内部镶嵌直线电机的高压气体驱动式开关型压气执行机构

专利摘要:
本实用新型公开了内部镶嵌直线电机的高压气体驱动式开关型压气执行机构，包括直线电机、活塞座、气动伸缩缸、三位四通电磁换向阀、伸缩杆等。正常情况下直线电机关闭，由气压执行机构完成阀门的开闭。气动伸缩缸关闭阀门时，三位四通电磁换向阀换至右位，气源通过三位四通电磁换向阀的控制进入气动伸缩缸下端腔，控制活塞杆向上运动，实现阀门的关闭。当需要打开阀门时将三位四通电磁换向阀换至左位即可使气体进入气动伸缩缸上端腔，控制活塞杆向下运动，实现阀门的打开。当事故或者其它原因造成气动系统故障时，由直线电机带动活塞杆向上运动，进而实现开关型阀门腔体内的开关型阀门阀片回程，避免由于阀片无法回程造成的安全隐患。
公开号:CN214331647U
申请号:CN202021683497.9U
申请日:2020-08-13
公开日:2021-10-01
发明作者:王丽然；沈青；张卓；王成杰；张扬；许迎；王志敏；张梅；李旭光；刘昶；张向阳；张文要；孙岭；张金波；樊鹏伟；何东祥；宋振峰；段雪龙
申请人:Anhui Branch Of China Aviation Oil Co ltd；Beijing Aviaion Oil Construction Co ltd；Xian Aerospace Propulsion Institute；
IPC主号:F16K31-122

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及气动执行机构技术领域，具体涉及内部镶嵌直线电机的高压气体驱动式开关型压气执行机构。
[n0002] 近年来，随着气动技术、电工电子技术、互联网技术不断进步，相关领域各种执行机构的研发进入了智能控制时代。传统的单一执行器已经落伍，取而代之的是气、电、液之间的深度融合，集成一体化的执行机构。相关产品在油气管道运输、城市污水处理、钢铁冶金等行业有着广泛的应用。其中，电液执行机构作为大口径阀控制系统的终端执行机构，因为其稳定性好、可靠性高、输出力矩大等优点，得到人们的广泛关注和认可。
[n0003] 传统的电动执行机构主要包括普通交流电机、减速器、蜗轮蜗杆等。其主要工作原理是：利用普通交流电机作为主要动力源，通过减速器进行减速，将动力通过蜗杆传递到蜗轮上，蜗轮控制阀门动作。但传统的电动执行器存在以下缺点：①电机作为唯一的动力源，当遇到电力故障或发生紧急情况时，传统的电动执行机构无法及时关闭阀门，导致阀门长期处于开启状态，存在一定的安全隐患；②电动执行机构运转缓慢，难以实现大驱动力；③调速过于频繁会引起电机过热，减速齿轮易磨损；④结构复杂，维护费用高，对操作人员的技术要求相对较高。
[n0004] 为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供内部镶嵌直线电机的高压气体驱动式开关型压气执行机构，将“电机驱动”和“高压气体驱动”融合到电液执行机构的设计过程中去，从而使得整个电液执行机构具有输出力矩大，传动效率高，安全性和可靠性高等特点。
[n0005] 为了达到上述目的，本实用新型采取如下的技术方案：
[n0006] 内部镶嵌直线电机的高压气体驱动式开关型压气执行机构包括安装支架1，安装支架1上固连有直线电机U型槽2，直线电机U型槽2的两端固连有限位块3，直线电机U型槽2的上端在限位块3上固连有直线电机滑轨4，直线电机滑轨4上配合安装有直线电机滑块5，直线电机滑块5上侧固连有运动安装板6，运动安装板6上固连有活塞座7，活塞座7通过活塞橡胶套筒8与活塞杆9固连，活塞杆9通过密封垫圈10与缸盖凸台11 相连。缸盖凸台11通过固定拉杆12、六角头螺母13与垫圈14将气动伸缩缸15固定安装在气压支撑架16上，气压支撑架16与安装支架1相固连。气动伸缩缸15上分布设置有气动伸缩缸进口接头17以及气动伸缩缸出口接头18。气源19通过第一气动管路20与手动截止阀21连接在一起，手动截止阀21经过第二气动管路22与储气罐23相连接，储气罐23经过第三气动管路24后与过滤器25连接。过滤器25经过第四气动管路26与减压阀27连接，减压阀27通过第五气动管路28与压力表29和三位四通电磁换向阀31连接，第一消音器30通过第六气动管路32与三位四通电磁换向阀31连接。三位四通电磁换向阀31的双端分别通过第七气动管路33和第八气动管路34与气动伸缩缸15的上端腔35上固连的气动伸缩缸进口接头 17及下端腔36上固连的气动伸缩缸出口接头18相连接。第七气动管路33 通过第九气动管路37连接与第八气动管路34通过第十气动管路38连接两位两通电磁阀39，两位两通电磁阀39通过第十一气动管路40和第十二气动管路41分别与第二消音器42和第三消音器43相连。活塞杆9的下端伸出固连安装有开关型阀门腔体44内部的开关型阀门阀片45。
