CN104633248B - 低摩擦活塞式执行机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及低摩擦活塞式执行机构。上缸体与下缸体面对面上下对称布置，中间缸盖夹装在上缸体与下缸体之间，上缸体、和下缸体紧固连接成一体；活塞设置在中间缸盖的内孔中，活塞外圆表面与中间缸盖内孔表面之间设置有活塞密封导向组件；推杆连接在活塞中心，第一压缩弹簧设置在活塞上表面与上缸体内表面之间，第二压缩弹簧设置在活塞下表面与下缸体内表面之间；下缸体固定安装在支架上，支架顶部设有推杆插孔，推杆自上向下从该推杆插孔***到支架内，推杆下端为执行机构的对外输出端。本发明能够消除执行机构快速调节时产生的速度过冲，并且导向精确，摩擦阻力小，使得执行机构能够对控制信号进行快速响应，从而达到精确调节目的。

Description

低摩擦活塞式执行机构

技术领域

本发明涉及活塞式执行机构，具体地说是一种具有快速响应、高精度调节性能的低摩擦活塞式执行机构。

背景技术

在已有技术中，大多数活塞式执行机构采用O型圈、Y形圈等橡胶类密封圈作为动活塞密封件，采用四氟带作为活塞导向件。但在活塞动作过程中，由于橡胶安装时有较大过盈量，因此摩擦阻力较大，严重影响执行机构的调节性能，设计生产出来的气动活塞执行机构仅能作为一般工况条件的驱动装置使用，不能满足千分之一或要求更高调节性的调节阀门的应用需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种低摩擦活塞式执行机构，其结构巧妙，设计合理，能够消除执行机构快速调节时产生的速度过冲，并且导向精确，摩擦阻力小，使得执行机构能够对控制信号进行快速响应，从而达到精确调节目的。

按照本发明提供的技术方案：低摩擦活塞式执行机构，其特征在于：包括上缸体、第一压缩弹簧、推杆、活塞、中间缸盖、下缸体和第二压缩弹簧；所述上缸体与下缸体面对面上下对称布置，中间缸盖夹装在上缸体与下缸体之间，上缸体、和下缸体通过连接件紧固连接成一体；所述活塞设置在中间缸盖的内孔中，活塞外圆表面与中间缸盖内孔表面之间设置有活塞密封导向组件；所述推杆连接在活塞中心，所述第一压缩弹簧设置在活塞上表面与上缸体内表面之间，所述第二压缩弹簧设置在活塞下表面与下缸体内表面之间；所述下缸体固定安装在支架上，支架顶部设有推杆插孔，所述推杆自上向下从该推杆插孔***到支架内，推杆下端为执行机构的对外输出端。

作为本发明的进一步改进，所述连接件包括六角头螺栓和六角螺母，所述上缸体、中间缸盖和下缸体的外周边沿分别设有若干个均匀分布的连接通孔，所述六角头螺栓穿过上缸体、中间缸盖和下缸体上的连接通孔后用六角螺母并紧，使得上缸体、中间缸盖和下缸体紧固连接成一体。

作为本发明的进一步改进，所述上缸体、下缸体与中间缸盖的接触配合面之间分别设有第一O型圈，第一O型圈用于上缸体、中间缸盖以及下缸体之间的静密封。

作为本发明的进一步改进，所述活塞密封导向组件包括内弧形四氟环和四氟O型圈；所述中间缸盖内孔表面自上向下顺次设有第一环形凹槽、第二环形凹槽和第三环形凹槽，所述第一环形凹槽与第三环形凹槽尺寸一致，第一环形凹槽和第三环形凹槽各设置有一个内弧形四氟环，所述活塞外圆周面与中间缸盖内孔表面之间设有间隙，活塞与中间缸盖之间通过两个内弧形四氟环进行导向；所述第二环形凹槽内设置有一个四氟O型圈，活塞与四氟O型圈微量过盈配合进行密封。

