專利名稱：閥門氣動執(zhí)行機構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及氣動執(zhí)行機構技術領域，具體地說它是一種閥門氣動執(zhí)行機構。
背景技術：
為了對閥門的開閉進行自動定位，以便對流經閥門流體的流量進行調節(jié)或截斷，氣動閥門或其他一些設備都需要旋轉90度的驅動機構。中國專利01210479.5公開的閥門氣動裝置就是目前普遍使用的閥門氣動執(zhí)行機構中的一種。這種機構由一個氣缸、一個齒輪、兩個活塞和活塞上的兩根齒條組成，活塞沿直線運動產生驅動力，齒輪與齒條嚙合將齒條的直線運動轉化成齒輪的轉動力矩，帶動輸出軸旋轉、驅動閥門開閉。
附圖1是一個基于現有技術基礎上的閥門氣動執(zhí)行機構的簡圖。兩個活塞12和14安裝在氣缸16內，兩根齒條10和11分別相對安裝在兩個活塞上，兩個活塞的中心線位于同一個軸線上，氣缸16從左至右是一個連續(xù)的缸體。由于兩根齒條10和11與齒輪18的嚙合點不在活塞12和14軸線的延長線上，所以，壓縮空氣作用于活塞12上所產生的力F1作用于齒輪18上后，其作用點不在活塞的中心線上；由于偏心所產生的力F2作用在活塞中心線外、齒條一側的若干距離上，F1與F2共同作用的結果產生了徑向力F3和扭矩F4，F4使活塞12和14傾斜并產生作用于氣缸16內表面的正壓力，活塞12、14和齒條10、11沿氣缸16內表面作往復運動時，就會引起活塞和齒條與氣缸壁的磨損，雖然人們采用了一些低摩擦系數的材料來制造缸體和活塞，以減小磨損，但磨損的根本原因仍未得到解決。
在目前使用的類似的氣動執(zhí)行機構中，都是將密封圈20鑲嵌在活塞上的環(huán)槽中的，密封圈20沿著精密加工過的氣缸16內壁滑動，這樣就必須對活塞進行大量的加工，以使密封圈20完美地鑲嵌于活塞上；同時，也要加工一個精密的氣缸壁，以保證活塞12和14與氣缸16的內壁很好地密封并沿氣缸壁靈活地往復運動，這種結構零部件的加工工藝復雜、生產成本相對較高。
一般情況下，當閥門開啟時，兩個活塞12和14是相向運動的，這是為了利用了活塞外腔空間較小的特點，在壓縮空氣進入氣缸的瞬間便產生對活塞的推力，快速打開閥門。但是，在絕大多數工作環(huán)境中，人們都希望當系統(tǒng)氣源中斷供給時閥門處于關閉狀態(tài)，因為當閥門失去控制時，只有關閉閥門才會使系統(tǒng)更加安全。為此，必須在執(zhí)行機構中安裝彈簧，就現有的齒輪—齒條氣動執(zhí)行機構而言，彈簧是必須安裝在活塞的外側的，這就要求在關閉閥門時兩個活塞相向運動，在開啟閥門時兩個活塞朝相反的方向運動。也就是說，壓縮空氣要在兩個活塞的前腔、即活塞12和14之間進入氣缸，而兩個活塞之間形成的較大空間24對快速、平穩(wěn)啟動閥門是非常不利的。因為，為使活塞移動，就必須在兩個活塞之間形成的空間內形成一定的氣壓，當活塞開始移動時，氣壓達到最大值，而一旦閥板離開閥門座，維持其繼續(xù)轉動的力矩就降至很小。所以，汽缸與活塞間的容積越大，越不利于閥門的快速、平穩(wěn)開啟。
工作過程中，多數情況下閥門的開閉是需要準確定位的，對于齒輪—齒條執(zhí)行機構來說，通常，都是在活塞向外運動的行程上設置擋快的，因為這可通過將擋塊安裝在氣缸端蓋中的方式較容易地來實現，但為使閥門在系統(tǒng)氣源中斷供給時閥門處于關閉狀態(tài)而在活塞的后端安裝彈簧后，閥門關閉時活塞是相向運動的，這樣限位擋塊就要設置在兩個活塞之間，而這種結構是很難實現的，在現有技術中還沒有更好的解決辦法。

發(fā)明內容
本實用新型的目的就是提供一種生產工藝簡單、具有更低的成本與更快的裝配速度、活動部件磨損小、維護方便、能夠在活塞兩個運動方向上進行準確定位、可使閥門處于常閉狀態(tài)的閥門氣動執(zhí)行機構。