[n0007] 相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：
[n0008] (1)本实用新型使用了直线电机与气动式伸缩缸结合的结构，假设在本机构正常工作的情况下，本机构控制的直线电机处于关闭状态，此时若发生紧急情况或者其他原因导致的气动式伸缩缸故障，机构中的直线电机将会工作，推动活塞杆反方向运动的同时带动开关型阀门关闭，避免了因突发状况造成的设备损坏及可能的人员伤亡风险；
[n0009] (2)本实用新型同时采用了两种控制形式：电动控制和气动控制，相对于单一的电动执行机构，具有高可靠、低能耗、低维护成本的优点，同时采用了集成一体化设计，传动效率高；
[n0010] (3)本实用新型使用了两位两通电磁阀，保证设备和管道内介质压力在设定压力之下，保护设备和管道，防止发生意外；
[n0011] (4)本实用新型使用了可分解为四个部分的机构，既可整体安装，也可分体安装，适应复杂现场情况。
[n0012] 图1是本实用新型的正面结构示意图。
[n0013] 图2是本实用新型的直线电机的输入部分正面结构示意图。
[n0014] 图3是本实用新型的气动伸缩缸的气压执行部分正面结构示意图。
[n0015] 图4是本实用新型的气动执行机构原理图。
[n0016] 图中标号说明：安装支架1，直线电机U型槽2，限位块3，直线电机滑轨4，直线电机滑块5，运动安装板6，活塞座7，活塞橡胶套筒8，活塞杆9，密封垫圈10，缸盖凸台11，固定拉杆12，六角头螺母13，垫圈14，气动伸缩缸15，液压支撑架16，气动伸缩缸进口接头17，气动伸缩缸出口接头18，气源19，第一气动管路20，手动截止阀21，第二气动管路22，储气罐23，第三气动管路24，过滤器25，第四气动管路26，减压阀27，第五气动管路28，压力表29，第一消音器30，三位四通电磁换向阀31，第六气动管路32，第七气动管路33，第八气动管路34，气动伸缩缸上端腔 35，气动伸缩缸下端腔36，第九气动管路37，第十气动管路38，两位两通电磁阀39，第十一气动管路40，第十二气动管路41，第二消音器42，第三消音器43，开关型阀门腔体44，开关型阀门阀片45。
[n0017] 下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
[n0018] 如附图1、图2、图3所示，内部镶嵌直线电机的高压气体驱动式开关型压气执行机构包括安装支架1，安装支架1上固连有直线电机U型槽2，直线电机U型槽2的两端固连有限位块3，直线电机U型槽2的上端在限位块3上固连有直线电机滑轨4，直线电机滑轨4上配合安装有直线电机滑块5，直线电机滑块5上侧固连有运动安装板6，运动安装板6上固连有活塞座7，活塞座7通过活塞橡胶套筒8与活塞杆9固连，活塞杆9通过密封垫圈10与缸盖凸台11相连。缸盖凸台11通过固定拉杆12、六角头螺母 13与垫圈14将气动伸缩缸15固定安装在气压支撑架16上，气压支撑架 16与安装支架1相固连。气动伸缩缸15上分布设置有气动伸缩缸进口接头 17以及气动伸缩缸出口接头18。气源19通过第一气动管路20与手动截止阀21连接在一起，手动截止阀21经过第二气动管路22与储气罐23相连接，储气罐23经过第三气动管路24后与过滤器25连接。过滤器25经过第四气动管路26与减压阀27连接，减压阀27通过第五气动管路28与压力表29和三位四通电磁换向阀31连接，第一消音器30通过第六气动管路 32与三位四通电磁换向阀31连接。三位四通电磁换向阀31的双端分别通过第七气动管路33和第八气动管路34与气动伸缩缸15的上端腔35上固连的气动伸缩缸进口接头17及下端腔36上固连的气动伸缩缸出口接头18 相连接。第七气动管路33通过第九气动管路37连接与第八气动管路34通过第十气动管路38连接两位两通电磁阀39，两位两通电磁阀39通过第十一气动管路40和第十二气动管路41分别与第二消音器42和第三消音器43 相连。活塞杆9的下端伸出固连安装有开关型阀门腔体44内部的开关型阀门阀片45。
