CN213512319U - 隔膜式封闭系统与蓄能器复合驱动的开关型气压执行机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了隔膜式封闭系统与蓄能器复合驱动的开关型气压执行机构。当执行机构正常工作时，隔膜式压缩机的液压油系统通过活塞的往复运动，产生液压油压力，推动膜片向气体侧运动，从而压缩气体，将气体通过排气阀输送到气路中。两位两通电磁换向阀打开，蓄能器储气，储气完成后换向阀关闭。工作气路连接三位四通电磁换向阀将高压气体输送到气缸中，保证气缸的正常工作。当本机构连接的阀门在打开的情况下若突发事故或者其它原因造成隔膜压缩机故障时，电磁阀失电打开，蓄能器中储存的高压气体输送到工作气路中。同时由于单向阀的反向不导通，三位四通电磁换向阀处于右位，高压气体推动气缸活塞向上移动，使得阀门迅速关闭。

Description

隔膜式封闭系统与蓄能器复合驱动的开关型气压执行机构

技术领域

本实用新型涉及气压执行机构技术领域，具体涉及隔膜式封闭系统与蓄能器复合驱动的开关型气压执行机构。

背景技术

随着我国管道建设的快速发展，实现油气管道关键设备国产化的必要性日益迫切。油气管道关键设备国产化既是国家的要求，也是输油气企业降低建设和运营成本的需要，其国产化对于降低工程造价、打破国外的产品垄断和价格壁垒以及发展我们的民族产业、推动油气管道装备水平的提高具有重要意义。近年来，随着自动化控制过程中对安全要求的与日俱增，尤其在石油石化系统对大口径阀的安全需求已十分迫切。而传统电动执行器作为大口径阀控制系统的终端执行机构，其动力源来自于电力系统，当事故或者其它原因造成电力系统停电，电动执行器不能将阀门调整到安全需求位置，进而造成人员伤亡和财产损失。传统电动执行器主要包括固定壳体、电机、减速器、减速器输出轴、螺母、丝杠、蜗轮蜗杆机构以及操控电机运行的控制系统组成。其工作原理主要是：通过控制系统操控电机运动，电机带动减速器工作，减速器输出轴与丝杠相连接，丝杠将动力通过蜗轮蜗杆传递到阀门，从而实现阀门的快速切断。

但传统电动执行器存在以下缺点：①由于动力源来自于电力系统，当事故或者其它原因造成电力系统停电，电动执行器不能将阀门动作到安全需求位置，从而造成人员伤亡和财产损失；②需要减速器，丝杠，蜗轮蜗杆机构等，设备结构复杂，维护不便，成本高；③目前市场上使用的大扭矩快速关断装置主要为液压执行器。传统的液压执行器维护工作量大，它的工作需要外部的液压系统，工厂中需要配备液压站和输油管路，价格也很昂贵；④液压，电子和电气系统在易燃易爆等恶劣工作环境中的安全可靠性不高。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供隔膜式封闭系统与蓄能器复合驱动的开关型气压执行机构，将冗余设计和气压传动的思想应用到阀门关断机构的设计过程中去，从而简化阀门关断设备的结构、提高设备经济性、提高工作的安全可靠性。

为了达到上述目的，本实用新型采取如下的技术方案：

隔膜式封闭系统与蓄能器复合驱动的开关型气压执行机构，包括蓄能器1，蓄能器1下端连接有两位两通电磁换向阀2，两位两通电磁换向阀2下端经过第一气体管路3与三位四通电磁换向阀4连接，三位四通电磁换向阀4与气缸5连接。磁致伸缩位移传感器6安装在气缸5顶部，磁致伸缩位移传感器6内部的波导管7安装在装有磁环8的中空型活塞杆9内部。中空型活塞杆9下端与开关型阀10连接。气路11通过单向阀12连接到隔膜压缩机13的排气阀14。隔膜压缩机13内配合安装有隔膜15、隔膜15上侧分布有进气阀16，隔膜15下端两侧分别为液压油注油口17和液压油排油口19，隔膜15下端中间部位配合安装有活塞推杆18。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型使用了气压传动，气动系统对工作环境适应性好。特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境工作时，安全可靠性优于液压、电子和电气系统。

(2)本实用新型使用了隔膜式压缩机作为动力源。隔膜压缩机是靠隔膜在气缸中作往复运动来压缩和输送气体的往复压缩机，它是一种特殊结构的容积式压缩机，具有压缩比大、密封性好、压缩气体不受润滑油和其它固体杂质所污染的特点；

