CN117704081B - 一种高压气动执行活门 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压气动执行活门,涉及气动执行活门领域,包括阀体组件以及气动执行组件,阀体组件设置有阀管,阀管之中设置有蝶板,蝶板设置有转轴,蝶板能够通过转轴进行转动,转轴一端设置于气动执行组件当中;蝶板设置有滑动腔,滑动腔中设置有滑块;气动执行组件与阀体组件连接;转轴之内设置有轴孔,轴孔之内设置有套杆,套杆还连接有传动杆,传动杆轴线与套杆轴线垂直,转轴设置有条形切口,传动杆通过条形切口与套杆连接;气动执行组件在转轴的条形切口轴段***设置有圆柱形腔室,圆柱形腔室设置有螺线槽,传动杆另一端设置于螺线槽之中;本发明通过设置随动封闭并配合改进了弹簧的结构,使本发明具备了良好的密封性和启动性。
Description
技术领域
本发明涉及气动执行活门技术领域,尤其涉及一种高压气动执行活门。
背景技术
霍尼韦尔气动执行活门(pneumatic actuator valves)是一种使用压缩空气来驱动活门开关或调节的装置,广泛应用于自动化控制***中,尤其是在HVAC(供暖、通风和空调)、石油化工、水处理和能源管理等领域;这类执行器的核心优势在于其简单、可靠和易于集成到各种控制环境中。
霍尼韦尔作为自动化解决方案的领导者,提供各种类型的气动执行器,包括直动式和旋转式设计。这些执行器可以与球阀、蝶阀或其他类型的活门一起使用,以实现对流体流动的精确控制。
气动执行器的工作原理很简单:当压缩空气进入执行器时,它会推动活塞或膜片,这个动作会通过机械连杆***转换成阀杆的直线或旋转运动,从而改变活门的开度;该执行器通常与***一起使用,后者可以接收来自控制***的信号,并精确地调节压缩空气以控制执行器的位置。
同时传统气动执行活门仍存在密封性能较差的问题,因此,设计一种密封性较好的气动执行活门是有必要的。
发明内容
本发明目的在于提供一种高压气动执行活门,以解决上述问题。
本发明通过下述技术方案实现:
总体的,一种高压气动执行活门,包括阀体组件以及气动执行组件,阀体组件设置有阀管,阀管之中设置有蝶板,蝶板设置有转轴,蝶板能够通过转轴进行转动,转轴一端设置于气动执行组件当中;通过设置阀体和气动执行组件,两者之间设置有转轴,气动执行组件控制转轴的转动,进而控制阀体的开闭;
蝶板设置有滑动腔,滑动腔中设置有滑块;通过设置滑动腔,使内部的滑块能够进行滑动;
气动执行组件与阀体组件连接、且其设置有第一腔室与第二腔室,第一腔室与第二腔室内均为圆柱形,第一腔室与第二腔室同轴线;通过设置同轴线的第一腔室和第二腔室,使设置于两者之内的活塞能够连接到筒状架之上,形成双头活塞;
转轴之内设置有轴孔,轴孔之内设置有套杆,套杆能够在转轴之内往复运动,套杆还连接有传动杆,传动杆轴线与套杆轴线垂直,转轴设置有条形切口,条形切口朝向与转轴朝向相同,传动杆通过条形切口与套杆连接;通过在转轴之内设置套杆,使套杆传递气动执行组件的第二动作。
气动执行组件在转轴的条形切口轴段***设置有圆柱形腔室,圆柱形腔室与转轴同轴线,圆柱形腔室设置有螺线槽,传动杆另一端设置于螺线槽之中;转轴旋转时,会带动传动杆旋转,传动杆旋转则必须在螺线槽中滑行,螺线槽则能够带动套杆在转轴的朝向上运动,传递动力。
