CN1215453A - 气动开关装置 - Google Patents

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Abstract

一种如用于开关门的气动开关装置,在门移动的每个端部具有软制动阶段,该装置包括作用在大活塞区的工作腔(10)和作用在由活塞杆(3)减小的活塞区上的返回腔(11)。该装置布局成由基本封闭的压力作动系统(4)操作,该系统具有宜于在工作腔(10)产生工作压力、在返回腔(11)产生较低的反向压力的气压泵(7)。压力系统可包括第一罐称谓+罐(6),它具有在工作腔(10)中在初始工作冲程时推进活塞(2)的起工作压力作用的某个预定高压,还包括第二个罐。称谓－罐(5),在活塞(2)处于完全回缩位置时,工作腔(10)中的空气排放－罐(5)。返回腔(11)可以是一个总是充以预定压力的完全封闭的腔。

Description

气动开关装置
本发明通常关于气动活塞作动筒装置，它可用于许多要提供往复运动的场合，尤其是在每个末端位置具有软制动阶段的移动的场合，本发明尤其可导出能节省气源的装置，它可安静地工作并能在电源在某些时候出毛病时进行工作。本发明的一个特殊的实施例设计成用一个封闭的空气系统来操作。
本发明特别设计成作为开关门的迅速、安全、有效和便宜的装置，作为一种解决问题的方案，两种门即转动门和滑动门均行。对于在相对方向的麻烦的滑动门的操作上具有许多特殊的优点，这类滑动门在打开时，两扇门向相对方向朝旁边分开，在关闭时，上述两扇门从旁边相互朝对方移动。
下面将主要参照这项应用来描述本发明，但应该看到，这并不是要限制本发明或本发明的使用领域。
已知的自动开门装置包括电动、液压和气动操作的开门装置，这种开门装置通常制成当一个人或目标进入预定的扫描区域时，门就打开，当过一段预定时间后就关闭。然而本发明也可用于这类门，在一个按钮压下后门就打开。这种开门装置通常制成具有某种类型的夹紧保护机构，它在门开始关闭时，如果在门之间留有障碍物可使门重新打开。
上述类型的电动和液压开门装置常具有很重的开关动作，因此如果对某个人的夹紧保护机构出毛病或如果在不具有夹紧保护装置的门的某些部位有障碍物、比如门的上或下边缘附近具有障碍物，那么人和目标就可能会被伤害。因此这两种开门装置常做成具有特殊的控制装置，用在打开的距离上改变门移动的速度和力量。这种控制装置使已有的产品的制造成本很贵。
在很多情况下用油注齿轮和类似的控制装置作开门装置，这可能导致油废物的污染，另外因为油是易燃的，它的存在在有火的情况下也会产生问题。
在很多情况下直接操作的气动开门装置也会产生与电动和液压开门装置同样的问题，它也会在移动时具有很高的速度和力量，有时在门停在其末端位置时产生撞击噪音。
很多现有的开门装置也做成在电流中断的情况下停止其开门功能，门就停留在关闭和锁紧状态。为了在火灾时打开门，在火灾时常导致电流出毛病，上述门必须做成具有某种类型的释放装置，它可在紧急情况起动。在很多情况下必须让操作人员切断释放装置，这将推迟门的打开时间。通常这种紧急情况释放装置做成在它们动作后使门保持在打开状态，这可能导致完全进入火灾中心的缺点，这可能加剧火灾。
因此本发明基于这个问题，为一个或多个物体、如门往复起动提供一气动装置，该装置
-对制造来说是简单、有效和便宜的，
-最好在两个移动方向上提供快速的起动移动和减速的末端移动，
-至少在总的工作距离的后一半期间提供速度制动和逐步减小的力距，
-在电流出毛病时自动关门，
-然而在这种情况下的门可以由人的手力很容易地打开而不必使用工具，
-即使在电流出毛病的情况下也能多次重新关门，
-紧急情况下释放极其简单，从而使门保持打开，
-操作时很安静，
-用一基本封闭的空气系统操作时很经济，
-提供迅速开门和缓慢而轻柔地关门，
-采用相当低的和非常安全的气压来操作，
-即使在电流出毛病的情况下，使人完全能通过门进入和离开，在火灾时具有极大的安全性，
-其它优越性。
