專利名稱：氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥門控制裝置，特別是涉及一種氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的整體式氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，大多由氣動(dòng)部件通過(guò)傳動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)向工作主軸輸出工作指令，實(shí)現(xiàn)閥門、風(fēng)門類工作件的動(dòng)作。在實(shí)際使用時(shí)發(fā)現(xiàn)，上述現(xiàn)有的氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在有若干缺點(diǎn)，因未能達(dá)到最佳的使用效果，而其缺點(diǎn)可歸納如下
1、由于現(xiàn)有氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用機(jī)械式定位器，而其連接機(jī)構(gòu)在加工、安裝、連接等環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)誤差，給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性、精確度都帶來(lái)一定程度的影響，并影響系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)性和控制精度，這與自動(dòng)化系統(tǒng)越來(lái)越高的調(diào)節(jié)要求不相匹配；
2、采用絲杠與滑塊的傳動(dòng)方式，容易出現(xiàn)卡澀現(xiàn)場(chǎng)，不利于條件灰塵較多的環(huán)境；
3、體積大、質(zhì)量重，不利于安裝，且耐溫、耐震性能較差；
4、現(xiàn)有的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)缺少手自動(dòng)切換裝置，手自動(dòng)切換功能不靈活，容易出現(xiàn)故障，往往不利于突發(fā)事件、設(shè)備檢修等情況的處理，設(shè)備的安全性能有待進(jìn)一步提高。
由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。如何能創(chuàng)設(shè)一種可方便的實(shí)現(xiàn)手自動(dòng)控制切換，且裝置穩(wěn)定性強(qiáng)、精確度高、耐熱耐震、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量較輕、利于安裝的新型結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其控制方法，是當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其控制方法，使其可方便的實(shí)現(xiàn)手自動(dòng)控制切換，且裝置穩(wěn)定性強(qiáng)、精確度高、耐熱耐震、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量較輕、 利于安裝，從而克服現(xiàn)有的氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不足。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一種氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、氣缸、手動(dòng)裝置和控制裝置，其中機(jī)架頂部安裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸，主軸一端固定連接有擺臂，主軸中部連接有驅(qū)動(dòng)擺臂；氣缸安裝在機(jī)架下部，控制裝置控制氣缸活塞的運(yùn)動(dòng)，氣缸的活塞桿與驅(qū)動(dòng)擺臂固定連接；手動(dòng)裝置安裝在機(jī)架頂部，通過(guò)偏心扳輪和蝸輪蝸桿與主軸可離合傳動(dòng)連接。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的手動(dòng)裝置包括控制氣缸上下氣路連通的壓式換向閥；通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)下壓或松開壓式換向閥的凸輪；控制凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的手柄；以及與偏心扳輪、蝸輪蝸桿配合傳動(dòng)的手操機(jī)構(gòu)。
所述的主軸通過(guò)承重軸承安裝在機(jī)架上，承重軸承的內(nèi)圈與主軸固定連接，承重軸承的外圈與機(jī)架固定連接。
所述的機(jī)架包括底座、固定在底座上的支撐架、以及兩端分別與支撐架固定連接的橫梁。
所述的底座采用45#鋼板拼焊而成，支撐架和橫梁采用槽鋼型材，底座、橫梁與支撐架焊接。
所述的氣缸活塞桿通過(guò)螺紋與U型叉接頭連接，U型叉接頭通過(guò)U型叉銷軸與驅(qū)動(dòng)擺臂固定連接。
