CN110319259A - 一种内置式全隔离膜平衡电动执行器及调节方法 - Google Patents
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Abstract
内置于阀门内部中的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器，包括：压力平衡膜、执行器外壳、平衡填充液、电动执行组件；过压力平衡膜和平衡填充液将执行器内外压力平衡抵消，有效的保护了执行器内部结构，极大的降低了执行器的壳体强度和相关的密封要求，提高了电动阀门的集成度，并且使执行器可靠的使用于高压和超高压环境。
Description
技术领域
本申请涉及阀门执行器中内置于阀门内部的电控执行器的相关领域，是应用于内置于阀门内部中的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器。
背景技术
在当今自动化控制成为主要控制手段的情况下，电动阀门的电控执行器成为了必备的阀门控制部件。但是我们现有的电控执行器由于不能够与液体直接接触，因此都采用了大量的动密封来进行防漏与隔离。但是动密封的摩擦阻力与其密封性成正比，即要想达到高的密封性就必然伴随着巨大的摩擦阻力。而这种动密封的结构直接降低了阀门的使用寿命，同时使执行器效率降低，功耗增大。
为了降低这种执行器损耗、提高执行器效率、增加阀门寿命和提高电动阀门的紧凑性。我们希望将执行器直接置于阀门内部。但由于高压阀门中液体压力极大，电控执行器完全置于阀门内部将面对液体的巨大压力，这对阀门执行器壳体强度和密封性要求更高，同时执行器动作时其动作构件也将受到液体压力的阻碍。因此业内一直无法可靠的解决这个问题，也由此限制了执行器内置结构的阀门的发展。
发明内容
为解决上述的问题我们提出了此次申请，其目的在于提供完全安装在电动阀门内部，并充分的置于阀门内流液体内的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器，在此目的的基础上本申请的另一目的是提出一种内置式全隔离膜平衡电动执行器的调节方法。
本申请的目的实现说明如下：一种内置式全隔离膜平衡电动执行器主要由壳体、压力平衡膜、平衡填充液和内部的电动执行组件构成。壳体和压力平衡膜共同形成一个封闭腔体，电动执行组件置于此腔体内 ，并在腔体内充满平衡填充液。
上述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器的压力平衡膜安装在执行器壳体上，其一面与执行器内部相通，另一面与阀门内空间相通。压力平衡膜具有弹性形变的特性，其可以是弹性膜片或其它形状。压力平衡膜的弹性形变量应大于腔体内平衡填充液的形变量。
上述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器的电动执行组件，可以是电动机、电磁阀、机械执行机构和电路控制部分的任意组合。
基于上述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器壳体和压力平衡膜最佳的方式是采用静密封方式结合，壳体和压力平衡膜共同形成一个封闭腔体，此封闭腔体与外部不采用任何动密封结构。以此为执行器内的电动机、电磁阀、机械执行机构和电路控制部分提供稳定统一的工作环境，进而提高执行器的稳定性和一致性。
基于上述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器，其可采用一种劣化形式，其适合在同性液体介质形式的阀门应用，即平衡液与阀门通过液体为同性质液体。此时可在输出轴处采用动密封结构，可降低高压下的设备动密封的密封要求。
上述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器的平衡填充液，可以是任何一种具有良好流动性的液体。平衡填充液应具有一定的电绝缘性和润滑性。
基于上述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器采用了具有电绝缘性的平衡填充液，其可以为上述执行器内的发热器件提供良好散热，进而提高执行器的稳定性。
基于上述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器采用了具有润滑性的平衡填充液，其可以为上述执行器内的运动器件提供充分的润滑，进而提高机械部件的寿命。
基于上述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器采用了具有弹性形变特性的压力平衡膜，压力平衡膜的形变量远大于执行器充入平衡填充液的内部空间的压缩形变量。由此可以将执行器外部的压力充分均匀的作用到内部的平衡填充液，以此来达到内外压力平衡的目的。这样就降低了壳体与相关密封的强度与耐压要求，进而可以使执行器适应各种极端压力下的工作状况，特别是高压和特高压状况下工作的阀门。
一种内置式全隔离膜平衡电动执行器的调节方法说明如下：当阀门内存在液体高压时，通过压力平衡膜将执行器外部压力传递给平衡填充液，平衡填充液将压力均匀的分布到执行器内部，基于液体的极低的压缩性和压力传递特性，以极小的形变使执行器内外压强达到平衡。这就意味着执行器外壳和压力平衡膜受到的阀门内液体压力将会被抵消，这样就极大的降低了执行器的壳体强度和相关的密封要求。
附图说明
图1图示了实施例1的直线型阀门执行器。
图2图示了实施例2的旋转型阀门执行器。
图3图示了实施例3的磁耦合型阀门执行器。
图例：1、压力平衡膜；2、执行器外壳；3、平衡填充液；4、阀门内流液体；5、电动执行组件；6、阀体；7、驱动轴；8、直线滑块；9、阀芯；10、磁耦合器。
具体实施方式