本實用新型的目的是這樣實現的，閥門氣動執(zhí)行機構以扭矩輸出軸為對稱，它包括氣缸、活塞、彈簧、齒輪、齒條、導向軸和扭矩輸出軸，扭矩輸出軸(132)安裝在閥門桿上，活塞(76)安裝在氣缸(84)內，其特征在于活塞桿(90)利用螺栓(92)安裝在活塞(76)上，活塞桿(90)的前部設有齒條(80)，齒條(80)與固定在扭矩輸出軸(132)上的齒輪(100)嚙合，其的嚙合點(48)在活塞(76)軸線的延長線上，導向軸(104)安裝在齒條(80)的外側，在氣缸(84)的內缸壁環(huán)槽中裝有密封圈(108)，在齒條(80)的根部設有一圓臺(95)，套件(88)上的收縮部分(96)與圓臺(95)相配合套裝在活塞桿(90)上，彈簧(94)安裝在活塞(76)和套件(88)之間。在外殼(72)的內表面(122)上設有環(huán)槽(126)，環(huán)槽中裝有密封圈(120)。導向軸支架(136)安裝在扭矩輸出軸(132)上的齒輪(100)的兩端，導向軸(104)安裝在支架(136)的軸襯(144)中，導向軸(104)上可加安裝軸套(150)。外殼(72)的端面上設有通孔(86)，殼體(214)安裝在通孔(86)上，用螺桿(212)代替固定活塞(76)和活塞桿(90)的螺栓(92)，在螺桿(212)上裝有擋塊螺母(216)和(218)，在殼體(214)的端面裝有滑套封蓋(213)。根據工作需要，本實用新型可采用雙側活塞、雙側氣缸結構，亦可采用單側活塞、單側氣缸結構。
與現有技術相比，本實用新型齒條和齒輪的嚙合點在活塞中心線的延長線上，又設置了導向軸，從根本上避免了活塞運動時扭矩的產生，最大限度地減少了活塞、齒條和氣缸的磨損；密封環(huán)設置在氣缸上后，降低了對氣缸加工精度的要求；在實現了系統(tǒng)氣源中斷供給時閥門能自動關閉的前提下，又可對活塞的行程進行準確地定位；整個殼體由兩部分構成，簡化了零部件的加工工藝，也使得裝配和維修更加簡單易行；根據工作需要即可雙活塞驅動又可單活塞驅動。


圖1是基于現有技術的閥門氣動執(zhí)行機構結構簡圖。
圖2是本實用新型的結構簡圖。
圖3是本實用新型的整體結構示意圖。
圖4是本實用新型活塞桿前部密封的結構示意圖。
圖5是本實用新型第一種齒條導向機構的結構示意圖。
圖6是本實用新型第二種齒條導向機構的結構示意圖。
圖7是本實用新型第三種齒條導向機構的結構示意圖。
圖8是本實用新型第四種齒條導向機構的結構示意圖。
圖9是本實用新型氣缸端面的結構示意圖。
圖10是本實用新型限位擋塊的結構示意圖。
圖11是本實用新型外殼的對開結構示意圖圖12是本實用新型另一種實施方式的結構簡圖。
具體實施方式
實施例1本實用新型的外殼72可采用精密鑄造工藝制成，如附圖11所示，整個外殼72分成對稱的兩部分302和304，汽缸84鑲嵌其內，再用螺栓306和308將兩部分固定在一起。這樣可以簡化制造工藝、降低生產成本，還會給裝配、維修，特別是安裝、更換封堵206和行程擋塊殼體214時帶來極大的方便。密封環(huán)108設置在氣缸上，可降低對氣缸84內缸壁加工精度的要求。附圖5和附圖6是本實用新型齒條導向機構的兩種基本實施方式，附圖7和附圖8是本實用新型齒條導向機構的另外兩種實施方式，在兩個支架136之間安裝兩塊擋板158，兩根導向軸104安裝在兩塊擋板158之間，導向軸104上亦可加安裝軸套162，四種實施方式的作用是相同的，導向軸104或軸套150、162均在齒條80的外表面滾動，并貫穿在齒條80的整個行程中，用于對齒條80進行導向。套件88利用其內圓上的收縮部分96卡在齒條80根部的圓臺95上，彈簧94裝在套件88和活塞76之間，再用螺栓92緊固在一起，為活塞復位儲備能量；裝配時螺栓92螺文的長度應大于彈簧94壓縮與完全釋放后的長度差，以防止維修時彈簧突然釋放，造成人員傷害。
工作時，壓縮空氣經通氣口70從兩端氣缸84的后腔進入，在氣壓的作用下，活塞76推動齒條80作直線運動，通過齒條80和齒輪100的嚙合，產生扭矩驅動齒輪100和扭矩輸出軸132一起旋轉，打開閥門；放開氣缸84的后腔，壓力消失，活塞76在彈簧94的彈力作用下向后運動，驅動齒輪100和扭矩輸出軸132反方向旋轉，關閉閥門。齒條80偏心安裝在活塞76上，保證齒條80與齒輪100的嚙合點48在活塞76軸線的延長線上，當活塞76作往復運動時，活塞76的推F1與作用在齒輪齒上的力F2在活塞76軸線延長線上，從而可避免扭矩的產生、降低運動部件的磨損、延長零部件的使用壽命。
