开有第一螺纹孔、底部开有第二螺纹孔，所述推杆的下端制有外螺纹，所述推杆的下端螺纹连接在所述第一螺纹孔内并通过并紧螺母锁紧，所述活塞杆的上端也制有外螺纹，所述活塞杆的上端从上至下螺纹连接有锁紧螺母和压盖螺母，且所述压盖螺母的外周面制有外螺纹，所述锁紧螺母和所述压盖螺母伸入所述第二螺纹孔内，所述压盖螺母与所述第二螺纹孔螺纹配合。

进一步地，所述下端盖上开有供所述活塞杆穿过的第二轴孔，所述第二轴孔的孔壁上从下至上依次设有第二防尘圈、第二O形圈和第二无油轴承，所述活塞杆穿过所述第二防尘圈、所述第二O形圈和所述第二无油轴承。

本发明的有益效果体现在：

本发明将离合式手动操作机构设置在气动执行机构，使用时，气动执行机构直接与阀门连接，这样，活塞杆无需穿过离合式手动操作机构，直接以阀门的阀杆兼作活塞杆，也就相当于阀杆与活塞杆为一体式设计，是一根整杆，从而省略了传统机构中活塞杆与阀杆连接使用的螺纹和夹块，可有效降低气动执行机构与阀门关闭件之间的距离，降低了阀门整体的高度，预留了填料函操作空间，也能实现阀门在线工作状态下对填料函外漏进行预紧和更换维修处理，而且，活塞杆与阀杆之间没有同轴度的问题，减小了因为杆类零件连接导致直线度下降带来的额外磨损，提高了阀门及执行机构的运行稳定性，同时提高了细长轴类零件的刚度，保证阀杆之间传递推力的稳定性，能提高气动闸阀的工作稳定性，节省安装空间，得到了很好的使用反馈。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构示意图。

图2是A处放大图。

图3是图2中指示机构的结构分解图。

图4是B处放大图。

图5是图4的结构分解图。

附图中各部件的标记为：10气动执行机构、11缸体、12上端盖、13下端盖、14活塞、15活塞杆、151第二分割环安装沟槽、152第三分割环安装沟槽、153第二轴用弹性挡圈安装沟槽、20离合式手动操作机构、21支架、22手轮、23推杆、231销孔、232第一轴用弹性挡圈安装沟槽、233第一分割环安装沟槽、30阀门、41阀门行程刻度盘、42第一分割环、43第一压环、44第一轴用弹性挡圈、45行程指针、51第二分割环、52第三分割环、53第二压环、54第二轴用弹性挡圈、61连接块、611第一螺纹孔、612第二螺纹孔、62并紧螺母、63锁紧螺母、64压盖螺母、71第一防尘圈、72第一O形圈、73第一无油轴承、74第二防尘圈、75第二O形圈、76第二无油轴承。

具体实施方式

下面将参考附图来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参见图1。

本发明的一种用于闸阀的带离合式手动机构的气动活塞执行机构，包括气动执行机构10和离合式手动操作机构20，所述气动执行机构10包括缸体11、上端盖12、下端盖13、活塞14和活塞杆15，所述离合式手动操作机构20包括支架21、手轮22、丝杠螺母传动结构以及推杆23；所述支架21固定在所述上端盖12的顶部，所述活塞杆15的上端穿过所述活塞14，所述推杆23的下端穿过所述上端盖12与所述活塞杆15的上端连接，所述活塞杆15的下端穿过所述下端盖13，所述活塞杆15由阀门的阀杆兼作。

本发明将离合式手动操作机构设置在气动执行机构，使用时，气动执行机构直接与阀门连接，这样，活塞杆无需穿过离合式手动操作机构，直接以阀门的阀杆兼作活塞杆，也就相当于阀杆与活塞杆为一体式设计，是一根整杆，从而省略了传统机构中活塞杆与阀杆连接使用的螺纹和夹块，可有效降低气动执行机构与阀门关闭件之间的距离，降低了阀门整体的高度，预留了填料函操作空间，也能实现阀门在线工作状态下对填料函外漏进行预紧和更换维修处理，而且，活塞杆与阀杆之间没有同轴度的问题，减小了因为杆类零件连接导致直线度下降带来的额外磨损，提高了阀门及执行机构的运行稳定性，同时提高了细长轴类零件的刚度，保证阀杆之间传递推力的稳定性，得到了很好的使用反馈。

