CN211901759U - 气动执行器及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种气动执行器及其控制系统，所述气动执行器包括壳体和设置于壳体内可往复运动的活塞，活塞将壳体的内腔分成第一腔室和第二腔室，壳体的内壁上固定有导向柱，活塞套设在导向柱上可沿导向柱的轴向往复运动，导向柱将所述第二腔室分成活塞内腔和活塞外腔，且所述活塞外腔的横截面大于所述活塞内腔的横截面。该气动执行器只需要一套气动泵和其他气动附件控制，保证气体排量一定的情况下，改变作用活塞的横截面，当气动泵输出的气体直接输入至活塞外腔时，以慢速驱动活塞伸出壳体；当气动泵输出的气体输入至活塞内腔时，由于横截面减小，同样的进气量所产生的气动执行器的位移增大，从而达到快速动作的目的，以实现不同速度输出，满足不同动作的要求。

Description

气动执行器及其控制系统

技术领域

本公开涉及控制元器件领域，具体地，涉及一种气动执行器及其控制系统。

背景技术

气动执行器是用气压力驱动启闭或调节阀门的执行装置。相关技术中，核电双速气动执行器，通常利用排量不同的两套气泵和气动阀门，以实现双速输出的目的。即，一个气动执行器需要配套两套电机、气泵、电磁换向阀以及其他气动附件，成本较高，系统相对复杂且可靠性降低。

实用新型内容

本公开的第一个目的是提供一种气动执行器，该气动执行器能够解决现有的气动执行器复杂且稳定性差等问题。

本公开的第二个目的是提供一种气动执行器控制系统，该控制系统包括本公开提供的气动执行器。

为了实现上述目的，本公开提供一种气动执行器，包括壳体和设置于所述壳体内可往复运动的活塞，所述活塞将所述壳体的内腔分成第一腔室和第二腔室，所述壳体的内壁上固定有导向柱，所述活塞套设在所述导向柱上可沿所述导向柱的轴向往复运动，所述导向柱将所述第二腔室分成活塞内腔和活塞外腔，且所述活塞外腔的横截面大于所述活塞内腔的横截面。

可选地，所述导向柱沿所述壳体的轴线方向延伸且形成有贯穿轴向的输送腔，所述活塞套设在所述导向柱的外周壁上，所述活塞和所述导向柱的端面之间形成所述活塞内腔，所述活塞内腔与所述输送腔相连通。

可选地，所述气动执行器具有形成于所述壳体上与所述第一腔室相连通的第一气口，与所述活塞外腔相连通的第二气口，以及与所述输送腔相连通的第三气口。

根据本公开的第二个方面，还提供一种气动执行器的控制系统，包括上述的气动执行器，与气源相连接的第一主管路，以及作为所述第一主管路的分支连接至所述第一腔室的第一支路和可选择性地连接至所述活塞内腔或所述活塞外腔的第二支路。

可选地，所述控制系统还包括与所述气源相连接的第二主管路，以及作为所述第二主管路的分支连接至所述第一腔室的第三支路和可选择性地连接至所述活塞内腔或所述活塞外腔的第四支路。

可选地，所述第一主管路上设置有气动泵、用于驱动所述气动泵的电动马达，以及用于控制可选择性地导通所述第一支路或所述第二支路的第一换向阀。

可选地，所述第二主管路上设置有气动泵、用于驱动所述气动泵的电动马达，以及用于控制可选择性地导通所述第三支路或第四支路的第二换向阀。

可选地，所述第一主管路和所述第二主管路共用同一所述第一支路或所述第三支路，所述第一主管路和所述第二主管路共用同一所述第二支路或所述第四支路，且所述第二支路和/或所述第四支路上设置有切换阀。

