双作用三位式角行程气动执行器的制作方法

本实用新型涉及气动执行器技术领域，特别涉及一种双作用三位式角行程气动执行器。

背景技术：

在工业自动化控制系统中，有许多角行程阀门如球阀、蝶阀等。工况要求其除全开位和全关位以外，还要能实现中间位置停顿的控制方式。例如：气动装车球阀，就需要这种三位式的控制：先用大流量（阀门全开位），然后改用小流量（阀门中间位），最后再关阀门（阀全关位）。又例如，一些高压阀门，为了防止“水锤现象”，确保管道、阀门的安全，减缓冲击也需要这种三位式气动执行器来控制阀门。所谓双作用三位式角行程气动执行器，就是执行器的全开位、全关位和中间位的控制都是用压缩空气（气源）来控制的。在气源压力相同情况下，双作用三位式气动执行器，与同规格的单作用（弹簧复位）三位式气动执行器的输出扭矩要大得多。也就是说，在气源压力相同情况下，控制同样规格大小的阀门，采用双作用三位式气动执行器，规格可选小些，占用空间小，成本也低。现有技术的三位式气动执行器的主活塞与副活塞之间均设有位置调整机构，用于限制副活塞与主活塞的相对位置关系，现有技术气动执行器的主活塞与副活塞的相对位置在出厂时已经调整好，缺少相应的中间位置外部调节机构，从而影响了三位式气动执行器的应用范围。公开日为2011年4月20日，公开号为CN 201802383 U的中国专利文件公开了一种可调角度气动旋转执行器，包括：气缸，所述气缸内设置有活塞；齿轮传动结构，所述齿轮传动结构包括相互啮合的齿轮与齿条，所述齿条连接所述活塞，所述齿轮轴心连接执行器；角度调节器．所述角度调节器与所述活塞连接设置，限制所述活塞移动位置。该结构采用气缸作为动力源，齿轮传动结构作为执行机构，可以实现自动化操作，在避免人工误操作的同时提高了工作效率。公开日为2004年10月6日，公开号为CN2646452Y的专利文件公开了一种精小型角行程气动执行机构，有气缸，气缸盖，在气缸内的两端有活塞，两个活塞各向内连接有活塞臂，两个活塞臂上有齿条，两个齿条与活塞中间的扭矩输出齿轮相啮合，气缸壁上有气体进出管，在气缸的两端和两端的气缸盖之间有副气缸，气缸和两个副气缸之间分别有气缸分离盘相隔绝，在两个副气缸内各有副活塞，两个副活塞分别由活塞杆与相近的活塞连接，气体进出管分别连通活塞和副活塞的两端面的气缸，在两个气缸盖的中间有限位螺钉，但上述结构均未解决三位式气动执行器工作中阀门角度调整困难的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为解决现有技术的三位式气动执行器工作中阀门角度调整困难的问题，提供一种阀门角度调整方便的双作用三位式角行程气动执行器。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种双作用三位式角行程气动执行器，包括主气缸及连接在主气缸两端的副气缸，主气缸与副气缸之间通过共用的隔板分隔，所述主气缸包括主缸体及设置在主缸体内的两个中心对称布置的主活塞，主活塞上的齿条与输出齿轴啮合，所述副气缸包括副缸体及设置在副缸体外端的端盖，所述副缸体内设有副活塞，副活塞的中间固定有推杆，推杆的一端穿过隔板伸入主气缸内，推杆的另一端穿过端盖，其外端部设有副活塞位置调节装置，主气缸的两个主活塞之间构成第一腔体，主活塞与隔板之间构成第二腔体，主缸体上设有分别与第一腔体及第二腔体对应的第一气口与第二气口，副活塞与隔板及端盖之间分别构成第三腔体与第四腔体，副缸体上设有分别与第三腔体及第四腔体对应的第三气口和第四气口。

