CN108869851B - 一种气动直行程执行器及其气动执行机构 - Google Patents

一种气动直行程执行器及其气动执行机构 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种气动直行程执行器及其气动执行机构，用以解决现有技术中活塞受力不均衡导致其与壳体磨损严重的问题，气动执行机构包括壳体，壳体上设置有轴线相互平行的第一缸体和第二缸体，第一缸体中设置有第一活塞和第一活塞杆，第二缸体中设置有第二活塞和第二活塞杆，该气动执行机构还包括中间传动结构以带动阀杆沿阀杆的轴线方向往复动作，中间传动结构包括位于阀杆两侧的第一转轴和第二转轴，各转轴上均设置有用于与阀杆上的相应阀杆齿条配合的阀杆驱动齿轮，第一活塞杆通过第一传动结构将动力传至第一转轴上，第二活塞杆通过第二传动结构将动力传至第二转轴上。这样的设置可以保证活塞杆与活塞同心安装，工作时使活塞受力均衡。

Description

一种气动直行程执行器及其气动执行机构
技术领域
本发明涉及一种气动直行程执行器及其气动执行机构。
背景技术
执行器大多是由执行机构和调节机构组成的,目前，气动装置主要有薄膜式、气缸式、摆动式气动装置三种形式，此外还有气动马达式气动装置。都是通过气源装置输入压缩空气由气动执行元件将压缩空气转换为机械能的装置，气动装置结构简单、安装维护方便，使用广泛。
现有的执行器，如申请公布号为CN 106439182 A的中国发明专利申请所公开的气动执行器，包括壳体、左端盖和右端盖，壳体和左、右端盖连接成一个密闭的整体，壳体内设置有与壳体密封配合的左活塞和右活塞，左、右活塞上分别设置有齿条，齿轮轴通过相应的齿条与左活塞和右活塞相连接，左、右活塞上的齿条分别位于齿轮轴的两侧，活塞的运动，带动齿条动作，齿条带动齿轮轴运动。但是，上述结构中齿条需要偏心安装于相应的活塞上，工作过程中活塞上受到的力很不均衡，长期使用时会导致活塞与壳体磨损严重，严重降低了其使用寿命。
发明内容
本发明提出一种气动执行机构，以解决现有技术中活塞受力不均衡导致其与壳体磨损严重的问题；同时，本发明的目的还在于提供一种使用该气动执行机构的气动直行程执行器。
本发明的一种气动执行机构的技术方案是：一种气动执行机构，包括壳体，壳体上设置有轴线相互平行的第一缸体和第二缸体，第一缸体中设置有第一活塞和第一活塞杆，第二缸体中设置有第二活塞和第二活塞杆，该气动执行机构还包括中间传动结构以带动阀杆沿阀杆的轴线方向往复动作，中间传动结构包括位于阀杆两侧的第一转轴和第二转轴，各转轴上均设置有用于与阀杆上的相应阀杆齿条配合的阀杆驱动齿轮，第一活塞杆通过第一传动结构将动力传至第一转轴上，第二活塞杆通过第二传动结构将动力传至第二转轴上。
所述第一活塞杆上设置有齿条，第一传动结构包括第一传动轴，第一传动轴上设置有与第一活塞杆上的齿条传动配合的第一齿轮，第一传动轴上设置有第一主动锥齿轮，第一转轴上设置有与第一主动锥齿轮传动配合的第一从动锥齿轮。
所述第二活塞杆上设置有齿条，第二传动结构包括第二传动轴，第二传动轴上设置有与第二活塞杆上的齿条传动配合的第二齿轮，第二传动轴上设置有第二主动锥齿轮，第二转轴上设置有与第二主动锥齿轮传动配合的第二从动锥齿轮。
所述第一缸体和第二缸体分别位于壳体的相对两侧。
