CN208417609U

CN208417609U - 气动继动器

Info

Publication number: CN208417609U
Application number: CN201821214533.XU
Authority: CN
Inventors: 胡正超; 雷科扬
Original assignee: Chen Xing Instrument (chengdu) Co Ltd
Current assignee: Chen Xing Instrument (chengdu) Co Ltd
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2019-01-22
Anticipated expiration: 2028-07-30

Abstract

本实用新型涉及气动继动器，包括基压体和背压体，背压壳体内置螺纹，继动器的进气阀座以螺纹连接方式旋入背压壳体内，使得进气阀座可在背压壳体内轴向移动，移动完成后用紧定螺钉固定；继动器的进气阀芯尾部增长形成尾部直柄段，尾部直柄段插入由压环和导向套形成的组件，然后作为一个整体安装在进气阀座内；进气阀芯和继动器的排气阀芯的中心设置通孔，该通孔与继动器的膜片座中心通孔对接形成排气通道，排气通道开设导通孔与继动器的输出腔导通。本实用新型中进气阀座可作轴向移动、阀芯长度可做相对调整、进气阀芯有效工作面积小的继动器，使输出回差减小、两工况过渡时出现的突跳值减小、不灵敏区域减窄，使泄漏流量平衡点远离继动器工作范围内。

Description

气动继动器

技术领域

本实用新型涉及技术领域，具体涉及一种气动继动器。

背景技术

气动继动器是为气动仪表提供高精度的受控气源，气动继动器的输出精度决定了气动仪表的工作精度，气动继动器动态特性直接影响到气动仪表工作的稳定性。图1所示继动器是一种国内常用的继动器，如图2当背压Pn增加输出压力P+ 0=f（Pn）随之增加，当背压Pn减小输出压力P- 0=f（Pn）随之减小，要保证在指定的背压Pn下有P+ 0=P- 0，（即△P₀≈0）则必须严格保证当膜片座15向移动的膜片14、16有效工作面积与向移动后的膜片14、16有效工作面积相等，由于制造、装配等若干因数使得△P₀≠0，△P₀就是在这个指定点上的回差。装配后膜片14、16处于壳体内部其位置及状态无法检测，制造误差、装配误差、乃至紧固螺钉压持程度均将影响到膜片14、16位置状态，即直接影响到膜片14、16有效工作面积，所以这个回差值处于不可控且较大。气动继动器的工作是两种工况交替的动态平衡的过程，第一工况是进气阀打开排气阀关闭，第二工况是进气阀关闭排气阀打开，将这两种工况的输出方程相减有：

△P₀≈（△P₀*A_进+T_弹）/（A_输出-A_进）…………（1）

△P₀—输出压力的突变值(又称：转控误差)

Ps—气源压力

A_进—进气阀芯的有效作用面积

T_弹—弹簧力

A_输出—输出腔有效作用面积

△P₀就是两种工况相互过渡输出压力的突变值，对继动器输出特性极为不利。从上式可知减小A_进使△P₀减小，图1所示的输入阀芯的有效面积A_进减小的可能极小，它的转控误差相对比较大，输出特性较差。由图2可知，继动器从第一工况到第二工况之间存在一个不灵敏区，在这个区域内对于一个Pn值，输出压力P₀值是不确定的，这对继动器特性是极为不利的。

继动器处于平衡状态输出流量为零，继动器也可因进气阀、排气阀的泄漏量不同引起第一工况、第二工况或两工况交替的工作状态。输出压力增大进气阀芯两端压差减小泄漏量减小，而排气阀芯两端压力增大泄漏量增大，泄漏量Q与输出压力曲线见图6，这两条曲线有一交点E，对应的输出压力P_E，在此点进气阀与排气阀泄漏量Q相等，在此点附近就是两工况的过渡区，在这过渡区内输出压力变化不灵敏反应迟钝、回差大、输出压力有可能突变。解决这个问题：一是减小不灵敏区的宽度，二是控制P_E点不出现在继动器工作范围内。根据上述公式（1）及图6可知，减小不灵敏区需减小进气阀芯的有效面积A_进，控制P_E位置需控制两阀芯的泄漏量，这两条措施在图1所示的结构上均无法实现。气源P_S不稳定发生波动△P_S导致输出压力Po变化△P₀，将气源波动变化代入第一工况输出方程中整理、比较有：

△P₀/△P_S=—A进/（A输出-A进）…………（2）

从（2）式可知，输出压力受到影响的大小与进气阀芯有效作用面积A_进有关，A_进愈大气源波动的影响愈大，而图1所示的阀芯结构要减小A_进的裕度极有限。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种回差、死区误差小，动态特性稳定的气动继动器。用于解决继动器膜片座向左移动的有效面积与向右移动后的有效面积不相等，在系统力平衡要求下而引起的输出回差问题，继动器的进气阀芯的有效面积较大，在两工况过渡时出现的突跳值较大、不灵敏区域大的问题，同时减小输入气源压力波动对输出压力的影响，输出流量为零时控制泄漏流量平衡点远离继动器工作范围。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种气动继动器，该继动器包括基压体和背压体两部分：