本实用新型当主缸体上的第一腔体进气、第二腔体排气时，两个主活塞分别向主缸体的两端移动，主活塞通过齿条带动输出齿轴逆时针转动，此时气动执行器所控制的阀门打开；当第二腔体进气、第一腔体排气时，两个主活塞向主缸体的中间移动，主活塞通过齿条带动输出齿轴顺时针转动，此时气动执行器所控制的阀门关闭；当副缸体内的第四腔体进气、第三腔体排气时，两个副活塞分别向主缸体的中间移动，副活塞带动推杆移动抵接主活塞，使输出齿轴转动角度收到限制，此时主缸体上的第一腔体进气、第二腔体排气时，由于主活塞收到推杆的约束，气动执行器所控制的阀门可以停留在某一中间位置。此外，设置在端盖外侧的副活塞位置调节装置可以对推杆的极限位置进行微调，以确保中间位置的精确。由于本实用新型的副活塞位置可以通过气动及外部调节装置灵活调整，在设备正常的工作过程中也可以调整，解决了现有技术的气动执行器角度调整困难的问题，减少了气动执行器的维护成本。

作为优选，副活塞位置调节装置为设置在推杆端部的调节螺母，调节螺母与端盖之间设有调节垫片，调节螺母外侧设有锁紧螺母，副活塞位置调节装置外套设有防护罩。调节螺母及调节垫片用于活塞的位置微调，锁紧螺母则用于防止调节螺母松动，防护罩的目的是用来封闭调节装置，防止外部碰触引起位置改变。

作为优选，输出齿轴上设有限位凸块，主缸体上设有与两个限位凸块对应的全开位限位螺杆及全关位限位螺杆。调节全开位调节螺杆或全关位调节螺杆的伸入长度，通过全开位调节螺杆或全关位调节螺杆与对应的限位凸块抵触，可以限制输出齿轴的转动角度，从而实现所控阀门在全开位或全关位附近的微调，以满足不同工况的需要。本实用新型的结构可以在阀门开启角度0度和90度的位置实现±10度的微调，可以满足大多数阀门的控制要求，全开位调节螺杆及全关位调节螺杆上均设有锁紧螺母。

作为优选，主活塞的外周面上设有两条环形槽，环形槽内分别设有主活塞导向环和主活塞密封圈；所述的副活塞的外周面上设有两条环形槽，环形槽内分别设有副活塞导向环和副活塞密封圈。导向环采用聚四氟乙烯，具有低摩擦系数的特点，可以使主、副活塞滑动顺畅且具有一定的气密性，密封圈用于使主、副活塞的密封。

作为优选，推杆与隔板、副活塞及端盖之间分别设有推杆第一密封圈、推杆第二密封圈与推杆第三密封圈，所述的副缸体与端盖之间设有端盖密封圈，推杆与副活塞之间通过并紧螺母固定。主气缸与副气缸均为密封结构，因此采用O形密封圈来满足各个部位的密封要求。

作为优选，主活塞的齿条后端部与主缸体之间设有主活塞支承块，主活塞支承块的纵向截面呈T字形。主活塞支承块用于支承活主塞齿条，确保主活塞移动时不发生偏转。

作为优选，输出齿轴的转动角度为0-90度，全开位限位螺杆与全关位限位螺杆对输出齿轴的角度控制范围为±10度，副活塞对输出齿轴的角度控制范围为30度±10度。本实用新型的中间位调整范围优选为输出齿轴转动角度30度±10度，这一范围可以满足大多数阀门的控制要求。

本实用新型的有益效果是：它有效地解决了现有技术的三位式气动执行器工作中阀门角度调整困难的问题，本实用新型的结构可以在气动执行器的外部进行中间位、全开位及全关位等三个位置的调整，结构简单，调节快捷，具有很高的实用价值。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构剖视图；