作为本发明的进一步改进，所述内弧形四氟环的内圆面设为弧形面。

作为本发明的进一步改进，所述活塞为上下端对称的桶状。

作为本发明的进一步改进，所述活塞外圆表面设有致密的PTFE涂层。

作为本发明的进一步改进，所述活塞中心设有内孔，所述推杆插装在该内孔中并通过锁紧螺母锁紧固定，所述推杆外周表面设有环形密封槽，所述环形密封槽内设有第二O型圈，该第二O型圈用于推杆与活塞连接接触的静密封。

作为本发明的进一步改进，所述下缸体的底部平面设有若干个均匀分布的安装通孔，所述支架顶部平面设有若干个均匀分布的螺纹盲孔，所述螺纹盲孔与安装通孔一一对应，下缸体与支架通过装在安装通孔与螺纹盲孔内的六角头螺钉紧固连接。

作为本发明的进一步改进，所述支架顶部平面上设有环形沟槽，所述环形沟槽内设有第三O型圈，第三O型圈用于下缸体底部平面与支架顶部平面之间的密封。

作为本发明的进一步改进，所述支架顶部的推杆插孔中安装有轴套，轴套与推杆之间设置有推杆导向密封组件。

作为本发明的进一步改进，所述推杆导向密封组件包括第四O型圈、第五O型圈和无油衬套；所述轴套的外圆表面设有外圆沟槽，每道外圆沟槽内设有一个第四O型圈，第四O型圈用于支架与轴套之间的密封；所述轴套的内孔表面设置有若干道内孔沟槽，每道内孔沟槽内设有一个第五O型圈，第五O型圈用于推杆与轴套之间的密封；所述轴套内孔中还设有一个安装腔，所述无油衬套装在该安装腔内，无油衬套一端与安装腔的底部台阶连接，所述推杆与无油衬套作滑动配合。

作为本发明的进一步改进，所述推杆下端设有外螺纹，所述支架底部设有圆形通孔，所述圆形通孔外周设有若干个均匀分布的连接孔，推杆外螺纹和支架底部的圆形通孔及连接孔一起组成对外输出的连接结构。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

（1）、本发明中的活塞上表面与上缸体内表面之间设置第一压缩弹簧，活塞下表面与下缸体内表面之间设置第二压缩弹簧，第一压缩弹簧和第二压缩弹簧在发生压缩行程与释放压缩行程的过程中可以抵消执行机构快速动作时产生的过冲现象，显著提高执行机构的稳定性和调节性。

（2）、本发明中作为气压与推力的转换部件的活塞为上下端对称的桶状，并且活塞外圆表面设有致密的PTFE涂层，桶状结构使得活塞能够在保持结构强度的前提下实现轻型化；PTFE涂层可以有效降低活塞运动时的摩擦阻力，同时还可以起到活塞接触面防锈、防腐作用，具有较强的环境适应能力。

（3）、本发明采用两个内弧形四氟环来给活塞提供导向，内弧形四氟环与活塞的接触面积小，摩擦阻力小到可以忽略不计，同时又不会减弱导向效果。

（4）、本发明采用四氟O型圈作为活塞动密封的密封件，四氟O型圈与普通橡胶O型圈相比，装配过盈量要求低，能够大大降低摩擦阻力，并且具有更强的抗老化能力，大大降低维护成本，节约社会资源。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为图1中的A部放大示意图。

图3为图1中内弧形四氟环的结构示意图。

图4为图1中的B部放大示意图。

图5为图1中活塞的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图所示，实施例中的低摩擦活塞式执行机构主要由上缸体1、第一压缩弹簧2、锁紧螺母3、推杆4、活塞5、中间缸盖6、第一O型圈7、内弧形四氟环8、四氟O型圈9、第二O型圈10、六角头螺栓11、第三O型圈12、轴套13、第四O型圈14、第五O型圈15、无油衬套16、支架17、第二六角头螺栓18、下缸体19、第二压缩弹簧20和六角螺母21等零件组成。

如图1所示，所述上缸体1与下缸体19面对面上下对称布置，中间缸盖6夹装在上缸体1与下缸体19之间，上缸体1、中间缸盖6和下缸体19通过连接件紧固连接成一体。实施例中的连接件主要是由六角头螺栓11和六角螺母21组成，所述上缸体1、中间缸盖6和下缸体19的外周边沿分别设有若干个均匀分布的连接通孔，所述六角头螺栓11穿过上缸体1、中间缸盖6和下缸体19上的连接通孔后用六角螺母21并紧，使得上缸体1、中间缸盖6和下缸体19紧固连接成一体。

