专利名称：双膜气动转角式执行机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动化仪表中的执行机构，尤其是一种薄膜式将线性位移转化为角位移的执行机构，具体地说是一种双膜气动转角式执行机构。
背景技术：
过程控制系统或工厂经常使用旋转类阀门(如球阀、蝶阀、偏心旋转阀等)来控制过程流体的流动，而气动薄膜转角执行机构是驱动阀门动作的装置，它的工作原理是:当调节器或定位器的输出信号输入薄膜气室后，信号压力在薄膜上产生推力，使推杆部件移动，并压缩弹簧，直至弹簧的反作用力与信号压力在薄膜上产生的推力相平衡为止。这种薄膜式机构通常使用拨叉滑块或曲柄连杆机构，将推杆的直线运动转化为旋转运动，将推力转换成扭矩，带动阀门的转动。通常与定位器配合使用，其输出轴的旋转角度反馈给定位器，可达到使旋转角位置精确定位的目的。由于膜片可承受的压力较低，加上弹簧要抵消绝大部分的压力，余下的输出力就很小了。为了提高输出力，通常作法就是增大尺寸，使得执行机构的尺寸和重量变得很大；另一方面，现场使用的气源通常是500-700KPa，它只用到了 一半左右，气压没充分利用。近20年来，人们又先后制造了各种轻型(或称为精小型)气动执行机构，它的主要特点是:采用多根弹簧代替原来的单根大弹簧老式笨重的气动执行机构。重量以及外形都有所减小，得到了一定的应用。但这种精巧型的执行机构仍然存在一些问题。一方面这类执行机构是由多个弹簧组合起来，由于各个弹簧的刚度不一样，弹簧的组合线性度较差，运动不平稳，膜片以及弹簧的寿命都将大打折扣。另一方面直线-旋转机构将推力转换成转矩，通常采用曲柄连杆或曲柄滑块拨叉机构，滑块摩擦力大，以及在运动过程中，速度、加速度变化大，导致推力变化大，再加上推杆无导向结构，执行机构动作的平稳性、可靠性较差。针对高压差或大口径阀门使用的执行机构，要求有很大的转矩，要求调节灵敏度高，并安装空间有限，希望结构比较紧凑，现有这种薄膜执行机构通常不能满足需求。
发明内容本实用新型针对上述问题，提供一种全新的输出力矩大、运动平稳可靠、结构紧凑而精巧的双膜气动转角式执行机构。按照本实用新型的技术方案:一种双膜气动转角式执行机构，包括通过过渡板连接在一起的两个膜室机构，所述膜室机构下端设置箱体机构，特征是:所述膜室机构包括通过螺栓紧固在一起的上膜盖和下膜盖，膜片安装在上膜盖和下膜盖之间，将膜室机构分为上膜腔和下膜腔，所述上膜腔与气源相连通，所述下膜腔内设置第一推杆，所述第一推杆上端依次穿过托盘和膜片，并由限位件固定在膜片上，所述第一推杆下端穿过嵌装于过渡板内的导向套，螺纹连接另一个膜室机构内的第二推杆，所述膜片下端设置托盘，导向管固定设置在托盘下方，所述导向管上套装弹簧组件，所述弹簧组件上端顶住托盘，下端顶住下膜盖，所述箱体内设置导向杆，所述导向杆上滑动连接滑块，所述第二推杆下端旋入到滑块的内螺纹通孔一端内，所述滑块上还设置有导向孔，所述导向孔内设第三无油轴承，所述导向孔和内螺纹通孔平行设置在滑块上，所述滑块上还设置有销轴孔，所述销轴孔的方向与内螺纹通孔的方向相垂直，所述箱体还包括上盖板、下盖板，所述上盖板、下盖板的安装孔内分别内置第一无油轴承、第二无油轴承，拨叉的两端分别转动设置在第一无油轴承、第二无油轴承内，拨叉中心设置花键孔，所述滑块通过销轴固定在拨叉上，并能在拨叉的槽内滑动，箱体推杆上端旋入到滑块的内螺纹通孔另一端内，所述箱体推杆下端穿过后箱盖。所述弹簧组件包括小弹簧、大弹簧，所述小弹簧置于导向管内孔中，所述大弹簧套装于导向管上。所述导向杆穿过无油轴承，固定到前箱盖和后箱盖上。所述第一推杆、第二推杆处设计有导向结构。所述箱体采用对称结构设计，通过拨叉的中心花键孔与阀传动轴的正、反连接，实现执行机构的正、反作用形式，即实现了阀门顺关逆开或顺开逆关的功能。所述后箱盖上安装限位座，所述限位座端部安装限位杆。所述箱体推杆伸入到限位座内，并通过限位杆进行限位。本实用新型的技术效果在于:(1)在输出力方面，采用一种双层膜室结构，两个膜室有两个协同动作的膜片，同时接受同样的气压信号，产生的合力推动推杆动作通过拨叉滑块机构转换为转矩，所产生的转矩提高了近50%。