(3)本实用新型在传统执行机构的基础上应用了冗余设计，使用蓄能器储能复位。当工作环境为化工厂，核电设施等危险环境或者隔膜压缩机出现故障及其他突发事故时，可以实现阀门的快速关断；

(4)本实用新型使用了磁致伸缩位移传感器，可以得到气缸缸活塞的实时位置，将数据反馈到控制系统可以实现高精度的伺服驱动，且磁致伸缩位移传感器内部采用了非接触式的测控技术，能够精确检测磁环的绝对位置，因此避免了直接接触造成的影响损失、润滑以及对设备的归零操作，大大提高了检测的可靠性和使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的正面剖视图图。

图2是本实用新型隔膜压缩机的正面剖视图。

图中标号说明：蓄能器1，两位两通电磁换向阀2，第一气体管路3，三位四通电磁换向阀4，气缸5，磁致伸缩位移传感器6，波导管7，磁环8，中空型活塞杆9，开关型阀10，气路11，单向阀12，隔膜压缩机13，排气阀14，隔膜15，进气阀16，液压油注油口17，活塞推杆18，液压油排油口19。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

如附图1、图2所示，隔膜式封闭系统与蓄能器复合驱动的开关型气压执行机构，包括蓄能器1，蓄能器1下端连接有两位两通电磁换向阀2，两位两通电磁换向阀2下端经过第一气体管路3与三位四通电磁换向阀4连接，三位四通电磁换向阀4与气缸5连接。磁致伸缩位移传感器6安装在气缸5顶部，磁致伸缩位移传感器6内部的波导管7安装在装有磁环8的中空型活塞杆9内部。中空型活塞杆9下端与开关型阀10连接。气路11通过单向阀12连接到隔膜压缩机13的排气阀14。隔膜压缩机13内配合安装有隔膜15、隔膜15上侧分布有进气阀16，隔膜15下端两侧分别为液压油注油口17和液压油排油口19，隔膜15下端中间部位配合安装有活塞推杆18。

本实用新型的工作原理为：

(1)本实用新型采用隔膜压缩机作为动力源的具体原理为：

隔膜式压缩机13是两个系统的结合——液压油系统和气体压缩系统。隔膜15将两个体系完全隔离开。气体压缩系统包括隔膜15，进气阀16和排气阀14。液压油系统通过活塞推杆18往复运动，产生液压油压力，推动膜片15向气体侧运动，从而压缩气体，将气体排出。当活塞推杆18处于最低部时，液压系统被自动注射油泵注入液压油，气体在入口压下通过进气阀16进入膜腔，把膜片15推动到膜腔底部，膜腔充满气体。然后活塞推杆18向顶部移动，液压油系统压力升高，当液压油压力达到压缩气体压力时，膜片15向腔体顶部移动，压缩气体。当膜腔内的气体压力达到排气阀14的背压时，阀体打开，气体排出，直到膜片15完全进入腔体顶部。此时，压缩循环完成，活塞推杆18开始向底部移动。

(2)本实用新型采用蓄能器储能复位实现快速关断的具体原理为：

当执行机构正常工作时，隔膜式压缩机13将高压气体通过单向阀12输入到气路11中，两位两通电磁换向阀2打开，蓄能器1储气，储气完成后换向阀2关闭。工作气路3连接三位四通电磁换向阀4将高压气体输送到气缸5中，保证气缸的正常工作。

当本机构连接的阀门在打开的情况下若突发事故或者其它原因造成隔膜压缩机故障时：电磁阀2失电打开，蓄能器1储存的高压气体输送到工作气路3中。同时由于单向阀12反向不导通，三位四通电磁换向阀4处于右位，高压气体推动中空型活塞杆9向上移动，使得开关型阀门10迅速关闭。

Claims (1)

1.隔膜式封闭系统与蓄能器复合驱动的开关型气压执行机构，其特征在于：包括蓄能器(1)，蓄能器(1)下端连接有两位两通电磁换向阀(2)，两位两通电磁换向阀(2)下端经过第一气体管路(3)与三位四通电磁换向阀(4)连接，三位四通电磁换向阀(4)与气缸(5)连接，磁致伸缩位移传感器(6)安装在气缸(5)顶部，磁致伸缩位移传感器(6)内部的波导管(7)安装在装有磁环(8)的中空型活塞杆(9)内部，中空型活塞杆(9)下端与开关型阀(10)连接，气路(11)通过单向阀(12)连接到隔膜压缩机(13)的排气阀(14)，隔膜压缩机(13)内配合安装有隔膜(15)、隔膜(15)上侧分布有进气阀(16)，隔膜(15)下端两侧分别为液压油注油口(17)和液压油排油口(19)，隔膜(15)下端中间部位配合安装有活塞推杆(18)。

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