CN109442083A - 最小开度可调的气动薄膜式执行机构 - Google Patents

最小开度可调的气动薄膜式执行机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种最小开度可调的气动薄膜式执行机构，包括上膜盖、下膜盖、膜片、托盘、多个弹簧、机架以及推杆，所述推杆的上端穿过所述下膜盖而与所述托盘连接，所述推杆的下端伸入所述机架内，还包括滑动套设在所述推杆外的限位套，所述限位套的下部制有外螺纹，所述机架上开有螺纹孔，所述限位套的下部螺纹连接在所述螺纹孔内，所述限位套的上端穿过所述下膜盖而伸入所述下膜盖和所述托盘之间。本发明通过旋转限位套可以调节限位套进入膜盖内的长度，也就调节了托盘与限位套的上端之间的距离，实现最小开度可调的目的，而且本发明结构简单，容易制作，具有非常好的应用前景。

Description

最小开度可调的气动薄膜式执行机构
技术领域
本发明涉及阀门领域，具体地说涉及一种最小开度可调的气动薄膜式执行机构。
背景技术
气动薄膜式执行机构在控制阀行业使用最为普遍，它具有体积小，输出力大，控制精度高，使用寿命长，成本较低等众多优点于一身。
因薄膜式执行机构具有其他执行机构不具备的稳定性及可靠性，故在关键场合中，需要最小开度进行限位可调时，而传统的薄膜式执行机构无法实现最小开度可调的功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种最小开度可调的气动薄膜式执行机构。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：最小开度可调的气动薄膜式执行机构，包括上膜盖、下膜盖、夹持在所述上膜盖和所述下膜盖之间的膜片、托在所述膜片的靠近所述下膜盖的一侧的托盘、设置在所述托盘和所述下膜盖之间的多个弹簧、连接所述下膜盖的底部的机架以及推杆，所述推杆的上端穿过所述下膜盖而与所述托盘连接，所述推杆的下端伸入所述机架内，还包括滑动套设在所述推杆外的限位套，所述限位套的下部制有外螺纹，所述机架上开有螺纹孔，所述限位套的下部螺纹连接在所述螺纹孔内，所述限位套的上端穿过所述下膜盖而伸入所述下膜盖和所述托盘之间。
进一步地，还包括防松螺母，所述限位套的下端设有外径大于所述限位套的限位台阶，所述防松螺母螺纹连接在所述限位套的下部并位于所述机架和所述限位台阶之间。
进一步地，所述限位套的下端内壁与所述推杆之间从下至上依次安装有防尘圈和导向套。
进一步地，所述限位套的上端内壁与所述推杆之间安装有干燥轴承。
进一步地，所述下膜盖的内壁上位于所述限位套的外周设有环形弹簧座，所述弹簧的下端卡在设于所述环形弹簧座的外壁上的弧形缺口内。
进一步地，所述环形弹簧座的靠近所述托盘的一侧面设有多个限位杆。
进一步地，还包括手动操作结构，所述手动操作结构包括连接所述上膜盖的顶部的箱体、位于所述箱体外的手轮以及安装在所述箱体内的涡轮、蜗杆和螺纹杆，所述涡轮螺纹连接在所述螺纹杆外，两者构成能将所述涡轮的回转运动转化为所述螺纹杆的直线运动的丝杠螺母机构，所述蜗杆与所述涡轮相啮合，所述手轮与所述蜗杆固定连接，所述螺纹杆与所述推杆同轴布置，且所述螺纹杆的下端穿过所述箱体的底部，所述上膜盖上相应所述螺纹杆的位置处设有让位口，所述螺纹杆在向下移动的过程中能够顶推所述推杆向下移动。
进一步地，所述推杆上套设有中心盘，且所述中心盘位于所述膜片的靠近所述上膜盖的一侧，所述推杆的上端穿过所述中心盘与所述螺纹杆正对。
进一步地，所述箱体的底部与所述螺纹杆之间从下至上依次安装有无油轴承和防尘圈。
进一步地，所述托盘的面向所述下膜盖的一侧面设有与所述弹簧配合的弹簧限位结构，所述弹簧限位结构包括T型筋和两个分别位于所述T型筋的相对两侧的小圆柱，所述弹簧套设在所述弹簧限位结构外。
本发明的有益效果体现在：
本发明通过旋转限位套可以调节限位套进入膜盖内的长度，也就调节了托盘与限位套的上端之间的距离，实现最小开度可调的目的，并且限位套与支架之间采用精密的螺纹连接，其传递推力大，导向性较好，较长的螺纹连接还具有防水和防尘作用，保证了执行机构内部零件工作的稳定环境，而且本发明结构简单，容易制作，具有非常好的应用前景。
