CN216407885U - 一种气动活塞式长行程执行机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气动活塞式长行程执行机构，该装置包括防护箱，所述防护箱内部设置支架，所述支架设置在执行器底座上，所述支架底部设置气缸底座，所述气缸底座通过销轴与气缸底部连接，所述支架上设置气路转换阀、电子开关、智能阀门定位器、电磁阀、接线端子排。本实用新型能够解决目前的气动活塞式长行程执行机构在冬季极寒天气出现气缸内润滑油结冰故障时，气缸不能及时脱离，使得执行机构切换到手动也无法进行手动操作，同时，只有一套手、自动操作装置的执行机构，当出现故障执行机构切换到手动状态时，无法准确及时查找判断故障原因，并且，执行机构更换完阀门定位器后，无法在线进行阀门定位器全行程参数整定、调试和空载试验等问题。

Description

一种气动活塞式长行程执行机构

技术领域

本实用新型涉及仪表自动控制技术领域，特别涉及一种气动活塞式长行程执行机构。

背景技术

气动活塞式长行程执行机构，以压缩空气或氮气作为动力气源，接受调节器（计算机）或人工给定的4～20mA标准电流信号，转变成与输入信号相对应的位移（转角或直行程位移），用于调节工艺管道中各种阀门、挡板的开度，从而达到控制各种工艺参数的目的。国内目前常用的气动活塞式长行程执行机构主体由气缸、支架、阀门定位器组成，辅助系统只有一套手、自动操作装置。在实际使用过程中，当气动活塞式长行程执行机构气缸、电气阀门定位出现故障时，使用现有技术的气动活塞式长行程执行机构主要存在以下问题：

1、气动活塞式长行程执行机构在冬季极寒天气，容易出现气缸内润滑油结冰造成气缸无法动作，此时气缸不能及时脱离，执行机构切换到手动也无法进行手动操作。

2、只有一套手、自动操作装置的执行机构当出现故障时，往往为了保证生产首先将执行机构切换到手动，此时执行机构系统工作气源完全切断，上下气缸气源连通，给进一步的故障判断带来不便，无法准确及时查找判断故障原因。

3、当执行机构更换完阀门定位器后，无法在线进行阀门定位器全行程参数整定、调试和空载试验。

4、阀门定位器在线参数整定、调试过程中，必须将执行机构与负载完全脱离并固定工艺介质阀门，此时无法使用执行机构手动装置控制工艺参数。

5、阀门定位器更换过程中需生产岗位配合固定工艺介质阀门，影响工艺参数的调整甚至被迫停产，且故障处理时间长，危险系数高。

6、现有气动活塞式长行程执行机构集成度低，功能单一，对于工艺要求执行机构需长期处于某一个位置时，无法在线对执行机构各项功能进行测试诊断。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种气动活塞式长行程执行机构，针对目前的气动活塞式长行程执行机构在冬季极寒天气出现气缸内润滑油结冰故障时，气缸不能及时脱离，使得执行机构切换到手动也无法进行手动操作，同时，只有一套手、自动操作装置的执行机构，当出现故障执行机构切换到手动状态时，无法准确及时查找判断故障原因，并且，执行机构更换完阀门定位器后，无法在线进行阀门定位器全行程参数整定、调试和空载试验等问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案具体如下：

一种气动活塞式长行程执行机构，包括防护箱，所述防护箱内部设置支架，所述支架设置在执行器底座上，所述支架底部设置气缸底座，所述气缸底座通过销轴与气缸底部连接，所述支架上设置气路转换阀、电子开关、智能阀门定位器、电磁阀、接线端子排、自锁阀和减压过滤器，所述支架上部通过轴承座水平安装输出轴，所述输出轴尾端设置输出曲柄，所述输出轴通过能够与所述输出轴进行手动操作脱离的切换组件与气缸曲柄连接，所述气缸曲柄底部通过叉形接头与所述气缸的活塞杆连接，所述气缸曲柄顶部通过反馈支架与反馈连杆顶部铰接，所述反馈连杆底部与所述智能阀门定位器上的定位器反馈杆铰接，所述输出轴上通过短键配合安装蜗轮，所述蜗轮通过利用手自切换手柄操作的离合组件与手轮配合连接。

所述切换组件包括通过长键配合安装在所述输出轴上的轴套，所述轴套上依次设置法兰盘a、弹簧、销轴套、固定盘、气缸曲柄和法兰盘b，所述销轴套一端外壁上设置有凹槽，所述销轴套另一端设置有固定销，所述固定销穿过固定盘上的销孔穿入设置于所述气缸曲柄上的销座内，所述轴套外侧设置有能够使所述销轴套往法兰盘a方向轴向移动的牵拉子组件，所述牵拉子组件与所述凹槽配合连接。