所述壳体上设置有第一凸柱结构和第二凸柱结构，各缸体包括用于与对应的凸柱密封配合的直筒体和设置于直筒体端部的法兰端盖，法兰端盖与壳体螺栓连接。
本发明的一种气动直行程执行器的技术方案是：一种气动直行程执行器，包括气动执行机构和调节机构，调节机构包括阀杆，气动执行机构包括壳体，壳体上设置有轴线相互平行的第一缸体和第二缸体，第一缸体中设置有第一活塞和第一活塞杆，第二缸体中设置有第二活塞和第二活塞杆，该气动执行机构还包括中间传动结构以带动阀杆沿阀杆的轴线方向往复动作，中间传动结构包括位于阀杆两侧的第一转轴和第二转轴，阀杆上对称设置有阀杆齿条，各转轴上均设置有与对应阀杆齿条配合的阀杆驱动齿轮，第一活塞杆通过第一传动结构将动力传至第一转轴上，第二活塞杆通过第二传动结构将动力传至第二转轴上。
所述第一活塞杆上设置有齿条，第一传动结构包括第一传动轴，第一传动轴上设置有与第一活塞杆上的齿条传动配合的第一齿轮，第一传动轴上设置有第一主动锥齿轮，第一转轴上设置有与第一主动锥齿轮传动配合的第一从动锥齿轮。
所述第二活塞杆上设置有齿条，第二传动结构包括第二传动轴，第二传动轴上设置有与第二活塞杆上的齿条传动配合的第二齿轮，第二传动轴上设置有第二主动锥齿轮，第二转轴上设置有与第二主动锥齿轮传动配合的第二从动锥齿轮。
所述第一缸体和第二缸体分别位于壳体的相对两侧。
所述壳体上设置有第一凸柱结构和第二凸柱结构，各缸体包括用于与对应的凸柱密封配合的直筒体和设置于直筒体端部的法兰端盖，法兰端盖与壳体螺栓连接。
采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：第一缸体和第二缸体平行设置于壳体上，并通过中间传动结构带动阀杆沿阀杆的轴线进行直行程动作，这样的设置可以保证活塞杆与活塞同心安装，工作时使活塞受力均衡，避免了现有技术中活塞杆与活塞偏心安装导致活塞受力不均衡，造成活塞与缸体磨损严重的问题，而且中间传动结构的第一转轴和第二转轴对称分布于阀杆的轴向两侧，使阀杆受力均衡，保证其工作稳定性，并能够提高阀杆上的作用力。
附图说明
图1为本发明的一种气动直行程执行器的实施例一的结构示意图；
图2为图1在A-A处的结构示意图；
图3为中间传动结构的结构示意图。
其中：1 壳体；2 第一缸体；3 第二缸体；4 直筒体；5 端盖法兰；6 螺栓；7 第一活塞杆；8 第一活塞；9 第二活塞杆；10 第二活塞；11 第一凸柱结构；12 第二凸柱结构；13防护筒；14 第一齿轮；15 第二齿轮；16 阀杆；17 第一驱动齿轮；18 第二驱动齿轮；19 第一主动锥齿轮；20 第一从动锥齿轮；21 第一传动轴；22 第一转轴；23 第二转轴；24 第二从动锥齿轮；25 调节机构。
具体实施方式
本发明的一种气动直行程执行器的实施例一，如图1-3所示，包括气动执行机构和调节机构25，调节机构25包括阀杆16、阀体和阀芯等阀组件，气动执行机构包括壳体1，壳体1的左右两侧分别设置有第一缸体2和第二缸体3即第一缸体2和第二缸体3分别位于壳体1的相对两侧。第一缸体2内设置有第一活塞8和第一活塞杆7，第二缸体3内设置有第二活塞10和第二活塞杆9。壳体1上设置有第一凸柱结构11和第二凸柱结构12，各缸体包括用于与对应的凸柱结构密封配合的直筒体4和设置于直筒体4端部的端盖法兰5，端盖法兰5与壳体之1间通过螺栓6连接以实现相应缸体与壳体1的连接。第一活塞杆7和第二活塞杆9均沿左右方向贯穿壳体1，壳体1上设置有分别供第一活塞杆7的伸出壳体1的部分和第二活塞杆9的伸出壳体1的部分往复动作的防护筒13。
