本實用新型涉及一種以空氣為動力的執(zhí)行機構(gòu)，屬于以往復(fù)運動為執(zhí)行機構(gòu)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

以往復(fù)推動作為執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計在各類設(shè)備中較為常見，特別是閥門的執(zhí)行機構(gòu)。

閥門中，直行程調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)分為氣動、電動、液動等，在氣動中又有氣缸式和膜片式。傳統(tǒng)的膜片式一般用彈簧作為復(fù)位元件。眾所周知，控制閥動作頻繁，要求氣動執(zhí)行器的復(fù)位元件具有很高的穩(wěn)定性、可靠性，而彈簧是一種易損件，疲勞后不能提供足夠的回位力。影響控制精度，嚴(yán)重的還會導(dǎo)致閥門打不開，關(guān)不嚴(yán)，控制失效，實際工作中常因更換彈簧不得不中斷生產(chǎn)，給企業(yè)造成大的經(jīng)濟損失。

相同的，其它以直行程為調(diào)節(jié)的執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域中，彈簧的作為主要復(fù)位元件，也存在與閥門領(lǐng)域的上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種以空氣為推動力的執(zhí)行機構(gòu)，以克服現(xiàn)有的采用彈簧作為復(fù)位元件的執(zhí)行機構(gòu)所存在的弊端。

本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

以空氣為動力的執(zhí)行機構(gòu)，具有第一氣室和第二氣室；以及，設(shè)置于第一氣室或第二氣室并穿透至氣室之外的推桿；該第一氣室和第二氣室間存在的壓差可使推桿所在的氣室至少發(fā)生沿推桿軸向的可逆形變而帶動推桿雙向運動。本實用新型的工作原理是：利用第一氣室和第二氣室之間具有的壓差，使推桿所在的氣室發(fā)生沿推桿軸向的可恢復(fù)的體積改變，用以帶動推桿在軸向雙向運動，通過這種雙向往復(fù)運動來實現(xiàn)替代彈簧的作為復(fù)位原件。

本實用新型的以空氣為動力的執(zhí)行機構(gòu)，該第二氣室位于第一氣室內(nèi)，推桿設(shè)置于第二氣室。本實用新型中，采用兩個氣室設(shè)計，且第二氣室位于第一氣室內(nèi)，通過內(nèi)外氣室壓力的改變，產(chǎn)生單位面積上的力而帶動推桿移動，確保了執(zhí)行的有效性和穩(wěn)定性。第二氣室可以采用空氣彈簧或者活塞氣缸等結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。

進一步的，該第一氣室由剛性或柔性的缸體構(gòu)成。

進一步的，該第二氣室由空氣彈簧構(gòu)成。空氣彈簧產(chǎn)品在眾多領(lǐng)域中使用，具有良好的特性和使用范圍，是一種技術(shù)成熟的產(chǎn)品，用于本實用新型的執(zhí)行機構(gòu)，能夠保證其可靠性和安全性，同時促進推桿往復(fù)運動更好的實現(xiàn)。空氣彈簧的導(dǎo)向方式明確，且無活塞氣缸的密封結(jié)構(gòu)，可靠性高。

進一步的，該空氣彈簧具有位于兩端的端蓋和位于兩端蓋之間的柔性囊體。

進一步的，該空氣彈簧通過其上端的端蓋固定于第一氣室的內(nèi)頂壁，推桿固定于空氣彈簧下端的端蓋的外側(cè)，并穿過第一氣室的壁至第一氣室之外。

進一步的，該空氣彈簧通過其下端的端蓋固定于第一氣室的內(nèi)底壁，推桿固定于空氣彈簧上端的端蓋內(nèi)側(cè)，并穿過空氣彈簧下端的端蓋和第一氣室的壁至第一氣室之外。

通過上述兩種具體的第一氣室、第二氣室和推桿具體機構(gòu)設(shè)計，以保證該以空氣為動力的執(zhí)行機構(gòu)工作的高效和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠。

