CN114673824A - 一种双作用气动执行器的顶装手轮机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双作用气动执行器的顶装手轮机构，包括设置在气缸顶部的传动装置，所述传动装置的侧部分别设有定位器反馈块、位置指示器和行程开关反馈块；所述传动装置的顶部还固定连接手轮。该顶装手轮机构中，通过定位器反馈块、位置指示器、行程开关反馈块等实现位置反馈功能，且智能定位器等精密电器元件均远离热辐射。法兰螺母为整体式法兰螺母，能够增加螺母的受力强度，进而延长螺母的使用寿命、降低螺母的加工难度和装配难度。该顶装手轮机构操作简单，能够在紧急情况下，快速手动开启或关闭阀门，且双向推力球轴承的使用能够使得手动操作省力。

Description

一种双作用气动执行器的顶装手轮机构

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种双作用气动执行器的顶装手轮机构。

背景技术

在电力、石油、化工、冶金等行业中，通常采用远程信号控制气动执行机构，以满足使用工艺的要求以及达到精确控制阀门开合度的目的。但是当出现断气、断电、断信号故障时，阀门的开启、关闭必须通过手轮机构来实现，以便保证设备及作业人员的安全，防止出现重大安全事故。

目前，精确控制阀门开合度的直行程双作用活塞式气动执行机构通过配置智能定位器来实现。另外，为了便于远程监测阀门是否开启完全打开或完全关闭，通常采用行程开关来实现。智能定位器和行程开关作为精密电器元件，需要远离阀门及管道的热源辐射，以确保其检测精度。现有的直行程双作用活塞式气动执行机构通常带有顶装手轮，由于顶装手轮的结构，远程信号的反馈位置只能设在与阀杆相连接的下活塞杆上，因而智能定位器及行程开关也只能安装在执行机构的下支架或气缸上，不能远离热辐射。

另外，现有的直行程双作用活塞式气动执行机构的顶装手轮机构普遍采用离合器啮合、分离开合螺母的方式来实现，或者采用减速机配合离合插销来实现。采用离合器啮合、分离开合螺母的顶装手轮，需要把整体的螺母分割成两半，这不仅降低了螺母的受力强度，影响其使用寿命，而且还增加了加工、装配的难度。采用减速机配合离合插销方式的顶装手轮操作繁琐，手动开启或关闭阀门时耗时耗力。

发明内容

本发明提供一种双作用气动执行器的顶装手轮机构，以解决现有机构的精密电器元件安装时不能远离热辐射的问题。

本发明提供一种双作用气动执行器的顶装手轮机构，包括设置在气缸顶部的传动装置，所述传动装置的侧部分别设有定位器反馈块、位置指示器和行程开关反馈块；所述传动装置的顶部还固定连接手轮。

优选地，所述传动装置包括外壳，所述外壳顶部设有法兰螺母，所述外壳内部设有传动丝杆、防转块、提升螺钉、反馈块和传动反馈杆；其中，

所述传动丝杆贯穿所述法兰螺母，且与所述法兰螺母螺纹连接；

所述传动丝杆的顶部通过平键与所述手轮相连接，下部套装所述防转块；

所述防转块活动连接所述提升螺钉，所述提升螺钉与所述气缸的上活塞杆螺纹连接；

所述提升螺钉上设有所述反馈块，且所述反馈块和所述传动反馈杆通过螺纹连接；

所述外壳外部设有拉杆，所述拉杆的两端分别连接所述法兰螺母和所述气缸。

优选地，所述防转块包括提篮、双向推力球轴承和转接块；其中，所述提篮通过螺钉与所述转接块固定连接，所述转接块与所述传动丝杆之间设有所述双向推力球轴承。

优选地，所述双向推力球轴承通过所述传动丝杆的轴肩、挡圈和压盖固定在所述转接块与所述传动丝杆之间，所述压盖与所述转接块固定连接。

优选地，所述转接块的上下两端分别设有第一TC油封和第二TC油封。

优选地，所述法兰螺母上设有羊角螺栓和小吊环，且所述羊角螺栓和所述小吊环均与所述法兰螺母螺纹连接。

优选地，所述定位器反馈块包括支脚、摇臂、联轴节和智能定位器；其中，所述支脚固定设置在所述拉杆上；所述摇臂的一端套设在所述传动反馈杆，另一端套设在所述联轴节上；所述联轴节还设置在所述智能定位器的输出轴上。

