CN111734877A - 一种球阀执行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球阀执行器，包括信号控制器、气源、双向气缸和球阀；球阀的阀杆设有同轴分布的回转件；双向气缸的活塞块固定连接有用以装配回转件的直线驱动件、以实现回转件的角位移；气源与双向气缸任意一侧的腔体之间连接有二位二通进气阀；任一腔体连接有二位二通排气阀；信号控制器电连接于全部二位二通进气阀和全部二位二通排气阀，且位于异侧的二位二通进气阀和二位二通排气阀联动。该球阀执行器利用二位二通进气阀和二位二通排气阀控制阀杆正反向转动，进而实现球阀的动作控制，能够快速响应于信号控制器的控制信号，并结合气源快速操纵活塞块的往复移动，从而实现球阀的快速动作。

Description

一种球阀执行器

技术领域

本发明涉及阀门领域，尤其涉及一种球阀执行器。

背景技术

球阀执行器是一种用于控制阀门开闭的装置。针对应用于食品部门的球阀执行器(球阀的通径约80mm)而言，其作用在于泄放高压密闭容器内的高压气体。由于高压密闭容器的作业参数，球阀执行器要求在极短的时间例如0.2s内打开，如果打开时间慢，高压密闭容器就会有爆炸的危险。

现在市面上80mm通径的球阀执行器大多采用工业电磁阀控制，在0.4～0.7Mpa的气源工况下，工业电磁阀所控制的球阀执行器的开启或关闭时间在3s左右。此外，球阀执行器也可采用电动球阀，电动球阀的启闭时间约在20～30s之间。可见，上述两种不同类型的球阀执行器的响应速度慢，无法满足上述高压密闭容器的作业需求。

综上所述，如何缩短球阀执行器的响应时间，提高球阀执行器的动作速度，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种球阀执行器，可以缩短球阀执行器的响应时间，提高球阀执行器的动作速度。

为实现上述目的，本发明提供一种球阀执行器，包括信号控制器、气源、双向气缸和球阀；

所述球阀的阀杆设有同轴分布的回转件；

所述双向气缸的活塞块固定连接有用以装配所述回转件的直线驱动件、以实现所述回转件的角位移；

所述气源与所述双向气缸任意一侧的腔体之间连接有二位二通进气阀；任一所述腔体连接有二位二通排气阀；

所述信号控制器电连接于全部所述二位二通进气阀和全部所述二位二通排气阀，且位于异侧的所述二位二通进气阀和所述二位二通排气阀联动。

优选地，所述二位二通进气阀和所述二位二通排气阀均为气动高速开关阀。

优选地，所述气源的气源压力为6Mpa。

优选地，两个所述二位二通排气阀对空设置。

优选地，所述信号控制器分别通过高电平电路和低电平电路连接于两个所述二位二通进气阀；所述低电平电路设有高低电平转换器。

优选地，所述回转件具体为齿轮；所述直线驱动件具体为齿条。

优选地，所述球阀连接有用以指示阀体开关状态的开关回讯器。

优选地，全部所述二位二通进气阀和全部所述二位二通排气阀均固定于所述双向气缸的缸体表面。

优选地，所述双向气缸的缸体表面焊接有集成块；

所述集成块的表面设有多个用以供全部所述二位二通进气阀和全部所述二位二通排气阀分别螺纹连接的螺纹孔；

所述集成块的内部设有多条用以供全部所述二位二通进气阀和全部所述二位二通排气阀分别实现气体流通的通道。

相对于上述背景技术，本发明所提供的球阀执行器包括信号控制器、气源、双向气缸和球阀。

球阀的阀杆设有回转件，双向气缸的活塞块固定连接有直线驱动件，回转件与直线驱动件相互配合、用以实现活塞块的直线运动转化为阀杆的旋转运动，从而向阀杆提供角位移。

双向气缸在活塞块的两侧分别设有腔体，气源与任意一侧的腔体之间连接有二位二通进气阀，任意一侧的二位二通进气阀打开时，气源向位于同侧的腔体提供气体压力。双向气缸的任意一侧腔体还连接有二位二通排气阀，连接于不同腔体的二位二通进气阀和二位二通排气阀在信号控制器的作用下联动，实现同时打开和同时关闭，从而实现活塞块的直线移动。