進一步的，該第一氣室設(shè)置有用于推桿運動導(dǎo)向的導(dǎo)向套。導(dǎo)向套設(shè)計不僅使推桿的運動更加平穩(wěn)，導(dǎo)向套還可以用于推桿與第一氣室間的密封。

本實用新型的以空氣為動力的執(zhí)行機構(gòu)，該第一氣室和第二氣室相連而形成相并列的氣室，且在推桿的軸向上，相并列氣室的總長固定，推桿設(shè)置于第一氣室和第二氣室的結(jié)合部。該結(jié)構(gòu)不同于內(nèi)外關(guān)系的第一氣室和第二氣室，而是第一氣室和第二氣室在外部相連接的關(guān)系，通過第一氣室和第二氣室的沿推桿軸向的總長固定，使得可通過兩氣室的壓差來實現(xiàn)推桿軸向的雙向運動。

進一步的，第一氣室、第二氣室均由空氣彈簧構(gòu)成。

進一步的，該第一氣室空氣彈簧的端蓋和第二氣室空氣彈簧的端蓋連接而形成并列的氣室，該并列的氣室整體設(shè)置于外箱體內(nèi)，推桿設(shè)置于氣室中部的端蓋上，并穿過第一氣室或第二氣室空氣彈簧的另一端蓋。

進一步的，該第一氣室和第二氣室內(nèi)的壓力均可調(diào)節(jié)。

進一步的，該第一氣室開設(shè)有第一進氣口。以用于第一氣室內(nèi)氣壓的調(diào)節(jié)。

進一步的，該第二氣室開設(shè)有第二進氣口。以用于第二氣室內(nèi)氣壓的調(diào)節(jié)。

進一步的，該第一進氣口設(shè)置有至第一氣室的氣體單向通過機構(gòu)，或第二進氣口設(shè)置有至第二氣室的氣體單向通過機構(gòu)。該氣體單向通過機構(gòu)用以穩(wěn)定其中一氣室內(nèi)的氣壓。

本實用新型的閥門，采用所述的以空氣為動力的執(zhí)行機構(gòu)。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型的有益效果是：

（1）所述以空氣為動力的執(zhí)行機構(gòu)基于上述設(shè)計，實現(xiàn)了無彈簧復(fù)位的功能，克服了傳統(tǒng)以彈簧作為執(zhí)行機構(gòu)復(fù)位原件具有的易損件，疲勞后不能提供足夠的回位力缺點，本實用新型通過氣室的空氣壓力實現(xiàn)復(fù)位，回位的可靠性高，另外因為彈簧間的取消，也避免了因更換彈簧引起的檢修，使得機構(gòu)的連續(xù)工作的周期長，同時壽命也得到增加；

（2）采用空氣彈簧作為氣室時，相比活塞結(jié)構(gòu)，由于內(nèi)外氣室的分隔面間無相對滑動的密封結(jié)構(gòu)，使得該結(jié)構(gòu)的可靠性得到提高，且空氣彈簧的往復(fù)推動作用明顯；

（3）本實用新型的第一氣室和第二氣室的壓力控制靈活，可通過控制氣室的氣壓，靈活的改變執(zhí)行結(jié)構(gòu)的推力，而彈簧作為復(fù)位原件則無法實現(xiàn)推力的調(diào)整及改變；

（4）本實用新型的第一氣室和第二氣室中，可將任一氣室設(shè)置為恒定氣壓，通過改變另一氣室的壓力而實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)的動作，通過第一氣室和第二氣室這種功能性的改變，當(dāng)運用于閥門時，該執(zhí)行機構(gòu)可實現(xiàn)正作用了和反作用力的互換。

附圖說明

圖1是本實用新型的一實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型的另一實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型的另一實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實用新型的另一實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實用新型的另一實施方式結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記：1-第一氣室、2-第二氣室、3-推桿、4-缸體、5-空氣彈簧、5a-端蓋、5b-柔性囊體、6-導(dǎo)向套、7-第一進氣口、8-第二進氣口、9-外箱體。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本實用新型作詳細的說明。

