CN201014021Y - 拨叉连杆式阀门气动执行机构的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型所涉及的拨叉连杆式阀门气动执行机构的驱动装置包括气缸、活塞、输出轴、拨叉、连杆和连接轴。两个连杆的一端分别与活塞连接，另一端分别与拨叉翼臂的端部连接，拨叉由键联结固定在输出轴上。连杆呈弯曲状，弯曲弧度为60°，连杆的厚度与拨叉厚度相同。连杆与活塞连接的一端有豁口，固定在活塞内侧中部的连接轴插入连杆端部的豁口内。拨叉的两个翼臂端部各有一个豁口，分别与两个连杆的探出端连接。拨叉两端与连杆连接处的内部开出斜面式凹槽，拨叉的呈直面与圆弧面相接形状的外侧面与连杆的呈直面与圆弧面相接形状的内侧面相吻合。本实用新型所涉及的驱动装置结构紧凑，部件少，重量轻，制造工艺简单，输出扭矩大，运动安全可靠。

Description

拨叉连杆式阀门气动执行机构的驱动装置

技术领域

本实用新型涉及阀门气动执行机构，特别是涉及阀门气动执行机构的驱动装置。

背景技术

气动执行机构是以压缩空气为动力，将气缸活塞的往复直线运动转变为输出轴旋转运动的一种阀门驱动机构。随着自动化水平的不断提高，气液输送管道的流量调节和截断，需要高性能的远程控制阀和各种调节阀，为气动执行机构提出更高的要求。

气动执行机构应用广泛，可以与蝶阀、球阀及各种旋转类阀门配套使用，一般以90°角行程旋转驱动阀门，控制管道介质流量。气动执行机构配置电磁阀可实现阀门的开、关两位动作，配置阀门定位器可实现阀门开度的任意控制，适用于石油、化工、食品、医药、轻纺、造纸、水电、船舶、冶金、供排水等各种自动化系统装置中，既能实现现场或远距离操作，也能实现单独或集中控制。

气动执行机构内部有多种不同结构特点的驱动装置，适应不同阀门的口径，以不同大小的转矩，更有效地发挥其驱动和控制阀门的作用。驱动装置的输出扭矩特性与阀的操作扭矩特性要相一致，且前者大于后者，以便使驱动装置可靠而最大效率地工作。驱动装置的工作状态与管道间接口的密封性要匹配，最大操作扭矩应出现于阀门关闭时。

齿轮齿条式驱动装置和连杆摇杆式驱动装置是两种典型的阀门气动执行机构驱动装置。

图1是现有技术的阀门气动执行机构的齿轮齿条式驱动装置的结构示意图。如图1所示，驱动装置包括气缸、活塞、齿条、输出轴(齿轮轴)。气缸1内的两端各安装有活塞2，两个活塞的中心线位于同一个轴线上，每个活塞2上分别安装齿条3，气缸1从左至右是一个连续的缸体。两根齿条3分别与输出轴4上的齿轮啮合。压缩空气作用于活塞上所产生的力F1通过齿条以力F2作用于齿轮上，使齿轮带动输出轴4转动，将气缸活塞的往复直线运动转变为输出轴4的旋转运动，并由输出轴驱动阀门实现管道的流量调节。

图2是图1所示的齿轮齿条式驱动装置的输出扭矩特性曲线图。由图2可以看出所述的驱动装置属于恒力矩式。该驱动装置是在气源压力作用下，两个活塞带动齿条沿直线运动拨动齿轮使输出轴转动，输出力矩M，驱动阀门动作。这种装置的结构中，齿条与活塞常常为一体，呈对称式安装，结构长，齿轮精度要求高，加工和装配难度大，增加了制造成本并影响效益的提高。同时，由于齿条与齿轮的啮合点不在缸体的轴线上，在使用中一旦分度圆发生误差，因齿条单面受力，偏心所产生的力会使活塞与缸径内壁犯抗，影响齿轮正常啮合，会偶有卡死现象出现。而且，要满足阀门关闭时处于最大操作扭矩，对大口径阀门应用较笨重，只适用于小口径阀门，使驱动装置的应用受到限制。

