专利名称：扇型气动执行器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种执行器，具体是一种气动执行器。
技术背景在一些自动控制行业，特别是石油化工领域、食品制药领域，为提高效 率，实现工业化自动化生产的企业，均采用气动执行器自动控制阀门等开关90度的设备器件。如图l所示传统的齿排式气动执行器具有气缸本体(10)，该本体中央 设有一通气孔(12)，通气缸中间腔室(6)。两端设有两个通气孔(11、 14)， 和外腔室(1)相通。该气缸本体(10)内有两个活塞(3、 8)，活塞(3、 8) 和齿条(4、 9)是一体的。活塞的外周圆嵌设有O型密封圈(2、 7)，将气缸 本体分成内外腔。高压气体由入口 (12)进入时，活塞(3、 8)在高压气体 的作用下，向两侧运动，两侧的空气会通过出气孔(11、 14)排除，活塞(3、 8)也带动齿条(4、 9)向两侧运动，齿条拨动中轴(5)转动，从而实现自 动控制的功能。该执行器是将活塞的直线运动，通过齿条驱动齿轮(5)变换 成90度转动。它的缺陷有1、是传动采用齿条、齿轮传动，这样在传动过程中，就一 定会有传动滞后现象，随着使用次数的增加，齿轮和齿条的磨损加剧、单边 补偿垫片(13)的磨损严重，滞后现象将更明显，特别是用在比例式控制阀， 无办法做到准确控制。2、因为采用传统的O型密封圈，随着O型密封圏磨损 的增加，密封性能就会逐渐下降。3、因为是机械传动，增加动力的消耗，降
低了传动效率。4、因为齿条齿轮传动，而且活塞和气缸要密封，这样所有的 配合件均需要加工，制造成本高。如图2所示，传统的转子式执行器主要由上气缸本体，下气缸本体(17)、 中轴转子(15)和密封环(16)组成，当上下缸体装配到一起时，形成一个 密封气缸室，密封环(16)和上下气缸内壁形成一密封环，将气缸室分成两 部分，当通气孔通气时，气体推动转子带动中轴旋转，实现自动控制的功能。它有以下缺陷1、采用转子上加的动密封环和气缸室内腔形成密封结构， 在使用过程中，动密封环不可避免要磨损，要实现动密封环的完好密封，其 零件很多，制造成本和维修成本很高。2、其上下气缸室内腔也作为密封面， 也必须加工得很光滑和平整，制造成本大大增加。3、其中轴是非ISO结构， 无法与阀门直接装配，必须增加支架和连接件。4、进出气孔不是采用标准 Namur型规格，与电磁阀无法直接装配，实现工业化快速装配。所以是世界上 最昂贵的旋转执行器。 实用新型内容为了克服上述现有技术存在的缺点，本实用新型的目的在于提供一种扇 型气动执行器，它传动无滞后、能耗少且结构简单、零件少、生产成本低， 可直接与电磁阀连接，使用成本低。本实用新型的技术方案是扇型气动执行器，包括外壳体、安装在外壳 体内的中轴、转子和密封装置，转子安装在中轴上，密封装置设置于转子和 壳体之间，外壳体上设有进气口、出气口，外壳体由两部分壳体组成，其特 征在于所述的转子为扇型，密封装置为一固定密封圈；该密封圈包括转子 密封叶片和壳体密封叶片，转子密封叶片位于密封圈内侧紧贴转子的外表面， 壳体密封叶片位于密封圈的外侧紧贴壳体的内表面，转子密封叶片与壳体密 封叶片的两侧呈"〉"、"〈"设置；在壳体密封叶片的外围上两侧均设有凸台，
密封圈通过凸台镶嵌于两部分壳体的结合面处而固定。密封圈不仅在转子与壳体内表面之间形成密封，将壳体内腔隔成两个腔， 还起到两壳体结合面处的密封作用；密封圈与壳体固装在一起，生产时对壳 体内表面的粗糙度要求不高，从而能降低生产成本；当有空气压力时，转子 密封叶片、壳体密封叶片将被气压紧密的压在转子、外壳体内表面上，气流 越大密封越紧密，密封效果越好。在该扇型气动执行器中，为了使阀门与该执行器直接装配，减少连接件， 所述的中轴的两端分别设置一中轴孔，两中轴孔为双规格IS05211标准接头 轴孔；中轴两端处的壳体上设有双规格IS05211标准法兰；壳体上的进气口、 出气口为标准的Namur尺寸的接口 。