所述的控制裝置包括控制底板、閉鎖閥、電磁閥、減壓閥、過(guò)濾器、斷信號(hào)檢測(cè)器、 智能定位器和反饋連桿，其中斷信號(hào)檢測(cè)器與電磁閥通過(guò)電路連接；反饋連桿連接驅(qū)動(dòng)擺臂和智能定位器的反饋桿；；過(guò)濾器的進(jìn)氣端輸入壓縮氣源，出氣端與減壓閥連接；減壓閥的出口分為兩條氣路，第一氣路通過(guò)壓式換向閥與智能定位器的中間進(jìn)氣口連接，第二氣路通過(guò)電磁閥與閉鎖閥的氣控孔連接；智能定位器的上下出氣孔，通過(guò)閉鎖閥的上下氣孔分別與氣缸的上下缸連接；壓式換向閥在初始狀態(tài)下減壓閥輸出的第一氣路貫通，換向后第一氣路關(guān)閉，氣缸的上下缸連通。
此外，本發(fā)明還提供了一種上述氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方法，所述的斷信號(hào)檢測(cè)器監(jiān)測(cè)電磁閥的電流，當(dāng)電流小于4mA時(shí)，斷開電磁閥的電源，閉鎖閥控制氣斷開，內(nèi)部氣路斷開，處于保位狀態(tài)；當(dāng)電源斷路時(shí)，電磁閥的電源斷開，閉鎖閥控制氣斷開，內(nèi)部氣路斷開，處于保位狀態(tài)；監(jiān)測(cè)減壓閥的輸出氣源壓力，當(dāng)其低于設(shè)定值時(shí)，閉鎖閥斷開內(nèi)部氣路，處于保位狀態(tài)。
采用這樣的設(shè)計(jì)后，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量較輕；
2、耐高溫、耐震動(dòng)，最高耐熱溫度可達(dá)150°C ；
3、運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠，系統(tǒng)故障率低，具有包括斷信號(hào)、斷氣源、斷電在內(nèi)的“三斷”保護(hù)功能，日常運(yùn)行免維護(hù)；
4、采用蝸輪蝸桿的傳動(dòng)方式，實(shí)用的力矩范圍較大，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)的不同種情況；
5、氣缸啟動(dòng)壓力低，可調(diào)性能好，響應(yīng)時(shí)間快；
6、氣缸無(wú)油潤(rùn)滑，低氣耗；
7、帶手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，且手自動(dòng)控制切換方便快捷；
8、控制精度高，安裝調(diào)試方便。
如上所述，本發(fā)明氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其控制方法，以壓縮空氣為動(dòng)力，接受控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)相對(duì)應(yīng)的開關(guān)位移，從而控制閥門、風(fēng)門、擋板等動(dòng)作，裝置穩(wěn)定性強(qiáng)、精確度高、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量較輕、利于安裝，并可方便的實(shí)現(xiàn)手自動(dòng)控制切換，可廣泛適用用于電力、石化、冶金等工業(yè)部門，用于遠(yuǎn)程操作蝶閥、調(diào)整閥、擋板風(fēng)門、百葉式風(fēng)門、隔絕門、排渣門等裝置上，尤其適于在高溫及震動(dòng)環(huán)境下安裝使用。


上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電路、氣路連接示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1、圖2所示，本發(fā)明一種氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、氣缸沈、手動(dòng)裝置和控制裝置。
其中，機(jī)架頂部安裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸17，主軸17 —端固定連接有擺臂19，主軸17 中部連接有驅(qū)動(dòng)擺臂12，還可在擺臂19外側(cè)安裝擋圈18。具體來(lái)說(shuō)，機(jī)架可由底座1、支撐架23和橫梁10焊接而成，底座1可采用45#鋼板拼焊而成，支撐架23和橫梁10優(yōu)選采用槽鋼型材，支撐架23采用焊接方式固定在底座1上，橫梁10兩端分別與支撐架23固定連接。主軸17通過(guò)承重軸承16安裝在機(jī)架上，承重軸承16的內(nèi)圈與主軸17固定連接，承重軸承16的外圈通過(guò)軸承端蓋觀與機(jī)架固定連接。焊接而成的機(jī)架通過(guò)力學(xué)計(jì)算滿足該氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)各方向所承載的力學(xué)要求，同時(shí)承重軸承16選用的承重載滾珠軸承，保證機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期運(yùn)行及受力狀態(tài)下，軸承不易磨損。
氣缸沈的活塞桿與驅(qū)動(dòng)擺臂12固定連接。氣缸沈優(yōu)選密封性能好、帶緩沖的原裝進(jìn)口耐高溫氣缸，可通過(guò)氣缸底座M以及底座銷軸25固定安裝在機(jī)架下部。具體來(lái)說(shuō)， 氣缸沈的活塞桿與U型叉接頭27之間進(jìn)行螺紋連接，U型叉接頭27通過(guò)U型叉銷軸11與驅(qū)動(dòng)擺臂12固定連接，帶動(dòng)擺臂19運(yùn)動(dòng)。