附图说明
图1是本发明一实施例的结构示意图。
图2是本发明一实施例中限位套的安装结构示意图。
图3是本发明一实施例中螺纹杆与推杆的配合示意图。
图4是本发明一实施例中弹簧限位结构的结构示意图。
图5是本发明一实施例中蜗轮蜗杆的配合安装示意图。
附图中各部件的标记为：1上膜盖、2下膜盖、3膜片、4托盘、5弹簧、6推杆、7机架、8限位套、81限位台阶、9防松螺母、10防尘圈、11导向套、12干燥轴承、13环形弹簧座、131弧形缺口、14限位杆、15箱体、16手轮、17涡轮、18蜗杆、19螺纹杆、20中心盘、21无油轴承、22防尘圈、23 T型筋、24小圆柱、25滑块、26无油轴承、27滑动轴承、28圆柱滚子轴承、29行程牌盖。
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至图5。
本发明最小开度可调的气动薄膜式执行机构，包括上膜盖1、下膜盖2、夹持在所述上膜盖1和所述下膜盖2之间的膜片3、托在所述膜片3的靠近所述下膜盖2的一侧的托盘4、设置在所述托盘4和所述下膜盖2之间的多个弹簧5、连接所述下膜盖2的底部的机架7以及推杆6，所述推杆6的上端穿过所述下膜盖2而与所述托盘4连接，所述推杆6的下端伸入所述机架7内，还包括滑动套设在所述推杆6外的限位套8，所述限位套8的下部制有外螺纹，所述机架7上开有螺纹孔，所述限位套8的下部螺纹连接在所述螺纹孔内，所述限位套8的上端穿过所述下膜盖2而伸入所述下膜盖2和所述托盘4之间。
托盘与限位套的上端之间的距离决定着阀门的最小开度（也即本机构的最大行程），当需要调节最小开度时，通过旋转限位套可以调节限位套进入膜盖内的长度，也就调节了托盘与限位套的上端之间的距离，实现最小开度可调的目的。
并且限位套与支架之间采用精密的螺纹连接，其传递推力大，导向性较好，较长的螺纹连接还具有防水和防尘作用，保证了执行机构内部零件工作的稳定环境。
本发明通过巧妙的设计，将实现最小开度限位的限位套8设置在推杆6外围，在执行机构装配完成后,或在客户装置现场，也可通过调整限位套，随时对执行机构的最小开度限位进行调整，即使现场工艺参数进行调整，该类执行机构也可根据工艺要求在一定范围内实现调整，在保证安全的前提下，实现生产工艺的所有要求。
本发明通过巧妙的密封结构设计，将限位套8布置在带弹簧一侧，这样能够避免一个因为密封带来的安全问题，并且将限位螺纹杆布置在推杆外围，具有受力均匀，占用空间较小，同时具有很好的调整能力，通过使用螺纹与下模盖连接，使用工具旋转限位套，即可将限位套上下移动，通过限位套的末端与执行机构托盘接触，起到限位作用。
在一实施例中，还包括防松螺母9，所述限位套8的下端设有外径大于所述限位套8的限位台阶81，所述防松螺母9螺纹连接在所述限位套8的下部并位于所述机架7和所述限位台阶81之间。这样设计，在限位套调整完成后，可通过防松螺母进行预紧，保证执行机构在工作时，限位套不会因为震动而变动位置，确保了工作时的安全性和稳定性。
在一实施例中，所述限位套8的下端内壁与所述推杆6之间从下至上依次安装有防尘圈10和导向套11。导向套能够减小推杆上下运动时与限位套之间的摩擦和刮伤，保证推杆在上下运动过程中的直线性能和平滑性能，防尘圈能够起到防止灰尘和水进入导向套的作用，提高了该执行机构的使用平稳性和使用寿命。优选地，导向套采用强化聚四氟乙烯材质制成。
在一实施例中，所述限位套8的上端内壁与所述推杆6之间安装有干燥轴承12。这样设计，可以保证推杆在上下运动过程中的直线性能和平滑性能。
在一实施例中，所述下膜盖2的内壁上位于所述限位套8的外周设有环形弹簧座13，所述弹簧5的下端卡在设于所述环形弹簧座13的外壁上的弧形缺口131内。这样的设计既起到了传统弹簧座的作用，又一定程度上优化了下模盖的受力情况，减小了应力集中，使整个执行机构布局更为紧凑。
在一实施例中，所述环形弹簧座13的靠近所述托盘4的一侧面设有多个限位杆14。关位采用托盘上铸造的多个凸台与限位杆接触进行限位，优选地，采用四个限位杆，四个限位杆以推杆中心均布。