进一步的,第一腔室径向宽度大于第二腔室,第一腔室之中设置有第一活塞,第二腔室之中设置有第二活塞,第一活塞与第二活塞通过筒状架连接,筒状架中部轴段设置有切口,筒状架内部在靠近第一活塞位置处铰接有连杆,连杆另一端与设置于切口之外的摆动杆铰接,摆动杆另一端与转轴连接;通过筒状架将第一腔室和第二腔室的活塞进行连接,使筒状架能够在两个活塞的共同作用下运动,进而带动连杆运动,进一步的带动摆动杆转动,最后带动转轴转动。
优选的,第一腔室与第二腔室之间设置有连接台,连接台设置有轴状槽,筒状架穿过轴状槽分别与第一活塞以及第二活塞相连,连接台与第一活塞之间还设置有分段弹簧,分段弹簧由第一弹簧与第二弹簧连接形成,第一弹簧与第二弹簧分别处于不同轴段,第一弹簧弹力大于第二弹簧弹力,第一弹簧与第二弹簧同轴线,第一弹簧的可压缩行程大于第二弹簧的可压缩行程;通过设置分段弹簧,并且第一弹簧在弹力和可压缩行程上均大于第二弹簧,使分段弹簧在压缩的过程中,最开始小压力机壳压缩分段弹簧,便于更平滑的打开阀体中的蝶板。
进一步的,阀管设置有气流输入端与气流输出端,其中,气流输出端一侧的阀管壁设置有安全阀,安全阀连通阀管内侧,安全阀还连接有导气管,导气管的另一端连通第二腔室;通过导气管将气流输出端的气体输出到第二腔室当中,使第二腔室能够形成反推力,配合第一腔室调节蝶板的动作。
优选的,蝶板设置有倾斜穿设孔,转轴倾斜穿设蝶板,蝶板中部设置有矩形滑槽,转轴对应矩形滑槽设置有斜切滑槽,矩形滑槽与斜切滑槽形成滑动腔;通过设置滑动腔,使设置于其内的滑块能够按照滑动腔设置的导程往复运动。
优选的,滑块由横条与横条垂直的抵接块构成,其中,转轴在斜切滑槽轴段还设置有同轴向的轴向槽,抵接块设置于轴向槽之中,抵接块抵接在横条之上;通过设置滑块,并进行抵接设置,使滑块能够正常的滑行,而不会卡死。
优选的,横条朝向与转轴朝向垂直,横条两端还分别连接有第三活塞,第三活塞对应设置有第三活塞腔,第三活塞腔设置在蝶板之中,第三活塞腔另一侧还连通有环形油腔,第三活塞的往复运动能够带动环形油腔内部油液压力变化;横条两端与第三活塞腔之间设置有复位弹簧;通过设置第三活塞,并将第三活塞腔连通环形油腔,使第三活塞往复运动时,能够改变环形油腔的液压。
优选的,蝶板在环形油腔的径向外侧还设置有环形切口,环形切口内侧环绕设置有涡卷弹簧,涡卷弹簧外侧还紧密贴合设置有弹性密封圈,环形油腔与环形切口之间的环形隔层上设置有多个第四活塞腔,第四活塞腔之中设置有第四活塞,第四活塞腔连通环形油腔与环形切口,第四活塞对应设置的活塞杆端头连接有横片,横片与涡卷弹簧抵接;通过在多个环绕的第四活塞端头设置涡卷弹簧,一是确保多个第四活塞在收缩时能够较为同步,涡卷弹簧进行位置和部分压力的调控,二是取保弹性密封圈能够在圆周上较为均匀的扩张,涡卷弹簧较为均匀,三是确保弹性密封圈能够顺利缩回环形切口当中,弹性密封圈与涡卷弹簧外层弹片进行铰接,在弹性密封圈弹力减弱时,涡卷弹簧能够维持弹性密封圈的正常工作。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1、本发明通过在蝶板之中设置滑动腔,并在滑动腔中设置滑块,并在滑块前端设置第三活塞以及在转轴之中设置套杆,以及针对套杆驱动设置有传动杆以及螺旋槽,当蝶板打开时,动作执行组件的第一活塞带动固定于筒状架之上的连杆运动,连杆带动摆动杆转动,摆动杆固定在转轴之上,并带动转轴转动,转轴转动的过程中,转轴之内的套杆连接到外部的传动杆在螺线槽内跟随转动,螺旋槽的槽壁将推动套杆远离蝶板的方向运动,套杆端头降低对滑块的推动作用,滑块在复位弹簧的作用下带动第三活塞运动,抽出部分环形油腔当中的液压液体,使环形油腔压力减少带动环绕设置的多个第四活塞回退,较少对外侧设置的涡卷弹簧的径向推动,涡卷弹簧半径减少,被挤压到外侧弹性密封件部分,弹性密封件缩回到蝶板当中,确保蝶板的正常开启,反之,蝶板关闭时,蝶板中的弹性密封圈收到扩张的涡卷弹簧挤压而扩张,提高阀管的密封性;
