CN204493846U - 一种紧凑型阀门驱动机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种紧凑型阀门驱动机构，包括位于缸体内的主轴传动机构、复位机构和活塞连接轴及其导向机构，所述缸体两端分别与上盖、下盖密封连接，所述主轴输出端与转换连接轴固定连接，所述活塞连接轴一端连接上活塞，另一端与主轴复位机构连接，所述主轴贯穿上活塞和活塞连接轴，所述主轴传动机构由与主轴固定连接的传动销和开设在活塞连接轴上且与传动销相匹配的螺旋状传动导槽组成，所述活塞连接轴导向机构由与下盖固定连接的导向销和开设在活塞连接轴上且与导向销相匹配的直线导向槽组成。本实用新型的阀门驱动机构不仅结构更加简单、紧凑，占用空间少，而且还具有传动效率高、有利于减少泄漏等突出优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及阀门驱动装置技术领域，尤其是涉及一种紧凑型阀门驱动机构。
背景技术
阀门是工业管路上控制介质流动的一种重要部件，可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。在现代工业生产中，阀门的开关或开度控制基本采用自动控制、远程控制，阀门驱动机构是此类控制系统的终端。阀门驱动机构直接与阀门连接，其职能是将电能或势能转换为力或力矩，从而为阀门提供驱动力或扭矩，以驱动阀门或者控制阀门位置。根据阀门运动方式的不同，阀门可以分为直行程阀门和角行程阀门，其中的角行程阀门是阀芯和阀杆一起绕阀杆做一定角度的旋转动作，通过以上动作来实现阀门的通断或开度调整。
目前的主流角行程阀门驱动机构包括如下3种：
1、拨叉式阀门驱动机构。其工作原理是：压力介质进入油缸后推动活塞、活塞杆左右移动，进而带动滑块在拨叉导槽内相对移动使拨叉旋转。
2、齿轮齿条式阀门驱动机构。其工作原理是：压力介质进入油缸后，推动活塞、活塞杆左右移动，活塞杆一端为齿条结构且与齿轮啮合传动，从而带动齿轮旋转。
3、旋转叶片式阀门驱动机构。其工作原理是：压力介质进入固定挡块、叶片轴、缸体之间的腔体后，推动叶片轴旋转。但叶片轴所采用的密封结构复杂，泄漏大。
上述的第1种、第2种阀门驱动机构的整体体积较大，不适宜安装在空间有限制的应用场合，尤其是化工厂、船舶、海上石油平台等寸土寸金的空间狭窄场合，而且其传动效率较低，可靠性、通用性、互换性也较差，生产管理成本高；而上述的第3种阀门驱动机构虽然结构较紧凑，但是其密封结构特殊，泄漏大。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种紧凑型阀门驱动机构，结构简单、紧凑，而且密封可靠，传动效率高。
本实用新型要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种紧凑型阀门驱动机构，包括位于缸体内的主轴传动机构、复位机构和活塞连接轴及其导向机构，所述缸体两端分别与上盖、下盖密封连接，所述主轴输出端与转换连接轴固定连接，所述活塞连接轴一端连接上活塞，另一端与主轴复位机构连接，所述主轴贯穿上活塞和活塞连接轴，所述主轴传动机构由与主轴固定连接的传动销和开设在活塞连接轴上且与传动销相匹配的螺旋状传动导槽组成，所述活塞连接轴导向机构由与下盖固定连接的导向销和开设在活塞连接轴上且与导向销相匹配的直线导向槽组成。
优选地，所述的主轴复位机构是由下活塞、下盖和缸体共同形成的密封腔，在所述密封腔上开设第二进油口。
优选地，所述的主轴复位机构是弹簧，所述弹簧位于下盖与上活塞之间，且套接在活塞连接轴上。
优选地，还包括转换连接轴限位机构，所述限位机构由转换法兰、限位螺钉和限位凸肩组成，所述转换法兰与转换连接轴输出端套接，其一端与下盖连接固定，所述限位螺钉与转换法兰连接，所述限位凸肩固定在转换连接轴输出端圆周面上。
优选地，所述主轴传动机构设置两组，每一组主轴传动机构由一个传动销和一个传动导槽相互配合组成，两个传动销均与主轴固定连接。
优选地，所述的活塞连接轴导向机构设置两组，每一组活塞连接轴导向机构由一个导向销和一个导向槽相互配合组成，两个导向销均与下盖固定连接。
优选地，所述的导向销上安装滚轮，所述滚轮与其所在的导向槽之间形成滚动摩擦配合。
优选地，所述的传动销上安装滚轮，所述滚轮与其所在的传动导槽之间形成滚动摩擦配合。
