CN2711490Y - 阀门气动执行机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阀门气动执行机构，它具有生产工艺简单、活动部件磨损小、维护方便、能够在活塞两个运动方向上进行准确定位、可使阀门处于常闭状态的特点。阀门气动执行机构包括气缸、活塞、弹簧、齿轮、齿条、导向轴和扭矩输出轴。活塞安装在气缸内，前部设有齿条的活塞杆固定在活塞上，齿条与固定在扭矩输出轴上的齿轮啮合，导向轴安装在齿条的外侧，气缸的内缸壁环槽中装有密封圈，套件套装在活塞杆上，弹簧安装在活塞和套件之间。本实用新型可用于各种气动阀门或其他需要旋转一定角度的驱动机构中。

Description

阀门气动执行机构

技术领域：

本实用新型涉及气动执行机构技术领域，具体地说它是一种阀门气动执行机构。

背景技术：

为了对阀门的开闭进行自动定位，以便对流经阀门流体的流量进行调节或截断，气动阀门或其他一些设备都需要旋转90度的驱动机构。中国专利01210479.5公开的阀门气动装置就是目前普遍使用的阀门气动执行机构中的一种。这种机构由一个气缸、一个齿轮、两个活塞和活塞上的两根齿条组成，活塞沿直线运动产生驱动力，齿轮与齿条啮合将齿条的直线运动转化成齿轮的转动力矩，带动输出轴旋转、驱动阀门开闭。

附图1是一个基于现有技术基础上的阀门气动执行机构的简图。两个活塞12和14安装在气缸16内，两根齿条10和11分别相对安装在两个活塞上，两个活塞的中心线位于同一个轴线上，气缸16从左至右是一个连续的缸体。由于两根齿条10和11与齿轮18的啮合点不在活塞12和14轴线的延长线上，所以，压缩空气作用于活塞12上所产生的力F1作用于齿轮18上后，其作用点不在活塞的中心线上；由于偏心所产生的力F2作用在活塞中心线外、齿条一侧的若干距离上，F1与F2共同作用的结果产生了径向力F3和扭矩F4，F4使活塞12和14倾斜并产生作用于气缸16内表面的正压力，活塞12、14和齿条10、11沿气缸16内表面作往复运动时，就会引起活塞和齿条与气缸壁的磨损，虽然人们采用了一些低摩擦系数的材料来制造缸体和活塞，以减小磨损，但磨损的根本原因仍未得到解决。

在目前使用的类似的气动执行机构中，都是将密封圈20镶嵌在活塞上的环槽中的，密封圈20沿着精密加工过的气缸16内壁滑动，这样就必须对活塞进行大量的加工，以使密封圈20完美地镶嵌于活塞上；同时，也要加工一个精密的气缸壁，以保证活塞12和14与气缸16的内壁很好地密封并沿气缸壁灵活地往复运动，这种结构零部件的加工工艺复杂、生产成本相对较高。

一般情况下，当阀门开启时，两个活塞12和14是相向运动的，这是为了利用了活塞外腔空间较小的特点，在压缩空气进入气缸的瞬间便产生对活塞的推力，快速打开阀门。但是，在绝大多数工作环境中，人们都希望当系统气源中断供给时阀门处于关闭状态，因为当阀门失去控制时，只有关闭阀门才会使系统更加安全。为此，必须在执行机构中安装弹簧，就现有的齿轮—齿条气动执行机构而言，弹簧是必须安装在活塞的外侧的，这就要求在关闭阀门时两个活塞相向运动，在开启阀门时两个活塞朝相反的方向运动。也就是说，压缩空气要在两个活塞的前腔、即活塞12和14之间进入气缸，而两个活塞之间形成的较大空间24对快速、平稳启动阀门是非常不利的。因为，为使活塞移动，就必须在两个活塞之间形成的空间内形成一定的气压，当活塞开始移动时，气压达到最大值，而一旦阀板离开阀门座，维持其继续转动的力矩就降至很小。所以，汽缸与活塞间的容积越大，越不利于阀门的快速、平稳开启。

工作过程中，多数情况下阀门的开闭是需要准确定位的，对于齿轮—齿条执行机构来说，通常，都是在活塞向外运动的行程上设置挡快的，因为这可通过将挡块安装在气缸端盖中的方式较容易地来实现，但为使阀门在系统气源中断供给时阀门处于关闭状态而在活塞的后端安装弹簧后，阀门关闭时活塞是相向运动的，这样限位挡块就要设置在两个活塞之间，而这种结构是很难实现的，在现有技术中还没有更好的解决办法。