請(qǐng)配合參閱圖3所示，控制裝置控制氣缸沈的活塞運(yùn)動(dòng)，包括控制底板2、閉鎖閥 3、電磁閥4、減壓閥5、精密過(guò)濾器6、斷信號(hào)檢測(cè)器7、智能定位器8和反饋連桿9。根據(jù)圖 3所示壓縮氣源通過(guò)PU軟管進(jìn)入精密過(guò)濾器6，精密過(guò)濾器6與減壓閥5通過(guò)對(duì)絲連接在一起，壓縮空氣從減壓閥5出口通過(guò)三通快插接頭分開兩路，一路壓縮空氣通過(guò)壓式換向閥四初始狀態(tài)下的進(jìn)口進(jìn)入，從出氣口排出進(jìn)入智能定位器8中間進(jìn)氣口，另外一路壓縮空氣進(jìn)入電磁閥4，電磁閥4得電，氣路打開，壓縮空氣閉鎖閥3的氣控孔進(jìn)入閉鎖閥3。智能定位器8的上下兩個(gè)出氣孔，出來(lái)的氣分別進(jìn)入閉鎖閥3的上下兩個(gè)進(jìn)氣孔，通過(guò)閉鎖閥 3的上下兩個(gè)出氣孔分別進(jìn)入氣缸沈的上下缸內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)壓該機(jī)構(gòu)自動(dòng)狀態(tài)下縮空氣驅(qū)動(dòng)氣缸的原理。從閉鎖閥3出來(lái)的壓縮空氣在進(jìn)入氣缸沈的上下缸內(nèi)的同時(shí)分別進(jìn)入壓式換向閥四換向后的進(jìn)氣孔與出氣孔。當(dāng)壓式換向閥四換向后進(jìn)氣口與出氣口連通，氣缸上下缸連通，從而實(shí)現(xiàn)該機(jī)構(gòu)手動(dòng)狀態(tài)下使用手動(dòng)機(jī)構(gòu)20來(lái)驅(qū)動(dòng)的原理。
工作時(shí)，氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收指令信號(hào)，通過(guò)智能定位器8控制氣缸沈上下缸的進(jìn)氣壓力，來(lái)控制氣缸26上活塞組的開關(guān)位置，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)輸出相對(duì)應(yīng)力矩。通過(guò)智能定位器8內(nèi)的反饋功能模塊把機(jī)構(gòu)實(shí)際位置反饋信號(hào)輸出給DCS，從而可以監(jiān)控該機(jī)構(gòu)的現(xiàn)狀。壓縮空氣經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾器6過(guò)濾，減壓閥5減壓到0. 55Mpa，給執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為動(dòng)力源，推動(dòng)氣缸26活塞組輸出一個(gè)力矩帶動(dòng)風(fēng)門、閥門或擋板。
本發(fā)明氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方法采用“三斷”保位設(shè)計(jì)
斷信號(hào)保護(hù)當(dāng)電流通過(guò)信號(hào)檢測(cè)器7小于4mA時(shí)，信號(hào)檢測(cè)器7通過(guò)比較運(yùn)算輸出到電磁閥4的電源斷開，電磁閥4換向，氣路斷開，使閉鎖閥3控制氣斷開，閉鎖閥3動(dòng)作，內(nèi)部氣路斷開，處于保位狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)斷信號(hào)保位功能；
斷氣源保護(hù)當(dāng)氣源壓力低于0.3MPa (或任意一設(shè)定值)時(shí)，閉鎖閥3本身會(huì)斷開內(nèi)部氣路，處于保位狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)斷氣保位功能；
斷電保護(hù)當(dāng)電源斷路時(shí)，電磁閥4的電源斷開，電磁閥4換向，氣路斷開，使閉鎖閥3控制氣斷開，閉鎖閥3動(dòng)作，內(nèi)部氣路斷開，處于保位狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)斷電保位功能。
手動(dòng)裝置安裝在機(jī)架頂部，通過(guò)偏心扳輪31和手操機(jī)構(gòu)20與主軸17可離合傳動(dòng)連接，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)的操作切換，并在手動(dòng)模式下通過(guò)主軸17帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)擺臂12運(yùn)動(dòng)。具體來(lái)說(shuō)，手動(dòng)裝置包括壓式換向閥29、凸輪30、手柄32和手操機(jī)構(gòu)20。壓式換向閥四通過(guò)換向閥支架22安裝在機(jī)架上，控制氣缸沈上下氣路的連通。手柄32控制凸輪30轉(zhuǎn)動(dòng)，利用凸輪30的特殊形態(tài)達(dá)到下壓或松開壓式換向閥四的目的。手操機(jī)構(gòu)20與偏心扳輪31 配合傳動(dòng)。
如果因生產(chǎn)運(yùn)行的需要，要進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí)，先通過(guò)手柄32控制凸輪30轉(zhuǎn)動(dòng)，壓下壓式換向閥四，壓式換向閥四換向，氣缸26上下缸氣路連通、壓力平衡，同時(shí)通過(guò)偏心扳輪31，使手操機(jī)構(gòu)20的蝸輪與蝸桿配合傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作；當(dāng)手操機(jī)構(gòu)20達(dá)到自動(dòng)狀態(tài)下，手操機(jī)構(gòu)20的蝸輪與蝸桿分離，同時(shí)凸輪30通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)與壓式換向閥四分離，壓式換向閥四換向，氣缸26上下缸氣路關(guān)閉，氣路分別與智能定位器8的上下出口連通，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)功能。