按照本发明的可用作开关装置的气动装置，做成具有带基本封闭的空气系统操作的气动活塞作动筒设施，在一个方向、例如在打开的方向产生完全的压力，以下称操作力；在返回移动(关闭)采用比完全压力要小的空气压力，以下称为返回力；在完全压力移动或操作移动和返回移动中，在活塞作动筒设施的相对的活塞腔中加有一反向压力。本发明的进一步的特征及优点将从下面参照附图的详细的说明中看得更清楚。
图1表示通过本发明的气动活塞作动简装置的剖面视图，图2示出沿图1Ⅱ-Ⅱ线的剖面，图3～6示出本发明的活塞作动筒装置的使用场合的例子，它用于双滑动门的开关装置，其中图3表示在开门阶段时的门，图4表示完全打开时的门，图5表示关门阶段时的门，图6表示完全关闭状态的门。
图1和2所示的气动活塞作动简装置通常包括一个活塞作动筒设施，该设施有一个可将活塞2放在其中的作动筒1，并具有一根伸出的活塞杆3，一个气压作动系统4包括第一个压气罐5(以下称-罐)和第二个压气罐6(以下称+罐)，一个压气泵7包括一个压力控制(调节器)装置8，它连结在-罐5和+罐6之间，一个阀门9，最好是电动三通阀，它连结在一侧的正侧或活塞作动筒设施的工作腔10、以及另一侧上的负侧或返回腔11的-罐和+罐之间。
活塞作动筒设施是已知类型的，其中作动筒部分1具有星形截面部分，如图2所示，在星的端部具有通孔，在孔中装有螺柱12，它们能伸展，用于与前端12和后端13一起来推动作动筒部分1。星形作动筒1的端部上的另一个通道14用于传输压缩空气。通过这样布局，就可能在同一个作动筒端，在图示的情况下为前端12上提供用于工作腔(正侧)10和返回腔(负侧)11的气路连接15和16。为了在作动筒的返回腔(负侧)11和压缩空气连接件16之间提供联通，空气通道14连到后端13上的旁路通道17上。
空气连接件15直接导入作动筒的正腔10。两个空气连接件15和16从阀门9的共用出口18分出，阀门9的另一侧具有与-罐5连通的第一连接件19和与+罐6联通的第二连接件20。阀门9可在两个不同位置、即阀门出口18和-罐5之间的第一位置和+罐6和阀门出口18之间的第二位置之间调节。连到作动筒负腔11上的空气连接件16具有单向阀21和减压阀22。单向阀21允许压缩空气通过空气通道14进入作动筒的负腔11而能防止空气从上述负腔流出。减压阀22能设定负腔11的任何选择压力，然而上述压力最好设定成负腔11的压力小于正侧(工作腔)10的最大工作压力。
为了增大负腔11的体积，活塞杆最好做成空心的，从而形成活塞杆腔23。在活塞2附近的活塞杆腔23上提供一个开口24，使负腔11和活塞杆腔23之间能自由联通。
在-罐5和泵7之间有导管25，在泵7和+罐6之间具有可连接到压力调节器8上的第二导管26。压力调节器8连接到泵7上从而在+罐6的压力降到一定量级时起动泵7，在+罐的压力达到某一预定的高压量级时关掉泵7。
上述空气压力装置的目的是在工作腔10内提供较高压力的工作冲程、和在返回腔11内提供较低压力的返回冲程，从而提供一个安静、有效而又经济地工作的装置，它能通过一个封闭的或基本封闭的空气系统在两个方向提供良好的有阻尼的移动。
该装置工作的开始状态是：
--罐5含有从正腔10排出的空气具有平均的高压，
-+罐6具有通常高于-罐5的压力，
-返回腔11的返回压力在开始状态由压力控制阀21限定，可能相当低，比如为1巴，和
-压气泵7通过导管25接收来自-罐5的空气，它将上述空气压缩到一个相当高的压力，如5～6巴，该压力由压力调节器8控制通过导管26进入+罐6。
该装置的工作情况如下：
A、工作冲程：
为了提供工作冲程，阀门9设定成如图1虚线箭头所示，在该状态，在+罐6中的较高压力如5～6巴通过导管20、阀门9和导管18和15进入活塞作动筒设施的工作腔10。在开始状态，压力控制阀22也感知到在负腔11、空气通道14和活塞杆腔23内具有较低的压力，如1巴。现在活塞2如图1所示向右移动，工作腔10的高压使活塞迅速开始移动，然而由于返回腔11的单向阀21封闭，返回腔11的反向压力将会迅速增大并减小活塞的速度，从而使活塞2在工作冲程的末端在低的受阻尼的速度上移动。
B、返回冲程：