可选地，所述第一主管路和/或所述第二主管路上还设置有单向阀。

可选地，所述第一主管路和/或所述第二主管路上位于所述气动泵的上游还设置有空气过滤器，且位于所述气动泵的下游还设置有减压阀和压力表。

通过上述技术方案，该气动执行器只需要一套气动泵和其他气动附件控制，保证气体排量一定的情况下，改变作用活塞的横截面，当气动泵输出的气体直接输入至活塞外腔时，以慢速驱动活塞伸出壳体；当气动泵输出的气体输入至活塞内腔时，由于横截面减小，同样的进气量所产生的气动执行器的位移增大，从而达到快速动作的目的，以实现不同速度输出，满足不同动作的要求。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是现有技术中气动执行器的结构示意图；

图2是现有技术中气动执行器的控制系统的结构示意图；

图3是本公开一示例性实施方式提供的气动执行器的结构示意图；

图4是本公开一示例性实施方式提供的气动执行器的控制系统的结构示意图；

图5是本公开一示例性实施方式提供的气动执行器的控制系统的结构示意图；

图6是本公开另一示例性实施方式提供的气动执行器的控制系统的结构示意图；

图7是本公开一示例性实施方式提供的气动执行器和切换阀的加工装配图；

图8是本公开另一示例性实施方式提供的气动执行器和切换阀的加工装配图。

附图标记说明

1 壳体 11 第一腔室

12 第二腔室 121 活塞内腔

122 活塞外腔 P1 第一气口

P2 第二气口 P3 第三气口

2 活塞 3 导向柱

31 输送腔 10 气动执行器

41 第一主管路 42 第一支路

43 第二支路 51 第二主管路

52 第三支路 53 第四支路

6 气动泵 7 电动马达

81 第一换向阀 82 第二换向阀

91 切换阀 92 单向阀

93 空气过滤器 94 减压阀

95 压力表

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”通常是指在本公开提供的气动执行器的控制系统正常工作的情况下，相对与气体流动方向而言的。“左”、“右”是相对于附图方向而言的，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外，此外，本公开中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

如图1所示，现有的气动执行器包括壳体1和设置于壳体1内可往复运动的活塞2，活塞2将将壳体1的内腔分成第一腔室11和第二腔室12，为实现气动执行器10能够实现双速输出，以完成不同的动作，如图2所示，气动执行器10连接两套排量不同的气动泵6，当连接排量大的气动泵6时，活塞2伸出壳体1的速度快，当连接排量小的气动泵6时，活塞2伸出壳体1的速度相对慢些，以达到双速输出的目的，满足不同动作的需求。但是，由于配置了两套气动泵6和相应的气动附件，整个控制系统的成本增加，且导致控制系统相对复杂且可靠性降低，对系统的稳定性不利。

针对上述问题，如图3所示，本公开提供一种气动执行器10，该气动执行器10包括壳体1和设置于壳体1内可往复运动的活塞2，活塞2将壳体1的内腔分成第一腔室11和第二腔室12，壳体1的内壁上固定有导向柱3，活塞2套设在导向柱3上可沿导向柱3的轴向往复运动，导向柱3将第二腔室12分成活塞内腔121和活塞外腔122，且活塞外腔122的横截面大于活塞内腔121的横截面。这里，需要说明的是，实际上活塞2的伸出速度取决于气动泵6的排量和作用活塞的横截面，在本公开中，该气动执行器10只需要一套气动泵6和其他气动附件控制，保证气体排量一定的情况下，改变作用活塞的横截面，当气动泵6输出的气体直接输入至活塞外腔122时，以慢速驱动活塞2伸出壳体1；当气动泵6输出的气体输入至活塞内腔121时，由于横截面减小，同样的进气量所产生的气动执行器的位移增大，从而达到快速动作的目的，以实现不同速度输出，满足不同动作的要求。

具体地，在本实施方式中，如图3所示，导向柱3沿壳体1的轴线方向延伸且形成有贯穿轴向的输送腔31，活塞2套设在导向柱3的外周壁上，活塞2和导向柱3的端面之间形成活塞内腔121，活塞内腔121与输送腔31相连通。这里，实际上真正起作用的为输送腔31，由于输送腔31的横截面远远小于活塞外腔122的横截面，当定量的气体输送至输送腔31时，由于横截面减小，使得活塞2的输出速度明显增大，当需要进行快速动作时，气动泵6的气体经输送腔31输入至活塞内腔121；当需要进行慢速动作时，气动泵6的气体直接输入至活塞外腔122。在其他实施方式中，还可以采用在第二腔室12内设置隔板以形成具有不同横截面的两个腔体，同样能够达到上述目的，均属于本公开所保护的范围。