2、本发明第一活塞和连接台之间设置有分段弹簧,分段弹簧分别设置有第一弹簧和第二弹簧,并给第二弹簧弹力小于第一弹簧,第二弹簧的可压缩行程小于第一弹簧的可压缩行程,该设置下的分段弹簧在被压缩时,第二弹簧先被压缩,第一弹簧再被压缩,则在最开始压缩分段弹簧时,分段弹簧的所需压力较小,这样设置的好处在于,蝶板和阀管之间的抵接密封过程中,再度开启静摩擦力可能较大,通过减少分段弹簧前期压缩弹力,即阀板打开时弹簧弹力,使阀板具备更好的启动性,避免了蝶板开启时,静摩擦力较大而被迫加大控制端口输入压缩气体的压力,在蝶板开启后,出现蝶板快速转动的不稳定情况。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明导气管一侧结构示意图;
图3为上侧结构示意图;
图4为本发明切割示意图;
图5为图4中A处细节示意图;
图6为本发明分段弹簧示意图;
图7为本发明蝶板及转轴结构示意图;
图8为蝶板及转轴轴向切割示意图;
图9为图8中B处细节示意图;
图10为图8中C处细节示意图;
图11为本发明蝶板及转轴在蝶板径向的切割示意图;
图12为图11中D处细节示意图;
图13为图11中E处细节示意图。
附图标记所代表的为:1-第二腔室,2-导气管,3-第一腔室,4-控制端口,5-转轴,6-阀管,7-蝶板,8-第一弹簧,9-分段弹簧,10-第一活塞,11-连杆,12-摆动杆,13-第二活塞,14-筒状架,15-套杆,16-传动杆,17-螺线槽,18-连接套,19-第二弹簧,20-滑块,21-环形油腔,22-第四活塞腔,23-第四活塞,24-涡卷弹簧,25-弹性密封圈,26-第三活塞腔,27-第三活塞,28-复位弹簧,29-矩形滑槽,31-轴向槽,32-斜切滑槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例:
如图1至图13所示,本实施例包括阀体组件以及气动执行组件,其中,气动执行组件控制阀体的关断,阀体组件设置有阀管6,阀管6之中设置有蝶板7,蝶板7为圆形板,阀管6的关断通过蝶板7的旋转实现,蝶板7设置有转轴5,蝶板7能够通过转轴5进行转动,转轴5一端设置于气动执行组件当中,气动执行组件则通过控制转轴5的转动控制蝶板7的转动,进而控制阀管6中蝶板7的姿态,进而控制阀管6中流体的流速;蝶板7设置有滑动腔,滑动腔中设置有滑块20,滑块20在滑动腔中进行滑动,进而带动第三活塞27在第三活塞腔26中做往复运动;
气动执行组件则与阀体组件连接、且其设置有第一腔室3与第二腔室1,第一腔室3与第二腔室1内均为圆柱形,圆柱形的内腔使两者内部能够分别使用第一活塞10和第二活塞13,第一腔室3与第二腔室1同轴线,第一腔室3径向宽度大于第二腔室1,第一腔室3之中设置有第一活塞10,第二腔室1之中设置有第二活塞13,第一活塞10与第二活塞13通过筒状架14连接,第一活塞10、第二活塞13以及筒状架14形成双头活塞,筒状架14中部轴段设置有切口,筒状架14内部在靠近第一活塞10位置处铰接有连杆11,连杆11另一端与设置于切口之外的摆动杆12铰接,摆动杆12另一端与转轴5连接,在第一活塞10和第二活塞13带动连杆11在筒状架14的轴线朝向上做往复运动时,连杆11能够带动端头连接的摆动杆12进行摆动,摆动杆12摆动的过程中则带动转轴5随着摆动杆12的摆动频率同步转动,进而带动固定在转轴5之上的蝶板7转动,蝶板7的转动则改变阀管6的流体通过情况。