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

本實用新型的以空氣為動力的執(zhí)行機構(gòu)，具有第一氣室和第二氣室；以及設(shè)置于第一氣室或第二氣室并穿透至氣室之外的推桿；該第一氣室和第二氣室間存在的壓差可使推桿所在的氣室至少發(fā)生沿推桿軸向的可逆形變而帶動推桿雙向運動。第一氣室和第二氣室間的相對隔開的。

基于上述整體結(jié)構(gòu)，進行如下幾種具體實施方式的描述。

實施例1

本實施例的以空氣為動力的執(zhí)行機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

具有由一剛性的缸體4構(gòu)成第一氣室1，和位于第一氣室1內(nèi)的由空氣彈簧5構(gòu)成的第二氣室2。

空氣彈簧5具體由位于兩端的端蓋5a和位于兩端蓋之間的柔性囊體5b組成，作為第二氣室2的空氣彈簧5通過其上端的端蓋5a固定于第一氣室1的內(nèi)頂壁，推桿3垂直固定于下端的端蓋5a的外側(cè)，并穿過第一氣室1的壁至第一氣室之外?？諝鈴椈?的彈性形變空間位于推桿3的軸向，下端的端蓋5a與第一氣室1的底壁間具有容納彈性形變的空間。

當(dāng)?shù)谝粴馐?和第二氣室2間具有壓力差時，作為第二氣室2的空氣彈簧5可彈性形變以推動推桿3沿軸向往復(fù)運動。

基于上述設(shè)計，另一實施方式中，第一氣室1（即缸體4的底壁）還設(shè)置有用于推桿3運動導(dǎo)向的導(dǎo)向套6，導(dǎo)向套6上設(shè)置有密封圈以用于推桿3和缸體4間的密封，保證第一氣室1的密封能力。

該第一氣室1（缸體4）開設(shè)有第一進氣口7。

該第二氣室2（空氣彈簧5）開設(shè)有第二進氣口8，第二進氣口8具體位于空氣彈簧5上端的端蓋5a上，并且第一氣室1（缸體4）的頂壁開設(shè)有配套的孔以形成第二進氣口8。

另外的一個實施方式中，第一進氣口7或第二進氣口8上設(shè)置有氣體單向通過機構(gòu)（如單向閥），未示意氣體單向通過機構(gòu)，但不影響本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解。

實施例2

本實施例的以空氣為動力的執(zhí)行機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

具有由一剛性的缸體4構(gòu)成第一氣室1，和位于第一氣室1內(nèi)的由空氣彈簧5構(gòu)成的第二氣室2。

空氣彈簧5具體由位于兩端的端蓋5a和位于兩端蓋之間的柔性囊體5b組成，作為第二氣室2的空氣彈簧5通過其下端的端蓋5a固定于第一氣室1的內(nèi)底壁，推桿3垂直固定于空氣彈簧上端的端蓋5a內(nèi)側(cè)，并穿過空氣彈簧下端的端蓋5a和第一氣室1的壁至第一氣室1之外?？諝鈴椈?的彈性形變空間位于推桿3的軸向，上端的端蓋5a與第一氣室1的頂壁間具有容納彈性形變的空間。

當(dāng)?shù)谝粴馐?和第二氣室2間具有壓力差時，作為第二氣室2的空氣彈簧5可彈性形變以推動推桿3沿推桿的軸向往復(fù)運動。

基于上述設(shè)計，另一實施方式中，第一氣室1（即缸體4的底壁）還設(shè)置有用于推桿3運動導(dǎo)向的導(dǎo)向套6，導(dǎo)向套6上設(shè)置有密封圈以用于推桿3和缸體4間的密封，保證第一氣室1的密封能力。