如图1、图2所示，本发明实施例中，所述上缸体1、下缸体19与中间缸盖6的接触配合面之间分别设有第一O型圈7，第一O型圈7用于上缸体1、中间缸盖6以及下缸体19之间的静密封。

如图1~图3所示，所述活塞5设置在中间缸盖6的内孔中，活塞5外圆表面与中间缸盖6内孔表面之间设置有活塞密封导向组件；实施例中的活塞密封导向组件主要由内弧形四氟环8和四氟O型圈9组成；所述中间缸盖6内孔表面自上向下顺次设有第一环形凹槽、第二环形凹槽和第三环形凹槽，所述第一环形凹槽与第三环形凹槽尺寸一致，第一环形凹槽和第三环形凹槽各设置有一个内弧形四氟环8，所述活塞5外圆周面与中间缸盖6内孔表面之间设有间隙，活塞5与中间缸盖6之间通过两个内弧形四氟环8进行导向，内弧形四氟环8与活塞5的接触面积小，摩擦阻力小到可以忽略不计，同时又不会减弱导向效果。所述第二环形凹槽内设置有一个四氟O型圈9，活塞5与四氟O型圈9微量过盈配合进行密封，四氟O型圈9与普通橡胶O型圈相比，装配过盈量要求低，能够大大降低摩擦阻力，并且具有更强的抗老化能力，大大降低维护成本，节约社会资源。

如图5所示，本发明实施例中，所述活塞5为上下端对称的桶状，活塞5外圆表面设有致密的PTFE涂层22。所述内弧形四氟环8的内圆面设为弧形面。桶状结构使得活塞5能够在保持结构强度的前提下实现轻型化；PTFE涂层22可以有效降低活塞5运动时的摩擦阻力，同时还可以起到活塞5接触面防锈、防腐作用，具有较强的环境适应能力。

如图1所示，所述推杆4连接在活塞5中心，活塞5中心设有内孔，所述推杆4插装在该内孔中并通过锁紧螺母3锁紧固定；所述推杆4外周表面设有环形密封槽，所述环形密封槽内设有第二O型圈10，该第二O型圈10用于推杆4与活塞5连接接触的静密封。

如图1所示，所述第一压缩弹簧2设置在活塞5上表面与上缸体1内表面之间，所述第二压缩弹簧20设置在活塞5下表面与下缸体19内表面之间；第一压缩弹簧2、第二压缩弹簧20随活塞5动作时，发生压缩行程与释放压缩行程的可逆行程变化，可以抵消执行机构快速动作时产生的过冲现象，显著提高执行机构的稳定性和调节性。

如图1所示，所述下缸体19固定安装在支架17上，下缸体19的底部平面设有若干个均匀分布的安装通孔，所述支架17顶部平面设有若干个均匀分布的螺纹盲孔，所述螺纹盲孔与安装通孔一一对应，下缸体19与支架17通过装在安装通孔与螺纹盲孔内的六角头螺钉18紧固连接；所述支架17顶部平面上设有环形沟槽，所述环形沟槽内设有第三O型圈12，第三O型圈12用于下缸体19底部平面与支架17顶部平面之间的密封。

如图1所示，所述支架17顶部设有推杆插孔，所述推杆4自上向下从该推杆插孔***到支架17内；所述支架17顶部的推杆插孔中安装有轴套13，轴套13与推杆4之间设置有推杆导向密封组件。所述推杆导向密封组件的结构如图4所示，其主要由第四O型圈14、第五O型圈15和无油衬套16组成；所述轴套13的外圆表面设有外圆沟槽，每道外圆沟槽内设有一个第四O型圈14，第四O型圈14用于支架17与轴套13之间的密封；所述轴套13的内孔表面设置有若干道内孔沟槽，每道内孔沟槽内设有一个第五O型圈15，第五O型圈15用于推杆4与轴套13之间的密封；所述轴套13内孔中还设有一个安装腔，所述无油衬套16装在该安装腔内，无油衬套16一端与安装腔的底部台阶连接，所述推杆4与无油衬套16作滑动配合。