图3为现有技术的阀门气动执行机构的连杆摇杆式驱动装置结构示意图。如图3所示，活塞2在气源压力作用下右移，活塞杆5带动力臂6于箱体槽内滑动，连杆7牵动摇杆8顺时针转动，输出扭矩。连杆7与摇杆8长度相同，均等于箱体槽心至输出轴4中心的距离。箱体槽壁承受侧向推力Q，分力P牵动摇杆8转动。

从图3中可以看出，活塞2右移时，随着摇杆8的转动，摇杆8与水平线的交角β以及与铅直线的交角α不断变化，β角减小，α角增大，扭矩M值随之增加。当β＝0°、α＝90°时，阀门处于关闭状态，连杆7与摇杆8接点处易出现死点。

图3所示的连杆摇杆式驱动装置存在结构复杂笨重、零件加工难度大、制造成本高以及容易出现活塞移动死点等问题。

发明内容

针对上述现有技术的阀门气动执行机构的齿轮齿条式驱动装置和连杆摇杆式驱动装置所存在的问题，本实用新型推出一种拨叉连杆式驱动装置。其目的在于，由气源压力作用下移动的活塞通过连杆带动固定在输出轴上的拨叉，直接使输出轴转动并驱动阀门开启实现流量调节。

本实用新型所涉及的拨叉连杆式阀门气动执行机构的驱动装置包括气缸、活塞、输出轴、拨叉、连杆和连接轴。两个活塞置于气缸缸体内的两侧，并分别由连接轴在缸体轴线上与两个连杆的一端连在一起。两个连杆的另一端分别用销轴对称地连在拨叉两个翼臂的端部，拨叉与置于气缸中部的输出轴由键联结固定。

与活塞连接的连杆呈弯曲状，弯曲弧度为60°，连杆的内侧面呈直面与圆弧面相接形状。连杆的弯曲使得结构紧凑，缩短气缸长度，增大了阀门由开到关和由关到开的抗拉和抗弯曲强度。

连杆与活塞连接的一端有豁口，固定在活塞内侧中部的连接轴插入连杆端部的豁口内，销轴贯穿豁口两侧连杆端部与插入豁口的连接轴，使连杆可转动地与活塞连在一起。连杆与拨叉翼臂端部连接的另一端为厚度小的探出端，探出端在连杆的一侧逐渐形成，探出端的前端插入拨叉翼臂端部的豁口内，销轴贯穿豁口两侧拨叉翼臂端部与插入拨叉翼臂端部豁口内的连杆探出端，使连杆可转动地与拨叉连在一起。

拨叉的两个翼臂端部各有一个豁口，分别与两个连杆的探出端连接。

两个拨叉翼臂各有一个侧面上有从拨叉中线向翼臂端部开出的斜面式凹槽，斜面式凹槽分别置于两个翼臂相对侧面上，凹槽宽度与翼臂端部豁口的宽度相同，凹槽的斜面从拨叉中线向翼臂端部伸展并达到翼臂端部豁口与另一侧面的相交线。拨叉外侧面呈对称式的直面与圆弧面相接形状。

两个活塞为铝合金材料制成，在驱动阀门动作中，活塞作相向或相反的往复直线运动，靠镶嵌在活塞上的密封圈与缸体内壁接触。活塞上镶嵌两道密封圈，实现双密封，加长了活塞的密封面，增强了密封性。

本实用新型所涉及的阀门气动执行机构的驱动装置工作时，由进入气缸内的压缩空气推动两个活塞相向和相对移动，移动的活塞再通过连杆拉动拨叉，拨叉带动输出轴转动，输出轴输出扭矩完成阀门的开关和调节动作。