优选地，所述限位杆14采用螺柱，螺柱穿过机架和下膜盖将机架和下膜盖相互固定连接，即起到了连接下模盖与支架的作用，又起到了托盘在关位置的限位作用，保证了执行机构在达到关位置时，通过托盘与限位杆接触，实现限位功能。
在一实施例中，所述托盘4的面向所述下膜盖2的一侧面设有与所述弹簧5配合的弹簧限位结构，所述弹簧限位结构包括T型筋23和两个分别位于所述T型筋23的相对两侧的小圆柱24，所述弹簧5套设在所述弹簧限位结构外。通过这样的弹簧限位结构设计，可以很好的实现对弹簧内径的限位，保证了弹簧工作过程中提供稳定的弹力。
在一实施例中，还包括手动操作结构，所述手动操作结构包括连接所述上膜盖1的顶部的箱体15、位于所述箱体15外的手轮16以及安装在所述箱体15内的涡轮17、蜗杆18和螺纹杆19，所述涡轮17螺纹连接在所述螺纹杆19外，两者构成能将所述涡轮17的回转运动转化为所述螺纹杆19的直线运动的丝杠螺母机构，所述蜗杆18与所述涡轮17相啮合，所述手轮16与所述蜗杆18固定连接，所述螺纹杆19与所述推杆6同轴布置，且所述螺纹杆19的下端穿过所述箱体15的底部，所述上膜盖1上相应所述螺纹杆19的位置处设有让位口，所述螺纹杆19在向下移动的过程中能够顶推所述推杆6向下移动。
现有产品中，正作用时，常规的手轮结构一般采用顶装式的旋转螺纹，通过对螺杆进行旋转操作，使螺杆往下运动，形成的推力，对执行机构进行操作，也有采用通过伞齿轮变向后，通过齿轮齿条的连接方式，将旋转的扭矩转化为推力的结构，该类结构均有一个普遍的应用局限，即机构的减速比较低，当执行机构扭矩较大时，无法通过此类手动操作机构进行动作。
而本发明设计的上述手动操作结构，则巧妙结合了蜗轮蜗杆具有传动效率高，减速比大，传递扭矩稳定等特点具有的传递运动的优势，将手轮盘的旋转扭矩转换为螺纹杆的上下运动，实现手动操作驱动该类执行机构，并且在此基础上，将阀门的开度指示通过输出轴端的可拆卸指针与手轮壳体上的刻度盘进行组合从而进行位置指示，达到手动操作时，对阀门开度了如指掌，通过操作手轮旋转蜗杆，带动涡轮转动，涡轮在转动时，将旋转运动转化为螺纹杆的上下运动，在此过程中，不仅可以将旋转运动转换为直线运动，而且可以通过该机构进行多倍减速后，在推杆上行程一个较大的推力，这样可以用这个机构来驱动推力很大的执行机构，实现在特殊工况下对阀门的手动操作功能。
优选地，所述螺纹杆19的螺纹为T型螺纹，具有传递效率高，摩擦系数小，同时还具有自锁功能。
优选地，所述螺纹杆19的上端固定连接有滑块25，所述滑块25滑动连接在所述箱体15上。当涡轮转动时，因滑块无法转动，即可将涡轮的旋转运动通过转化为螺纹杆的直线运动，通过这种设计限制螺纹杆的转动，结构更加合理，使用更加稳定，更优选地，在所述箱体15的上部设置行程牌盖29，所述滑块25与行程牌盖29配合，用于开度指示。
为了保证转化可靠，同时减低其摩擦力，所述箱体15的底部与所述螺纹杆19之间从下至上依次安装有无油轴承21和防尘圈22。使用无油轴承对推杆进行导向，保证了旋转运动转化为直线运动的整个过程可靠进行，防尘圈起到挡尘的作用。
优选地，所述蜗杆18采用无油轴承26和滑动轴承27进行定位导向，所述涡轮17采用圆柱滚子轴承28进行定位和导向，具有摩擦力低，定位精度可靠的优点。
在一实施例中，所述推杆6上套设有中心盘20，且所述中心盘20位于所述膜片3的靠近所述上膜盖1的一侧，所述推杆6的上端穿过所述中心盘20与所述螺纹杆19正对。开限位由中心盘与手轮机构箱体接触保证，其受力位置与推杆同轴，具有较高的受力情况。
随着各类装置的大型化，节能化设计，原有执行机构的方案大多无法满足高性能调节阀在行程和推力上的要求，本发明在原有薄膜式执行机构基础上，针对特定工况，进行了创新性的改进设计：
（1）为提高该类执行机构的推力与行程，在设计时优化了膜片的受力情况，增大了其可作用的有效行程；
（2）为了增加其行程的可靠性，同时兼顾冲压的上下模盖的加工工艺性能，在上下模盖之间增加了一个用于提高行程的隔圈；
（3）为了提高推力，和工作过程的可靠性和平稳性，将弹簧设置为多组弹簧（两个以上）的组合，这样相对于传统单弹簧和简单弹簧组合，具有弹力更加平稳，作用点更加分散，拥有更好的推力输出曲线，在弹簧的固定方式上，上下均设计有用于限位的弹簧座，保证弹簧在工作过程中端点位置不会随着压缩的变化而产生变化，保证了膜片托盘在运行时的直线度，同时，在工作过程中，对膜片拥有更好的对中性能，能有效的提高该类执行机构的使用寿命；