更具体地，如图3所示，气动执行器10具有形成于壳体1上与第一腔室11相连通的第一气口P1，与活塞外腔122相连通的第二气口P2，以及与输送腔31相连通的第三气口P3。第二气口P2和第三气口P3位于壳体1不同的壁上，例如第二气口P2位于底壁，第三气口P3位于侧壁上，以保证在管路布置时不会出现交叉，方便管路布置。

根据本公开的第二个方面，如图4和图5所示，还提供一种气动执行器的控制系统，该控制系统包括上文介绍的气动执行器10，与气源相连接的第一主管路41，以及作为第一主管路41的分支连接至第一腔室11的第一支路42和可选择性地连接至活塞内腔121或活塞外腔122的第二支路43。第一主管路41主要用于实现气体的输送，当需要完成快速输出动作时，气体经第一主管路41和第二支路43输入至活塞内腔121；当需要完成慢速输出动作时，气体经第一主管路41和第二支路43输入至活塞外腔122；当需要完成活塞2缩回动作时，气体经第一主管路41和第一支路42输入至第一腔室11。

本公开对气动执行器10的结构进行了特殊的设计，该气动执行器10仅需要一套气动系统进行控制，系统元件减少、工作稳定，运行中避免现有技术中由于一个气动回路出现问题而导致的气动执行器10失去某一动作的风险，并且降低了成本，缩小了整个控制系统的体积，更有利于现代核电站的空间狭小的布置需求，提高了整个控制系统的可靠性和稳定性。

具体地，如图4和图5所示，第一主管路41上设置有气动泵6、用于驱动气动泵6的电动马达7，以及用于控制可选择性地导通第一支路42或第二支路43的第一换向阀81，第二支路43上设置有切换阀91。第一换向阀81可以为电磁换向阀，当需要进行快速动作时，如图4所示，第一换向阀81的左侧位置通电，同时切换阀91失电，即，切换阀91的右侧位工作，气动泵6输出的气体直接输入至第三气口P3，气体进入活塞内腔121，驱动活塞2完成快速动作；当需要进行慢速动作时，如图5所示，第一换向阀81的左侧位置通电，同时切换阀91得电，即切换阀91的左侧位工作，气动泵6输出的气体直接输入至第二气口P2，气体进入活塞外腔122，驱动活塞完成慢速动作。如图7所示，气动执行器10与切换阀91可以分开设计，在本公开中，考虑到制造加工能力和技术参数调整方便等因素，如图8所示，可以将气动执行器10和切换阀91装配在一起，一起加工设计，方便装配和参数控制。

作为本公开的另一示例性实施方式，如图6所示，该控制系统还包括与气源相连接的第二主管路51，以及作为第二主管路51的分支连接至第一腔室11的第三支路52和可选择性地连接至活塞内腔121或活塞外腔122的第四支路53，第四支路53上设置有切换阀91。这样，通过连接两个排量不同的气动泵6，可实现该气动执行器10具有四个不同的输出速度，大大增加了该气动执行器的速度的范围。在其他实施方式中，可根据不同动作的要求，对多套气动泵6的数量进行相关设计，以实现更多不同速度的输出。

如图6所示，第二主管路51和第一主管路41的布置方式相同，同样地，第二主管路51上设置有气动泵6、用于驱动气动泵6的电动马达7，以及用于控制可选择性地导通第三支路52或第四支路53的第二换向阀82。进一步地，在本公开中，第一主管路41和第二主管路51共用同一第一支路42或第三支路52，第一主管路41和第二主管路51共用同一第二支路43或第四支路53，这样，能够节省管路布置，使得本公开提供的气动执行器10具有不同的输出速度。