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡(jiǎn)單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于包括機(jī)架、氣缸、手動(dòng)裝置和控制裝置，其中機(jī)架頂部安裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸，主軸一端固定連接有擺臂，主軸中部連接有驅(qū)動(dòng)擺臂；氣缸安裝在機(jī)架下部，控制裝置控制氣缸活塞的運(yùn)動(dòng)，氣缸的活塞桿與驅(qū)動(dòng)擺臂固定連接；手動(dòng)裝置安裝在機(jī)架頂部，通過(guò)偏心扳輪和蝸輪蝸桿與主軸可離合傳動(dòng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的手動(dòng)裝置包括控制氣缸上下氣路連通的壓式換向閥；通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)下壓或松開壓式換向閥的凸輪；控制凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的手柄；以及與偏心扳輪、蝸輪蝸桿配合傳動(dòng)的手操機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的主軸通過(guò)承重軸承安裝在機(jī)架上，承重軸承的內(nèi)圈與主軸固定連接，承重軸承的外圈與機(jī)架固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的機(jī)架包括底座、固定在底座上的支撐架、以及兩端分別與支撐架固定連接的橫梁。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的底座采用45#鋼板拼焊而成，支撐架和橫梁采用槽鋼型材，底座、橫梁與支撐架焊接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的氣缸活塞桿通過(guò)螺紋與U型叉接頭連接，U型叉接頭通過(guò)U型叉銷軸與驅(qū)動(dòng)擺臂固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的控制裝置包括控制底板、閉鎖閥、電磁閥、減壓閥、過(guò)濾器、斷信號(hào)檢測(cè)器、智能定位器和反饋連桿，其中斷信號(hào)檢測(cè)器與電磁閥通過(guò)電路連接；反饋連桿連接驅(qū)動(dòng)擺臂和智能定位器的反饋桿；過(guò)濾器的進(jìn)氣端輸入壓縮氣源，出氣端與減壓閥連接；減壓閥的出口分為兩條氣路，第一氣路通過(guò)壓式換向閥與智能定位器的中間進(jìn)氣口連接，第二氣路通過(guò)電磁閥與閉鎖閥的氣控孔連接；智能定位器的上下出氣孔，通過(guò)閉鎖閥的上下氣孔分別與氣缸的上下缸連接；壓式換向閥在初始狀態(tài)下減壓閥輸出的第一氣路貫通，換向后第一氣路關(guān)閉，氣缸的上下缸連通。
8.—種權(quán)利要求7所述氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方法，其特征在于所述的斷信號(hào)檢測(cè)器監(jiān)測(cè)電磁閥的電流，當(dāng)電流小于4mA時(shí)，斷開電磁閥的電源，閉鎖閥控制氣斷開，內(nèi)部氣路斷開，處于保位狀態(tài)；當(dāng)電源斷路時(shí)，電磁閥的電源斷開，閉鎖閥控制氣斷開，內(nèi)部氣路斷開，處于保位狀態(tài)；監(jiān)測(cè)減壓閥的輸出氣源壓力，當(dāng)其低于設(shè)定值時(shí)，閉鎖閥斷開內(nèi)部氣路，處于保位狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種氣動(dòng)長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其控制方法，該機(jī)構(gòu)包括機(jī)架、氣缸、手動(dòng)裝置和控制裝置，其中機(jī)架頂部安裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸，主軸一端固定連接有擺臂，主軸中部連接有驅(qū)動(dòng)擺臂；氣缸安裝在機(jī)架下部，控制裝置控制氣缸活塞的運(yùn)動(dòng)，氣缸的活塞桿與驅(qū)動(dòng)擺臂固定連接；手動(dòng)裝置安裝在機(jī)架頂部，通過(guò)偏心扳輪和蝸輪蝸桿與主軸可離合傳動(dòng)連接。該控制方法是對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行斷信號(hào)、斷電、斷氣源保位。本發(fā)明裝置穩(wěn)定性強(qiáng)、精確度高、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量較輕、利于安裝，并可方便的實(shí)現(xiàn)手自動(dòng)控制切換，可廣泛適用用于電力、石化、冶金等工業(yè)部門，尤其適于在高溫及震動(dòng)環(huán)境下安裝使用。
文檔編號(hào)F15B21/00GK102562721SQ201210067569
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月14日
發(fā)明者張麗麗, 王從永, 白鹍鵬, 蔣全, 趙子剛 申請(qǐng)人:北京岳能科技有限公司