[n0019] 本实用新型的工作原理为：
[n0020] (1)本实用新型的气动执行机构基本原理如下：
[n0021] 正常情况下直线电机处于关闭状态，由气压执行机构完成阀门的开闭。气动伸缩缸15关闭阀门时，三位四通电磁换向阀31换至右位，气源19是由空气压缩机产生，通过第一气动管路20、手动截止阀21和第二气动管路 22，进入储气罐23，经过第三气动管路24、过滤器25、第四气动管路26 和减压阀27后进入三位四通电磁换向阀31，最后通过三位四通电磁换向阀 31的控制进入第八气动管路34和气动伸缩缸下端腔36，控制活塞杆9向上运动，实现阀门的关闭。此时气动伸缩缸上端腔35的气体由第七气动管路33、三位四通电磁换向阀31、第六气动管路32、第一消音器30排出。
[n0022] 当需要打开阀门时只需将三位四通电磁换向阀31换至左位即可将气体由手动截止阀21、第二气动管路22、储气罐23、第三气动管路24、过滤器25、第四气动管路26、减压阀27、三位四通电磁换向阀31、第七气动管路33进入气动伸缩缸上端腔35，控制活塞杆9向下运动，实现阀门的打开。此时气动伸缩缸下端腔36的气体由第八气动管路34、三位四通电磁换向阀31、第六气动管路32、第一消音器30排出。
[n0023] (2)本实用新型通过直线电机实现活塞杆回程的基本原理为：
[n0024] 当事故或者其它原因造成气动系统故障时，气动伸缩缸的上端腔与下端腔的压力不均等，为了使直线电机能够执行动作，需要先利用两位两通电磁阀39进行卸压操作，将两位两通电磁阀34换至右位，气动伸缩缸上端腔中的空气通过第九气动管路37、两位两通电磁阀39、第十二气动管路41和第三消音器43排入空气中，两位两通电磁阀39的工作使气动伸缩缸上下两腔体内的压力保持一致，此时启动直线电机，直线电机的运动安装板6带动活塞座7向上运动，活塞座7带动活塞杆9向上运动，进而实现开关型阀门腔体44内的开关型阀门阀片45回程，避免由于阀片无法回程造成的安全隐患。

权利要求:
Claims (1)
[0001] 1.内部镶嵌直线电机的高压气体驱动式开关型压气执行机构，其特征在于：包括安装支架(1)，安装支架(1)上固连有直线电机U型槽(2)，直线电机U型槽(2)的两端固连有限位块(3)，直线电机U型槽(2)的上端在限位块(3)上固连有直线电机滑轨(4)，直线电机滑轨(4)上配合安装有直线电机滑块(5)，直线电机滑块(5)上侧固连有运动安装板(6)，运动安装板(6)上固连有活塞座(7)，活塞座(7)通过活塞橡胶套筒(8)与活塞杆(9)固连，活塞杆(9)通过密封垫圈(10)与缸盖凸台(11)相连，缸盖凸台(11)通过固定拉杆(12)、六角头螺母(13)与垫圈(14)将气动伸缩缸(15)固定安装在气压支撑架(16)上，气压支撑架(16)与安装支架(1)相固连；
所述的气动伸缩缸(15)上分布设置有气动伸缩缸进口接头(17)以及气动伸缩缸出口接头(18)，气源(19)通过第一气动管路(20)与手动截止阀(21)连接在一起，手动截止阀(21)经过第二气动管路(22)与储气罐(23)相连接，储气罐(23)经过第三气动管路(24)后与过滤器(25)连接，过滤器(25)经过第四气动管路(26)与减压阀(27)连接，减压阀(27)通过第五气动管路(28)与压力表(29)和三位四通电磁换向阀(31)连接，第一消音器(30)通过第六气动管路(32)与三位四通电磁换向阀(31)连接，三位四通电磁换向阀(31)的双端分别通过第七气动管路(33)和第八气动管路(34)与气动伸缩缸(15)的上端腔(35)上固连的气动伸缩缸进口接头(17)及下端腔(36)上固连的气动伸缩缸出口接头(18)相连接，第七气动管路(33)通过第九气动管路(37)连接与第八气动管路(34)通过第十气动管路(38)连接两位两通电磁阀(39)，两位两通电磁阀(39)通过第十一气动管路(40)和第十二气动管路(41)分别与第二消音器(42)和第三消音器(43)相连；
所述的活塞杆(9)的下端伸出固连安装有开关型阀门腔体(44)内部的开关型阀门阀片(45)。

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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