阀门处于关闭状态时的活塞位于气缸两端，需开启阀门时，压缩空气从气缸两端进入，活塞相对移动，驱动连杆和拨叉转动输出轴，输出扭矩完成阀门的开启动作。阀门处于开启状态时的活塞位于气缸中部，需关闭阀门时，压缩空气从气缸中间腔进入，活塞相向移动，驱动连杆和拨叉转动输出轴，输出扭矩完成阀门的关闭动作。

本实用新型所涉及的拨叉连杆式阀门气动执行机构的驱动装置结构紧凑，部件少，重量轻，制造工艺简单，输出扭矩大，运动安全可靠。

附图说明

图1为现有技术的阀门气动执行机构的齿轮齿条式驱动装置的结构示意图。

图2为图1所示的齿轮齿条式驱动装置的输出扭矩特性曲线图。

图3为现有技术的阀门气动执行机构的连杆摇杆式驱动装置结构示意图。

图4为本实用新型的拨叉连杆式阀门气动执行机构驱动装置的关闭阀门状态示意图。

图5为本实用新型的拨叉连杆式阀门气动执行机构驱动装置的开启阀门状态示意图。

图6为本实用新型的拨叉连杆式阀门气动执行机构驱动装置的输出扭矩特性曲线图。

图7a为本实用新型的拨叉连杆式阀门气动执行机构驱动装置连杆外观图。

图7b为本实用新型的拨叉连杆式阀门气动执行机构驱动装置连杆纵剖面图。

图8a为本实用新型的拨叉连杆式阀门气动执行机构驱动装置拨叉外观图。

图8b为本实用新型的拨叉连杆式阀门气动执行机构驱动装置拨叉纵剖面图。

1、气缸           2、活塞

3、齿条           4、输出轴

5、活塞杆         6、力臂

7、连杆           8、摇杆

9、连接轴         10、连杆

11、销轴          12、拨叉

13、缸盖          14、密封圈

15、连杆端部豁    16、探出端

17、拨叉翼臂      18、翼臂端部豁口

19、拨叉凹槽

具体实施方式

现结合附图对本实用新型作进一步说明。

图4和图5分别显示本实用新型的拨叉连杆式阀门气动执行机构驱动装置关闭和开启阀门状态的示意图。

图7a、图7b显示本实用新型的拨叉连杆式阀门气动执行机构驱动装置连杆结构图，图8a、图8b示本实用新型的拨叉连杆式阀门气动执行机构驱动装置拨叉结构图。

如图所示，本实用新型所涉及的拨叉连杆式阀门气动执行机构的驱动装置包括气缸1、活塞2、输出轴4、拨叉12、连杆10和连接轴9。两个活塞2置于气缸1的缸体内的两侧，并由连接轴9在缸体轴线上分别与两个连杆10的一端连在一起。连杆10的另一端分别用销轴11对称地连在拨叉12两个翼臂17的端部，拨叉12与置于气缸中部的输出轴4由键联结固定。

与活塞2连接的连杆10呈弯曲状，弯曲弧度为60°，连杆10的内侧面呈直面与圆弧面相连形状。

连杆10与活塞2连接的一端有豁口15，固定在活塞2内侧中部的连接轴插入连杆10端部的豁口15内，销轴贯穿豁口15两侧连杆端部与插入豁口的连接轴9。连杆10与拨叉翼臂17端部连接的另一端为厚度小的探出端16，探出端16在连杆10的一侧逐渐形成，探出端16的前端插入拨叉翼臂17端部的豁口18内，销轴11贯穿豁口18两侧拨叉翼臂端部与插入豁口18内的连杆探出端16，使连杆10可转动地与拨叉12连在一起。

拨叉12的两个翼臂17的端部各有一个豁口18，分别与两个连杆10的探出端16连接。

每个拨叉翼臂17的一个侧面上有斜面式凹槽19，凹槽19的宽度与翼臂端部豁口18的宽度相同，凹槽19的斜面从拨叉中线向翼臂端部伸展并达到翼臂端部豁口18与另一侧面的相交线。拨叉12的外侧面呈直面与圆弧面相连形状，两个外侧面呈对称方式。