所述的中轴和转子铸造为一体式，转子带动中轴转动时，不会有间隙， 无滞后现象，可以精确控制开度比例。所述的两部分外壳体均为塑钢制成，用注塑机一次压注成形，机械性能 好，抗腐蚀性好，而且成本低；为了进一步节约生产成本，两壳体结构及大 小完全相同， 一付模具即可生产出整个外壳体。中轴的两端分别套装有刚性固定套，刚性固定套的一端设有翻边，翻边 卡接在壳体上的凹槽内；这样将两部分壳体牢固地卡在一起，保证内腔有空 气压力时，外壳不会变形而影响ISO和Namur尺寸。位于转子顶端与两侧扇形面连接的弧面的母线为圆弧，固定密封圈的顶 部与该弧面相适应设为弧形；外壳体的内表面与该弧面配合；能避免拐点处 的应力集中和密封性能差的缺陷。更进一步的技术方案中轴的一端连接螺旋式弹簧归位器，该归位器位 于壳体外，寿命提高到两百万次。从开始启动到关闭行程输出扭力衰减约10 %的耗损，降低了损耗。另一种方案还可在壳体内设置复位弹簧，弹簧的一端连接转子，另一端连接壳体，当停电或无气源时，弹簧收缩，驱动转子使执行器与阀门转向 关闭或开启状态，最终亦停留在该状态。本实用新型的有益效果是它传动无滞后、能耗少、出力大，使用效果 理想，可用于比例式控制阀；且由于结果简单、零件少降低了生产成本；实 现了直接与电磁阀连接，减少了连接件从而降低了使用成本；它还有体积小， 抗腐蚀性好，安装方便，行程易调节等优点。
图1是现有的齿排式气动执行器的结构示意图，图2是现有的转子式执行器的结构示意图，图3是本实用新型实施例一的结构示意图，图4是本实用新型的一体式中轴、转子的主视图，图5是图4的左视图，图6是本实用新型外观的主视图，图7是本实用新型外观的后视图，图8是本实用新型外观的仰视图，图9是本实用新型刚性固定套及壳体间的结构示意图，图10是本实用新型实施例二的结构示意图，图中l外腔室，2 O型密封圈，3活塞，4齿条，5中轴，6中间腔室， 7〇型密封圈，8活塞，9齿条，IO气缸本体，ll通气孔，12入口， 13单边 补偿垫片，14难气孔；15中轴转子，16密封环，17下气缸本体；18左外壳 体，19固定式密封圈，191转子密封叶片，192壳体密封叶片，193凸台，20 中轴，201轴孔，202轴孔，21转子，211扇形面，212弧面，213加强筋， 22右外壳体，23通气口， 24法兰，25法兰，26螺旋式弹簧归位器，261螺 旋式弹簧，27复位弹簧，28刚性固定套。 具体实施方
实施例一如附图3所示，该扇型气动执行器的壳体由左外壳体18、右外壳体22组成。所述的两外壳体均为塑钢制成，用注塑机一次压注成形，机 械性能好，抗腐蚀性好，而且成本低。两外壳体结构及大小完全相同，左外 壳体18旋转180。即是右外壳体22，这样一付模具即可生产出整个外壳体。 进一步降低了生产成本。壳体内设置有转子21，如图4、图5所示，该转子为中空的扇型，中空 部分内设有加强筋213，位于转子21顶端与两侧扇形面211连接的弧面212 的母线为圆弧。该执行器的中轴20的两端分别设置一轴孔201、 202，可使该 执行器直接与阀门连接，减少中间连接件。两中轴孔为双规格IS05211标准 接头轴孔。生产过程中，在一根轴上拉两种不同规格的轴孔很困难，所以可 在两根轴分别加工一轴孔。然后中轴和扇型转子在注塑或压铸时，通过预埋 中轴的方法将中轴20和转子21直接铸成一体。这样还可实现转子21带动中 轴20转动时，不会有间隙，无滞后现象，可以精确控制开度比例。中轴两端 处的壳体上设有与该端轴孔配套的IS05211标准法兰24、 25，如图6、图7 所示。转子与壳体之间设置固定式密封圈19。该密封圈包括转子密封叶片191 和壳体密封叶片192，转子密封叶片191位于密封圈内侧紧贴转子21的外表 面，壳体密封叶片192位于密封圈的外侧紧贴壳体的内表面，转子密封叶片 191与壳体密封叶片192的两侧呈">"、"〈"设置；在壳体密封叶片的外围 上两侧均设有凸台193，密封圈通过凸台193镶嵌于左外壳体18、右外壳体 22的结合面处而固定。为保证密封效果，凸台193与两外壳体配合处均为圆 弧面配合。固定式密封圈19的顶部与弧面212相适应设为弧形，外壳体的内表面与 该弧面配合；能避免拐点处的应力集中和密封性能差的缺陷。如图8所示，为了方便安装，壳体上的两个通气口 23为标准的均为Nainur