优选地，所述行程开关反馈块包括开关反馈杆、撞块以及设置在所述拉杆上的固定支脚；所述开关反馈杆的一端与所述反馈块固定连接，另一端与所述撞块固定连接；所述固定支脚上设有固定板，且所述固定板上设有开阀行程开关和关阀行程开关。

优选地，所述位置指示器包括标牌、指针和指针固定柱；所述标牌设置在所述外壳上，所述指针固定柱螺纹连接所述防转块中的提篮上，所述指针固定柱上还螺纹固定所述指针。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请提供的双作用气动执行器的顶装手轮机构包括设置在气缸顶部的传动装置，所述传动装置的侧部分别设有定位器反馈块、位置指示器和行程开关反馈块；所述传动装置的顶部还固定连接手轮。该顶装手轮机构中，通过定位器反馈块、位置指示器、行程开关反馈块等实现位置反馈功能，且智能定位器等精密电器元件均远离热辐射。法兰螺母为整体式法兰螺母，能够增加螺母的受力强度，进而延长螺母的使用寿命、降低螺母的加工难度和装配难度。该顶装手轮机构操作简单，能够在紧急情况下，快速手动开启或关闭阀门，且双向推力球轴承的使用能够使得手动操作省力。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的双作用气动执行器的顶装手轮机构的主视图；

图2为本发明实施例提供的双作用气动执行器的顶装手轮机构的俯视图；

图3为本发明实施例提供的双作用气动执行器的顶装手轮机构的左视图；

图4为本发明实施例提供的图2中A-A方向的剖视图；

图5为本发明实施例提供的图4中Ⅰ处的放大结构示意图；

图6为本发明实施例提供的图1中B-B方向的剖视图；

图7为本发明实施例提供的图1中Ⅱ处的放大结构示意图；

符号表示：

1-气缸，2-传动装置，3-定位器反馈块，4-位置指示器，5-行程开关反馈块，6-手轮，7-平键，8-上活塞杆，9-挡圈，10-压盖，11-第一TC油封，12-第二TC油封，13-羊角螺栓，14-小吊环，15-不锈钢链；

201-外壳，202-法兰螺母，203-传动丝杆，204-防转块，205-提升螺钉，206-反馈块，207-传动反馈杆，208-拉杆；

2041-提篮，2042-双向推力球轴承，2043-转接块，2044-螺钉；

301-支脚，302-摇臂，303-联轴节，304-智能定位器，305-U型支架；

401-标牌，402-指针，403-指针固定柱；

501-开关反馈杆，502-撞块，503-固定支脚，504-固定板，505-开阀行程开关，506-关阀行程开关。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种双作用气动执行器的顶装手轮机构，该机构应用于直行程双作用的活塞式气动执行机构。请参考附图1-3，其中，附图1-3分别示出了本申请实施例提供的双作用气动执行器的顶装手轮机构的主视图、俯视图和左视图。由附图1-3可见，本申请实施例提供的双作用气动执行器的顶装手轮机构包括传动装置2、定位器反馈块3、位置指示器4、行程开关反馈块5和手轮6。其中，传动装置2设置在气缸1的顶部，且传动装置2的顶部还固定连接手轮6；定位器反馈块3、位置指示器4、行程开关反馈块5均设置在传动装置2的侧部。

具体的，传动装置2为实现手轮6传动的部件。如附图4所示，该传动装置2包括外壳201，设置在外壳201顶部的法兰螺母202，设置在外壳201内部的传动丝杆203、防转块204、提升螺钉205、反馈块206和传动反馈杆207，以及设置在外壳201外部的拉杆208。

外壳201为传动装置2的防护结构，其能够对手轮机构起到防护作用，还能够对手轮机构起到支撑作用。外壳201上设有3个长孔，其中一个长孔设置在面对操作者的方向上，另外两个长孔位于外壳201的侧面。面对操作者的长孔用于显示位置指示器4中指针固定柱403的输出位置信号，侧面的一个长孔用于显示传动装置2中传动反馈杆207的输出位置信号，侧面的另一个长孔用于显示行程开关反馈块5中开关反馈杆501的输出位置信号。

