專利名稱：扇型氣動執(zhí)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種執(zhí)行器，具體是一種氣動執(zhí)行器。
背景技術(shù)：
在一些自動控制行業(yè)，特別是石油化工領(lǐng)域、食品制藥領(lǐng)域，為提高效率，實現(xiàn)工業(yè)化自動化生產(chǎn)的企業(yè)，均采用氣動執(zhí)行器自動控制閥門等開關(guān)90度的設(shè)備器件。
如圖1所示傳統(tǒng)的齒排式氣動執(zhí)行器具有氣缸本體(10)，該本體中央設(shè)有一通氣孔(12)，通氣缸中間腔室(6)。兩端設(shè)有兩個通氣孔(11、14)，和外腔室(1)相通。該氣缸本體(10)內(nèi)有兩個活塞(3、8)，活塞(3、8)和齒條(4、9)是一體的?；钊耐庵軋A嵌設(shè)有O型密封圈(2、7)，將氣缸本體分成內(nèi)外腔。高壓氣體由入口(12)進入時，活塞(3、8)在高壓氣體的作用下，向兩側(cè)運動，兩側(cè)的空氣會通過出氣孔(11、14)排除，活塞(3、8)也帶動齒條(4、9)向兩側(cè)運動，齒條撥動中軸(5)轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)自動控制的功能。該執(zhí)行器是將活塞的直線運動，通過齒條驅(qū)動齒輪(5)變換成90度轉(zhuǎn)動。
它的缺陷有1、是傳動采用齒條、齒輪傳動，這樣在傳動過程中，就一定會有傳動滯后現(xiàn)象，隨著使用次數(shù)的增加，齒輪和齒條的磨損加劇、單邊補償墊片(13)的磨損嚴重，滯后現(xiàn)象將更明顯，特別是用在比例式控制閥，無辦法做到準確控制。2、因為采用傳統(tǒng)的O型密封圈，隨著O型密封圈磨損的增加，密封性能就會逐漸下降。3、因為是機械傳動，增加動力的消耗，降低了傳動效率。4、因為齒條齒輪傳動，而且活塞和氣缸要密封，這樣所有的配合件均需要加工，制造成本高。
如圖2所示，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子式執(zhí)行器主要由上氣缸本體，下氣缸本體(17)、中軸轉(zhuǎn)子(15)和密封環(huán)(16)組成，當上下缸體裝配到一起時，形成一個密封氣缸室，密封環(huán)(16)和上下氣缸內(nèi)壁形成一密封環(huán)，將氣缸室分成兩部分，當通氣孔通氣時，氣體推動轉(zhuǎn)子帶動中軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)自動控制的功能。
它有以下缺陷1、采用轉(zhuǎn)子上加的動密封環(huán)和氣缸室內(nèi)腔形成密封結(jié)構(gòu)，在使用過程中，動密封環(huán)不可避免要磨損，要實現(xiàn)動密封環(huán)的完好密封，其零件很多，制造成本和維修成本很高。2、其上下氣缸室內(nèi)腔也作為密封面，也必須加工得很光滑和平整，制造成本大大增加。3、其中軸是非ISO結(jié)構(gòu)，無法與閥門直接裝配，必須增加支架和連接件。4、進出氣孔不是采用標準Namur型規(guī)格，與電磁閥無法直接裝配，實現(xiàn)工業(yè)化快速裝配。所以是世界上最昂貴的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種扇型氣動執(zhí)行器，它傳動無滯后、能耗少且結(jié)構(gòu)簡單、零件少、生產(chǎn)成本低，可直接與電磁閥連接，使用成本低。
本發(fā)明的技術(shù)方案是扇型氣動執(zhí)行器，包括外殼體、安裝在外殼體內(nèi)的中軸、轉(zhuǎn)子和密封裝置，轉(zhuǎn)子安裝在中軸上，密封裝置設(shè)置于轉(zhuǎn)子和殼體之間，外殼體上設(shè)有進氣口、出氣口，外殼體由兩部分殼體組成，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子為扇型，密封裝置為一固定密封圈；該密封圈包括轉(zhuǎn)子密封葉片和殼體密封葉片，轉(zhuǎn)子密封葉片位于密封圈內(nèi)側(cè)緊貼轉(zhuǎn)子的外表面，殼體密封葉片位于密封圈的外側(cè)緊貼殼體的內(nèi)表面，轉(zhuǎn)子密封葉片與殼體密封葉片的兩側(cè)呈“＞”、”＜”設(shè)置；在殼體密封葉片的外圍上兩側(cè)均設(shè)有凸臺，密封圈通過凸臺鑲嵌于兩部分殼體的結(jié)合面處而固定。