所述牵拉子组件包括设置于所述轴套一侧的固定连杆和设置于所述轴套另一侧的连杆以及通过球形柱塞销轴连接在所述凹槽上的活动连杆，所述活动连杆两端分别通过螺钉与所述固定连杆一端和连杆一端铰接，所述连杆另一端与转动板一端铰接，所述转动板另一端与设置在固定座上的转轴固定连接，所述转轴上设置有负载切换手柄。

所述轴承座通过螺栓固定安装在支架上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型设计制作三套切换手柄，分别为负载切换手柄以实现气缸曲柄与负载分离和连接的动作，气路切换手柄以灵活实现气路切断和闭合动作，手自切换手柄以实现手动操作和自动动作。当执行机构的主要元件（如阀门定位器、气缸密封件及传动件）损坏时，分别旋转手自切换手柄，负载切换手柄至手动位置，使手轮与涡轮连接，气缸曲柄与输出轴脱离，此时一方面可进行应急手动操作以保证调节回路中工艺参数不变，另一方面可进行故障检查；故障处理期间，将气路切换手柄切换至手动位置，此时气缸上、下进气管路连通，自锁阀工作气源切断，在完成执行机构故障处理或主要元件更换后，将气路切换手柄切换至自动位置，可直接在线进行全行程调试和空载试验而不影响手动功能，确保介质的被调作用不中断；在确认故障消除，具备自动操作条件时，再将负载切换手柄，手自切换手柄切换至自动位置，使气动活塞式长行程执行机构恢复自动控制功能。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是负载切换手柄与连杆的连接关系图。

图3是图2的侧视图。

其中，1－轴套，2、8－法兰盘，3－弹簧，4－销轴套，5－固定盘，6－气缸曲柄，7－反馈支架，9－长健，10－短键，11－蜗轮，12－防护箱，13－固定连杆，14－轴承座、15－输出轴，16－输出曲柄，17－螺栓，18－活动连杆，19－负载切换手柄，20－连杆，21－气路切换手柄，22－叉形接头，23－气路转换阀，24－反馈连杆，25－手自切换手柄，26－手轮，27－电子开关，28－智能阀门定位器，29－定位器反馈杆，30－电磁阀，31－支架，32－接线端子排，33－自锁阀，34－气缸，35－减压过滤器，36－销轴，37－气缸底座，38－执行器底座，39－转动板，40－固定座，41－转轴。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1所示，一种气动活塞式长行程执行机构，包括防护箱12，防护箱12内部设置支架31，支架31设置在执行器底座38上，支架31底部设置气缸底座37，气缸底座37通过销轴36与气缸34底部连接，支架31上设置气路转换阀23、电子开关27、智能阀门定位器28、电磁阀30、接线端子排32、自锁阀33和减压过滤器35，支架31上部通过轴承座14水平安装输出轴15，输出轴15尾端设置输出曲柄16，输出轴15通过能够与输出轴15进行手动操作脱离的切换组件与气缸曲柄6连接，气缸曲柄6底部通过叉形接头22与气缸34的活塞杆连接，气缸曲柄6顶部通过反馈支架7与反馈连杆24顶部铰接，反馈连杆24底部与智能阀门定位器28上的定位器反馈杆29铰接，输出轴15上通过短键10配合安装蜗轮11，蜗轮11通过利用手自切换手柄25操作的离合组件与手轮26配合连接，需要手动操作设备时，通过手自切换手柄25操作离合组件动作，使得手轮26上的蜗杆与蜗轮11相互啮合，此时，转动手轮26即可实现输出轴15的手动转动。

如图1所示，切换组件包括通过长键9配合安装在输出轴15上的轴套1，轴套1上依次设置法兰盘a2、弹簧3、销轴套4、固定盘5、气缸曲柄6和法兰盘b8，销轴套4一端外壁上设置有凹槽，销轴套4另一端设置有固定销，固定销穿过固定盘5上的销孔穿入设置于气缸曲柄6上的销座内，轴套1外侧设置有能够使销轴套4往法兰盘a2方向轴向移动的牵拉子组件，牵拉子组件与所述凹槽配合连接。