优选地，所述的传动导槽采用法线旋转曲面导槽。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：由于主轴传动机构、复位机构和活塞连接轴及其导向机构均设置在缸体内，且主轴传动机构的螺旋状传动导槽和活塞连接轴导向机构的直线导向槽均集成在活塞连接轴上，当上活塞沿着缸体直线运动时，活塞连接轴与上活塞同步直线运动，但由于活塞连接轴导向机构阻止了上活塞与下盖之间的相对转动，从而使活塞连接轴上的螺旋状传动导槽驱动传动销沿着螺旋状传动导槽相对于活塞连接轴作旋转运动，而传动销又与主轴固定连接，于是使得主轴相对于缸体作旋转运动，通过主轴的旋转运动对外输出角行程即可以控制阀门。其中的主轴、上活塞、活塞连接轴和缸体采用同轴包覆结构，且集成了上活塞直线运动导向和传动销旋转运动传动，不仅可以使得整个阀门驱动机构的结构更加简单、紧凑，占用空间少，极大地提高了化工厂、船舶、海上石油平台等场合的空间利用率，而且保证了阀门驱动机构具有较高的传动效率，并且密封可靠，有利于减少泄漏等问题。
附图说明
图1为本实用新型一种紧凑型阀门驱动机构的立体结构图(实施方式一)。
图2为图1中的紧凑型阀门驱动机构的主视图。
图3为图2中A-A向的剖视图。
图4为图2中B-B向的剖视图。
图5为图2中C向视图。
图6为本实用新型一种紧凑型阀门驱动机构的主视图(实施方式二)。
图中标记：1-转换法兰，2-限位螺钉，3-下盖，4-缸体，5-导向销，6-导向槽，7-主轴，8-上盖，9-上活塞，10-传动导槽，11-传动销，12-活塞连接轴，13-下活塞，14-转换连接轴，15-限位凸肩，16-第一密封圈，17-第二密封圈，18-滚轮，19-第三密封圈，20-弹簧，21-第一进油口，22-平键，23-第二进油口。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图1、图2、图3、图4、图5所示的一种紧凑型阀门驱动机构，主要包括转换法兰1、转换连接轴14、下盖3、缸体4、上盖8、主轴7、活塞连接轴12以及上活塞9和下活塞13，其中，转换法兰1与下盖3通过连接螺栓固定连接，转换连接轴14的输出端与转换法兰1套接，其输入端则通过平键22与主轴7输出端固定连接。所述的下盖3呈倒立的T字形，其相对较小端套接在活塞连接轴12、下活塞13中，且与下活塞13密封连接，其相对较大端通过连接螺栓固定连接在缸体4底部，所述下活塞13同时也与缸体4之间密封连接。所述的上盖8通过连接螺栓固定连接在缸体4顶部，所述上盖8、下盖3分别与缸体4之间密封连接。为了提高缸体4分别与上盖8、下盖3连接的密封性能，在缸体4与上盖8之间、缸体4与下盖3之间分别增加设置密封圈。因此，由下活塞13、缸体4和下盖3共同形成了一个密封腔，即下油缸，在下油缸的下盖3上开设第二进油口23，如图3、图4所示。由下活塞13、下盖3和缸体4共同形成的密封腔配合第二进油口23，共同组成主轴7的复位机构。为了提高下活塞13与缸体4之间密封连接的密封性能，在缸体4与下活塞13之间增加设置第一密封圈16，如图2所示。
所述的主轴7为中空结构通轴，其贯穿缸体4、上活塞9和活塞连接轴12且分别与上盖8、下盖3、上活塞9密封连接。所述的活塞连接轴12、上活塞9、下活塞13均位于缸体4内部，活塞连接轴12为中空结构，其两端分别与上活塞9、下活塞13固定连接，在活塞连接轴12上开设有螺旋状传动导槽10和直线导向槽6。为了进一步提高活塞连接轴12与上活塞9、下活塞13的连接强度，最好是将活塞连接轴12、上活塞9、下活塞13三者一体化加工成型连接，如图2、图3所示，这样既能提高连接强度，还能提高加工效率，节省加工成本。其中的上活塞9与缸体4之间密封连接，为了提高上活塞9与缸体4密封连接的密封性能，在缸体4与上活塞9之间增加设置第二密封圈17，如图2所示。为了提高主轴7与下盖3密封连接的密封性能，在主轴7与下盖3之间增加设置第三密封圈19，如图2所示。
在主轴7上焊接固定与活塞连接轴12上的螺旋状传动导槽10相匹配的传动销11，在下盖3的相对较小端焊接固定与活塞连接轴12上的直线导向槽6相匹配的导向销5。其中，所述传动销11与传动导槽10共同组成主轴7的传动机构，所述导向销5与直线导向槽6共同组成了活塞连接轴12的导向机构。由上活塞9、缸体4以及上盖8和主轴7共同形成了一个密封腔，即上油缸，在上油缸的上盖8上开设有第一进油口21，如图3、图4所示。