本申请不受下述实施例的限制，可根据本申请的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
如图1、图2、图3所示，一种内置式全隔离膜平衡电动执行器包括压力平衡膜1、执行器外壳2、平衡填充液3、电动执行组件5。压力平衡膜1安装在执行器壳体2上，与执行器壳体2共同形成了执行器内空间。电动执行组件5置于其中，再以平衡填充液3充满执行器内空间。
上述的压力平衡膜1可以是由任何弹性材料构成的弹性膜片或其它弹性形状。压力平衡膜的弹性形变量应大于腔体内平衡填充液的形变量。
上述的平衡填充液3可以是任何具有良好流动性的液体，最好的是其具有电绝缘性和润滑性。
上述的电动执行组件5可以包含现有的各种阀门执行器驱动构件，其可以是电磁阀、电动机以及电路板等电器部件与直线螺杆、直线滑轨、转轴和变速箱等机械部件的任意组合。
实施例1：如图1所示，一种内置式全隔离膜平衡电动执行器所述的电动执行组件5为现有的阀门执行器驱动结构，具体到实施例1中包含了驱动轴7和直线滑块8。
将实施例1所述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器安装于阀门阀体6内部，电动执行组件5的直线滑块8连接到阀芯9，驱动轴7驱动直线滑块8做直线运动，直线滑块8带动阀芯9起到开关阀门的作用。当阀体6的阀门内流液体4的压力变化或驱动滑块8的运动引起执行器内空间变化造成执行器内外压力变化时，压力平衡膜1受到此压力变化产生形变，并通过平衡填充液3将压力传递到执行器内部，达到了内外压力平衡，同时保护了执行器。
实施例2：如图2所示，一种内置式全隔离膜平衡电动执行器所述的电动执行组件5为现有的阀门执行器驱动结构，具体到实施例2中包含了驱动轴7和磁力耦合器10。
将实施例2所述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器安装于阀门阀体6内部，电动执行组件5的驱动轴7连接到磁力耦合器10。磁力耦合器10耦合连接到阀芯9，驱动轴7通过磁力耦合器10转动阀芯9起到开闭阀门的作用。当阀体6的阀门内流液体4的压力变化造成执行器内外压力变化时，压力平衡膜1受到此压力变化产生形变，并通过平衡填充液3将压力传递到执行器内部，达到了内外压力平衡，以此保护了执行器。因此执行器壳体可以设计的足够薄，从而提高磁力耦合器10的耦合力矩，增加磁力耦合执行器的效率。
实施例3：如图3所示，为一种劣化的内置式全隔离膜平衡电动执行器形式，限制在同性液体介质形式应用，即平衡液与阀门通过液体为同性质液体。所述的电动执行组件5为现有的阀门执行器驱动结构，具体到实施例3中包含了驱动轴7。内置式全隔离膜平衡电动执行器安装于阀门阀体6内部，电动执行组件5的驱动轴7连接到阀芯9。其在输出轴7处采用动密封结构，通过驱动轴7转动阀芯9起到开闭阀门的作用。当阀体6的阀门内流液体4的压力变化造成执行器内外压力变化时，压力平衡膜1受到此压力变化产生形变，并通过平衡填充液3将压力传递到执行器内部，达到了内外压力平衡，以此保护执行器不受阀门内流液体4的压力变化造成损坏，同时降低了动密封的密封要求。
以上技术特征构成了本申请的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要技术特征，来满足不同情况的需要。
Claims (10)
1.一种内置式全隔离膜平衡电动执行器，其特征在于：由壳体、压力平衡膜、平衡填充液和内部的电动执行组件构成；壳体和压力平衡膜共同形成一个封闭腔体，电动执行组件置于此腔体内 ，并在腔体内充满平衡填充液。
2.根据权利1所述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器，其特征在于：压力平衡膜安装于执行器壳体上，其一面与执行器内部相通，另一面与阀门内空间相通。
3.根据权利1、2所述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器，其特征在于：上述的压力平衡膜具有弹性形变的特性，其的弹性形变量应大于腔体内平衡填充液的形变量。
4.根据权利1所述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器，其特征在于：上述的平衡填充液是具有良好流动性的液体。
5.根据权利1、4所述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器，其特征在于：上述的平衡填充液是具有润滑性的液体。
6.根据权利1、4、5所述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器，其特征在于：上述的平衡填充液是具有电绝缘性液体。
7.根据权利1所述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器，其特征在于：壳体和压力平衡膜采用静密封方式结合。
8.根据权利1、7所述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器，其特征在于：壳体和压力平衡膜共同形成一个封闭腔体，此封闭腔体与外部不存在任何动密封结构。
9.根据权利1所述的一种内置式全隔离膜平衡电动执行器，其特征在于：上述的电动执行组件可以是电磁阀、电动机以及电路板等电器部件与直线螺杆、直线滑轨、转轴和变速箱等机械部件的任意组合。
10.一种内置式全隔离膜平衡电动执行器的调节方法，其特征在于：通过压力平衡膜将执行器外部压力传递给平衡填充液，平衡填充液将压力均匀的分布到执行器内部，基于液体的极低的压缩性和压力传递特性，以压力平衡膜的形变使执行器内外压强达到平衡。
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