发明内容：

本实用新型的目的就是提供一种生产工艺简单、具有更低的成本与更快的装配速度、活动部件磨损小、维护方便、能够在活塞两个运动方向上进行准确定位、可使阀门处于常闭状态的阀门气动执行机构。

本实用新型的目的是这样实现的，阀门气动执行机构以扭矩输出轴为对称，它包括气缸、活塞、弹簧、齿轮、齿条、导向轴和扭矩输出轴，扭矩输出轴(132)安装在阀门杆上，活塞(76)安装在气缸(84)内，其特征在于：活塞杆(90)利用螺栓(92)安装在活塞(76)上，活塞杆(90)的前部设有齿条(80)，齿条(80)与固定在扭矩输出轴(132)上的齿轮(100)啮合，其的啮合点(48)在活塞(76)轴线的延长线上，导向轴(104)安装在齿条(80)的外侧，在气缸(84)的内缸壁环槽中装有密封圈(108)，在齿条(80)的根部设有一圆台(95)，套件(88)上的收缩部分(96)与圆台(95)相配合套装在活塞杆(90)上，弹簧(94)安装在活塞(76)和套件(88)之间。在外壳(72)的内表面(122)上设有环槽(126)，环槽中装有密封圈(120)。导向轴支架(136)安装在扭矩输出轴(132)上的齿轮(100)的两端，导向轴(104)安装在支架(136)的轴衬(144)中，导向轴(104)上可加安装轴套(150)。外壳(72)的端面上设有通孔(86)，壳体(214)安装在通孔(86)上，用螺杆(212)代替固定活塞(76)和活塞杆(90)的螺栓(92)，在螺杆(212)上装有挡块螺母(216)和(218)，在壳体(214)的端面装有滑套封盖(213)。根据工作需要，本实用新型可采用双侧活塞、双侧气缸结构，亦可采用单侧活塞、单侧气缸结构。

与现有技术相比，本实用新型齿条和齿轮的啮合点在活塞中心线的延长线上，又设置了导向轴，从根本上避免了活塞运动时扭矩的产生，最大限度地减少了活塞、齿条和气缸的磨损；密封环设置在气缸上后，降低了对气缸加工精度的要求；在实现了系统气源中断供给时阀门能自动关闭的前提下，又可对活塞的行程进行准确地定位；整个壳体由两部分构成，简化了零部件的加工工艺，也使得装配和维修更加简单易行；根据工作需要即可双活塞驱动又可单活塞驱动。

附图说明：

图1是基于现有技术的阀门气动执行机构结构简图。

图2是本实用新型的结构简图。

图3是本实用新型的整体结构示意图。

图4是本实用新型活塞杆前部密封的结构示意图。

图5是本实用新型第一种齿条导向机构的结构示意图。

图6是本实用新型第二种齿条导向机构的结构示意图。

图7是本实用新型第三种齿条导向机构的结构示意图。

图8是本实用新型第四种齿条导向机构的结构示意图。

图9是本实用新型气缸端面的结构示意图。

图10是本实用新型限位挡块的结构示意图。

图11是本实用新型外壳的对开结构示意图

图12是本实用新型另一种实施方式的结构简图。

具体实施方式：

实施例1：

本实用新型的外壳72可采用精密铸造工艺制成，如附图11所示，整个外壳72分成对称的两部分302和304，汽缸84镶嵌其内，再用螺栓306和308将两部分固定在一起。这样可以简化制造工艺、降低生产成本，还会给装配、维修，特别是安装、更换封堵206和行程挡块壳体214时带来极大的方便。密封环108设置在气缸上，可降低对气缸84内缸壁加工精度的要求。附图5和附图6是本实用新型齿条导向机构的两种基本实施方式，附图7和附图8是本实用新型齿条导向机构的另外两种实施方式，在两个支架136之间安装两块挡板158，两根导向轴104安装在两块挡板158之间，导向轴104上亦可加安装轴套162，四种实施方式的作用是相同的，导向轴104或轴套150、162均在齿条80的外表面滚动，并贯穿在齿条80的整个行程中，用于对齿条80进行导向。套件88利用其内圆上的收缩部分96卡在齿条80根部的圆台95上，弹簧94装在套件88和活塞76之间，再用螺栓92紧固在一起，为活塞复位储备能量；装配时螺栓92螺文的长度应大于弹簧94压缩与完全释放后的长度差，以防止维修时弹簧突然释放，造成人员伤害。