综上，本发明所提供的球阀执行器利用气动阀控制双向气缸的活塞块直线移动，继而实现球阀的阀杆转动，最终实现球阀的动作控制。相较于现有技术采用电磁阀控制球阀而言，一则气动阀能够快速响应于信号控制器，并结合气源快速操纵活塞块的移动，从而实现球阀执行器的动作控制；二则本发明采用的气动阀包括二位二通进气阀和二位二通排气阀，相比于二位三通电磁阀或二位五通电磁阀而言，本发明所采用的气动阀的阀芯仅具有两种位置且两种位置下阀芯的位移短，能够节省阀芯变更位置时消耗的时间，进一步提高响应速度，实现该球阀执行器的快速动作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的球阀执行器的管路图；

图2为本发明实施例所提供的球阀执行器的局部结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的球阀执行器的局部剖视图。

其中，1-信号控制器、2-气源、3-双向气缸、31-腔体、41-二位二通进气阀、42-二位二通排气阀、5-高低电平转换器、61-齿轮、62-齿条、7-开关回讯器、8-球阀、9-集成块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明实施例所提供的球阀执行器的管路图；图2为本发明实施例所提供的球阀执行器的局部结构示意图；图3为本发明实施例所提供的球阀执行器的局部剖视图。

本发明提供一种球阀执行器，包括信号控制器1、气源2、双向气缸3和球阀8。

球阀8的阀杆设有回转件，双向气缸3的活塞块固定连接有直线驱动件，回转件与直线驱动件相互配合、用以实现活塞块的直线运动转化为阀杆的旋转运动，从而向阀杆提供角位移。

回转件同轴固定于阀杆。直线驱动件随活塞块做直线往复运动，回转件与直线驱动件配合，实现直线驱动件的直线运动转化为回转件的旋转运动，实现阀杆的正反转，最终实现球阀8的阀芯开闭。

回转件和直线驱动件可设置为现有技术中的相关结构，包括且不限于齿轮齿条、曲柄连杆等结构。

双向气缸3在活塞块的两侧分别设有腔体31。双向气缸3的任意一侧腔体31连接有二位二通进气阀41和二位二通排气阀42，全部二位二通进气阀41和全部二位二通排气阀42均连接于信号控制器1，且连接于不同腔体31的二位二通进气阀41和二位二通排气阀42在信号控制器1的作用下联动，实现同时打开和同时关闭。

其中，双向气缸3即双作用气缸，换言之，气缸的伸出和缩回均有气体压力控制。因此，该实施例中，双向气缸3既可以是单轴气缸，也可以双轴气缸。

由于双向气缸3的两侧腔体31均依次通入压力气体，因此，任意一侧腔体31均连接有二位二通进气阀41和二位二通排气阀42。信号控制器1向其中一侧腔体31的二位二通进气阀41发出信号并控制该二位二通进气阀41开启时，位于同侧的二位二通排气阀42关闭，在信号控制器1的联动控制下，位于异侧的二位二通排气阀42开启，位于异侧的二位二通进气阀41关闭。此时，压力气体自其中一侧腔体31的二位二通进气阀41进入而自另一侧腔体31的二位二通排气阀42排出，前一腔体31内的压力气体向后一腔体31挤压活塞块，实现活塞块自前一腔体31向后一腔体31的移动。

该球阀执行器可用于泄放高压密闭容器内的高压气体，出于设备安全考虑，如果球阀执行器的响应时间长、打开动作慢的话，前述高压密闭容器就会有爆炸的危险，因此，球阀执行器的响应时间应控制在较短的时间内。目前市面上用于上述高压密闭容器的球阀通径为80mm，多采用工业电磁阀控制，采用工业电磁阀控制的球阀执行器的开启或关闭时间在3s左右，不能实现快速启闭的功能。除了工业电磁阀以外，电动球阀也常作为球阀执行器，其启闭时间更是达到了20～30s之多。可见，上述两种现有球阀执行器的响应速度过慢。此外，由于电动球阀结构复杂，容易发生故障，对现场维护人员的技术要求较高。