本发明这种结构，可有效降低阀门的高度，减小安装空间；能减小气动执行机构与阀门启闭件之间的距离，使得让阀杆更短，具有更好的刚度；阀杆与气缸推杆合二为一，大大降低了活塞到启闭件的距离，提高了杆类零件的稳定性；结构更紧凑，降低总高，减小安装空间；提高阀杆刚度，保证了密封性能，同时提高了阀门整体使用寿命；适当降低了组件之间的同轴度要求，提高了产品一次装配合格率。

丝杠螺母转动结构是将回转运动转化为直线运动的机械领域常用的运动机构，为简洁说明起见，图中未示，对于离合式手动操作机构，使用时，转动手轮，手轮即带轮丝杠螺母结构的螺母转动，继而转化为丝杠螺母转动结构的丝杠的直线运动，在继而丝杠带动推杆进行直线运动，即可开关阀门。

具体安装时，将下端盖13固定在阀门30上，端盖13固定在阀门30之间采用立柱和过渡盘进行转换安装，能够保证较好的同轴度。

在一实施例中，所述推杆23的上端开有销孔231，所述推杆23的上端通过穿过所述销孔231的销轴与所述丝杠螺母传动结构的丝杠可拆卸连接。以此实现手动操作离合的功能。这样设计，可以在气动执行机构处于气动状态下时，完全脱离手动操作机构，减小因为手轮机构带来的传递效率降低及工作性能稳定性影响，同时，充分考虑到阀门与执行机构连接的紧凑性，减小了阀门承受推力的杆类零件的长度，增加了阀杆的刚度。

在自动状态下，拔下销轴，推杆与丝杆分离，可实现气动自动控制，紧急状态下需要手动时，摇动手轮，将销孔对齐后，将销轴重新插入，使推杆与丝杠连接，即可实现手动操作。

在一实施例中，所述支架21上设有阀门行程刻度盘41，所述推杆23的上端设有用于阀门30行程指示的指示结构，所述指示结构包括第一分割环42、第一压环43、第一轴用弹性挡圈44以及行程指针45，所述推杆23的上端从上至下依次开有第一轴用弹性挡圈安装沟槽232和第一分割环安装沟槽233，所述第一分割环42套设在所述第一分割环安装沟槽233内并通过螺钉与所述推杆23固连，所述第一压环43套设在所述推杆23的上端并位于所述第一分割环42的上侧，所述第一轴用弹性挡圈44套设在所述第一轴用弹性挡圈安装沟槽232内并位于所述第一压环43的上侧，所述行程指针45固定在所述第一压环43上。

在连接时，先安装第一分割环，用于限定行程指针的位置，然后安装第一压环，第一压环通过其内壁限制第一分割环脱离其安装沟槽，行程指针通过螺钉安装在第一压环上，其次，安装第一轴用弹性挡圈，限制压圈轴向自由度，最后，在第一分割环上安装紧定螺钉，用于减小指针因为存在间隙导致显示的晃动。

在一实施例中，所述行程指针45呈环形盘状，所述行程指针45同轴固定在所述第一压环43的上端面。这样设计，行程指针的安装更加稳固，容易指示。

在一实施例中，所述上端盖12上开有供所述推杆23穿过的第一轴孔，所述第一轴孔的孔壁上从上至下依次安装有第一防尘圈71、第一O形圈72和第一无油轴承73，所述推杆23穿过所述第一防尘圈71、所述第一O形圈72和所述第一无油轴承73。第一防尘圈起到防尘的作用，第一O形圈起到密封的作用，第一无油轴承起到保证推杆转动顺畅的作用。