如图1-3所示，牵拉子组件包括设置于所述轴套1一侧的固定连杆13和设置于轴套1另一侧的连杆20以及通过球形柱塞销轴连接在凹槽上的活动连杆18，活动连杆18两端分别通过螺钉与固定连杆13一端和连杆20一端铰接，连杆20另一端与转动板39一端铰接，转动板39另一端与设置在固定座40上的转轴41固定连接，转轴41上设置有负载切换手柄19。

如图1所示，轴承座14通过螺栓17固定安装在支架31上。

本实用新型在使用时，减压过滤器35的入口与气源相连接，所述减压过滤器的出口管路分别与智能阀门定位器28的气源入口相连，同时通过气路转换阀23的常开阀与电磁阀30的气源入口相连接；电磁阀30的出口与自锁阀33的气压检测口相连接；智能阀门定位器的两路输出气动信号P₁、P₂分别与自锁阀的输入接口IN1、IN2相连接；自锁阀输出接口OUT1、0UT2分别与气动活塞式执行器气缸34上、下缸盖气路及气路转换阀23的常闭阀两端相连接；接线端子排32通过电缆穿入口与输入信号、反馈信号、供电电源相连接。

固定盘5和轴套1为一体相连，固定盘5与销轴套4相连接，销轴套4与弹簧3相连接，弹簧3与法兰盘a2相连接，法兰盘a2与轴套1一端相连接，法兰盘b8与轴套1的另一端相连接，轴套1与输出轴15通过长键9相连接，气路切换手柄21与气路转换阀23相连接，防护箱体12的尺寸长×宽×深为1500×750×580mm，防护箱体12下部开设有2个连接口，设有气源入口和电缆穿入口。

减压过滤器35的入口设有气源入口截止阀，减压过滤器35的出口气源管道分别与智能阀门定位器28的气源入口相连，同时通过气路转换阀23与电磁阀30的气源入口相连接，减压过滤器35的最高工作压力为1MPa，过滤精度5μm，调压范围 0.1～0.8MPa，减压过滤器35将氮气或压缩空气气源中＞5μm的颗粒过滤，并将压力减至0.4～0.6MPa，气源入口截止阀可用于检修或更换减压过滤器35时切断压力源。

气路转换阀23的最大承受压力为1MPa，在手动操作气动活塞式执行器时开启，一方面常闭阀打开可连通上、下气缸气路，另一方面常开阀关闭切断自锁阀气源，使自锁阀保护，切断智能阀门定位器的供气，避免因上、下气缸憋气导致气动执行器无法实现手动操作。

接线端子排32的规格为10×1.5mm，通过电缆穿入口实现供电电源、输入信号、反馈信号与一体化防护箱内部件的信号连接，电磁阀30通过电子开关27获得电源，电子开关27通过接线端子排32获得电源。

牵拉子组件的工作过程是，转动负载切换手柄19，负载切换手柄19带动转轴41转动，转轴41带动转动板39一端转动，转动板39另一端由于与连杆20铰接，因此会牵拉连杆20移动，而连杆20又和活动连杆18和固定连杆13组成平面连杆机构，因此会使得活动连杆18和固定连杆13一起连动，即活动连杆18会牵拉销轴套4往法兰盘a2方向轴向移动，使得固定盘5与气缸曲柄6分离，实现输出轴15与执行机构气缸分离动作。

本实用新型的工作过程如下：

自外部接入0.8～1.0MPa的N₂或压缩空气气源，经气源入口截止阀进入减压过滤器35，减压过滤器35将气源压力过滤减压至0.4～0.6MPa，减压过滤器35的出口气源管道分别与智能阀门定位器28的气源入口相连，同时通过气路转换阀23与电磁阀30的气压检测口相连接；电磁阀30的出口与自锁阀33的气源入口相连接；智能阀门定位器28的两路输出气动信号P₁、P₂分别与自锁阀33的输入接口IN1、IN2相连接；自锁阀33输出接口OUT1、0UT2分别与气动活塞式执行器气缸34上、下缸盖气路及气路转换阀23的常闭阀两端相连接；智能阀门定位器28根据输入信号的增量，分配压缩空气进入气缸34的下（上）腔，上（下）腔排气，从而使气缸活塞位移推动输出轴15转动，输出曲柄16转动带动负荷。输出轴15转动增量通过机械反馈连杆24传递到智能阀门定位器反馈杆29，使气动活塞式执行机构达到与输入信号对应的工作位置（即平衡位置），并输出位置反馈信号。