当活塞进行返回冲程时，阀门9转到图1中实线箭头的位置，从而工作腔10中的高压排放到导管15、18和19、再到-罐5。由于压缩空气排放到-罐5中，故使空气排放差不多是无声的，从而避免了常常出现的压缩空气流的高的声音，如果这些压缩空气排到室内，这个声音听起来是很大的。空气排入-罐5还可通过重新使用系统中已存在的压力，从而节省获得压缩空气的成本。来自返回腔11、空气通道14和活塞杆腔23的压缩空气的压力常常是在工作腔10内的空气排放以后高于工作腔10的压力，活塞朝左移动，如图1所示，开始时速度较高，然后随着工作腔10和-罐5的空气阻尼力对移动的反作用，逐步减小速度，活塞缓慢而轻柔地停止在其初始工作阶段的位置，亦即新的工作循环开始的位置。
如果-罐5中的空气量不能足以充满+罐6，则通过-罐5中的单向阀27来补充压缩空气的量。
在活塞2的完全缩回位置上的返回腔11的反向压力相对于工作腔10和-罐5中的压缩空气的压力弱到一个人可用手推到所需要的位置。
如果因为某种原因有必要将活塞推到其完全伸展的位置，可通过导管16上的排放阀28做到，通过压缩该阀门，将返回腔11和活塞杆腔23内的压缩空气排放到周围空间中，从而使工作腔10和-罐5中的压力迫使活塞2朝作动筒1的外部移动，当然也能通过仅使返回腔11中部分的压缩空气排出，使活塞2返回并停在其部分伸展位置，此时工作腔10和返回腔的压力相互平衡。
在图3～6中，示出了图1～2中开关门形式的装置的特殊使用场合。应该看到，上述装置仅用于示例而不能限制本发明。在上述附图中，本发明用于两扇的、相互相对工作的滑动门上，但是很显然，本发明也可用于单扇滑动门、转门、垂直的或其它方式工作的挡板上。
在图示的情况下，活塞作动筒装置包在一个由两个隔开的滑轮29、30组成的载体内，滑轮上绕着环形带31。两扇门32中的一扇通过连接件33连到带31的下方通路上，第二扇门34通过另一个连接件35连到带31的上方通路上。另外，第二个连接件35直接连接到活塞杆3的端部上。活塞杆3的移动分别带动两扇门32和34相互朝向移动和相互分开。
为了使两扇门自动工作，阀门9最好是电动的，它连接到一个探测器36上，该探测器可以是光电的、红外控制器和/或声或光探测器。探测器36连接到定时器37上，定时器限定门32和34保持打开的时间。
开关门的工作与图1和2所示的一样。打开双扇滑动门的优选压力可以是：工作腔10内的打开压力为5～6巴，返回腔11内的未加压返回压力约1巴。
图3示出该装置的打开阶段。当一个人或目标进入探测器36的扫描区时，象激活定时器37一样激活探测器36。阀门9立即设置在通向+罐6的位置，+罐6中压力降低使泵开始工作、从-罐5吸取空气，压缩上述空气并迫使空气进入+罐6，通过导管20、18和15使工作腔10处于打开压力下。活塞2向右移，如图3所示，门32和34移开，因此打开门，返回腔11内的空气受压。开门移动受到返回腔11内增大的反向压力产生的反作用，开门阶段缓慢停止并在末端位置受到阻尼。
当门完全打开时，如图4所示，在工作腔10内具有完全的工作压力，在返回腔11、空气通道14和活塞杆腔23内的空气均受压。只要探测器36和定时器是激活的，门就保持打开。门保持打开的时间可根据需要而改变。
当到达定时器设定时间的末端时，在探测器36的扫描区没有障碍物，阀门从+罐6切换到-罐5，如图5所示。因此空气工作腔10排放到-罐5。随着工作腔10的压力下降，活塞2克服工作腔10导管15、18和19的压力作用开始朝关闭方向移动。返回移动开始时比较快，随着活塞2的关闭移动，工作腔10和-罐5中的空气受压，在返回移动的末端附近逐步减速。
当门完全关闭时，该位置如图6所示，在工作腔10和-罐5中具有一定的反向压力，在返回腔11、空气通道14和活塞杆腔23内约有1巴的压力。上述最后提到的压力使门保持在一定力量下的关闭，这个力不比“用手”开门的力大，并且低到在一个人或目标出现在门之间时不管探测器36的大的扫描区，基本不会有损害的程度。
在出现电源损坏的情况下，探测器36、定时器37和泵7停止工作，因此门保持关闭。由于在返回腔11中的关闭压力较小，因此有可能如上所述“用手”打开门，并由于封闭的空气系统的作用，这些门在无外力作用下亦会重新关闭。这在失火的情况下可能是非常重要的，失火时人能通过门离开，在人通过后门又重新关闭，因此可防止外面的空气进入火区中心。