在一实施例中，所述活塞杆15采用以下结构与所述活塞14连接：所述活塞杆15上开有第二分割环安装沟槽151和第三分割环安装沟槽152，所述第二分割环安装沟槽151内套设有第二分割环51，所述第三分割环安装沟槽152内套设有第三分割环52，第二分割环51位于所述活塞14的上侧，所述第三分割环52位于所述活塞14的下侧，所述活塞杆15的上端还套设有第二压环53，所述第二压环53位于所述第二分割环51的上侧，所述推杆23的上端还开有第二轴用弹性挡圈安装沟槽153，所述第二轴用弹性挡圈安装沟槽153内套设有第二轴用弹性挡圈54，所述第二轴用弹性挡圈54位于所述第二压环53的上侧。

本发明放弃了传统的螺纹连接形式，使用双分割环安装结构，安装时，将第二、三分割环装入相应安装沟槽内，采用分割环与气缸进行轴向限位，限制分割环脱离，实现限位作用，改变了采用传统方法实现的限位方式，增加了连接处的连接强度，第二压环用于限制分割环脱离，轴用弹性挡圈用于防止压环轴向活动导致分割环失效的问题，两个分割环提供推力，安全系数较高，变形较小，解决了螺纹连接防松问题，同时减小了安装空间；

采用上述设计，没有限制阀杆和活塞的旋转运动，保留了旋转的自由度，能够更好的保证执行机构在工作过程中，活塞部位能够在受力不均匀的情况下适当旋转，调整受力情况。

采用上述设计，有效地降低了安装空间，同时，解决了螺纹连接防松的技术难题，在安装方面，能够实现快速的可拆卸式安装，同时，采用分割环结构，能够保证阀盖/推杆连接处的强度，不需要采用阶梯式结构进行定位，方便轴类零件的加工和装配，利用活塞上的沟槽对分割环进行径向定位，能够有效的减小连接需要的空间，并安全可靠。

在一实施例中，所述推杆23的下端采用以下结构与所述活塞杆15的上端连接：提供连接块61，所述连接块61的顶部开有第一螺纹孔611、底部开有第二螺纹孔612，所述推杆23的下端制有外螺纹，所述推杆23的下端螺纹连接在所述第一螺纹孔611内并通过并紧螺母62锁紧，所述活塞杆15的上端也制有外螺纹，所述活塞杆15的上端从上至下螺纹连接有锁紧螺母63和压盖螺母64，且所述压盖螺母64的外周面制有外螺纹，所述锁紧螺母63和所述压盖螺母64伸入所述第二螺纹孔612内，所述压盖螺母64与所述第二螺纹孔612螺纹配合。

在安装时，先将压盖螺母按照安装方向套入活塞杆上，然后将锁紧螺母拧上，预紧后点焊防松，然后将连接件安装在推杆上，拧上并紧螺母以并紧防松，最后，将活塞杆上端伸入第二螺纹孔内，旋动压盖螺母，实现有效连接，连接好后，点焊防松。

采用传统的固定连接，通常因为同轴度不好，导致阀杆或者推杆一侧磨损严重，导致密封失效，严重影响阀门或执行机构的使用寿命。

而本发明做上述设计，则可以降低活塞杆和推杆之间同轴度的要求，活塞杆和推杆之间具有可调整空间，活动连接，这样即使上下端盖的无油轴承同心度不好，也不会在活塞杆和推杆之间形成挤压，导致密封失效的问题，推杆与活塞杆之间实现了可拆卸式活动联接，减小整个机构对轴类的同轴度要求，提高使用性能，推杆与活塞杆之间活动连接，对同轴度要求较低，使用寿命和性能明显提升。

在此结构中，有以下两处是间隙配合：

（1）压盖螺母与活塞杆的外圆是间隙配合，这样不会形成定位，能对在同轴度不好的情况下适当的调整。

（2）活塞杆与连接件第二螺纹孔底部是间隙配合，这样不至于在拧紧压盖螺母时，因为活塞杆的锁紧螺母顶住无法拧紧，同时留有适当间隙，可以补偿同轴度误差。

在一实施例中，所述下端盖13上开有供所述活塞杆15穿过的第二轴孔，所述第二轴孔的孔壁上从下至上依次设有第二防尘圈74、第二O形圈75和第二无油轴承76，所述活塞杆15穿过所述第二防尘圈74、所述第二O形圈75和所述第二无油轴承76。其作用同上。

