CN202545961U - 箱体式气动执行机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种箱体式气动执行机构，包括位置变送器、手轮锁紧机构、定位器、气锁阀、旁通阀、箱体、气缸和输出摆臂、过滤减压阀，其中位置变送器、手轮锁紧机构、定位器、气锁阀、旁通阀、气缸和过滤减压阀安装在箱体内。定位器通过第一摇臂及第二摇臂和丝杆与主轴连接，位置变送器通过第三摇臂及第四摇臂和丝杆与定位器连接，气锁阀和旁通阀通过螺栓一起安装在气缸上；摆臂安装在箱体的外侧。本实用新型箱体式气动执行机构，主轴装配与输出摆臂通过齿轮连接，可以根据实际需要，调整输出摆臂的初始位置。由于气缸采用齿轮齿条活塞活塞气缸，节约了箱体内安装空间较大，可以方便安装其它相关设备，并且减轻了重量。

Description

箱体式气动执行机构

技术领域

本实用新型涉及一种箱体式气动执行机构。

背景技术

目前，我国气动执行器一般由齿轮齿条摆动气缸及相关元器件组成，而实际生产现场往往是高温、多灰尘、强腐蚀等恶劣条件。在这种条件下，气动执行机构的气缸及相关元器件暴露在外面，会对其性能产生影响，对设备的保养、维护产生了不利影响；在管路控制过程中，当管道和阀门通过法兰连接后，由于阀门、管道和气动执行机构的自重，会造成管道弯曲、变形等后果；直行程式气动执行机构由于结构简单、操作性强广泛的应用于各个行业，但采用的是普通活塞杆式气缸，在工作的时候，随着活塞杆的伸缩运动，气缸及相关元器件会随着主轴臂一起绕主轴转动，这个过程中，不但造成设备的震动，并且需要很大摆动空间，往往会造成设备笨重、占用空间较大等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种节约空间、降低维护成本的箱体式气动执行机构。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种箱体式气动执行机构，包括位置变送器（1）、手轮锁紧机构（2）、定位器（3）、气锁阀（4）、旁通阀（5）、箱体（6）、气缸（7）、输出摆臂（8）和过滤减压阀（9），所述位置变送器（1）、手轮锁紧机构（2）、定位器（3）、气锁阀（4）、旁通阀（5）、气缸（7）和过滤减压阀（9）安装在箱体（6）内，位置变送器（1）通过第三摇臂（17）、第四摇臂（19）和丝杆（18）与定位器（3）连接，手轮锁紧机构（2）通过主轴装配（11）、拉杆（13）、U型叉（14）与气缸（7）连接，定位器（3）通过第一摇臂（10）、第二摇臂（16）和丝杆（15）与主轴（59）连接，气锁阀（4）和旁通阀（5）通过螺栓一起安装在气缸（7）上，输出摆臂（8）安装在箱体（6）的外侧。

所述手轮锁紧机构（2）通过主轴装配（11）、拉杆（13）、U型叉（14）与气缸（7）连接。

手轮锁紧机构（2）包括锁紧螺母（20）、锁紧块（21）、夹紧支座（22）、拉紧轴（23）和手轮（24），所述拉紧轴（23）安装在夹紧支座（22）内，手轮（24）安装在拉紧轴（23）的一端，锁紧块（21）安装在拉紧轴（23）的一端，锁紧螺母（20）安装在锁紧块（21）一端，通过螺纹与拉紧轴（23）连接。

所述气锁阀（4）包括阀体（25）、转接头（26）、复位弹簧（27）、滑阀（28）、活塞（29）、先导头外壳（30）、校准弹簧（31）、上盖（32）、调整螺栓（33）、螺栓（34）、钢座（35）、钢珠座（36）和紧定螺钉（37），调整螺栓（33）与上盖（32）连接，钢珠（35）放在钢珠座（36）上，钢珠座（36）装配在校准弹簧（31）上，复位弹簧（27）安装在滑阀（28）上，校准弹簧（31）安装在活塞（29）内，活塞（29）和滑阀（28）安装在先导头外壳（30）内，转接头（26）一端通过紧定螺钉（37）与先导头外壳（30）连接，另一端与阀体（25）连接；上盖（32）通过螺栓（34）与先导头外壳（30）连接。