工作时，压缩空气经通气口70从两端气缸84的后腔进入，在气压的作用下，活塞76推动齿条80作直线运动，通过齿条80和齿轮100的啮合，产生扭矩驱动齿轮100和扭矩输出轴132一起旋转，打开阀门；放开气缸84的后腔，压力消失，活塞76在弹簧94的弹力作用下向后运动，驱动齿轮100和扭矩输出轴132反方向旋转，关闭阀门。齿条80偏心安装在活塞76上，保证齿条80与齿轮100的啮合点48在活塞76轴线的延长线上，当活塞76作往复运动时，活塞76的推F1与作用在齿轮齿上的力F2在活塞76轴线延长线上，从而可避免扭矩的产生、降低运动部件的磨损、延长零部件的使用寿命。

当用户需要在气缸84前腔进气、推动活塞76向相反方向运动时，压缩空气进入气缸84前腔空间64，为了解决汽缸与活塞间的容积越大，越不利于阀门的快速、平稳开启的问题，本实用新型在外壳72的内表面122上设置了环槽126和密封圈120，最大限度地减小了空间64的容积。

如附图9、附图10所示，当阀门开闭的位置需要准确地定位时，将外壳72端面通孔86上的封堵206取下，把壳体214安装在封堵206的位置上；用螺杆212代替固定活塞76和活塞杆90的螺栓92，或将活塞杆90的末端直接制成螺杆212，用螺杆212上的螺母216和与之相对的壳体内端面220限定活塞76相向运动时的极限位置，用螺母218和外侧的滑套封盖213限定活塞76向相反方向运动时的极限位置，以达到准确控制阀门开闭的目的。

实施例2：

附图12是本实用新型另的一种实施方式，整个外壳分成外壳72、汽缸84和封盖414三部分，左、右汽缸84和活塞76作为结构相同、又完全独立的一部分，安装在外壳72的两端；当用户只需要一个汽缸驱动阀门开闭时，即可将单只汽缸84和活塞76安装在外壳72的一侧，外壳72上无气缸的一侧用封堵414封闭，从而达到节约原材料、降低生产成本和提高互换性的目的。

Claims (7)

1、阀门气动执行机构，它包括气缸、活塞、弹簧、齿轮、齿条、导向轴和扭矩输出轴，扭矩输出轴(132)安装在阀门杆上，活塞(76)安装在气缸(84)内，其特征在于：活塞杆(90)利用螺栓(92)固定在活塞(76)上，活塞杆(90)的前部设有齿条(80)，齿条(80)与固定在扭矩输出轴(132)上的齿轮(100)啮合，导向轴(104)安装在齿条(80)的外侧，在气缸(84)的内缸壁环槽中装有密封圈(108)，在齿条(80)的根部设有一圆台(95)，套件(88)上的收缩部分(96)与圆台(95)相配合套装在活塞杆(90)上，弹簧(94)安装在活塞(76)和套件(88)之间。

2、根据权利要求1所述的一种阀门气动执行机构，其特征在于：齿条(80)与齿轮(100)的啮合点(48)在活塞(76)轴线的延长线上

3、根据权利要求1所述的一种阀门气动执行机构，其特征在于：在外壳(72)的内表面(122)上设有环槽(126)，环槽中装有密封圈(120)。

4、根据权利要求1所述的一种阀门气动执行机构，其特征在于：导向轴支架(136)安装在扭矩输出轴(132)上的齿轮(100)的两端，导向轴(104)安装在支架(136)的轴衬(144)中。

5、根据权利要求4所述的一种阀门气动执行机构，其特征在于：导向轴(104)上可加安装轴套(150)。

6、根据权利要求1所述的一种阀门气动执行机构，其特征在于：壳体(214)安装在外壳(72)端面上的通孔(86)上，用螺杆(212)代替固定活塞(76)和活塞杆(90)的螺栓(92)，在螺杆(212)上装有挡块螺母(216)和(218)，在壳体(214)的端面装有滑套封盖(213)。

7、根据权利要求1所述的一种阀门气动执行机构，其特征在于：本实用新型亦可采用单侧活塞、单侧汽缸结构。

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