(2)在外形及重量方面，采用双重式加强弹簧，把大弹簧套在小弹簧的外面，两个弹簧的工作高度相同，刚度却不相同，但总刚度是两个弹簧的刚度之和，这样，就能降低整个执行机构的总高度，使结构更为紧凑，重量轻，弹簧的组合线性更好，运动平稳、可靠，延长了弹簧以及膜片的使用寿命。(3)在运动平稳方面，推杆处设计有导向结构，使得执行机构运行平稳，可靠性好，使用寿命长。(4)箱体对称结构设计，通过拨叉中心花键孔与阀传动轴的正、反连接，实现执行机构的正、反作用形式，即实现了阀门顺关逆开或顺开逆关的功能。本实用新型简单可靠，使用方便，制作成本低，易于维护。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为图1中A-A剖视图。图3为箱体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步的说明。图1中，包括膜室机构1、通气孔2、过渡板3、导向套4、上膜盖5、下膜盖6、膜片7、托盘8、限位件9、第一推杆10、第二推杆11、弹簧组件12、小弹簧12-1、大弹簧12_2、上膜腔13、下膜腔14、导向管15、箱体16、前箱盖17、后箱盖18、箱体推杆19、拨叉20、滑块21、导向杆22、上盖板23、第一无油轴承24、花键孔25、内螺纹通孔26、导向孔27、销轴孔28、第三无油轴承29、销轴30、限位座31、限位杆32、第二无油轴承33、下盖板34等。如图1所示，本实用新型是一种双膜气动转角式执行机构，包括通过过渡板3连接在一起的两个膜室机构I，所述膜室机构I下端设置箱体机构，所述膜室机构I包括通过螺栓紧固在一起的上膜盖5和下膜盖6，膜片7安装在上膜盖5和下膜盖6之间，将膜室机构I分为上膜腔13和下膜腔14，所述上膜腔13与气源相连通，所述下膜腔14内设置第一推杆10，所述第一推杆10上端依次穿过托盘8和膜片7，并由限位件9固定在膜片7上，所述第一推杆10下端穿过嵌装于过渡板3内的导向套4，螺纹连接另一个膜室机构I内的第二推杆11，所述膜片7下端设置托盘8，导向管15固定设置在托盘8下方，所述导向管15上套装弹簧组件12，所述弹簧组件12上端顶住托盘8，下端顶住下膜盖6 ;所述箱体16内设置导向杆22，所述导向杆22上滑动连接滑块21，所述第二推杆11下端旋入到滑块21的内螺纹通孔26 —端内，所述滑块21上还设置有导向孔27，所述导向孔27内设第三无油轴承29，所述导向孔27和内螺纹通孔26平行设置在滑块21上，所述滑块21上还设置有销轴孔28，所述销轴孔28的方向与内螺纹通孔26的方向相垂直，所述箱体16还包括上盖板23、下盖板34，所述上盖板23、下盖板34的安装孔内分别内置第一无油轴承24、第二无油轴承33，拨叉20的两端分别转动设置在第一无油轴承24、第二无油轴承33内，拨叉20中心设置花键孔25，所述滑块21通过销轴30固定在拨叉20上，并能在拨叉20的槽内滑动，箱体推杆19上端旋入到滑块21的内螺纹通孔26另一端内，所述箱体推杆19下端穿过后箱盖18。所述弹簧组件12包括小弹簧12-1、大弹簧12-2，所述小弹簧12_1置于导向管15内孔中，所述大弹簧12-2套装于导向管15上。所述导向杆22穿过无油轴承29,固定到前箱盖17和后箱盖18上。所述后箱盖18上安装限位座31，所述限位座31端部安装限位杆32。所述第一推杆10、第二推杆11处设计有导向结构。所述箱体16采用对称结构设计，通过拨叉的中心花键孔与阀传动轴的正、反连接，实现执行机构的正、反作用形式，即实现了阀门顺关逆开或顺开逆关的功能。所述箱体推杆伸入到限位座31内，并通过限位杆进行限位。本实用新型的工作原理如下:采用两个相同的膜室机构I串联，两个膜室机构I内有两个协同动作的膜片7，同时接受同样的气压信号，产生的合力推动第一推杆10、第二推杆11动作，通过拨叉20、滑块21机构转换为转矩；采用双重式加强弹簧，降低整个执行机构的总高度，结构更为紧凑，弹簧的组合线性更好；箱体推杆19处设计有导向结构，运行平稳，可靠性高，延长使用箱体执行机构的寿命。箱体为对称结构设计，通过拨叉20中心花键孔25与阀传动轴的正、反连接，实现执行机构的正、反作用形式，即实现了阀门顺关逆开或顺开逆关的功能。