所述旁通阀（5）包括阀体（38）、密封垫（41）、球阀芯（42）、开关旋钮（43）、轴用挡圈（44）、过气垫（45）、紧定螺钉（46）和丝堵（47），丝堵（47）安装在阀体（38）中，密封垫（41）、球阀芯（42）、开关旋钮（43）和过气垫（45）安装在阀体（38）内，并用紧定螺钉（46）固定过气垫（45），开关旋钮（43）装配在阀体（38）中，并用轴用挡圈（44）将开关旋钮（43）固定在阀体（38）中，球阀芯（42）通过键槽与开关旋钮（43）连接。

所述所述丝堵（47）为3个。

所述阀体（38）内设有气缸接口（39、49）和气锁阀接口（40、48），接口（39）与接口（40）为一组，接通气锁阀（4）的通路U1S1与气缸（7）的进排气口A；接口（48）、（49）为另一组，接通气锁阀（4）的通路U2S2与气缸（7）的进排气口B。

所述气缸（7）包括端盖（50）、弹簧组（51）、缸体（52）、中轴齿轮（53）、活塞（54）和活塞限位机构（55），端盖（50）安装在缸体（52）的两端，弹簧组（51）安装在活塞（54）的活塞槽中，中轴齿轮（53）和活塞（54）安装在缸体（52）中，活塞限位机构（56）连接在活塞（54）上。

所述气缸（7）的中轴齿轮（53）通过键与主轴装配（11）连接。

所述气缸（7）采用齿轮齿条活塞气缸。

所述位置变送器（1）、定位器（3）、气锁阀（4）、过滤减压阀（9）之间的气路连接通过快插接头及气动用塑料软管连接。

本实用新型一种箱体式气动执行机构，主轴与输出摆臂通过齿轮连接，可以根据实际需要，调整输出摆臂的初始位置；箱体采用钢板制造，具有保护与支撑作用，可以有效防止撞击、腐蚀、粉尘、震动、高温等恶劣环境的影响，保证执行机构长期正常工作，延长使用寿命，降低维护成本；由于气缸采用齿轮齿条活塞活塞气缸，节约了箱体内安装空间较大，可以自由安装其它相关设备，并且减轻了重量；箱体式气动执行机构采用平台安装，用户和维护人员无须爬到风门等设备上或高处，在平台上就能方便的对设备进行管理和维护，特别适用于距离平台较远，或温度较高不方便靠近的应用；箱体式气动执行机构适用于高温等恶劣环境，箱体式气动执行机构通过连杆拐臂传动，可以驱动热风门或在高温环境中工作的设备，而箱体式气动执行机构的本体安装布置在平台上，不受高温环境影响，能够正常工作；执行器采用IP66防护顶级，可以将箱体密封，防止灰尘等杂物进入箱体内部，并且在强烈喷水条件下，箱体内部的元件不受有害影响。