該第一氣室1（缸體4）開設(shè)有第一進氣口7。

該第二氣室2（空氣彈簧5）開設(shè)有第二進氣口8，第二進氣口8具體位于空氣彈簧5下端的端蓋5a上，并且第一氣室1（缸體4）的底壁開設(shè)有配套的孔以形成第二進氣口8。

另外的一個實施方式中，第一進氣口7或第二進氣口8上設(shè)置有氣體單向通過機構(gòu)（如單向閥），未示意氣體單向通過機構(gòu)，但不影響本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解。

實施例3

本實施例的整體結(jié)構(gòu)與實施例1和實施例2基本相似，所不同之處在于：第一氣室1是一柔性缸體構(gòu)成，具體的，第一氣室1也是采用空氣彈簧設(shè)計。即較大的空氣彈簧作為第一氣室1，內(nèi)置一個較小的空氣彈簧作為第二氣室2，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，其余設(shè)計和原理與實施例1和實施例2基本相同，也可采用第二氣室2位于頂部的設(shè)計。

實施例4

本實施例采用另外一種可在推桿軸向發(fā)生可逆形變的第二氣室的設(shè)計，執(zhí)行機構(gòu)整體結(jié)構(gòu)與實施例1和實施例2或?qū)嵤├?相同，所不同的在于，其中第二氣室是采用活塞設(shè)計，即活塞腔固定于采用與上述實施例相同的方式固定于第一氣室1內(nèi)，活塞腔內(nèi)的活塞用以在氣壓差下發(fā)生移動，活塞上的推桿3用于傳遞移動，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，其余設(shè)計和原理與實施例1和實施例2基本相同，也可采用第二氣室2位于頂部的設(shè)計，顯然，本設(shè)計中第一氣室1也可以采用空氣彈簧。

實施例5

本實施例的以空氣為動力的執(zhí)行機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

具有均由空氣彈簧5構(gòu)成的第一氣室1和第二氣室2。

空氣彈簧5具體由位于兩端的端蓋5a和位于兩端蓋之間的柔性囊體5b組成。兩個空氣彈簧5通過端蓋5a相連形成并列的氣室，并列的氣室是設(shè)置于一剛性的外箱體9內(nèi)，外箱體9內(nèi)腔高度與兩相連接的空氣彈簧5總長一致以固定氣室的總長度。其中，位于上方的是第一氣室1，位于下方的是第二氣室2，第一氣室1的空氣彈簧5的上端蓋5a與外箱體9上頂壁相連接，第一氣室1的空氣彈簧5的下端蓋5a與外箱體9下底壁相連接，推桿3是設(shè)置在第一氣室和第二氣室相重疊的端蓋5a上，推桿3向下延伸，穿過第二氣室2空氣彈簧5的另一端蓋5a和外箱體9底壁。外箱體9的側(cè)壁具有容納兩空氣彈簧的彈性形變的空間。

當(dāng)?shù)谝粴馐?和第二氣室2間具有壓力差時，作為第一氣室1、第二氣室2的空氣彈簧5可彈性形變以推動推桿3沿推桿的軸向往復(fù)運動。

基于上述設(shè)計，另一實施方式中，外箱體9的底壁還設(shè)置有用于推桿3運動導(dǎo)向的導(dǎo)向套6，導(dǎo)向套6上設(shè)置有密封圈以用于推桿3、外箱體9間的密封，保證第二氣室2的密封能力。

該第一氣室1（上空氣彈簧5）開設(shè)有第一進氣口7。

該第二氣室2（下空氣彈簧5）開設(shè)有第二進氣口8。

第一進氣口7、第二進氣口8具體位于空氣彈簧5的端蓋5a上，并且外箱體9的壁開設(shè)有配套的孔以形成進氣口。

另外的一個實施方式中，第一進氣口7或第二進氣口8上設(shè)置有氣體單向通過機構(gòu)（如單向閥），未示意氣體單向通過機構(gòu)，但不影響本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解。