该气动执行机构还包括中间传动结构以带动阀杆16沿阀杆16的轴线方向往复动作，中间传动结构包括位于阀杆16两侧的第一转轴22和第二转轴23，阀杆16上对称设置有阀杆第一齿条和阀杆第二齿条，第一转轴22上设置有用于与阀杆第一齿条配合的阀杆第一驱动齿轮17，第二转轴23上设置有用于与阀杆第二齿条配合的阀杆第二驱动齿轮18，第一活塞杆7通过第一传动结构将动力传至第一转轴22上，第二活塞杆9通过第二传动结构将动力传至第二转轴23上。
第一活塞杆7上设置有齿条，第一传动结构包括转动设置于壳体1上的第一传动轴21，第一传动轴21上设置有与第一活塞杆7上的齿条传动配合的第一齿轮14，第一传动轴21的端部设置有第一主动锥齿轮19，第一转轴22上设置有与第一主动锥齿轮19传动配合的第一从动锥齿轮20。第二活塞杆9上也设置有齿条，第二传动结构包括转动设置于壳体1上的第二传动轴，第一传动轴21和第二传动轴平行设置，第二传动轴上设置有与第二活塞杆上的齿条传动配合的第二齿轮，第二传动轴的端部设置有第二主动锥齿轮，第二转轴23上设置有与第二主动锥齿轮传动配合的第二从动锥齿轮24。通过锥齿轮传动将旋转运动转化为阀杆的轴向运动，锥齿轮传动平稳、传动比精确，工作可靠，传动效率高（可达95%）。根据齿轮传动公式M1×N1=M2×N2，即输入端的转矩乘以转速等于输出端的转矩乘以转速，转速比U=N1/N2=Z2/Z1，U的调整范围为1～10，调整范围大，通过调整锥齿轮的齿数比也就是传动比可以几何级的提高执行器的输出转矩，以满足阀门所需的调节力。因此可以按需求调节锥齿轮的传动比，可以几何级的增加该气动执行机构作用于阀杆上的作用力，满足执行器所需的调节力。
第一缸体2和第二缸体3平行设置于壳体1的两侧，并通过中间传动结构带动阀杆16沿阀杆16的轴线进行直行程动作，这样的设置可以保证活塞杆与活塞同心安装，工作时使活塞受力均衡，避免了现有技术中活塞杆与活塞偏心安装导致活塞受力不均衡，造成活塞与缸体磨损严重的问题，而且中间传动结构的第一转轴和第二转轴对称分布于阀杆的轴向两侧，使阀杆受力均衡，保证其工作稳定性，并能够提高阀杆上的作用力。
本发明的一种气动直行程执行器的工作过程为：压缩空气进入相应缸体内，推动相应的活塞和活塞杆运动，第一活塞杆7上的齿条通过第一齿轮14带动第一传动轴21转动，第一传动轴21通过第一主动锥齿轮19和第一从动锥齿轮20带动第一转轴22转动，第二活塞杆9上的齿条通过第二齿轮带动第二传动轴转动，第二传动轴通过第二主动锥齿轮和第二从动锥齿轮24带动第二转轴23转动，第一转轴22和第二转轴23分别通过第一驱动齿轮17和第二驱动齿轮18与阀杆16上的相应齿条配合带动阀杆16沿阀杆16的轴线做直行程动作以开启或闭合阀芯。
本发明的一种气动直行程执行器的实施例二，与实施例一的区别在于，第一缸体和第二缸体也可以设置于壳体的同一侧。
本发明的一种气动直行程执行器的实施例三，与实施例一的区别在于，缸体的两端均具有缸盖，直接将缸体连接于壳体上即可。