执行机构在正常运行过程中出现故障时，首先将手自切换手柄25和气路切换手柄21切换至手动，使用手轮机构26进行应急手动操作；在故障查找过程中，将负载切换手柄19切换至手动，实现负载（输出轴15）与气缸曲柄6分开动作，气路切换手柄21切换至自动，此时定位器仍可驱动气缸进行空载运行，可快速进行故障判断；在故障处理过程中，将气路切换手柄21切换至手动，切断动力源（气源），实现故障处理和手动应急操作互不影响；在故障处理结束进行参数整定或全行程实验时，再将气路切换手柄21切换至自动，使气路恢复正常，可实现在线定位器参数整定和执行机构调试试验，确认执行机构性能恢复正常后，将负载切换手柄19和手自切换手柄25切换至自动，执行机构恢复自动调节功能。

断气源保位：主要由自锁阀33实现，将气动自锁阀的动作压力调整在0.35～0.45MPa的调定值，当气压高于调定值时，自锁阀打开，智能阀门定位器28通往气动执行器气缸34两端的气路连通，即正常自动工作状态。当气压低于调定值时，自锁阀闭锁，智能阀门定位器28通往气缸34两端的气路切断，维持负载的原有位置，实现断气源自锁保位。

断信号保位：有电子开关27实现、电子开关能够根据输入信号的值使电磁阀30失电，再通过自锁阀33实现自锁保位。当输入信号电流大于电子开关设定的下限电流时（3.5mA），电子开关27导通，电磁阀30通电，即正常自动工作状态。当信号电流瞬时中断时，电子开关27阻断，电磁阀30失电，即锁紧状态。

断电源保位：当电源断电时，电磁阀30失电，将自锁阀33的控制气源排空，自锁阀33关闭，将通往气缸34两端的气路切断，维持负载的原有位置，实现了断电自锁保位。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (4)

1.一种气动活塞式长行程执行机构，其特征在于：包括防护箱（12），所述防护箱（12）内部设置支架（31），所述支架（31）设置在执行器底座（38）上，所述支架（31）底部设置气缸底座（37），所述气缸底座（37）通过销轴（36）与气缸（34）底部连接，所述支架（31）上设置气路转换阀（23）、电子开关（27）、智能阀门定位器（28）、电磁阀（30）、接线端子排（32）、自锁阀（33）和减压过滤器（35），所述支架（31）上部通过轴承座（14）水平安装输出轴（15），所述输出轴（15）尾端设置输出曲柄（16），所述输出轴（15）通过能够与所述输出轴（15）进行手动操作脱离的切换组件与气缸曲柄（6）连接，所述气缸曲柄（6）底部通过叉形接头（22）与所述气缸（34）的活塞杆连接，所述气缸曲柄（6）顶部通过反馈支架（7）与反馈连杆（24）顶部铰接，所述反馈连杆（24）底部与所述智能阀门定位器（28）上的定位器反馈杆（29）铰接，所述输出轴（15）上通过短键（10）配合安装蜗轮（11），所述蜗轮（11）通过利用手自切换手柄（25）操作的离合组件与手轮（26）配合连接。

2.根据权利要求1所述的一种气动活塞式长行程执行机构，其特征在于：所述切换组件包括通过长键（9）配合安装在所述输出轴（15）上的轴套（1），所述轴套（1）上依次设置法兰盘a（2）、弹簧（3）、销轴套（4）、固定盘（5）、气缸曲柄（6）和法兰盘b（8），所述销轴套（4）一端外壁上设置有凹槽，所述销轴套（4）另一端设置有固定销，所述固定销穿过固定盘（5）上的销孔穿入设置于所述气缸曲柄（6）上的销座内，所述轴套（1）外侧设置有能够使所述销轴套（4）往法兰盘a（2）方向轴向移动的牵拉子组件，所述牵拉子组件与所述凹槽配合连接。

3.根据权利要求2所述的一种气动活塞式长行程执行机构，其特征在于：所述牵拉子组件包括设置于所述轴套（1）一侧的固定连杆（13）和设置于所述轴套（1）另一侧的连杆（20）以及通过球形柱塞销轴连接在所述凹槽上的活动连杆（18），所述活动连杆（18）两端分别通过螺钉与所述固定连杆（13）一端和连杆（20）一端铰接，所述连杆（20）另一端与转动板（39）一端铰接，所述转动板（39）另一端与设置在固定座（40）上的转轴（41）固定连接，所述转轴（41）上设置有负载切换手柄（19）。

4.根据权利要求1所述的一种气动活塞式长行程执行机构，其特征在于：所述轴承座（14）通过螺栓（17）固定安装在支架（31）上。

Images