尺寸的接口。如图9所示，中轴20的两端分别套装有刚性固定套28，刚性固定套的一 端设有翻边，翻边卡接在左、右外壳体上的凹槽内；这样将左外壳体18、右 外壳体22牢固地卡在一起，保证内腔有空气压力时，外壳不会变形而影响ISO 和Namur尺寸。在壳体内设置复位弹簧27，它的一端连接转子21的加强筋213，另一端 连接壳体。当停电或无气源时，复位弹簧27收縮，驱动转子21使执行器与 阀门转向关闭或开启状态，最终亦停留在该状态。实施例二如图10所示，与实施例一不同之处在于，该实施例中用螺旋 式弹簧归位器26代替实施例一中的复位弹簧27，同样可以实现使转子复位的 功能。该归位器位于壳体外，归位器的螺旋式弹簧261 —端固定在其主轴上， 另一端固定在归位器壳体上；归位器的主轴连接执行器中轴。螺旋式弹簧为 现有技术，该归位器的结构在机械领域内比较常见，本技术领域内的技术人 员很容易实现，不再赘述。由于螺旋式弹簧寿命长可达两百万次。而且能耗低，从开始启动到关闭 行程输出扭力衰减约10%的耗损，所以生产使用时，优选实施例二。
权利要求1、扇型气动执行器，包括外壳体、安装在外壳体内的中轴、转子和密封装置，转子安装在中轴上，密封装置设置于转子和壳体之间，外壳体上设有进气口、出气口，外壳体由两部分壳体组成，其特征在于所述的转子为扇型，密封装置为一固定密封圈；该密封圈包括转子密封叶片和壳体密封叶片，转子密封叶片位于密封圈内侧紧贴转子的外表面，壳体密封叶片位于密封圈的外侧紧贴壳体的内表面，转子密封叶片与壳体密封叶片的两侧呈“>”、”<”设置；在壳体密封叶片的外围上两侧均设有凸台，密封圈通过凸台镶嵌于两部分壳体的结合面处而固定。
2、 根据权利要求1所述的扇型气动执行器，其特征在于所述的中轴的两 端分别设置一中轴孔，两中轴孔为双规格IS05211标准接头轴孔；中轴两端处 的壳体上设有双规格IS05211标准法兰;壳体上的进气口 、出气口为标准的Namur尺寸的接口。
3、 根据权利要求2所述的扇型气动执行器，其特征在于所述的中轴和转子铸造为一体式。
4、 根据权利要求1或3所述的扇型气动执行器，其特征在于所述的两部分外壳体均为塑钢制成，两壳体结构及大小完全相同。
5、 根据权利要求4所述的扇型气动执行器，其特征在于中轴的两端分别套装有刚性固定套，刚性固定套的一端设有翻边，翻边卡接在壳体上的凹槽内。
6、 根据权利要求1或5所述的扇型气动执行器，其特征在于位于转子顶端与两侧扇形面连接的弧面的母线为圆弧，固定密封圈的顶部与该弧面相适应设为弧形；外壳体的内表面与该弧面配合。
7、 根据权利要求6所述的扇型气动执行器，其特征在于中轴的一端连接螺旋式弹簧归位器，该归位器位于壳体外。
8、 根据权利要求6所述的扇型气动执行器，其特征在于壳体内设有复位弹簧，弹簧的一端连接转子，另一端连接壳体。
专利摘要一种扇型气动执行器，属于控制阀门开关的气动执行器，包括外壳体、安装在外壳体内的中轴、转子和密封装置，其特征是所述的转子为扇型，密封装置为一固定密封圈；该密封圈包括转子密封叶片和壳体密封叶片，转子密封叶片位于密封圈内侧紧贴转子的外表面，壳体密封叶片位于密封圈的外侧紧贴壳体的内表面，转子密封叶片与壳体密封叶片的两侧呈“＞”、”＜”设置；在壳体密封叶片的外围上两侧均设有凸台，密封圈通过凸台镶嵌于两部分壳体的结合面处而固定。它能耗少且结构简单、零件少、生产成本低，适于自动控制阀门等开关90度。
文档编号F15B15/08GK201053422SQ20072002328
公开日2008年4月30日 申请日期2007年6月21日 优先权日2007年6月21日
发明者卢国珍 申请人:济南高仕机械制造有限公司