所述背压体的背压壳体内置螺纹，继动器的进气阀座以螺纹连接方式旋入背压壳体内，使得进气阀座可在背压壳体内轴向移动，移动完成后用端面紧定螺钉固定；

所述继动器的进气阀芯尾部增长形成尾部直柄段，所述尾部直柄段插入由压环和导向套形成的组件，然后作为一个整体安装在进气阀座内；

所述进气阀芯和继动器的排气阀芯的中心设置通孔，该通孔与继动器的膜片座中心通孔对接形成排气通道，所述排气通道开设导通孔与继动器的输出腔导通。

作为本方案的进一步改进，所述继动器具体包括进气阀芯、排气阀芯、密封座、膜片压板、膜片座、排气环、背压壳体、膜片A、膜片座、基压壳体、膜片B、进气阀座；所述背压壳体和基压壳体对接并形成空腔，基压壳体另一端设计有气源压力输入口；

所述密封座固定在背压壳体内，所述膜片座前端安装在密封座内并伸入背压壳体内，膜片座末端位于背压壳体和基压壳体形成的空腔内，所述膜片压板安装在膜片座末端，膜片压板上安装膜片A和膜片B，所述膜片A和膜片B之间设置有一圈隔板，所述排气环套接在膜片A和膜片B之间的膜片压板上；

所述膜片A、背压壳体、密封座之间形成背压腔；

所述膜片A、膜片B、排气环、隔板之间形成排空腔；

所述膜片B、膜片压板、基压壳体之间形成基压腔；

所述进气阀座、排气阀芯、膜片座、密封座之间形成输出腔，该输出腔开设通孔用于输出放大器输出压力；

所述进气阀座、进气阀芯、背压壳体、挡圈之间形成进气腔，该进气腔开设有用于输入气源压力的通孔。

作为本方案的进一步改进，还包括复位弹簧，所述进气阀芯、排气阀芯、复位弹簧、压环、导向套、挡圈依次装入进气阀座。

作为本方案的进一步改进，所述密封座与背压壳体之间安装有密封圈A，密封座与膜片座之间安装有密封圈B；

所述进气阀座前后两端与背压壳体之间分别安装有密封圈C和密封圈D；

所述导向套与进气阀座之间安装有密封圈E，导向套与进气阀座之间安装有密封圈F。

作为本方案的进一步改进，述进气阀座外壁设置有两道外圆槽，所述密封圈C和密封圈D分别位于外圆槽内。

本实用新型的有益效果是：通过调整进气阀座，排气阀芯随之轴向移动改变了排气阀芯的相对长度，有效工作面积就成了可控参数，根据系统平衡关系，回差也就得到一定的抑制。设计上维持进气阀芯的密封比压，增大进气阀芯尾部直柄段的直径，能大幅度的减小进气阀芯的有效工作面积，使得突跳值、不灵敏区域及气源压力波动对输出压力的影响均将得到改善，静态特性、动态特性及泄漏流量平衡点的改善仅是依赖于低成本的实现了阀芯的相对长度可调及进气阀芯的面积减小，降低了相关零件的加工精度、大幅度减少了装配人工，所以本实用新型带来的产业利益较大。

附图说明

图1为现有技术继动器结构示意图；

图2为继动器理论工作特性曲线；

图3为实施例1的结构示意图；

图4为实施例2的结构示意图；

图5为膜片片运动时有效工作面积的变化规律示意图；

图6为继动器平衡时泄漏流量特性曲线；

图7为实施实例3单作用结构示意图；

图8为实施实例3双作用机构示意图。

图中：

Ps-气源压力， Pn-控制压力， Po-放大器输出压力；

P_E-进气阀泄漏流量曲线与排气阀泄漏流量曲线的交点所对应的输出压力；

△Po-输出压力的突变值(又称：转控误差)，△Pn-不灵敏区域宽度；

A_进-进气阀芯的有效作用面积， T_弹-弹簧力， A_输出-输出腔有效作用面积；

图1中：10-复位弹簧，11-进气阀芯，12-排气阀芯，13-排气孔，14-膜片A，15-膜片座，16-膜片B，17-输入腔，18-输出腔，19-排气腔，20-基准压力腔，21-背压腔。

图3、图4中：30-进气阀芯，31-排气阀芯，32-密封座，33-膜片压板，34-排气环，35-背压壳体，36-膜片A，37-隔板，38-膜片座，39-基压壳体，40-膜片B，59-基压腔，60-排空腔，61-背压腔，62-密封圈A，63-密封圈B，64-输出腔，65-密封圈C，66-导通孔，67-进气腔，68-密封圈D，69-排气通道，0-密封圈E，71-密封圈F，72-紧定螺钉，73-挡圈，74-压环，75-导向套，76-进气阀座，77-复位弹簧，L-尾部直柄段。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