图2是本实用新型的一种结构示意图；

图3是图2的左视图。

图中：1.防护罩，2.锁紧螺母，3.端盖，4.端盖密封圈，5.副活塞导向环，6.副活塞密封圈，7.隔板，8.主缸体，9.主活塞，10.限位凸块，11.输出齿轴，12.副缸体，13.并紧螺母， 14.推杆第一密封圈，15.主活塞支承块，16.主活塞导向环，17.主活塞密封圈， 18.推杆第二密封圈，19.副活塞位置调节装置， 20.推杆，21.推杆第三密封圈，22.调节螺母， 23.全开位限位螺杆，24.全关位限位螺杆， 25.第一腔体，26.第二腔体，27.第三腔体，28.副活塞，29.第四腔体, 30.第一气口，31.第二气口， 32.第三气口，33.第四气口。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图对本实用新型技术方案的具体实施方式作进一步的说明。

实施例1

在如图1、图3所示的实施例1中，一种双作用三位式角行程气动执行器，包括主气缸及连接在主气缸两端的副气缸，主气缸与副气缸之间通过共用的隔板7分隔，所述主气缸包括主缸体8及设置在主缸体内的两个中心对称布置的主活塞9，主活塞的外周面上设有两条环形槽，环形槽内分别设有主活塞导向环16和主活塞密封圈17，主活塞上的齿条与输出齿轴11啮合，主活塞的齿条后端部与主缸体之间设有主活塞支承块15，主活塞支承块的纵向截面呈T字形。输出齿轴上设有限位凸块10，主缸体上设有与两个限位凸块对应的全开位限位螺杆23及全关位限位螺杆24。所述副气缸包括副缸体12及设置在副缸体外端的端盖3，副缸体与端盖之间设有端盖密封圈4，所述副缸体内设有副活塞28，副活塞的外周面上设有两条环形槽，环形槽内分别设有副活塞导向环5和副活塞密封圈6；副活塞的中间固定有推杆20，推杆与副活塞之间通过并紧螺母13固定，推杆的一端穿过隔板伸入主气缸内，推杆的另一端穿过端盖，推杆与隔板、副活塞及端盖之间分别设有推杆第一密封圈14、推杆第二密封圈18与推杆第三密封圈21；推杆的外端部设有副活塞位置调节装置19，所述副活塞位置调节装置为设置在推杆端部的调节螺母22，调节螺母与端盖之间设有调节垫片，调节螺母外侧设有锁紧螺母2，副活塞位置调节装置外套设有防护罩1。

主气缸的两个主活塞之间构成第一腔体25，主活塞与隔板之间构成第二腔体26，主缸体上设有分别与第一腔体及第二腔体对应的第一气口30与第二气口31，副活塞与隔板及端盖之间分别构成第三腔体27与第四腔体29，副缸体上设有分别与第三腔体及第四腔体对应的第三气口32和第四气口33（见图2）。

本实用新型输出齿轴的转动角度为0-90度，全开位限位螺杆与全关位限位螺杆对输出齿轴的角度控制范围为±10度，副活塞对输出齿轴的角度控制范围为30度±10度。

本实用新型的全开位、全关位和中间位均可在执行器外部实现独立可调。全开位时，主缸体上的第一腔体进气，第二腔体排气，两个主活塞分别向主缸体的两端移动，主活塞通过齿条带动输出齿轴逆时针转动，此时气动执行器所控制的阀门打开；全关位时，第二腔体进气，第一腔体排气，两个主活塞向主缸体的中间移动，主活塞通过齿条带动输出齿轴顺时针转动，此时气动执行器所控制的阀门关闭；中间位时，副缸体内的第四腔体进气，第三腔体排气，两个副活塞分别向主缸体的中间移动，副活塞带动推杆移动抵接主活塞，使输出齿轴转动角度受到限制，此时当主缸体上的第一腔体进气、第二腔体排气时，由于主活塞收到推杆的约束，气动执行器所控制的阀门可以停留在某一中间位置。由于本实用新型采用外部调节方式来调整副活塞与主活塞的相对位置，无须拆开气动执行器，因此，大大减少了气动执行器的维护成本，具有很高的实用价值。

除上述实施例外，在本实用新型的权利要求书及说明书所公开的范围内，本实用新型的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些本实用新型没有详细描述的实施例也应视为本实用新型的具体实施例而在本实用新型的保护范围之内。