第一腔室3与第二腔室1之间设置有连接台,连接台设置有轴状槽,筒状架14穿过轴状槽分别与第一活塞10以及第二活塞13相连,连接台与第一活塞10之间还设置有分段弹簧9,分段弹簧9由第一弹簧8与第二弹簧19连接形成,第一弹簧8与第二弹簧19分别处于不同轴段,第一弹簧8弹力大于第二弹簧19弹力,第一弹簧8与第二弹簧19同轴线,第一弹簧8的可压缩行程大于第二弹簧19的可压缩行程,第一弹簧8通过连接套18和第二弹簧19连接,连接套18为常规金属连接元件,第一弹簧8和第二弹簧19的弹力以及可压缩行程设置,使分段弹簧9在压缩时,分段弹簧9先压缩第二弹簧19再压缩第一弹簧8,最开始分段弹簧9收缩时,分段弹簧9的所需压力较小,这样设置的好处在于,蝶板7和阀管6之间的抵接密封过程中,再度开启静摩擦力可能较大,通过减少分段弹簧9前期压缩弹力,即阀板打开时弹簧弹力,使阀板具备更好的启动性。
转轴5之内设置有轴孔,轴孔之内设置有套杆15,套杆15同轴线套设于轴孔之中,套杆15能够轴孔之内并在转轴5的朝向上做往复运动,套杆15还连接有传动杆16,传动杆16和套杆15固定,传动杆16轴线与套杆15轴线垂直,转轴5设置有条形切口,条形切口朝向与转轴5朝向相同,传动杆16通过条形切口与套杆15连接,套杆15在轴孔中轴向往复运动时,能够带动传动杆16沿着条形切口朝向做往复运动,反之,传动杆16沿着条形切口的朝向做往复运动,则能够带动套杆15在轴孔之中沿轴孔的朝向做往复运动;
气动执行组件在转轴5的条形切口轴段***设置有圆柱形腔室,圆柱形腔室与转轴5同轴线,圆柱形腔室设置有螺线槽17,传动杆16另一端设置于螺线槽17之中,当蝶板7闭合时,螺旋槽推动传动杆16靠近蝶板7,进而带动套杆15向前推动滑块20挤压第三活塞27,当蝶板7打开时,螺旋槽推动传动杆16远离蝶板7,进而带动套杆15向后减少对滑块20的推力,使第三活塞27减弱对第三活塞腔26的挤压;蝶板7在旋转关闭的旋转方向上,螺线槽17旋转靠近蝶板7方向设置,蝶板7在旋转开启的旋转方向上,螺线槽17旋转远离蝶板7方向设置。
进一步的,阀管6设置有气流输入端与气流输出端,其中,气流输出端一侧的阀管6壁设置有安全阀,安全阀连通阀管6内侧,安全阀还连接有导气管2,导气管2的另一端连通第二腔室1,导气管2将输出端的气体导入到第二腔室1中,使第二腔室1的气压保持于气流输出端一致,同时第二腔室1的气压通过第二活塞13对第一腔室3的第一活塞10形成反推力,在控制端口4输入气流推动第一活塞10朝第二腔室1方向运动,并打开蝶板7,当蝶板7打开时,并且气流输入端的气流流入到气流输出端,导致气流输出端的气压逐渐上升,第二腔室1的气压逐渐上升,第二腔室1的反推力上升配合第一腔室3的分段弹簧9的弹力,将筒状架14向第一腔室3推动,与筒状架14连接的连杆11带动摆动杆12转动转轴5,将蝶板7朝关闭方向旋转,阀体输送气流降低,气流输出端的气压减少,第二腔室1的气压减少,控制端口4输入气流的气压再次推动筒状架14带动转轴5旋转,将蝶板7朝打开的方向旋转。