本发明的一种气动直行程执行器的实施例四，与实施例一的区别在于，第一主动锥齿轮和第一从动锥齿轮由蜗轮蜗杆结构代替。
本发明的一种气动直行程执行器的实施例五，与实施例一的区别在于，第二主动锥齿轮和第二从动锥齿轮由蜗轮蜗杆结构代替。
一种气动执行机构的实施例与上述一种气动直行程执行器的各实施例中的气动执行机构的结构相同，此处不再赘述。

Claims (6)

1.一种气动执行机构，其特征在于：包括壳体，壳体上设置有轴线相互平行的第一缸体和第二缸体，第一缸体中设置有第一活塞和第一活塞杆，第二缸体中设置有第二活塞和第二活塞杆，该气动执行机构还包括中间传动结构以带动阀杆沿阀杆的轴线方向往复动作，中间传动结构包括位于阀杆两侧的第一转轴和第二转轴，各转轴上均设置有用于与阀杆上的相应阀杆齿条配合的阀杆驱动齿轮，第一活塞杆通过第一传动结构将动力传至第一转轴上，第二活塞杆通过第二传动结构将动力传至第二转轴上，所述第一活塞杆上设置有齿条，第一传动结构包括第一传动轴，第一传动轴上设置有与第一活塞杆上的齿条传动配合的第一齿轮，第一传动轴上设置有第一主动锥齿轮，第一转轴上设置有与第一主动锥齿轮传动配合的第一从动锥齿轮，所述第二活塞杆上设置有齿条，第二传动结构包括第二传动轴，第二传动轴上设置有与第二活塞杆上的齿条传动配合的第二齿轮，第二传动轴上设置有第二主动锥齿轮，第二转轴上设置有与第二主动锥齿轮传动配合的第二从动锥齿轮。
2.根据权利要求1所述的气动执行机构，其特征在于：所述第一缸体和第二缸体分别位于壳体的相对两侧。
3.根据权利要求2所述的气动执行机构，其特征在于：所述壳体上设置有第一凸柱结构和第二凸柱结构，各缸体包括用于与对应的凸柱密封配合的直筒体和设置于直筒体端部的法兰端盖，法兰端盖与壳体螺栓连接。
4.一种气动直行程执行器，包括气动执行机构和调节机构，调节机构包括阀杆，其特征在于：气动执行机构包括壳体，壳体上设置有轴线相互平行的第一缸体和第二缸体，第一缸体中设置有第一活塞和第一活塞杆，第二缸体中设置有第二活塞和第二活塞杆，该气动执行机构还包括中间传动结构以带动阀杆沿阀杆的轴线方向往复动作，中间传动结构包括位于阀杆两侧的第一转轴和第二转轴，阀杆上对称设置有阀杆齿条，各转轴上均设置有与对应阀杆齿条配合的阀杆驱动齿轮，第一活塞杆通过第一传动结构将动力传至第一转轴上，第二活塞杆通过第二传动结构将动力传至第二转轴上，所述第一活塞杆上设置有齿条，第一传动结构包括第一传动轴，第一传动轴上设置有与第一活塞杆上的齿条传动配合的第一齿轮，第一传动轴上设置有第一主动锥齿轮，第一转轴上设置有与第一主动锥齿轮传动配合的第一从动锥齿轮，所述第二活塞杆上设置有齿条，第二传动结构包括第二传动轴，第二传动轴上设置有与第二活塞杆上的齿条传动配合的第二齿轮，第二传动轴上设置有第二主动锥齿轮，第二转轴上设置有与第二主动锥齿轮传动配合的第二从动锥齿轮。
5.根据权利要求4所述的气动直行程执行器，其特征在于：所述第一缸体和第二缸体分别位于壳体的相对两侧。
6.根据权利要求5所述的气动直行程执行器，其特征在于：所述壳体上设置有第一凸柱结构和第二凸柱结构，各缸体包括用于与对应的凸柱密封配合的直筒体和设置于直筒体端部的法兰端盖，法兰端盖与壳体螺栓连接。
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