法兰螺母202的中心设有内螺纹，传动丝杆203的外部设有外螺纹，因此，传动丝杆203贯穿法兰螺母202后与法兰螺母202螺纹连接，以实现法兰螺母202与传动丝杆203之间的螺纹传动。本申请实施例中的法兰螺母202是在法兰的中心直接加工内螺纹，使法兰与螺母成为一个整体，由此增加螺母的受力强度，进而延长螺母的使用寿命、降低螺母的加工难度和装配难度。另外，法兰螺母202通过拉杆208与外壳201对拉固定。本申请实施例中的拉杆208的两端分别连接法兰螺母202和气缸1，且拉杆208有4根。

进一步，在本申请实施例中，法兰螺母202上设有两个螺纹孔，该螺纹孔内分别螺纹设置羊角螺栓13和小吊环14。在自动状态下，把羊角螺栓13穿过手轮6的轮辐把手后，与法兰螺母202固定在一起，以使手轮6不能随意转动，起到固定手轮6的作用。小吊环14为一端是封闭圆环，另一端与法兰螺母202螺纹连接的结构，其用于存放羊角螺栓13，以防止羊角螺栓13丢失。另外，小吊环14上还设有不锈钢链15，该不锈钢链15用于栓接小吊环14和羊角螺栓13。

传动丝杆203为实现传动装置2与手轮6连接的部件。具体的，传动丝杆203的顶部通过平键7与手轮6相连接，下部套装防转块204。另外，传动丝杆203的顶部外部还设有外螺纹，通过该外螺纹、平垫圈以及带盖螺母轴向固定手轮6。

如附图5所示，本申请实施例中的防转块204活动连接提升螺钉205。具体的，防转块204包括提篮2041、双向推力球轴承2042和转接块2043。提篮2041通过螺钉2044与转接块2043固定连接，以实现提篮2041的固定。提篮2041的内部下方还活动套设在提升螺钉205上，提升螺钉205能够相对于提篮2041上下活动。由此，提篮2041与提升螺钉205之间形成空置腔Ⅰ，以保证气动执行机构在自动状态下运行的空间。

转接块2043与传动丝杆203通过螺母轴向固定。同时，为防止螺母松动，传动丝杆203与螺母之间还加设弹簧垫圈。转接块2043与传动丝杆203之间设有双向推力球轴承2042，该双向推力球轴承2042通过传动丝杆203的轴肩、挡圈9和压盖10固定在转接块2043与传动丝杆203之间，且压盖10与转接块2043固定连接。双向推力球轴承2042能够承受双向轴向负荷，具有双向轴向定位的特性，其能够在顶装手轮机构手动操作时消除传动丝杆203因旋转端面而产生的全部摩擦力，使得手动操作更省力。

转接块2043内部设有润滑脂储存槽，该润滑脂储存槽内部注满润滑脂。装配时一次注满润滑脂后，可免于后续注油维护。转接块2043的上下两端分别设有第一TC油封11和第二TC油封12，该第一TC油封11和第二TC油封12能够提高润滑脂对污染的防护能力，延长油脂寿命，并使轴承具有更好的性能和更长的寿命，有效防止轴承锈蚀。进一步，第一TC油封11和第二TC油封12的外部分别设有孔用弹簧挡圈，该孔用弹簧挡圈分别固定在转接块2043的卡槽内，以防止第一TC油封11和第二TC油封12从转接块2043内脱出。

另外，转接块2043上方还设有容纳转接块2043提升运动的空置腔Ⅱ，该空置腔Ⅱ能够在手动开启阀门时保证传动丝杆203带动转接块2043向上运动的空间。

提升螺钉205为带动气缸1上下运动的部件。具体的，该提升螺钉205与气缸1的上活塞杆8螺纹连接，以便于提升螺钉205带动气缸1运动。进一步，提升螺钉205与上活塞杆8之间设有反馈块206，且该反馈块206套装在上活塞杆8上。传动反馈杆207的端部设有外螺纹，反馈块206圆柱面上设有内螺纹，由此，反馈块206和传动反馈杆207通过螺纹相连接。

如附图6所示，本申请实施例中的定位器反馈块3包括支脚301、摇臂302、联轴节303和智能定位器304。支脚301共设有4块，通过紧定螺钉固定设置在拉杆208上。摇臂302上设有长孔，摇臂302的一端通过长孔套设在传动反馈杆207的输出轴，且传动反馈杆207能够在长孔内发生位移。摇臂302的另一端通过螺钉紧固套设在联轴节303上。进一步，联轴节303还设置在智能定位器304的输出轴上。另外，为进一步支撑智能定位器304，定位器反馈块3还包括U型支架305，该U型支架305通过螺栓固定在支脚301，以起到支撑智能定位器304的作用。