优选的,蝶板7设置有倾斜穿设孔,转轴5倾斜穿设蝶板7,蝶板7中部设置有矩形滑槽29,转轴5对应矩形滑槽29设置有斜切滑槽32,矩形滑槽29与斜切滑槽32形成滑动腔,蝶板7相对于转轴5为倾斜设置,蝶板7内部的矩形滑槽29设置有滑块20进行滑动,转轴5对应设置的倾斜滑槽契合蝶板7的矩形滑槽29设置,使两者组成的滑动腔在蝶板7内部形成一整个空腔,使滑块20能够设置在其中进行滑动。
优选的,滑块20由横条与横条垂直的抵接块构成,其中,转轴5在斜切滑槽32轴段还设置有同轴向的轴向槽31,抵接块设置于轴向槽31之中,抵接块抵接在横条之上,横条与转轴5的垂直,横条相对于转轴5保持垂直状态倾斜滑动,滑动的过程中,横条在转轴5的朝向上位置在上下不停的变动,因此在横条的后侧设置一个垂直与横条的抵接块,转轴5对应抵接块设置有轴向槽31,套杆15的头部同样抵接在抵接块后侧,在套杆15推动抵接块时,抵接块在横杆位置上下变动时,其垂直与横杆的长度仍然可以有效的推动横条,而不会因横杆位置变动出现不能接触的情况发生,值得一提的是,抵接是可以进行分离的,其并不是固定,套杆15、抵接块以及横条采用抵接的方式主要为了方式套杆15以及横条出现卡死的情况,增加活门的可靠性。
优选的,横条朝向与转轴5朝向垂直,横条两端还分别连接有第三活塞27,第三活塞27对应设置有第三活塞腔26,第三活塞27对应设置有第三活塞腔26,第三活塞腔26设置在蝶板7之中,第三活塞腔26另一侧还连通有环形油腔21,两个第三活塞27的往复运动能够带动环形油腔21内部油液压力变化;横条两端与第三活塞腔26之间设置有复位弹簧28,第三活塞27向前推动使环形油腔21中的压力上升,值得一提的是,实施例环形油腔21中可采用硅油、高温液压油等耐高温液体作为液压油体。
优选的,蝶板7在环形油腔21的径向外侧还设置有环形切口,环形切口轴线与蝶板7轴线重合,环形切口设置于蝶板7中部轴段位置,环形切口内侧环绕设置有涡卷弹簧24,涡卷弹簧24外侧还紧密贴合设置有弹性密封圈25,弹性密封圈25采用耐高温弹性密封圈25,环形油腔21与环形切口之间的环形隔层上设置有多个第四活塞腔22,第四活塞腔22之中设置有第四活塞23,第四活塞腔22连通环形油腔21与环形切口,第四活塞23对应设置的活塞杆端头连接有横片,横片与涡卷弹簧24抵接,当蝶板7关闭时,当第三活塞27被滑块20推动挤压第三活塞腔26,第三活塞腔26带动环形油腔21内部压力上升,上升的液体压力挤压环绕设置的多个第四活塞23,第四活塞23推动涡卷弹簧24扩张,扩张的涡卷弹簧24挤压弹性密封圈25,完成蝶板7与阀管6之间的间隙密封,当蝶板7打开时,套杆15回退,第三活塞27的滑块20在复位弹簧28的作用下回退,环形油腔21内部压力减少,多个第四活塞23在油体压力减少以及涡卷弹簧24的作用下回退,弹性密封圈25再次收缩空间并进行收缩到蝶板7的环形切口中,值得一提的是,涡卷弹簧24之间的弹片间隙较小,相邻弹片之间相互贴合,以规避第四活塞23径向推动涡卷弹簧24时,涡卷弹簧24扩张效果不明显。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高压气动执行活门,包括阀体组件以及气动执行组件,其特征在于,阀体组件设置有阀管(6),阀管(6)之中设置有蝶板(7),蝶板(7)设置有转轴(5),蝶板(7)能够通过转轴(5)进行转动,转轴(5)一端设置于气动执行组件当中;
蝶板(7)设置有滑动腔,滑动腔中设置有滑块(20);