密封圈不僅在轉(zhuǎn)子與殼體內(nèi)表面之間形成密封，將殼體內(nèi)腔隔成兩個腔，還起到兩殼體結(jié)合面處的密封作用；密封圈與殼體固裝在一起，生產(chǎn)時對殼體內(nèi)表面的粗糙度要求不高，從而能降低生產(chǎn)成本；當有空氣壓力時，轉(zhuǎn)子密封葉片、殼體密封葉片將被氣壓緊密的壓在轉(zhuǎn)子、外殼體內(nèi)表面上，氣流越大密封越緊密，密封效果越好。
在該扇型氣動執(zhí)行器中，為了使閥門與該執(zhí)行器直接裝配，減少連接件，所述的中軸的兩端分別設(shè)置一中軸孔，兩中軸孔為雙規(guī)格ISO5211標準接頭軸孔；中軸兩端處的殼體上設(shè)有雙規(guī)格ISO5211標準法蘭；殼體上的進氣口、出氣口為標準的Namur尺寸的接口。
所述的中軸和轉(zhuǎn)子鑄造為一體式，轉(zhuǎn)子帶動中軸轉(zhuǎn)動時，不會有間隙，無滯后現(xiàn)象，可以精確控制開度比例。
所述的兩部分外殼體均為塑鋼制成，用注塑機一次壓注成形，機械性能好，抗腐蝕性好，而且成本低；為了進一步節(jié)約生產(chǎn)成本，兩殼體結(jié)構(gòu)及大小完全相同，一付模具即可生產(chǎn)出整個外殼體。
中軸的兩端分別套裝有剛性固定套，剛性固定套的一端設(shè)有翻邊，翻邊卡接在殼體上的凹槽內(nèi)；這樣將兩部分殼體牢固地卡在一起，保證內(nèi)腔有空氣壓力時，外殼不會變形而影響ISO和Namur尺寸。
位于轉(zhuǎn)子頂端與兩側(cè)扇形面連接的弧面的母線為圓弧，固定密封圈的頂部與該弧面相適應(yīng)設(shè)為弧形；外殼體的內(nèi)表面與該弧面配合；能避免拐點處的應(yīng)力集中和密封性能差的缺陷。
更進一步的技術(shù)方案中軸的一端連接螺旋式彈簧歸位器，該歸位器位于殼體外，壽命提高到兩百萬次。從開始啟動到關(guān)閉行程輸出扭力衰減約10％的耗損，降低了損耗。
另一種方案還可在殼體內(nèi)設(shè)置復(fù)位彈簧，彈簧的一端連接轉(zhuǎn)子，另一端連接殼體，當停電或無氣源時，彈簧收縮，驅(qū)動轉(zhuǎn)子使執(zhí)行器與閥門轉(zhuǎn)向關(guān)閉或開啟狀態(tài)，最終亦停留在該狀態(tài)。
本發(fā)明的有益效果是它傳動無滯后、能耗少、出力大，使用效果理想，可用于比例式控制閥；且由于結(jié)果簡單、零件少降低了生產(chǎn)成本；實現(xiàn)了直接與電磁閥連接，減少了連接件從而降低了使用成本；它還有體積小，抗腐蝕性好，安裝方便，行程易調(diào)節(jié)等優(yōu)點。


圖1是現(xiàn)有的齒排式氣動執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子式執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是本發(fā)明的一體式中軸、轉(zhuǎn)子的主視圖，圖5是圖4的左視圖，圖6是本發(fā)明外觀的主視圖，圖7是本發(fā)明外觀的后視圖，圖8是本發(fā)明外觀的仰視圖，圖9是本發(fā)明剛性固定套及殼體間的結(jié)構(gòu)示意圖，圖10是本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1外腔室，2 O型密封圈，3活塞，4齒條，5中軸，6中間腔室，7 O型密封圈，8活塞，9齒條，10氣缸本體，11通氣孔，12入口，13單邊補償墊片，14通氣孔；15中軸轉(zhuǎn)子，16密封環(huán)，17下氣缸本體；18左外殼體，19固定式密封圈，191轉(zhuǎn)子密封葉片，192殼體密封葉片，193凸臺，20中軸，201軸孔，202軸孔，21轉(zhuǎn)子，211扇形面，212弧面，213加強筋，22右外殼體，23通氣口，24法蘭，25法蘭，26螺旋式彈簧歸位器，261螺旋式彈簧，27復(fù)位彈簧，28剛性固定套。