实施例1

如图3所示，一种气动继动器，该继动器包括基压体和背压体两部分：背压体的背压壳体35内置螺纹，继动器的进气阀座76以螺纹连接方式旋入背压壳体35内，使得进气阀座76可在背压壳体35内轴向移动，移动完成后用紧定螺钉72固定；继动器的进气阀芯30尾部增长形成尾部直柄段L，尾部直柄段L插入由压环74和导向套75形成的组件，然后作为一个整体安装在进气阀座76内；进气阀芯30和继动器的排气阀芯31的中心设置通孔，该通孔与继动器的膜片座38中心通孔对接形成排气通道69，排气通道69开设导通孔66与继动器的输出腔64导通。优选的，进气阀芯30和排气阀芯31一体成型作为一个整体，紧定螺钉72设置在背压壳体35的外端面。

为了使本实施例的叙述更加详细，本实施例将对继动器的结构做出具体说明，本方案中使用的继动器除了上述改进以外，其余部分均可采用现有技术中继动器的结构。

如图3所示，继动器具体包括进气阀芯30、排气阀芯31、密封座32、膜片压板33、膜片座38、排气环34、背压壳体35、膜片A36、膜片座38、基压壳体39、膜片B40、进气阀座76；背压壳体35和基压壳体39对接并形成空腔，基压壳体39另一端设计有气源压力输入口；密封座32固定在背压壳体35内，膜片座38前端安装在密封座32内并伸入背压壳体35内，膜片座38末端位于背压壳体35和基压壳体39形成的空腔内，膜片压板33安装在膜片座38末端，膜片压板33上安装膜片A36和膜片B40，膜片A36和膜片B40之间设置有一圈隔板37，排气环34套接在膜片A36和膜片B40之间的膜片压板33上。

膜片A36、背压壳体35、密封座32之间形成背压腔61；

膜片A36、膜片B40、排气环34、隔板37之间形成排空腔60；

膜片B40、膜片压板33、基压壳体39之间形成基压腔59；

进气阀座76、排气阀芯31、膜片座38、密封座32之间形成输出腔64，该输出腔64开设通孔用于输出放大器输出压力；

进气阀座76、进气阀芯30、背压壳体35、挡圈73之间形成进气腔67，该进气腔67开设有用于输入气源压力的通孔。

作为本实施例的进一步改进，即为了实现进气阀芯30、排气阀芯31的调节，还包括复位弹簧77，进气阀芯30、排气阀芯31、复位弹簧77、压环74、导向套75、挡圈73依次装入进气阀座76。最后为了增强气密性，密封座32与背压壳体35之间安装有密封圈A62，密封座32与膜片座38之间安装有密封圈B63；进气阀座76前后两端与背压壳体35之间分别安装有密封圈C65和密封圈D68；导向套75与进气阀座76之间安装有密封圈E70，导向套75与进气阀座76之间安装有密封圈F71，作为本方案的进一步改进，述进气阀座76外壁设置有两道外圆槽，密封圈C65和密封圈D68分别位于外圆槽内。

实施例2

如图4所示，一种气动继动器，该继动器包括基压体和背压体两部分：背压体的背压壳体35内置螺纹，继动器的进气阀座76以螺纹连接方式旋入背压壳体35内，使得进气阀座76可在背压壳体35内轴向移动，移动完成后用紧定螺钉72固定；继动器的进气阀芯30尾部增长形成尾部直柄段L，尾部直柄段L插入由压环74和导向套75形成的组件，然后作为一个整体安装在进气阀座76内；进气阀芯30和继动器的排气阀芯31的中心设置通孔，该通孔与继动器的膜片座38中心通孔对接形成排气通道69，排气通道69开设导通孔66与继动器的输出腔64导通。优选的，进气阀芯30和排气阀芯31一体成型作为一个整体，紧定螺钉72设置在背压壳体35的外端面。

与实施例1相比，本实施例的区别在于基压体的设计，如图3所示，在实施例1中继动器的输出形式为单输出继动器，在本实施例中则选择为双输出继动器，由图4可以看出，在本实施例中的背压壳体35和基压壳体39完全相同，其内部结构也完全相同。