气动执行组件与阀体组件连接、且其设置有第一腔室(3)与第二腔室(1),第一腔室(3)与第二腔室(1)内均为圆柱形,第一腔室(3)与第二腔室(1)同轴线;
转轴(5)之内设置有轴孔,轴孔之内设置有套杆(15),套杆(15)能够在转轴(5)之内往复运动,套杆(15)还连接有传动杆(16),传动杆(16)轴线与套杆(15)轴线垂直,转轴(5)设置有条形切口,条形切口朝向与转轴(5)朝向相同,传动杆(16)通过条形切口与套杆(15)连接;
气动执行组件在转轴(5)的条形切口轴段***设置有圆柱形腔室,圆柱形腔室与转轴(5)同轴线,圆柱形腔室设置有螺线槽(17),传动杆(16)另一端设置于螺线槽(17)之中;
蝶板(7)设置有倾斜穿设孔,转轴(5)倾斜穿设蝶板(7),蝶板(7)中部设置有矩形滑槽(29),转轴(5)对应矩形滑槽(29)设置有斜切滑槽(32),矩形滑槽(29)与斜切滑槽(32)形成滑动腔;
滑块(20)由横条与横条垂直的抵接块构成,其中,转轴(5)在斜切滑槽(32)轴段还设置有同轴向的轴向槽(31),抵接块设置于轴向槽(31)之中,抵接块抵接在横条之上;
套杆(15)的头部同样抵接在抵接块后侧;
横条朝向与转轴(5)朝向垂直,横条两端还分别连接有第三活塞(27),第三活塞(27)对应设置有第三活塞腔(26),第三活塞腔(26)设置在蝶板(7)之中,第三活塞腔(26)另一侧还连通有环形油腔(21),第三活塞(27)的往复运动能够带动环形油腔(21)内部油液压力变化;横条两端与第三活塞腔(26)之间设置有复位弹簧(28);
蝶板(7)在环形油腔(21)的径向外侧还设置有环形切口,环形切口内侧环绕设置有涡卷弹簧(24),涡卷弹簧(24)外侧还紧密贴合设置有弹性密封圈(25),环形油腔(21)与环形切口之间的环形隔层上设置有多个第四活塞腔(22),第四活塞腔(22)之中设置有第四活塞(23),第四活塞腔(22)连通环形油腔(21)与环形切口,第四活塞(23)对应设置的活塞杆端头连接有横片,横片与涡卷弹簧(24)抵接。
2.如权利要求1所述的一种高压气动执行活门,其特征在于,第一腔室(3)径向宽度大于第二腔室(1),第一腔室(3)之中设置有第一活塞(10),第二腔室(1)之中设置有第二活塞(13),第一活塞(10)与第二活塞(13)通过筒状架(14)连接,筒状架(14)中部轴段设置有切口,筒状架(14)内部在靠近第一活塞(10)位置处铰接有连杆(11),连杆(11)另一端与设置于切口之外的摆动杆(12)铰接,摆动杆(12)另一端与转轴(5)连接。
3.如权利要求2所述的一种高压气动执行活门,其特征在于,第一腔室(3)与第二腔室(1)之间设置有连接台,连接台设置有轴状槽,筒状架(14)穿过轴状槽分别与第一活塞(10)以及第二活塞(13)相连,连接台与第一活塞(10)之间还设置有分段弹簧(9),分段弹簧(9)由第一弹簧(8)与第二弹簧(19)连接形成,第一弹簧(8)与第二弹簧(19)分别处于不同轴段,第一弹簧(8)弹力大于第二弹簧(19)弹力,第一弹簧(8)与第二弹簧(19)同轴线,第一弹簧(8)的可压缩行程大于第二弹簧(19)的可压缩行程。
4.如权利要求2所述的一种高压气动执行活门,其特征在于,阀管设置有气流输入端与气流输出端,其中,气流输出端一侧的阀管(6)壁设置有安全阀,安全阀连通阀管(6)内侧,安全阀还连接有导气管(2),导气管(2)的另一端连通第二腔室(1)。
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