本发明设计了一套顶装旁氏手轮，将其安装在气缸顶部，这样布置可有效降低气缸与阀门关闭件之间的距离，提高细长轴类零件的刚度，保证阀杆之间传递推力的稳定性。

应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于闸阀的带离合式手动机构的气动活塞执行机构，包括气动执行机构和离合式手动操作机构，所述气动执行机构包括缸体、上端盖、下端盖、活塞和活塞杆，所述离合式手动操作机构包括支架、手轮、丝杠螺母传动结构以及推杆；其特征在于：所述支架固定在所述上端盖的顶部，所述活塞杆的上端穿过所述活塞，所述推杆的下端穿过所述上端盖与所述活塞杆的上端连接，所述活塞杆的下端穿过所述下端盖，所述活塞杆由阀门的阀杆兼作；所述支架上设有阀门行程刻度盘，所述推杆的上端设有用于阀门行程指示的指示结构，所述指示结构包括第一分割环、第一压环、第一轴用弹性挡圈以及行程指针，所述推杆的上端从上至下依次开有第一轴用弹性挡圈安装沟槽和第一分割环安装沟槽，所述第一分割环套设在所述第一分割环安装沟槽内并通过螺钉与所述推杆固连，所述第一压环套设在所述推杆的上端并位于所述第一分割环的上侧，所述第一轴用弹性挡圈套设在所述第一轴用弹性挡圈安装沟槽内并位于所述第一压环的上侧，所述行程指针固定在所述第一压环上；所述活塞杆采用以下结构与所述活塞连接：所述活塞杆上开有第二分割环安装沟槽和第三分割环安装沟槽，所述第二分割环安装沟槽内套设有第二分割环，所述第三分割环安装沟槽内套设有第三分割环，第二分割环位于所述活塞的上侧，所述第三分割环位于所述活塞的下侧，所述活塞杆的上端还套设有第二压环，所述第二压环位于所述第二分割环的上侧，所述推杆的上端还开有第二轴用弹性挡圈安装沟槽，所述第二轴用弹性挡圈安装沟槽内套设有第二轴用弹性挡圈，所述第二轴用弹性挡圈位于所述第二压环的上侧；所述推杆的下端采用以下结构与所述活塞杆的上端连接：提供连接块，所述连接块的顶部开有第一螺纹孔、底部开有第二螺纹孔，所述推杆的下端制有外螺纹，所述推杆的下端螺纹连接在所述第一螺纹孔内并通过并紧螺母锁紧，所述活塞杆的上端也制有外螺纹，所述活塞杆的上端从上至下螺纹连接有锁紧螺母和压盖螺母，且所述压盖螺母的外周面制有外螺纹，所述锁紧螺母和所述压盖螺母伸入所述第二螺纹孔内，所述压盖螺母与所述第二螺纹孔螺纹配合。

2.根据权利要求1所述的一种用于闸阀的带离合式手动机构的气动活塞执行机构，其特征在于：所述推杆的上端开有销孔，所述推杆的上端通过穿过所述销孔的销轴与所述丝杠螺母传动结构的丝杠可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于闸阀的带离合式手动机构的气动活塞执行机构，其特征在于：所述行程指针呈环形盘状，所述行程指针同轴固定在所述第一压环的上端面。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于闸阀的带离合式手动机构的气动活塞执行机构，其特征在于：所述上端盖上开有供所述推杆穿过的第一轴孔，所述第一轴孔的孔壁上从上至下依次安装有第一防尘圈、第一O形圈和第一无油轴承，所述推杆穿过所述第一防尘圈、所述第一O形圈和所述第一无油轴承。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于闸阀的带离合式手动机构的气动活塞执行机构，其特征在于：所述下端盖上开有供所述活塞杆穿过的第二轴孔，所述第二轴孔的孔壁上从下至上依次设有第二防尘圈、第二O形圈和第二无油轴承，所述活塞杆穿过所述第二防尘圈、所述第二O形圈和所述第二无油轴承。