本发明所提供的球阀执行器利用气动阀控制球阀的阀杆转动，进而实现球阀8的动作控制。相较于现有技术采用电磁阀控制球阀系统而言，一则气动阀能够快速响应于信号控制器1的控制信号，并结合气源2快速操纵活塞块的往复移动，从而实现球阀8的快速动作；二则气动阀包括二位二通进气阀41和二位二通排气阀42，相比于采用二位三通电磁阀或二位五通电磁阀控制的球阀执行器而言，阀芯仅具有两种位置，两种位置下阀芯的位移短，因为阀芯能够快速从其中一个位置变更至另一位置，实现气动阀的快速开启和快速关闭，进一步提高响应速度，实现球阀8的快速动作。

下面结合附图和实施方式，对本发明所提供的球阀执行器做更进一步的说明。

在上述实施例的基础上，本发明具体可采用气动高速开关阀作为二位二通进气阀41和二位二通排气阀42。换言之，双向气缸3的任意一侧腔体31均连接有两个气动高速开关阀，且与异侧腔体31相连的两个气动高速开关阀在信号控制器1的作用下联动，实现同时开启和同时关闭。

气动高速开关阀能够承受较高压力的气体，因此，结合这一设置，本发明采用气源压力为6Mpa的气源2驱动全部气动高速开关阀。根据试验，在气源压力为6Mpa的气源2的作用下，气动高速开关阀的打开时间约9ms，在此基础上，球阀8的阀芯的打开时间和关闭时间均在0.2s内，此数值远小于现有技术中球阀阀芯的响应速度。

本发明中，二位二通进气阀41连接于气源2与双向气缸3的腔体31之间，至于二位二通排气阀42，可以连接于与气源2连通的气体存储装置，实现压力气体的循环利用；也可对空设置，实现压力气体的快速排放。由于本发明所提供的球阀执行器对压力气体的类型没有特定要求，因此，可采用压缩后的空气或氮气作为压力气体。由于空气或氮气的成本低，因此，为了简化该球阀执行器的结构，本发明所提供的各个实施例中，二位二通排气阀42均对空设置，从而使压力气体排放至外界。

作为优选，气源2以氮气作为压力气体，干净卫生，可应用于食品行业等对卫生条件要求高的场所。

针对本发明所采用的信号控制器1，可分别通过高电平电路和低电平电路连接于双向气缸3两侧的两个二位二通进气阀41。

信号控制器1发送第一信号例如高电平信号时，第一信号沿高电平电路传递至与高电平电路连接的二位二通进气阀41，使得该二位二通进气阀41打开，例如图1中，左下角的二位二通进气阀41打开；与此同时，因低电平电路无信号，因此与低电平电路连接的二位二通进气阀41关闭，例如图1中，右下角的二位二通进气阀41关闭。结合信号控制器1的联动控制，位于右上角的二位二通排气阀42打开，位于左上角的二位二通排气阀42关闭。在上述结构及连接关系下，双向气缸3的左侧腔体31与气源2连通，右侧腔体31与外界连通，因此，压力气体推动活塞块向右移动。以应用于食品行业的高压密闭容器为例，此时，活塞块作用于阀杆的扭矩大于球阀8的负载扭矩，阀杆向第一方向转动90°，球阀阀芯打开，泄放掉前述高压密闭容器内的高压气体。

信号控制器1发送第二信号例如低电平信号时，第二信号沿低电平电路传递。为了使第二信号能够打开二位二通进气阀41，低电平电路连接有高低电平转换器5，且高低电平转换器5位于信号控制器1与低电平电路的二位二通进气阀41之间。第二信号传递至低电平电路后，经高低电平转换器5转化为高电平信号，从而使与低电平电路连接的二位二通进气阀41打开，例如图1中，右下角的二位二通进气阀41打开。与此同时，因高电平电路无信号，因此与高电平电路连接的二位二通进气阀41关闭，例如图1中，左下角的二位二通进气阀41关闭。结合信号控制器1的联动控制，位于左上角的二位二通排气阀42打开，位于右上角的二位二通排气阀42关闭。在上述结构及连接关系下，双向气缸3的右侧腔体31与气源2连通，左侧腔体31与外界连通，因此，压力气体推动活塞块向左移动。仍以应用于食品行业的高压密闭容器为例，此时，活塞块作用于阀杆的扭矩大于球阀8的负载扭矩，阀杆向第二方向转动90°，球阀阀芯关闭，重新封堵前述高压密闭容器。