在驱动阀门动作中，活塞作相向或相反的往复直线运动，靠镶嵌在活塞上的两道密封圈14与缸体内壁接触，以增强密封性。

活塞的移动通过连杆拉动拨叉并带动输出轴转动，以输出扭矩完成对阀门的开关和调节。阀门处于关闭状态时，活塞位于气缸两端并把连杆和拨叉拉开，见图4。阀门处于完全打开状态时，活塞位于气缸中部，并把连杆和拨叉推在一起，见图5。

从图5显示可以看出，阀门完全打开时，连杆10与拨叉12形成配合，连杆的探出端16插入拨叉翼臂17端部的豁口18内，探出端16的一侧边进入拨叉斜面式凹槽19中，拨叉的呈直面与圆弧面相接形状的外侧面与连杆的呈直面与圆弧面相接形状的内侧面相吻合。

连杆的厚度与拨叉厚度相同，保障连杆以足够的强度应对阀门由开到关的瞬间气缸中间腔充满气体的大冲击力。

另外，从显示本实用新型的拨叉连杆式阀门气动执行机构驱动装置输出扭矩特性曲线的图6中可以看出，在对应阀门开启的输出轴转动角θ为0°和90°时输出扭矩M最大，从而使本驱动装置更方便的应用。

Claims (9)

1.一种拨叉连杆式阀门气动执行机构的驱动装置，包括气缸、活塞和输出轴，两个活塞置于气缸缸体内的两侧，输出轴置于气缸中部，其特征在于，还包括拨叉、连杆和连接轴，两个连杆的一端在缸体轴线上分别与固定在活塞内侧中部的连接轴连接，连杆的另一端分别与拨叉两个翼臂的端部连接，拨叉由键联结固定在输出轴上。

2.根据权利要求1所述的拨叉连杆式阀门气动执行机构的驱动装置，其特征在于，与活塞连接的连杆呈弯曲状，弯曲弧度为60°，连杆的内侧面呈直面与圆弧面相接形状。

3.根据权利要求1所述的拨叉连杆式阀门气动执行机构的驱动装置，其特征在于，气缸内的活塞镶嵌有两道密封圈，活塞靠镶嵌的密封圈与缸体内壁接触。

4.根据权利要求1所述的拨叉连杆式阀门气动执行机构的驱动装置，其特征在于，连杆与活塞连接的一端有豁口，固定在活塞内侧中部的连接轴插入连杆端部的豁口内，销轴贯穿豁口两侧连杆端部与插入豁口的连接轴，使连杆可转动地与活塞连在一起。

5.根据权利要求1所述的拨叉连杆式阀门气动执行机构的驱动装置，其特征在于，连杆与拨叉翼臂端部连接的另一端为厚度小的探出端，探出端在连杆的一侧逐渐形成，探出端的前端插入拨叉翼臂端部的豁口内，销轴贯穿豁口两侧拨叉翼臂端部与插入拨叉翼臂端部豁口内的连杆探出端，使连杆可转动地与拨叉连在一起。

6.根据权利要求5所述的拨叉连杆式阀门气动执行机构的驱动装置，其特征在于，拨叉的两个翼臂端部各有一个豁口，分别与两个连杆的探出端连接。

7.根据权利要求5所述的拨叉连杆式阀门气动执行机构的驱动装置，其特征在于，连杆的厚度与拨叉厚度相同。

8.根据权利要求1所述的拨叉连杆式阀门气动执行机构的驱动装置，其特征在于，两个拨叉翼臂各有一个侧面上有从拨叉中线向翼臂端部开出的斜面式凹槽，斜面式凹槽分别置于两个翼臂相对侧面上，凹槽宽度与翼臂端部豁口的宽度相同，凹槽的斜面从拨叉中线向翼臂端部伸展并达到翼臂端部豁口与另一侧面的相交线。

9.根据权利要求1所述的拨叉连杆式阀门气动执行机构的驱动装置，其特征在于，拨叉的呈直面与圆弧面相接形状的外侧面与连杆的呈直面与圆弧面相接形状的内侧面相吻合。

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