实施例3

如图7、图8所示，将基压壳体上部的Ps气路进行调整，气源直接进入工作腔60，这样工作腔60就作为基压腔，工作腔59作为排空腔，其它未涉及结构不发生改变。

工作原理说明：

当膜片位置制造、装配的结果也不是理想状态，同时由图5可知膜片处于不同位置就有不同的当量直径即不同的有效工作面积。通过调整进气阀座76，排气阀芯31随之轴向移动改变了排气阀芯31的相对长度，有效工作面积就成了可控参数，根据系统平衡关系，回差也就得到一定的抑制。设计上维持进气阀芯的密封比压，增大进气阀芯尾部直柄段的直径，能大幅度的减小进气阀芯的有效工作面积A_进，使得突跳值△Po、不灵敏区域△Pn及气源压力波动对输出压力的影响均将得到改善。

在输出流量为零时，进气阀芯、排气阀芯的泄漏流量如图6，微量调整进气阀座76使泄漏量改变，使继动器的工作范围处于P_E点的边或边，有效地远离P_E点区域。

例如，调整进气阀座向移动，进气阀芯30泄漏量增大排气阀芯31泄漏量减小，继动器将工作在第二工况，工作范围处于 P_E的边P_D点。

例如，调整进气阀座向移动，进气阀芯30泄漏量减小排气阀芯31泄漏量增大，继动器将工作在第-工况，工作范围处于 P_E的边P_F点。

在排气通道69上设置一导通孔66与输出腔相通，造成继动器有一个恒定的泄漏流量相当于排气阀芯的泄漏量，继动器将始终工作在第一工况，工作范围固定在P_E点的边P_F点。

使用本方案后，有效工作面积A_进减小，使P_E点范围变窄，这就给微量调整进气阀座提供了条件。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种气动继动器，该继动器包括基压体和背压体两部分，其特征在于：

所述背压体的背压壳体（35）内置螺纹，继动器的进气阀座（76）以螺纹连接方式旋入背压壳体（35）内，使得进气阀座（76）可在背压壳体（35）内轴向移动，移动完成后用紧定螺钉（72）固定；

所述继动器的进气阀芯（30）尾部增长形成尾部直柄段（L），所述尾部直柄段（L）插入由压环（74）和导向套（75）形成的组件，然后作为一个整体安装在进气阀座（76）内；

所述进气阀芯（30）和继动器的排气阀芯（31）一体成型作为一个整体，其中心设置通孔，该通孔与继动器的膜片座（38）中心通孔对接形成排气通道（69），所述排气通道（69）开设导通孔（66）与继动器的输出腔（64）导通。

2.根据权利要求1所述的气动继动器，其特征在于，所述继动器具体包括进气阀芯（30）、排气阀芯（31）、密封座（32）、膜片压板（33）、膜片座（38）、排气环（34）、背压壳体（35）、膜片A（36）、膜片座（38）、基压壳体（39）、膜片B（40）、进气阀座（76）；所述背压壳体（35）和基压壳体（39）对接并形成空腔，基压壳体（39）另一端设计有气源压力输入口；

所述密封座（32）固定在背压壳体（35）内，所述膜片座（38）前端安装在密封座（32）内并伸入背压壳体（35）内，膜片座（38）末端位于背压壳体（35）和基压壳体（39）形成的空腔内，所述膜片压板（33）安装在膜片座（38）末端，膜片压板（33）上安装膜片A（36）和膜片B（40），所述膜片A（36）和膜片B（40）之间设置有一圈隔板（37），所述排气环（34）套接在膜片A（36）和膜片B（40）之间的膜片压板（33）上；

所述膜片A（36）、背压壳体（35）、密封座（32）之间形成背压腔（61）；

所述膜片A（36）、膜片B（40）、排气环（34）、隔板（37）之间形成排空腔（60）；

所述膜片B（40）、膜片压板（33）、基压壳体（39）之间形成基压腔（59）；

所述进气阀座（76）、排气阀芯（31）、膜片座（38）、密封座（32）之间形成输出腔（64），该输出腔（64）开设通孔用于输出放大器输出压力；

所述进气阀座（76）、进气阀芯（30）、背压壳体（35）、挡圈（73）之间形成进气腔（67），该进气腔（67）开设有用于输入气源压力的通孔。

3.根据权利要求2所述的气动继动器，其特征在于，还包括复位弹簧（77），所述进气阀芯（30）、排气阀芯（31）、复位弹簧（77）、压环（74）、导向套（75）、挡圈（73）依次装入进气阀座（76）。

4.根据权利要求3所述的气动继动器，其特征在于，所述密封座（32）与背压壳体（35）之间安装有密封圈A（62），密封座（32）与膜片座（38）之间安装有密封圈B（63）；

所述进气阀座（76）前后两端与背压壳体（35）之间分别安装有密封圈C（65）和密封圈D（68）；

所述导向套（75）与进气阀座（76）之间安装有密封圈E（70），导向套（75）与进气阀座（76）之间安装有密封圈F（71）。

5.根据权利要求4所述的气动继动器，其特征在于，所述进气阀座（76）外壁设置有两道外圆槽，所述密封圈C（65）和密封圈D（68）分别位于外圆槽内。