（4）为提高执行机构开关位置的限位可靠性，采取多种方式限位，既保证了铸造和加工的工艺性能，提高了零部件布局的紧凑性能，同时，从多个角度保证了该类执行机构的运行可靠性；限位结构设计上，在全行程过程中，开限位由中心盘与手轮机构箱体接触保证，其受力位置与推杆同轴，具有较高的受力情况，关位采用托盘上铸造的多个凸台与下模盖上通过螺纹连接的4个六角螺柱接触进行限位，4个六角螺柱以推杆中心均布，即起到了连接下模盖与支架的作用，又起到了托盘在关位置的限位作用，保证了执行机构在达到关位置时，通过托盘与限位的六角螺柱接触，实现限位功能。
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 (10)

1.最小开度可调的气动薄膜式执行机构，包括上膜盖、下膜盖、夹持在所述上膜盖和所述下膜盖之间的膜片、托在所述膜片的靠近所述下膜盖的一侧的托盘、设置在所述托盘和所述下膜盖之间的多个弹簧、连接所述下膜盖的底部的机架以及推杆，所述推杆的上端穿过所述下膜盖而与所述托盘连接，所述推杆的下端伸入所述机架内，其特征在于：还包括滑动套设在所述推杆外的限位套，所述限位套的下部制有外螺纹，所述机架上开有螺纹孔，所述限位套的下部螺纹连接在所述螺纹孔内，所述限位套的上端穿过所述下膜盖而伸入所述下膜盖和所述托盘之间。
2.根据权利要求1所述的最小开度可调的气动薄膜式执行机构，其特征在于：还包括防松螺母，所述限位套的下端设有外径大于所述限位套的限位台阶，所述防松螺母螺纹连接在所述限位套的下部并位于所述机架和所述限位台阶之间。
3.根据权利要求1或2所述的最小开度可调的气动薄膜式执行机构，其特征在于：所述限位套的下端内壁与所述推杆之间从下至上依次安装有防尘圈和导向套。
4.根据权利要求1或2所述的最小开度可调的气动薄膜式执行机构，其特征在于：所述限位套的上端内壁与所述推杆之间安装有干燥轴承。
5.根据权利要求1或2所述的最小开度可调的气动薄膜式执行机构，其特征在于：所述下膜盖的内壁上位于所述限位套的外周设有环形弹簧座，所述弹簧的下端卡在设于所述环形弹簧座的外壁上的弧形缺口内。
6.根据权利要求5所述的最小开度可调的气动薄膜式执行机构，其特征在于：所述环形弹簧座的靠近所述托盘的一侧面设有多个限位杆。
7.根据权利要求1或2所述的最小开度可调的气动薄膜式执行机构，其特征在于：还包括手动操作结构，所述手动操作结构包括连接所述上膜盖的顶部的箱体、位于所述箱体外的手轮以及安装在所述箱体内的涡轮、蜗杆和螺纹杆，所述涡轮螺纹连接在所述螺纹杆外，两者构成能将所述涡轮的回转运动转化为所述螺纹杆的直线运动的丝杠螺母机构，所述蜗杆与所述涡轮相啮合，所述手轮与所述蜗杆固定连接，所述螺纹杆与所述推杆同轴布置，且所述螺纹杆的下端穿过所述箱体的底部，所述上膜盖上相应所述螺纹杆的位置处设有让位口，所述螺纹杆在向下移动的过程中能够顶推所述推杆向下移动。
8.根据权利要求7所述的最小开度可调的气动薄膜式执行机构，其特征在于：所述推杆上套设有中心盘，且所述中心盘位于所述膜片的靠近所述上膜盖的一侧，所述推杆的上端穿过所述中心盘与所述螺纹杆正对。
9.根据权利要求7所述的最小开度可调的气动薄膜式执行机构，其特征在于：所述箱体的底部与所述螺纹杆之间从下至上依次安装有无油轴承和防尘圈。
10.根据权利要求1或2所述的最小开度可调的气动薄膜式执行机构，其特征在于：所述托盘的面向所述下膜盖的一侧面设有与所述弹簧配合的弹簧限位结构，所述弹簧限位结构包括T型筋和两个分别位于所述T型筋的相对两侧的小圆柱，所述弹簧套设在所述弹簧限位结构外。
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Denomination of invention: Pneumatic diaphragm actuator with adjustable minimum opening

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