本实用新型的阀门驱动机构控制阀门的角行程的工作过程是：压力介质液压油从第一进油口21进入上油缸中，驱动上活塞9、活塞连接轴12一起向下直线运动；当上活塞9沿着缸体4向下直线运动时，活塞连接轴12与上活塞9同步向下直线运动，由于活塞连接轴12的导向机构限制了其运动方向只能是沿着导向槽6向下直线运动，而不能相对于缸体4转动，因此，活塞连接轴12在下行过程中，其上的螺旋状传动导槽10将驱动传动销11沿着螺旋状传动导槽10相对于活塞连接轴12作逆时针旋转运动，而传动销11又与主轴7固定连接，于是，就驱动主轴7相对于缸体4作逆时针旋转运动，通过主轴7的旋转运动来带动转换连接轴14相对于转换法兰1作旋转运动，通过转换连接轴14的转动输出角行程，即可以对阀门输出相应的控制动作。当主轴7需要复位时，从第二进油口23向下油缸中注入压力介质液压油，驱动下活塞13、活塞连接轴12和上活塞9一起相对于缸体4向上作直线运动，活塞连接轴12在上行过程中，其上的螺旋状传动导槽10将驱动传动销11沿着螺旋状传动导槽10相对于活塞连接轴12作顺时针旋转运动，而传动销11又与主轴7固定连接，于是，主轴7相对于缸体4也作顺时针旋转运动，直至主轴7复位。由于主轴7、上活塞9、活塞连接轴12和缸体4采用同轴包覆结构，且将上活塞9直线运动和主轴7连同传动销11的旋转运动均集成在缸体4内部，不仅可以使得整个阀门驱动机构的结构更加简单、紧凑，减少其占用空间，极大地提高了化工厂、船舶、海上石油平台等场合的空间利用率，而且还能够保证阀门驱动机构具有较高的传动效率，并且密封可靠，有利于减少泄漏等问题。
在上述的阀门驱动机构工作过程中，为了更加有效地对角行程阀门进行一定角度范围内的通断控制或开度调整，可以在转换连接轴14上增加限位机构，如图1、图5所示，所述限位机构由转换法兰1、限位螺钉2和限位凸肩15组成，所述转换法兰1与转换连接轴14输出端套接，所述限位螺钉2设置两个，均采用调节螺钉且分别与转换法兰1组成螺纹活动连接，所述限位凸肩15设置两个且均固定连接在转换连接轴14输出端圆周面上，两个限位螺钉2均位于两个限位凸肩15夹角范围之内，两个限位螺钉2之间的间距和两个限位凸肩15之间的夹角均可以根据需要进行设定，通过限位螺钉2与限位凸肩15相互配合，可以限定转换连接轴14的旋转幅度，进而调节主轴7旋转的范围。由于转换法兰1是直接连接于阀门法兰，因而限位机构只传递到阀门驱动机构下的转换法兰1，改善了油缸的受力条件，同时，使得限位机构靠近被控制的阀门，便于现场工人的操作。
所述的主轴7采用通轴设计，有利于主轴7运动的稳定性，并能在主轴7上方显示阀门位置。为了提高主轴7的传动能力和传动效率，增强主轴7的传动稳定性，可以设置两组主轴7的传动机构，且这两组主轴7的传动机构以主轴7为对称轴对称分布，每一组主轴7传动机构由一个传动销11和一个传动导槽10相互配合组成，两个传动销11均与主轴7焊接固定。在每一个传动销11上分别安装滚轮18，所述滚轮18与其所在的传动导槽10之间形成滚动摩擦配合，如图3所示。采用这种结构可以有效地减小摩擦阻力，提高阀门驱动机构的整机传动效率。其中的传动导槽10可以采用法线旋转曲面导槽，以保证传动滚轮18与传动导槽10在任意位置线接触，减小了两者的局部受力，这在重载传动中必不可少。另外，根据阀门速度或力矩在各角度的不同需求，通过改变传动导槽10在各点的斜率，还可实现变速、变扭矩平滑设计。
如图3所示，其中的上活塞9、活塞连接轴12和下活塞13均采用中空结构，且上活塞9、下活塞13均通过内、外两道密封设计，有利于提高上活塞9、下活塞13在主轴7与上下油缸之间直线移动时的稳定性。如图4所示，活塞连接轴12导向机构设置两组，且这两组导向机构以主轴7为对称轴对称分布，每一组导向机构由一个导向销5和一个导向槽6相互配合组成，两个导向销5均与下盖3焊接固定。在每一个导向销5上分别安装滚轮18，所述滚轮18与其所在的导向槽6之间形成滚动摩擦配合，采用这种结构可以有效地减小摩擦阻力，提高阀门驱动机构的整机传动效率。需要指出的是，由于上、下两个油缸的构建都采用常用的轴孔密封或旋转密封，因此，适宜批量生产和质量控制，有利于降低紧凑型阀门驱动机构的生产成本。
实施例2