附图说明

图1是本实用新型一种箱体式气动执行机构的主视图。

图2是本实用新型一种箱体式气动执行机构的侧视图。

图3是本实用新型一种箱体式气动执行机构的后视图。

图4是本实用新型一种箱体式气动执行机构的角度传递原理图。

图5是本实用新型一种箱体式气动执行机构的原理图。

图6是本实用新型一种箱体式气动执行机构的手轮锁紧机构结构示意图。

图7是本实用新型一种箱体式气动执行机构的气锁阀结构示意图。

图8是本实用新型一种箱体式气动执行机构的旁通阀结构示意图。

图9是本实用新型一种箱体式气动执行机构的气缸结构示意图。

图10是本实用新型一种箱体式气动执行机构的主轴装配的主视图。

图11是本实用新型一种箱体式气动执行机构的主轴装配的俯视图。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图5所示，箱体式气动执行机构，包括位置变送器1、手轮锁紧机构2、定位器3、气锁阀4、旁通阀5、箱体6、气缸7、输出摆臂8和过滤减压阀9，位置变送器1、手轮锁紧机构2、定位器3、气锁阀4、旁通阀5和气缸7安装在箱体6内，位置变送器1通过第三摇臂17及第四摇臂19和丝杆18与定位器3连接，手轮锁紧机构2通过主轴装配11、拉杆13和U型叉14与气缸7连接，定位器3通过第一摇臂10、第二摇臂16和丝杆15与主轴59连接，气锁阀4和旁通阀5通过螺栓一起安装在气缸7上，手轮锁紧机构2通过主轴装配11、拉杆13和U型叉14与气缸7连接，气缸7的中轴齿轮53通过键与主轴装配11连接，输出摆臂8安装在箱体6的外侧。

操作前，应首先旋转手轮24，解除手轮锁紧机构2的保位功能，保证主轴装配11可以灵活转动，然后关闭旁通阀5，使气缸7的内外腔室封闭，相对独立工作。

如图4所示，点O1、O2为轴转动的中心点，O1A为主动轴，轴O1A绕O1点转动；O2B从动轴，轴O2B绕O2点转动，轴O1A、轴O2B之间通过丝杆AB连接，设定轴O1A、轴O2B长度相等，丝杆AB长度与O1 O2的距离相等，故在平行四边形O1 O2BA中，从动角α与主动角β相等，在主动角β变化的过程中，从动角α会随着主动角β的变化而变化，并且始终保持α=β。

在箱体中，随着气缸7中轴齿轮53的转动，带动装配在主轴装配11上主轴59转动，装配在主轴装配11上的第一摇臂10将随着主轴59一起转动，根据上述的角度传递原理，箱体6、在主轴装配11上的第一摇臂10、丝杆15及与定位器3连接的第二摇臂16组成一个四边形角度传递机构LS，将第一摇臂10旋转角度传递给定位器3的主轴，定位器3根据主轴旋转反馈过来的的旋转角度信号相应调整进排气口(OUT1、OUT2)进、排气，进而调整气缸的运动；定位器3连接的第三摇臂17、丝杆18、位置变送器1连接的第四摇臂19及箱体6组成另一个四边形角度传递机构LS，当第一摇臂10传旋转角度传递给定位器3主轴的同时，定位器3主轴旋转，带动与定位器3连接的第三摇臂17、丝杆18、与位置变送器1连接的第四摇臂19一起运动，进而将旋转角度传递给位置变送器1的主轴；位置变送器1将旋转角度经由电子装置转换成一个4～20mA的信号，传递给控制系统，这个过程中，气缸7的中轴齿轮53旋转角度、主轴59转动旋转角度、第一摇臂10旋转角度、定位器3主轴旋转角度和位置变送器1主轴旋转角度是同时、等值变化的。

如图5所示，箱体式气动执行机构工作原理图，定位器3的进排气口OUT1、气锁阀4的通路S1U1与气缸7进排气口A形成一个气路通路①；定位器3的进排气口OUT2、气锁阀4的通路S2U2与气缸7进排气口B形成另一个气路通路②。