當用戶需要在氣缸84前腔進氣、推動活塞76向相反方向運動時，壓縮空氣進入氣缸84前腔空間64，為了解決汽缸與活塞間的容積越大，越不利于閥門的快速、平穩(wěn)開啟的問題，本實用新型在外殼72的內表面122上設置了環(huán)槽126和密封圈120，最大限度地減小了空間64的容積。
如附圖9、附圖10所示，當閥門開閉的位置需要準確地定位時，將外殼72端面通孔86上的封堵206取下，把殼體214安裝在封堵206的位置上；用螺桿212代替固定活塞76和活塞桿90的螺栓92，或將活塞桿90的末端直接制成螺桿212，用螺桿212上的螺母216和與之相對的殼體內端面220限定活塞76相向運動時的極限位置，用螺母218和外側的滑套封蓋213限定活塞76向相反方向運動時的極限位置，以達到準確控制閥門開閉的目的。
實施例2附圖12是本實用新型另的一種實施方式，整個外殼分成外殼72、汽缸84和封蓋414三部分，左、右汽缸84和活塞76作為結構相同、又完全獨立的一部分，安裝在外殼72的兩端；當用戶只需要一個汽缸驅動閥門開閉時，即可將單只汽缸84和活塞76安裝在外殼72的一側，外殼72上無氣缸的一側用封堵414封閉，從而達到節(jié)約原材料、降低生產成本和提高互換性的目的。
權利要求1.閥門氣動執(zhí)行機構，它包括氣缸、活塞、彈簧、齒輪、齒條、導向軸和扭矩輸出軸，扭矩輸出軸(132)安裝在閥門桿上，活塞(76)安裝在氣缸(84)內，其特征在于活塞桿(90)利用螺栓(92)固定在活塞(76)上，活塞桿(90)的前部設有齒條(80)，齒條(80)與固定在扭矩輸出軸(132)上的齒輪(100)嚙合，導向軸(104)安裝在齒條(80)的外側，在氣缸(84)的內缸壁環(huán)槽中裝有密封圈(108)，在齒條(80)的根部設有一圓臺(95)，套件(88)上的收縮部分(96)與圓臺(95)相配合套裝在活塞桿(90)上，彈簧(94)安裝在活塞(76)和套件(88)之間。
2.根據權利要求1所述的一種閥門氣動執(zhí)行機構，其特征在于齒條(80)與齒輪(100)的嚙合點(48)在活塞(76)軸線的延長線上
3.根據權利要求1所述的一種閥門氣動執(zhí)行機構，其特征在于在外殼(72)的內表面(122)上設有環(huán)槽(126)，環(huán)槽中裝有密封圈(120)。
4.根據權利要求1所述的一種閥門氣動執(zhí)行機構，其特征在于導向軸支架(136)安裝在扭矩輸出軸(132)上的齒輪(100)的兩端，導向軸(104)安裝在支架(136)的軸襯(144)中。
5.根據權利要求4所述的一種閥門氣動執(zhí)行機構，其特征在于導向軸(104)上可加安裝軸套(150)。
6.根據權利要求1所述的一種閥門氣動執(zhí)行機構，其特征在于殼體(214)安裝在外殼(72)端面上的通孔(86)上，用螺桿(212)代替固定活塞(76)和活塞桿(90)的螺栓(92)，在螺桿(212)上裝有擋塊螺母(216)和(218)，在殼體(214)的端面裝有滑套封蓋(213)。
7.根據權利要求1所述的一種閥門氣動執(zhí)行機構，其特征在于本實用新型亦可采用單側活塞、單側汽缸結構。
專利摘要本實用新型公開了一種閥門氣動執(zhí)行機構，它具有生產工藝簡單、活動部件磨損小、維護方便、能夠在活塞兩個運動方向上進行準確定位、可使閥門處于常閉狀態(tài)的特點。閥門氣動執(zhí)行機構包括氣缸、活塞、彈簧、齒輪、齒條、導向軸和扭矩輸出軸?；钊惭b在氣缸內，前部設有齒條的活塞桿固定在活塞上，齒條與固定在扭矩輸出軸上的齒輪嚙合，導向軸安裝在齒條的外側，氣缸的內缸壁環(huán)槽中裝有密封圈，套件套裝在活塞桿上，彈簧安裝在活塞和套件之間。本實用新型可用于各種氣動閥門或其他需要旋轉一定角度的驅動機構中。
文檔編號F16K31/122GK2711490SQ200420030938
公開日2005年7月20日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權日2004年3月26日
發(fā)明者田福義 申請人:沈陽恒屹實業(yè)有限公司