与上述的实施例1不同的是，如图6所示，所述的主轴7复位机构是弹簧20，所述弹簧20位于下盖3与上活塞9之间，且套接在活塞连接轴12上。由于阀门驱动机构取消了下油缸，而仅保留了上油缸，使得该种阀门驱动机构变为单作用式驱动机构。其工作过程与上述实施例1中的阀门驱动机构的工作过程基本相同，只是主轴7的复位方式不同。具体而言，在上活塞9、活塞连接轴12一起下行过程中，弹簧20被不断压缩，其弹性形变使得弹簧20对上活塞9产生向上的弹性推力；如果上油缸的压力减小至零，则上活塞9、活塞连接轴12将完全复位，相应地，主轴7也完全复位。因此，通过弹簧20来构建主轴7的复位机构，这种单作用式驱动机构可以用于依靠弹簧复位的阀门紧急关断场合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，应当指出的是，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种紧凑型阀门驱动机构，其特征在于：包括位于缸体(4)内的主轴(7)传动机构、复位机构和活塞连接轴(12)及其导向机构，所述缸体(4)两端分别与上盖(8)、下盖(3)密封连接，所述主轴(7)输出端与转换连接轴(14)固定连接，所述活塞连接轴(12)一端连接上活塞(9)，另一端与主轴(7)复位机构连接，所述主轴(7)贯穿上活塞(9)和活塞连接轴(12)，所述主轴(7)传动机构由与主轴(7)固定连接的传动销(11)和开设在活塞连接轴(12)上且与传动销(11)相匹配的螺旋状传动导槽(10)组成，所述活塞连接轴(12)导向机构由与下盖(3)固定连接的导向销(5)和开设在活塞连接轴(12)上且与导向销(5)相匹配的直线导向槽(6)组成。
2.根据权利要求1所述的一种紧凑型阀门驱动机构，其特征在于：所述的主轴(7)复位机构是由下活塞(13)、下盖(3)和缸体(4)共同形成的密封腔，在所述密封腔上开设第二进油口(23)。
3.根据权利要求1所述的一种紧凑型阀门驱动机构，其特征在于：所述的主轴(7)复位机构是弹簧(20)，所述弹簧(20)位于下盖(3)与上活塞(9)之间，且套接在活塞连接轴(12)上。
4.根据权利要求1所述的一种紧凑型阀门驱动机构，其特征在于：还包括转换连接轴(14)限位机构，所述限位机构由转换法兰(1)、限位螺钉(2)和限位凸肩(15)组成，所述转换法兰(1)与转换连接轴(14)输出端套接，其一端与下盖(3)连接固定，所述限位螺钉(2)与转换法兰(1)连接，所述限位凸肩(15)固定在转换连接轴(14)输出端圆周面上。
5.根据权利要求1所述的一种紧凑型阀门驱动机构，其特征在于：所述主轴(7)传动机构设置两组，每一组主轴(7)传动机构由一个传动销(11)和一个传动导槽(10)相互配合组成，两个传动销(11)均与主轴(7)固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种紧凑型阀门驱动机构，其特征在于：所述的活塞连接轴(12)导向机构设置两组，每一组活塞连接轴(12)导向机构由一个导向销(5)和一个导向槽(6)相互配合组成，两个导向销(5)均与下盖(3)固定连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种紧凑型阀门驱动机构，其特征在于：所述的导向销(5)上安装滚轮(18)，所述滚轮(18)与其所在的导向槽(6)之间形成滚动摩擦配合。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种紧凑型阀门驱动机构，其特征在于：所述的传动销(11)上安装滚轮(18)，所述滚轮(18)与其所在的传动导槽(10)之间形成滚动摩擦配合。
9.根据权利要求8所述的一种紧凑型阀门驱动机构，其特征在于：所述的传动导槽(10)采用法线旋转曲面导槽。
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| CN201520128736.7U CN204493846U (zh) | 2015-03-06 | 2015-03-06 | 一种紧凑型阀门驱动机构 |
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Cited By (3)
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| CN104676079A (zh) * | 2015-03-06 | 2015-06-03 | 成都中寰流体控制设备有限公司 | 一种紧凑型阀门驱动机构 |
| CN110553085A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-12-10 | 武汉九欣烨盛能源科技有限公司 | 一种锅炉燃机气动阀结构 |
| WO2022126732A1 (zh) * | 2020-12-18 | 2022-06-23 | 施镇乾 | 传动件、阀门驱动组件和阀门 |
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