压缩空气接入气动执行机构后，压缩空气经过过滤减压阀9形成稳定的0.5MPa工作气源，然后通过三通接头，气路分为2个支路，一路工作气源通入气锁阀4的先导头中，由于工作气源的压力为0.5MPa，大于气锁阀4设定的开启压力值（0.33MPa），开启阀体25中气动三通阀，气锁阀4启动，此时气锁阀4中S口与U口相接通，气路通道①、②开通，气路通道①、②分别作为进气通道和排气通道；另一路工作气源进入定位器3中，作为定位器3的工作气源使用，定位器3接受到控制系统给定的角度位移信号后，与机械反馈（LS）的实际位置信号相比较、计算得出角度偏差，然后定位器3的进排气孔会根据实际的角度偏差值进气、排气（这里以从OUT1口进气为例），工作气源通过气锁阀4的进气通道S1U1，经气缸7的进排气口A进入气缸7端部腔体中，与此同时，气缸7另一腔体的气体从气缸7的进排气口B,经过气锁阀4的U2S2排气通路进入到定位器3中，然后从定位器3的排气孔OUT2排出，工作气源推动活塞54向中间运动，而活塞54上的齿轮会带动中轴齿轮53顺时针转动，中轴齿轮53带动在主轴装配11转动，装配在主轴装配11的第一摇臂10跟随转动，带动机械反馈（LS）传递角位移，定位器3再次根据机械反馈（LS）传递的角位移与控制系统给定角度位移信号比较、计算，调整进排气口(OUT1、OUT2)的工作方式，在调整过程中，如果调整过大，定位器3将会反向微调，经过调整，主轴装配11连接的输出摇臂8会到达控制系统给要求位置。同样采用角度传递原理，角度位移会传递给电厂风门等相关设备，从而控制现场设备。调整结束后，可以断开气源,气锁阀4的先导头工作气体排出，压力小于给定的先导压力（0.25MPa），气锁阀4中的阀体25气动三通阀迅速复位，此时气锁阀4将会把气缸7和定位器3断开，气缸7内外腔室封闭，没有气体的流动，气缸7的中轴齿轮53将保持原位固定，气锁阀4达到保位功能，并且可以开启机手轮锁紧机构2，近一步固定主轴装配11，实现保位功能，在调整过程中，位置变送器1将随时随地的把主轴装配11角度位移变化情况传递给控制系统，以便工作人员操作。

位置变送器1是基于涡流效应，将传感器检测到的主轴旋转角度经由电子装置转换成一个4～20mA的信号，它有2个传感器安装在由两个偏心圆柱组成的转子内，当转子转动时，传感器中的一个检测到偏心圆柱增加的距离，而另一个检测到偏心圆柱减少的距离，经电子电路将来自传感器的信号经解调后，经过调节和放大，产生一个与主轴转动成正比的4～20mA的信号。

如图6所示，是手轮锁紧机构2，包括锁紧螺母20、锁紧块21、夹紧支座22、拉紧轴23和手轮24，拉紧轴23安装在夹紧支座22内；手轮24安装在拉紧轴23的一端；锁紧块21（在上面设计有一个宽度为4的开口L）安装在拉紧轴23的一端；锁紧螺母20安装在锁紧块21一端，与拉紧轴23连接；锁紧块21在φ18孔装入拉杆13后，将会随着拉杆13的运动而绕拉紧轴23旋转，当执行机构到达某一需要位置后，旋转手轮24，此时拉紧轴23上的锁紧螺母20向右移，与夹紧支座22一起将锁紧块21加紧，开口L的宽度缩小，进而固定拉杆13，实现手动锁紧功能。

定位器3(采用ABB的TZID-C智能定位器)是本气动执行机构的控制元件，它根据控制信号，工作气源将通过一个进排气口（OUT1或OUT2）进入下一个气路通路（①或②）；同时另一进排气口（OUT2或OUT1）为排气口，从气缸（7）中排出的气体经气路通路（②或①）进入此排气口排出，实现对气路控制。

如图7所示，是气锁阀4结构示意图，气锁阀4包括阀体25、转接头26、复位弹簧27、滑阀28、活塞29、先导头外壳30、校准弹簧31、上盖32、调整螺栓33、螺栓34、钢珠35、钢珠座36和紧定螺钉37，调整螺栓33与上盖32连接，钢珠35放在滚珠座36上，滚珠座36装配在校准弹簧31上，复位弹簧27安装在滑阀28上，校准弹簧31安装在活塞29内，活塞29和滑阀28安装在先导头外壳30内；转接头26一端通过紧定螺钉36与先导头外壳30连接，另一端与阀体25连接；上盖32通过螺栓34与先导头外壳30连接，在气动系统中的许多应用场合中，安全因素通常是需要注意的的一个重要因素，一旦发生故障现象，执行机构应立即停止工作，气锁阀4安装固定在气动执行机构进出气口就可以实现这功能，气锁阀4包含一个气动压力开关即先导头，按要求控制阀体25的两组气动三通阀，当从P口进入先导头的工作压力低于先导压力时（设置为0.25MPa），气锁阀4将执行机构就地锁定，在高于设定的先导压力值0.08MPa（即开启压力达到0.33MPa）时，气锁阀4才能重新启动，这样就可以避免气压波动引起的连续气锁，通过旋转调整螺栓33，即调整校准弹簧31的压缩量来设定先导压力，调整好后，旋转螺母将调整螺栓33锁紧，当工作气源（由P口进入）高于设定开启压力时，工作气源克服校准弹31负荷，活塞29升起，工作气源穿过滑阀28的中心孔，并通过转接头26的中心孔，迅速开启阀体25的两组气动三通阀，U口和E口迅速关闭，与此同时U口和S口开启，当工作压力低于设定先导压力值(0.25MPa）时，活塞29被校准弹簧31推下去，封闭滑阀28的的中心孔，阀体25的气动三通阀组迅速复位，U口和E口迅速开启，同时U口和S口关闭。