具體實施例方式
實施例一如附圖3所示，該扇型氣動執(zhí)行器的殼體由左外殼體18、右外殼體22組成。所述的兩外殼體均為塑鋼制成，用注塑機一次壓注成形，機械性能好，抗腐蝕性好，而且成本低。兩外殼體結(jié)構(gòu)及大小完全相同，左外殼體18旋轉(zhuǎn)180°即是右外殼體22，這樣一付模具即可生產(chǎn)出整個外殼體。進一步降低了生產(chǎn)成本。
殼體內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)子21，如圖4、圖5所示，該轉(zhuǎn)子為中空的扇型，中空部分內(nèi)設(shè)有加強筋213，位于轉(zhuǎn)子21頂端與兩側(cè)扇形面211連接的弧面212的母線為圓弧。該執(zhí)行器的中軸20的兩端分別設(shè)置一軸孔201、202，可使該執(zhí)行器直接與閥門連接，減少中間連接件。兩中軸孔為雙規(guī)格ISO5211標準接頭軸孔。生產(chǎn)過程中，在一根軸上拉兩種不同規(guī)格的軸孔很困難，所以可在兩根軸分別加工一軸孔。然后中軸和扇型轉(zhuǎn)子在注塑或壓鑄時，通過預(yù)埋中軸的方法將中軸20和轉(zhuǎn)子21直接鑄成一體。這樣還可實現(xiàn)轉(zhuǎn)子21帶動中軸20轉(zhuǎn)動時，不會有間隙，無滯后現(xiàn)象，可以精確控制開度比例。中軸兩端處的殼體上設(shè)有與該端軸孔配套的ISO5211標準法蘭24、25，如圖6、圖7所示。
轉(zhuǎn)子與殼體之間設(shè)置固定式密封圈19。該密封圈包括轉(zhuǎn)子密封葉片191和殼體密封葉片192，轉(zhuǎn)子密封葉片191位于密封圈內(nèi)側(cè)緊貼轉(zhuǎn)子21的外表面，殼體密封葉片192位于密封圈的外側(cè)緊貼殼體的內(nèi)表面，轉(zhuǎn)子密封葉片191與殼體密封葉片192的兩側(cè)呈“＞”、”＜”設(shè)置；在殼體密封葉片的外圍上兩側(cè)均設(shè)有凸臺193，密封圈通過凸臺193鑲嵌于左外殼體18、右外殼體22的結(jié)合面處而固定。為保證密封效果，凸臺193與兩外殼體配合處均為圓弧面配合。
固定式密封圈19的頂部與弧面212相適應(yīng)設(shè)為弧形，外殼體的內(nèi)表面與該弧面配合；能避免拐點處的應(yīng)力集中和密封性能差的缺陷。
如圖8所示，為了方便安裝，殼體上的兩個通氣口23為標準的均為Namur尺寸的接口。
如圖9所示，中軸20的兩端分別套裝有剛性固定套28，剛性固定套的一端設(shè)有翻邊，翻邊卡接在左、右外殼體上的凹槽內(nèi)；這樣將左外殼體18、右外殼體22牢固地卡在一起，保證內(nèi)腔有空氣壓力時，外殼不會變形而影響ISO和Namur尺寸。
在殼體內(nèi)設(shè)置復(fù)位彈簧27，它的一端連接轉(zhuǎn)子21的加強筋213，另一端連接殼體。當停電或無氣源時，復(fù)位彈簧27收縮，驅(qū)動轉(zhuǎn)子21使執(zhí)行器與閥門轉(zhuǎn)向關(guān)閉或開啟狀態(tài)，最終亦停留在該狀態(tài)。
實施例二如圖10所示，與實施例一不同之處在于，該實施例中用螺旋式彈簧歸位器26代替實施例一中的復(fù)位彈簧27，同樣可以實現(xiàn)使轉(zhuǎn)子復(fù)位的功能。該歸位器位于殼體外，歸位器的螺旋式彈簧261一端固定在其主軸上，另一端固定在歸位器殼體上；歸位器的主軸連接執(zhí)行器中軸。螺旋式彈簧為現(xiàn)有技術(shù)，該歸位器的結(jié)構(gòu)在機械領(lǐng)域內(nèi)比較常見，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員很容易實現(xiàn)，不再贅述。
由于螺旋式彈簧壽命長可達兩百萬次。而且能耗低，從開始啟動到關(guān)閉行程輸出扭力衰減約10％的耗損，所以生產(chǎn)使用時，優(yōu)選實施例二。