另外，本實施例的外箱體9也可以不為箱體結(jié)構(gòu)，可以為內(nèi)長固定的架體等同替換，其目的在于提供一固定的空間，而箱體結(jié)構(gòu)還多空氣彈簧起到了保護作用。

實施例6

實施本實施例涉及一種閥門，該閥門采用上5個實施例所描述的以空氣為動力的執(zhí)行機構(gòu)。

以本實用新型的實施例2的以空氣為動力的執(zhí)行機構(gòu)為例：

設(shè)定第二氣室充入恒定氣壓氣體，其工作原理和過程是：

（1）第二氣室通入預(yù)壓空氣，由單向閥鎖定；

（2）執(zhí)行氣源進入第一氣室，隨著氣壓增加，空氣彈簧壓縮開始向下移動，空間縮小，第二氣室壓力增高，帶動推桿向下移動直到上下氣室的壓力相等；

（3）當(dāng)執(zhí)行氣源氣壓下降，第二氣室壓力高于第一氣室，空氣彈簧開始向上移動，空間增加，第二氣室壓力降低，帶動推桿向上移動直到上下氣室的壓力相等。

第二氣室壓力相當(dāng)于空氣代替彈簧蓄能，單向閥作用為鎖定第二氣室壓力，并能單項補充恒定壓力。

或者，設(shè)定第一氣室充入恒定氣壓氣體，其工作原理和過程是：

（1）第一氣室通入預(yù)壓空氣，由單向閥鎖定；

（2）執(zhí)行氣源進入第二氣室，隨著氣壓增加，空氣彈簧壓縮開始向上移動，空間加大，第一氣室壓力增高，帶動推桿向上移動直到上下氣室的壓力相等；

（3）當(dāng)執(zhí)行氣源氣壓下降，第一氣室壓力高于第二氣室，空氣彈簧開始向下移動，空間減小，第一氣室壓力降低，帶動推桿向下移動直到上下氣室的壓力相等。

這時，第一氣室壓力相當(dāng)于空氣代替彈簧蓄能，單向閥作用為鎖定第一氣室壓力，并能單項補充恒定壓力。

上述兩個過程實現(xiàn)了兩個氣室“空氣代替彈簧蓄能”功能的互換，從而實現(xiàn)了在應(yīng)用過程的正作用和反作用的互換。

其余實施例的過程與過程相類似。

同時，本實用新型的優(yōu)點還在于各氣室的預(yù)壓力大小可調(diào)節(jié)，相當(dāng)于實現(xiàn)了傳統(tǒng)彈簧參數(shù)的調(diào)節(jié)，這是彈簧作為復(fù)位元件所無法具有的優(yōu)勢。

本實用新型的以空氣為動力的執(zhí)行機構(gòu)，基于上述設(shè)計實現(xiàn)了無彈簧復(fù)位的功能，克服了傳統(tǒng)以彈簧作為以空氣為動力的執(zhí)行機構(gòu)復(fù)位原件具有的短板；本實用新型通過氣室的空氣壓力實現(xiàn)復(fù)位，回位的可靠性高；另外因為彈簧間的取消，也避免了因更換彈簧引起的檢修，機構(gòu)的連續(xù)工作的周期長，同時壽命也得到增加。

通過實驗表明，該以空氣為動力的執(zhí)行機構(gòu)不僅能提供持續(xù)穩(wěn)定的調(diào)節(jié)控制，還能實現(xiàn)長期、快速的調(diào)節(jié)控制，可以實現(xiàn)連續(xù)動作40萬次，最快連續(xù)動作時間為3秒，完全克服了彈簧快速連續(xù)動作的發(fā)熱、彈性失效，甚至斷裂的風(fēng)險。相對比現(xiàn)有執(zhí)行機構(gòu)，結(jié)構(gòu)更加簡潔，且具有巨大的技術(shù)優(yōu)勢。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。