如图1所示，所述推杆4下端为执行机构的对外输出端。推杆4下端设有外螺纹，所述支架17底部设有圆形通孔，所述圆形通孔外周设有若干个均匀分布的连接孔，推杆4外螺纹和支架17底部的圆形通孔及连接孔一起组成对外输出的连接结构。

Claims (6)

1.低摩擦活塞式执行机构，其特征在于：包括上缸体（1）、第一压缩弹簧（2）、推杆（4）、活塞（5）、中间缸盖（6）、下缸体（19）和第二压缩弹簧（20）；所述上缸体（1）与下缸体（19）面对面上下对称布置，中间缸盖（6）夹装在上缸体（1）与下缸体（19）之间，上缸体（1）、和下缸体（19）通过连接件紧固连接成一体；所述活塞（5）设置在中间缸盖（6）的内孔中，活塞（5）外圆表面与中间缸盖（6）内孔表面之间设置有活塞密封导向组件；所述推杆（4）连接在活塞（5）中心，所述第一压缩弹簧（2）设置在活塞（5）上表面与上缸体（1）内表面之间，所述第二压缩弹簧（20）设置在活塞（5）下表面与下缸体（19）内表面之间；所述下缸体（19）固定安装在支架（17）上，支架（17）顶部设有推杆插孔，所述推杆（4）自上向下从该推杆插孔***到支架（17）内，推杆（4）下端为执行机构的对外输出端；

所述活塞密封导向组件包括内弧形四氟环（8）和四氟O型圈（9）；所述中间缸盖（6）内孔表面自上向下顺次设有第一环形凹槽、第二环形凹槽和第三环形凹槽，所述第一环形凹槽与第三环形凹槽尺寸一致，第一环形凹槽和第三环形凹槽各设置有一个内弧形四氟环（8），所述活塞（5）外圆周面与中间缸盖（6）内孔表面之间设有间隙，活塞（5）与中间缸盖（6）之间通过两个内弧形四氟环（8）进行导向；所述第二环形凹槽内设置有一个四氟O型圈（9），活塞（5）与四氟O型圈（9）微量过盈配合进行密封；所述内弧形四氟环（8）的内圆面设为弧形面。

2.如权利要求1所述的低摩擦活塞式执行机构，其特征在于：所述连接件包括六角头螺栓（11）和六角螺母（21），所述上缸体（1）、中间缸盖（6）和下缸体（19）的外周边沿分别设有若干个均匀分布的连接通孔，所述六角头螺栓（11）穿过上缸体（1）、中间缸盖（6）和下缸体（19）上的连接通孔后用六角螺母（21）并紧，使得上缸体（1）、中间缸盖（6）和下缸体（19）紧固连接成一体。

3.如权利要求1所述的低摩擦活塞式执行机构，其特征在于：所述上缸体（1）、下缸体（19）与中间缸盖（6）的接触配合面之间分别设有第一O型圈（7）。

4.如权利要求1所述的低摩擦活塞式执行机构，其特征在于：所述活塞（5）外圆表面设有致密的PTFE涂层（22）。

5.如权利要求1所述的低摩擦活塞式执行机构，其特征在于：所述活塞（5）中心设有内孔，所述推杆（4）插装在该内孔中并通过锁紧螺母（3）锁紧固定；所述推杆（4）外周表面设有环形密封槽，所述环形密封槽内设有第二O型圈（10）。

6.如权利要求1所述的低摩擦活塞式执行机构，其特征在于：所述下缸体（19）的底部平面设有若干个均匀分布的安装通孔，所述支架（17）顶部平面设有若干个均匀分布的螺纹盲孔，所述螺纹盲孔与安装通孔一一对应，下缸体（19）与支架（17）通过装在安装通孔与螺纹盲孔内的六角头螺钉（18）紧固连接；所述支架（17）顶部平面上设有环形沟槽，所述环形沟槽内设有第三O型圈（12）。