如图8所示，是旁通阀5结构，旁通阀5包括阀体38、密封垫41、球阀芯42、开关旋钮43、轴用挡圈44、过气垫45、紧定螺钉46、丝堵47，丝堵47安装在阀体38中，密封垫41、球阀芯42、开关旋钮43和过气垫45安装在阀体38内，并用紧定螺钉46固定过气垫45，开关旋钮43装配在阀体38中，并用轴用挡圈44将开关旋钮43固定在阀体38中，球阀芯42通过键槽与开关旋钮43连接，阀体38内设有气缸接口39、49和气锁阀接口40、48，在执行机构需要手动调整时，可以关闭工作气源，旋转开关旋钮43打开旁通阀5，这时气缸7的进排气孔A、B相通，气缸7的活塞54内外腔室连通，可以轻松调整气缸7的中轴齿轮53，实现对执行机构的调整。

如图9所示，气缸7内部结构示意图，包括端盖50、弹簧组51、缸体52、中轴齿轮53、活塞54和活塞限位机构55，端盖50安装在缸体52的两端，弹簧组51安装在活塞54的活塞槽中，中轴齿轮53和活塞54安装在缸体52中，活塞限位机构56连接在活塞54上，气缸7采用齿轮齿条活塞活塞气缸，当工作气源从B口进入气缸时，气体推动活塞54向两端(缸盖端)直线运动，活塞54上的齿条带动中轴齿轮53上的齿轮逆时针方向转动，此时气缸7两端的气体从A口排出。反之，当工作气源从A口进入气缸两端时，气体推动活塞54向中间直线运动，活塞54上的齿条带动中轴齿轮53上的齿轮顺时针方向转动，此时气缸7中间的气体从B口排出，气动执行机构通过相关元器件改变进排气孔A和B的进气、排气带动中轴齿53转动实现角位移的变化，活塞限位机构55与活塞54连接，通过改变活塞限位机构55改变活塞54的行程的直线行程，进而改变与活塞54啮合的中轴齿轮53转动角度，实现改变气缸角行程的调整。

如图10、11所示，是主轴装配11的装配图，首先将在套臂12的键槽位置放入键63（在键上开有沉孔），并用紧定螺钉56把键63固定在套臂12的键槽内，然后把第一摇臂10安装在键63的位置上，并用紧定螺钉57固定；在主轴59的键槽位置放入键62，将装有第一摇臂10的套臂12放置在箱体6的安装位置处；将方形座外球面球轴承61（以后简称球面轴承）装配在主轴59的安装位置上，然后将主轴59穿过箱体6和套臂12，将装有套臂12和球面轴承61的主轴59装配到箱体6内，然后用紧固件60固定在箱体6上，完成主轴装配11的组装。

Claims (10)