在电源损坏的情况下，腔10、11和23以及罐5和6内的压力足以使门开关若干次，当然这取决于上述压力的空气漏泄情况，次数可能稍少一些。
如果因为某种原因要求在电源损坏的情况下使门保持打开，通过压下排放阀28就能做到，压下排放阀就可使返回腔11、空气通道14和活塞杆腔中的压力排放出来。上述排放阀28起到一个紧急释放装置的作用。在-罐5和工作腔10的残留压力可使门保持打开状态。
一旦电源接通，泵7再次起动，阀9转到+罐6，返回腔11和活塞杆腔23供到约如1巴的压力，只要探测器36和定时器37未被激活，门就再次关闭。
当然，也可将上述开门装置的带式移动与某种已知的皮带传动联合起来，从而产生开关门时所需要的移动形式和所需要的力。

Claims (10)

1．气动开关装置，尤其适用于需要提供往复移动的场合，特别是在每个末端位置用于具有软制动阶段的移动中，该装置包括一气动活塞作动筒设施(1,2)，它具有作用在大活塞区上的工作腔(10)和作用在由活塞杆(3)的区域减小的活塞区上的返回腔(11)，该装置布局成由压力作动系统(4)来操作，其特征在于：该压力作动系统(4)制成基本封闭的压力系统，该系统具有宜在工作腔(10)内产生工作压力和在返回腔(11)内产生较低反向压力的气压泵(7)。
2．按照权利要求1的装置，其特征在于：该压力系统包括：称之谓+罐(6)的第一压力罐，它具有宜在工作腔(10)内在工作冲程中推动活塞(2)的、起到工作压力作用的预定的高压；称之谓-罐(5)的第二压力罐，工作腔(10)的空气能排放到第二压力罐中，使活塞(2)返回到其完全回缩的位置。
3．按照权利要求2的装置，其特征在于：压力系统做成返回腔(11)，在活塞(2)完全回缩时，具有某个预定的小于工作腔(10)中工作压力的压力。
4．权利要求3的装置，其特征在于返回腔(11)布局成由单向阀(21)防止返回腔(11)内空气的排放而加压到上述较低的压力，因此活塞(4)在工作冲程中被推出作动筒(1)时返回腔(11)中的空气受压。
5．按照权利要求2、3或4的装置，其特征在于：气压泵装在-罐(5)和+罐(6)之间，泵(7)接收来自-罐(5)的空气，压缩上述空气，并迫使这些空气进入+罐(6)；在正罐(6)中的气压量级由压力调节器(18)控制。
6．按照权利要求2～5中任何一个的装置，其特征在于阀(9)安装在一侧为-罐(5)和正罐(6)、以及另一侧为活塞作动筒设施的工作腔(10)之间，该阀门可置于两个不同的位置，即第一个位置，在该位置+罐(6)连到工作腔(10)上，由此进行工作冲程；和第二个位置，在该位置，工作腔连到-罐(5)上，因此至少部分工作腔的排放压力排放到-罐(5)中，以启动作动筒(1)中的活塞(2)的返回移动。
7．权利要求2-6中任何一个的装置，其特征在于：返回腔(11)通过减压阀(22)连到工作腔(10)的压缩空气进口(15)上，在活塞(2)完全回缩时给返回腔(11)上述预定的较低的压力，通过单向阀(21)防止返回腔(11)内压力的不希望有的排放，并通过紧急释放阀(28)，使返回腔(11)内的压力可紧急排放。
8．按照上述任何一个权利要求的用于开门的装置，其特征在于：该装置包括一探测器(36)，它具有预定的扫描区并连接到-罐(5)/+罐(6)和活塞作动筒设施的工作腔(10)之间的阀9上，这样只要目标一进入探测器(36)的扫描区，上述探测器(36)就将+罐(6)连接到工作腔(10)上，在上述目标离开探测器(36)的扫描区后就将工作腔(10)连接到-罐(5)上。
9．按照权利要求8的装置，其特征在于：在目标离开探测器(36)的扫描区后的一个预定期间内，探测器(36)与定时器(37)合作使门保持打开。
10．按照权利要求8或9的装置，用作滑动双扇门在相对方向操作的开关装置，其特征在于：活塞杆(3)通过连接到双扇门的一扇(34)上的连接件(35)连接到绕在两个滑轮(29、30)上的带子(31)的一条通路上；两扇门的第二扇(32)连接到同样带子(31)的第二条通路上，由此当活塞(2)在作动筒(1)内移动时，两扇门(32,34)同步地并具有同样速度地相互相对离开和靠近移动。
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