进一步地，在本公开中，第一主管路41和/或第二主管路51上还设置有单向阀92，以保证气动泵6输送的气体只能沿特定的方向输送至气动执行器10。第一主管路41和/或第二主管路51上位于气动泵6的上游还设置有空气过滤器93，且位于气动泵6的下游还设置有减压阀94和压力表95，能够保证输送空气的洁净度，实时监测管路上的压力值，并且当监测到压力值超过某一阈值时，通过减压阀94可降低管路上的压力，提高整个控制系统的安全性。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种气动执行器，包括壳体(1)和设置于所述壳体(1)内可往复运动的活塞(2)，所述活塞(2)将所述壳体(1)的内腔分成第一腔室(11)和第二腔室(12)，其特征在于，所述壳体(1)的内壁上固定有导向柱(3)，所述活塞(2)套设在所述导向柱(3)上可沿所述导向柱(3)的轴向往复运动，所述导向柱(3)将所述第二腔室(12)分成活塞内腔(121)和活塞外腔(122)，且所述活塞外腔(122)的横截面大于所述活塞内腔(121)的横截面。

2.根据权利要求1所述的气动执行器，其特征在于，所述导向柱(3)沿所述壳体(1)的轴线方向延伸且形成有贯穿轴向的输送腔(31)，所述活塞(2)套设在所述导向柱(3)的外周壁上，所述活塞(2)和所述导向柱(3)的端面之间形成所述活塞内腔(121)，所述活塞内腔(121)与所述输送腔(31)相连通。

3.根据权利要求2所述的气动执行器，其特征在于，所述气动执行器具有形成于所述壳体(1)上与所述第一腔室(11)相连通的第一气口(P1)，与所述活塞外腔(122)相连通的第二气口(P2)，以及与所述输送腔(31)相连通的第三气口(P3)。

4.一种气动执行器的控制系统，其特征在于，包括根据权利要求1-3中任一项所述的气动执行器(10)，与气源相连接的第一主管路(41)，以及作为所述第一主管路(41)的分支连接至所述第一腔室(11)的第一支路(42)和可选择性地连接至所述活塞内腔(121)或所述活塞外腔(122)的第二支路(43)。

5.根据权利要求4所述的气动执行器的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括与所述气源相连接的第二主管路(51)，以及作为所述第二主管路(51)的分支连接至所述第一腔室(11)的第三支路(52)和可选择性地连接至所述活塞内腔(121)或所述活塞外腔(122)的第四支路(53)。

6.根据权利要求5所述的气动执行器的控制系统，其特征在于，所述第一主管路(41)上设置有气动泵(6)、用于驱动所述气动泵(6)的电动马达(7)，以及用于控制可选择性地导通所述第一支路(42)或所述第二支路(43)的第一换向阀(81)。

7.根据权利要求5所述的气动执行器的控制系统，其特征在于，所述第二主管路(51)上设置有气动泵(6)、用于驱动所述气动泵(6)的电动马达(7)，以及用于控制可选择性地导通所述第三支路(52)或第四支路(53)的第二换向阀(82)。

8.根据权利要求5所述的气动执行器的控制系统，其特征在于，所述第一主管路(41)和所述第二主管路(51)共用同一所述第一支路(42)或所述第三支路(52)，所述第一主管路(41)和所述第二主管路(51)共用同一所述第二支路(43)或所述第四支路(53)，且所述第二支路(43)和/或所述第四支路(53)上设置有切换阀(91)。

9.根据权利要求5所述的气动执行器的控制系统，其特征在于，所述第一主管路(41)和/或所述第二主管路(51)上还设置有单向阀(92)。

10.根据权利要求6所述的气动执行器的控制系统，其特征在于，所述第一主管路(41)和/或所述第二主管路(51)上位于所述气动泵(6)的上游还设置有空气过滤器(93)，且位于所述气动泵(6)的下游还设置有减压阀(94)和压力表(95)。

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