当气缸1在自动状态下做直线运动时，其能够带动反馈块206上下运动，进而带动传动反馈杆207上下运动。当传动反馈杆207上下运动时，设置在传动反馈杆207上的摇臂302也会随之运动。由于摇臂302的另一端设在联轴节303上，且联轴节303还设置在智能定位器304的输出轴上，因而在反馈块206、传动反馈杆207、联轴节303以及智能定位器304的联动转化，最终把气缸1在自动状态下做直线运动转化为智能定位器304输出轴的旋转运动，进而通过智能定位器精确的控制阀门的开启、关闭位置。

如附图3所示，本申请实施例中的行程开关反馈块5包括开关反馈杆501、撞块502以及设置在拉杆208上的固定支脚503。具体的，固定支脚503为行程开关反馈块5固定在传动装置2上的部件，共设有4块，通过紧定螺钉固定设置在拉杆208上。固定支脚503上设有固定板504，该固定板504通过螺钉固定设置在固定支脚503上。固定板504上固定设有开阀行程开关505和关阀行程开关506。本申请实施例中的开关反馈杆501共设有两根，且开关反馈杆501的一端与反馈块206固定连接，另一端与撞块502固定连接。

当气缸1在自动状态下做直线运动时，其能够带动反馈块206上下运动。由于反馈块206与开关反馈杆501相连接，且开关反馈杆501与撞块502相连接，因而，反馈块206能够带动撞块502上下移动。当撞块502向上直线移动时会触动到开阀行程开关505的摇臂，远程控制室就会检测到阀门已完全打开。当撞块502向下直线移动时会触动到关阀行程开关506的摇臂，远程控制室就会检测到阀门已完全关闭。

在本申请实施例中，智能定位器304、开阀行程开关505和关阀行程开关506等精密电器元件均安装在手轮6的外部，远离热辐射，这能够大大延长精密电器元件的使用寿命。

如附图7所示，本申请实施例中的位置指示器4包括标牌401、指针402和指针固定柱403。其中，标牌401通过螺钉固定设置在外壳201上。指针固定柱403的一端设有内螺纹，另一端设有外螺纹。指针固定柱403通过内螺纹螺纹固定指针402，且该指针402还与传动装置2螺钉连接。指针固定柱403通过外螺纹螺纹连接防转块204中的提篮2041。

当本申请实施例提供的双作用气动执行器的顶装手轮机构自动运行时，旋转手轮6，此时，传动丝杆203与法兰螺母202做相对运动。由于法兰螺母202位置固定，因而传动丝杆203发生直线位移。当位置指示器4上的指针402与标牌401的自动位置线对齐时，将羊角螺栓13穿过手轮6后固定在法兰螺母202上。由此，手轮6不能随意转动，顶装手轮机构自动运行时也不会出现手动误操作情况。当气缸1的活塞带动上活塞杆8运动时，上活塞杆8能够带动提升螺钉205在空置腔Ⅰ内往复运动，实现顶装手轮机构自动运行。

本申请实施例中的双作用气动执行器的顶装手轮机构操作简单，能够在紧急情况下，快速手动开启或关闭阀门。当需要手动开启阀门时，先拧下羊角螺栓13，并存储在小吊环14内。逆时针旋转手轮6，传动丝杆203与法兰螺母202做相对运动，使传动丝杆203向上直线位移，传动丝杆203带动防转块204向上直线位移。防转块204上的提篮2041拉动提升螺钉205的头部带动上活塞杆8一起向上直线移动，实现手动开启阀门。

当需要手动关闭阀门时，先拧下羊角螺栓13，并存储在小吊环14内。顺时针旋转手轮6，传动丝杆203与法兰螺母202做相对运动，使传动丝杆203向下直线位移，传动丝杆203带动防转块204向下直线位移。防转块204上的提篮2041拉动提升螺钉205的头部带动上活塞杆8一起向下直线移动，实现手动关闭阀门。