至于回转件和直线驱动件，优先采用齿轮61和齿条62，也就是说，回转件具体为齿轮61，直线驱动件具体为齿条62。齿条固定于活塞块的侧面，齿条的齿面背对活塞块并朝向齿轮，以实现齿条与齿轮的齿啮合；回转件固定于阀杆的中部或底端。

相较于其他直线运动转旋转运动的结构而言，齿条齿轮连接具有结构紧凑、承载能力高、动作快速平稳、精度高和输出功率大等特性。

针对本发明所采用的球阀8，可连接有用以指示阀体开关状态的开关回讯器7。

开关回讯器7用于指示球阀阀芯的开关状态，实现球阀阀芯开关状态的反馈，尤其是远程反馈。

开关回讯器7可通过螺钉等紧固件连接于双向气缸3，开关回讯器7的回转轴与球阀8的阀杆配合连接。

在本发明所提供的另一实施例中，该球阀执行器将球阀8和全部二位二通进气阀41和全部二位二通排气阀42集成设置，例如将全部二位二通进气阀41和全部二位二通排气阀42均固定于双向气缸3的缸体表面，从而缩小该球阀执行器的尺寸，缩短用于连接二位二通进气阀41、二位二通排气阀42与腔体31的气路管道的长度，进一步提高球阀8的响应速度。

以图2为例，双向气缸3的缸体表面焊接有集成块9；集成块的表面设有多个螺纹孔，用于螺纹安装全部二位二通进气阀41和全部二位二通排气阀42；集成块的内部设有多条通道，用于实现全部二位二通进气阀41和全部二位二通排气阀42分别与各自所连接的腔体31的气体连通。

集成块可焊接在缸体的表面。缸体与球阀8的外壳可通过螺栓固定连接。

以上对本发明所提供的球阀执行器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种球阀执行器，其特征在于，包括信号控制器(1)、气源(2)、双向气缸(3)和球阀(8)；

所述球阀(8)的阀杆设有同轴分布的回转件；

所述双向气缸(3)的活塞块固定连接有用以装配所述回转件的直线驱动件、以实现所述回转件的角位移；

所述气源(2)与所述双向气缸(3)任意一侧的腔体(31)之间连接有二位二通进气阀(41)；任一所述腔体(31)连接有二位二通排气阀(42)；

所述信号控制器(1)电连接于全部所述二位二通进气阀(41)和全部所述二位二通排气阀(42)，且位于异侧的所述二位二通进气阀(41)和所述二位二通排气阀(42)联动。

2.根据权利要求1所述的球阀执行器，其特征在于，所述二位二通进气阀(41)和所述二位二通排气阀(42)均为气动高速开关阀。

3.根据权利要求2所述的球阀执行器，其特征在于，所述气源(2)的气源压力为6Mpa。

4.根据权利要求1所述的球阀执行器，其特征在于，两个所述二位二通排气阀(42)对空设置。

5.根据权利要求1所述的球阀执行器，其特征在于，所述信号控制器(1)分别通过高电平电路和低电平电路连接于两个所述二位二通进气阀(41)；所述低电平电路设有高低电平转换器(5)。

6.根据权利要求1所述的球阀执行器，其特征在于，所述回转件具体为齿轮(61)；所述直线驱动件具体为齿条(62)。

7.根据权利要求1所述的球阀执行器，其特征在于，所述球阀(8)连接有用以指示阀体开关状态的开关回讯器(7)。

8.根据权利要求1所述的球阀执行器，其特征在于，全部所述二位二通进气阀(41)和全部所述二位二通排气阀(42)均固定于所述双向气缸(3)的缸体表面。

9.根据权利要求8所述的球阀执行器，其特征在于，所述双向气缸(3)的缸体表面焊接有集成块(9)；

所述集成块(9)的表面设有多个用以供全部所述二位二通进气阀(41)和全部所述二位二通排气阀(42)分别螺纹连接的螺纹孔；

所述集成块(9)的内部设有多条用以供全部所述二位二通进气阀(41)和全部所述二位二通排气阀(42)分别实现气体流通的通道。

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