权利要求1.一种双膜气动转角式执行机构，包括通过过渡板(3)连接在一起的两个膜室机构(I )，所述膜室机构(I)下端设置箱体机构，其特征是:所述膜室机构(I)包括通过螺栓紧固在一起的上膜盖(5 )和下膜盖(6 )，膜片(7 )安装在上膜盖(5 )和下膜盖(6 )之间，将膜室机构(I)分为上膜腔(13 )和下膜腔(14)，所述上膜腔(13 )与气源相连通，所述下膜腔(14)内设置第一推杆(10)，所述第一推杆(10)上端依次穿过托盘(8)和膜片(7)，并由限位件(9)固定在膜片(7)上，所述第一推杆(10)下端穿过嵌装于过渡板(3)内的导向套(4)，螺纹连接另一个膜室机构(I)内的第二推杆(11)，所述膜片(7)下端设置托盘(8)，导向管(15)固定设置在托盘(8)下方，所述导向管(15)上套装弹簧组件(12)，所述弹簧组件(12)上端顶住托盘(8)，下端顶住下膜盖(6);所述箱体(16)内设置导向杆(22)，所述导向杆(22)上滑动连接滑块(21)，所述第二推杆(11)下端旋入到滑块(21)的内螺纹通孔(26)—端内，所述滑块(21)上还设置有导向孔(27)，所述导向孔(27)内设第三无油轴承(29)，所述导向孔(27)和内螺纹通孔(26)平行设置在滑块(21)上，所述滑块(21)上还设置有销轴孔(28)，所述销轴孔(28)的方向与内螺纹通孔(26)的方向相垂直，所述箱体(16)还包括上盖板(23)、下盖板(34)，所述上盖板(23)、下盖板(34)的安装孔内分别内置第一无油轴承(24)、第二无油轴承(33)，拨叉(20)的两端分别转动设置在第一无油轴承(24)、第二无油轴承(33)内，拨叉(20)中心设置花键孔(25)，所述滑块(21)通过销轴(30)固定在拨叉(20)上，并能在拨叉(20)的槽内滑动，箱体推杆(19)上端旋入到滑块(21)的内螺纹通孔(26)另一端内，所述箱体推杆(19 )下端穿过后箱盖(18 )。
2.按照权利要求1所述的双膜气动转角式执行机构，其特征是:所述弹簧组件(12)包括小弹簧(12-1)、大弹簧(12-2)，所述小弹簧(12-1)置于导向管(15)内孔中，所述大弹簧(12-2)套装于导向管(15)上。
3.按照权利要求1所述的双膜气动转角式执行机构，其特征是:所述导向杆(22)穿过无油轴承(29)，固定到前箱盖(17)和后箱盖(18)上。
4.如权利要求1所述的双膜气动转角式执行机构，其特征是:所述第一推杆(10)、第二推杆(11)处设有导向结构。
5.如权利要求1所述的双膜气动转角式执行机构，其特征是:所述箱体(16)采用对称结构，通过拨叉(20)的中心花键孔(25)与阀传动轴的正、反连接。
6.按照权利要求4所述的双膜气动转角式执行机构，其特征是:所述后箱盖(18)上安装限位座(31)，所述限位座(31)端部安装限位杆(32 )。
7.按照权利要求1所述的双膜气动转角式执行机构，其特征是:所述箱体推杆伸入到限位座(31)内，并通过限位杆(32)进行限位。
专利摘要本实用新型涉及一种自动化仪表中的执行机构，尤其是一种薄膜式将线性位移转化为角位移的执行机构，具体地说是一种双膜气动转角式执行机构，包括通过过渡板连接在一起的两个膜室机构，所述膜室机构下端设置箱体机构。在输出力方面，采用一种双层膜室结构，两个膜室有两个协同动作的膜片，同时接受同样的气压信号，产生的合力推动推杆动作通过拨叉滑块机构转换为转矩，所产生的转矩提高了近50%。在外形及重量方面，采用双重式加强弹簧，这样，就能降低整个执行机构的总高度，使结构更为紧凑，重量轻，弹簧的组合线性更好，运动平稳、可靠，延长了弹簧以及膜片的使用寿命。本实用新型简单可靠，使用方便，制作成本低，易于维护。
文档编号F16K31/126GK202992348SQ20122065064
公开日2013年6月12日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者陈彦, 闵玉苹, 邹帆 申请人:无锡智能自控工程股份有限公司