本申请实施例提供的双作用气动执行器的顶装手轮机构通过定位器反馈块3、位置指示器4、行程开关反馈块5等实现位置反馈功能，且智能定位器304等精密电器元件均远离热辐射。法兰螺母202为整体式法兰螺母，能够增加螺母的受力强度，进而延长螺母的使用寿命、降低螺母的加工难度和装配难度。该双作用气动执行器的顶装手轮机构操作简单，能够在紧急情况下，快速手动开启或关闭阀门，且双向推力球轴承2042的使用能够使得手动操作省力。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种双作用气动执行器的顶装手轮机构，其特征在于，包括设置在气缸(1)顶部的传动装置(2)，所述传动装置(2)的侧部分别设有定位器反馈块(3)、位置指示器(4)和行程开关反馈块(5)；所述传动装置(2)的顶部还固定连接手轮(6)。

2.根据权利要求1所述的双作用气动执行器的顶装手轮机构，其特征在于，所述传动装置(2)包括外壳(201)，所述外壳(201)顶部设有法兰螺母(202)，所述外壳(201)内部设有传动丝杆(203)、防转块(204)、提升螺钉(205)、反馈块(206)和传动反馈杆(207)；其中，

所述传动丝杆(203)贯穿所述法兰螺母(202)，且与所述法兰螺母(202)螺纹连接；

所述传动丝杆(203)的顶部通过平键(7)与所述手轮(6)相连接，下部套装所述防转块(204)；

所述防转块(204)活动连接所述提升螺钉(205)，所述提升螺钉(205)与所述气缸(1)的上活塞杆(8)螺纹连接；

所述提升螺钉(205)上设有所述反馈块(206)，且所述反馈块(206)和所述传动反馈杆(207)通过螺纹连接；

所述外壳(201)外部设有拉杆(208)，所述拉杆(208)的两端分别连接所述法兰螺母(202)和所述气缸(1)。

3.根据权利要求2所述的双作用气动执行器的顶装手轮机构，其特征在于，所述防转块(204)包括提篮(2041)、双向推力球轴承(2042)和转接块(2043)；其中，所述提篮(2041)通过螺钉与所述转接块(2043)固定连接，所述转接块(2043)与所述传动丝杆(203)之间设有所述双向推力球轴承(2042)。

4.根据权利要求3所述的双作用气动执行器的顶装手轮机构，其特征在于，所述双向推力球轴承(2042)通过所述传动丝杆(203)的轴肩、挡圈(9)和压盖(10)固定在所述转接块(2043)与所述传动丝杆(203)之间，所述压盖(10)与所述转接块(2043)固定连接。

5.根据权利要求3所述的双作用气动执行器的顶装手轮机构，其特征在于，所述转接块(2043)的上下两端分别设有第一TC油封(11)和第二TC油封(12)。

6.根据权利要求2所述的双作用气动执行器的顶装手轮机构，其特征在于，所述法兰螺母(202)上设有羊角螺栓(13)和小吊环(14)，且所述羊角螺栓(13)和所述小吊环(14)均与所述法兰螺母(202)螺纹连接。

7.根据权利要求2所述的双作用气动执行器的顶装手轮机构，其特征在于，所述定位器反馈块(3)包括支脚(301)、摇臂(302)、联轴节(303)和智能定位器(304)；其中，所述支脚(301)固定设置在所述拉杆(208)上；所述摇臂(302)的一端套设在所述传动反馈杆(207)，另一端套设在所述联轴节(303)上；所述联轴节(303)还设置在所述智能定位器(304)的输出轴上。

8.根据权利要求2所述的双作用气动执行器的顶装手轮机构，其特征在于，所述行程开关反馈块(5)包括开关反馈杆(501)、撞块(502)以及设置在所述拉杆(208)上的固定支脚(503)；所述开关反馈杆(501)的一端与所述反馈块(206)固定连接，另一端与所述撞块(502)固定连接；所述固定支脚(503)上设有固定板(504)，且所述固定板(504)上设有开阀行程开关(505)和关阀行程开关(506)。

9.根据权利要求2所述的双作用气动执行器的顶装手轮机构，其特征在于，所述位置指示器(4)包括标牌(401)、指针(402)和指针固定柱(403)；所述标牌(401)设置在所述外壳(201)上，所述指针固定柱(403)螺纹连接所述防转块(204)中的提篮(2041)上，所述指针固定柱(403)上还螺纹固定所述指针(402)。

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