權(quán)利要求
1.扇型氣動執(zhí)行器，包括外殼體、安裝在外殼體內(nèi)的中軸、轉(zhuǎn)子和密封裝置，轉(zhuǎn)子安裝在中軸上，密封裝置設(shè)置于轉(zhuǎn)子和殼體之間，外殼體上設(shè)有進氣口、出氣口，外殼體由兩部分殼體組成，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子為扇型，密封裝置為一固定密封圈；該密封圈包括轉(zhuǎn)子密封葉片和殼體密封葉片，轉(zhuǎn)子密封葉片位于密封圈內(nèi)側(cè)緊貼轉(zhuǎn)子的外表面，殼體密封葉片位于密封圈的外側(cè)緊貼殼體的內(nèi)表面，轉(zhuǎn)子密封葉片與殼體密封葉片的兩側(cè)呈“>”、”<”設(shè)置；在殼體密封葉片的外圍上兩側(cè)均設(shè)有凸臺，密封圈通過凸臺鑲嵌于兩部分殼體的結(jié)合面處而固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扇型氣動執(zhí)行器，其特征在于所述的中軸的兩端分別設(shè)置一中軸孔，兩中軸孔為雙規(guī)格ISO5211標準接頭軸孔；中軸兩端處的殼體上設(shè)有雙規(guī)格ISO5211標準法蘭；殼體上的進氣口、出氣口為標準的Namur尺寸的接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的扇型氣動執(zhí)行器，其特征在于所述的中軸和轉(zhuǎn)子鑄造為一體式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的扇型氣動執(zhí)行器，其特征在于所述的兩部分外殼體均為塑鋼制成，兩殼體結(jié)構(gòu)及大小完全相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的扇型氣動執(zhí)行器，其特征在于中軸的兩端分別套裝有剛性固定套，剛性固定套的一端設(shè)有翻邊，翻邊卡接在殼體上的凹槽內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的扇型氣動執(zhí)行器，其特征在于位于轉(zhuǎn)子頂端與兩側(cè)扇形面連接的弧面的母線為圓弧，固定密封圈的頂部與該弧面相適應(yīng)設(shè)為弧形；外殼體的內(nèi)表面與該弧面配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的扇型氣動執(zhí)行器，其特征在于中軸的一端連接螺旋式彈簧歸位器，該歸位器位于殼體外。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的扇型氣動執(zhí)行器，其特征在于殼體內(nèi)設(shè)有復(fù)位彈簧，彈簧的一端連接轉(zhuǎn)子，另一端連接殼體。
全文摘要
一種扇型氣動執(zhí)行器，屬于控制閥門開關(guān)的氣動執(zhí)行器，包括外殼體、安裝在外殼體內(nèi)的中軸、轉(zhuǎn)子和密封裝置，其特征是所述的轉(zhuǎn)子為扇型，密封裝置為一固定密封圈；該密封圈包括轉(zhuǎn)子密封葉片和殼體密封葉片，轉(zhuǎn)子密封葉片位于密封圈內(nèi)側(cè)緊貼轉(zhuǎn)子的外表面，殼體密封葉片位于密封圈的外側(cè)緊貼殼體的內(nèi)表面，轉(zhuǎn)子密封葉片與殼體密封葉片的兩側(cè)呈“＞”、”＜”設(shè)置；在殼體密封葉片的外圍上兩側(cè)均設(shè)有凸臺，密封圈通過凸臺鑲嵌于兩部分殼體的結(jié)合面處而固定。它能耗少且結(jié)構(gòu)簡單、零件少、生產(chǎn)成本低，適于自動控制閥門等開關(guān)90度。
文檔編號F16K31/12GK101082381SQ20071001480
公開日2007年12月5日 申請日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者盧國珍 申請人:濟南高仕機械制造有限公司