1.一种箱体式气动执行机构，其特征在于：包括位置变送器（1）、手轮锁紧机构（2）、定位器（3）、气锁阀（4）、旁通阀（5）、箱体（6）、气缸（7）和输出摆臂（8）、过滤减压阀（9），所述位置变送器（1）、手轮锁紧机构（2）、定位器（3）、气锁阀（4）、旁通阀（5）、气缸（7）和过滤减压阀（9）安装在箱体（6）内，位置变送器（1）通过第三摇臂（17）、第四摇臂（19）和丝杆（18）与定位器（3）连接，手轮锁紧机构（2）通过主轴装配（11）、拉杆（13）、U型叉（14）与气缸（7）连接，定位器（3）通过第一摇臂（10）、第二摇臂（16）和丝杆（15）与主轴（59）连接，气锁阀（4）和旁通阀（5）通过螺栓一起安装在气缸（7）上，输出摆臂（8）安装在箱体（6）的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种箱体式气动执行机构，其特征在于：所述手轮锁紧机构（2）通过主轴装配（11）、拉杆（13）、U型叉（14）与气缸（7）连接。

3.根据权利要求2所述的一种箱体式气动执行机构，其特征在于：所述手轮锁紧机构（2）包括锁紧螺母（20）、锁紧块（21）、夹紧支座（22）、拉紧轴（23）和手轮（24），所述拉紧轴（23）安装在夹紧支座（22）内，手轮（24）安装在拉紧轴（23）的一端，锁紧块（21）安装在拉紧轴（23）的另一端，锁紧螺母（20）安装在锁紧块（21）一端，通过螺纹与拉紧轴（23）连接。

4.根据权利要求1所述的一种箱体式气动执行机构，其特征在于：所述气锁阀（4）包括阀体（25）、转接头（26）、复位弹簧（27）、滑阀（28）、活塞（29）、先导头外壳（30）、校准弹簧（31）、上盖（32）、调整螺栓（33）、螺栓（34）、钢珠（35）、钢珠座（36）和紧定螺钉（37），调整螺栓（33）与上盖（32）连接，钢珠（35）放在滚珠座（36）上，滚珠座（36）装配在校准弹簧（31）上，复位弹簧（27）安装在滑阀（28）上，校准弹簧（31）安装在活塞（29）内，活塞（29）和滑阀（28）安装在先导头外壳（30）内，转接头（26）一端通过紧定螺钉（37）与先导头外壳（30）连接，另一端与阀体（25）连接，上盖（32）通过螺栓（34）与先导头外壳（30）连接。

5.根据权利要求1所述的一种箱体式气动执行机构，其特征在于：所述旁通阀（5）包括阀体（38）、密封垫（41）、球阀芯（42）、开关旋钮（43）、轴用挡圈（44）、过气垫（45）、紧定螺钉（46）、丝堵（47），丝堵（47）安装在阀体（38）中，密封垫（41）、球阀芯（42）、开关旋钮(43)和过气垫（45）安装在阀体（38）内，并用紧定螺钉（46）固定过气垫（45），开关旋钮（43）装配在阀体（38）中，并用轴用挡圈（44）将开关旋钮（43）固定在阀体（38）中，球阀芯（42）通过键槽与开关旋钮（43）连接。

6.根据权利要求5所述的一种箱体式气动执行机构，其特征在于：所述丝堵（47）为3个。

7.根据权利要求5所述的一种箱体式气动执行机构，其特征在于：所述阀体（38）内设有气缸接口（39、49）和气锁阀接口（40、48）。

8.根据权利要求1所述的一种箱体式气动执行机构，其特征在于：所述气缸（7）包括端盖（50）、弹簧组（51）、缸体（52）、中轴齿轮（53）、活塞（54）和活塞限位机构（55），端盖（50）安装在缸体（52）的两端，弹簧组（51）安装在活塞（54）的活塞槽中，中轴齿轮（53）和活塞（54）安装在缸体（52）中，活塞限位机构（56）连接在活塞（54）上，气缸（7）的中轴齿轮（53）通过键与主轴装配（11）连接。

9.根据权利要求1所述的一种箱体式气动执行机构，其特征在于：所述气缸（7）采用齿轮齿条活塞气缸。

10.根据权利要求1所述的一种箱体式气动执行机构，其特征在于：所述位置变送器（1）、定位器（3）、气锁阀（4）、过滤减压阀（9）之间的气路连接通过快插接头及气动用塑料软管连接。

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