分体叠加式气液两相介质同步输出的气液联动执行器的制作方法

本实用新型涉及低气源工况下气液联动执行器应用的技术领域，特别涉及一种分体叠加式气液两相介质同步输出的气液联动执行器。

背景技术：

在城镇燃气天然气管道分支多、运行压力和用气量不稳定的特定情况下，在气液联动执行器要满足最低工作压力0.6MPa，满足管道最低工作压力时、亦或是气源压力较低的情况下，如果要正常开、关阀门，保证执行机构的远程、本地控制和紧急关阀功能的在最低压力下仍可实现的话，传统气液联动执行器都是采用驱动大口径阀门、扭矩大的阀门，那么就必须选用大型号、大缸径的液压油缸的执行器，意味着选用加大的气液罐、加注更多的液压油，必须增大气液罐的外形尺寸和体积，执行器占据大量的空间，包装、运输和安装都不方便，其气源压力波动频，不能平稳工作、气和油液不能同步传动，单靠液压油缸单向输出力量也十分有限。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种分体叠加式气液两相介质同步输出的气液联动执行器，将液压油缸和气缸分体叠加在执行器的两侧，利用两相介质在气液罐内相互交汇的特殊功能，将来自于气液罐上游的气相动力气源，通过气液罐的转换、交汇、媒介后，以气相介质和液相介质的形式，各自分别独立输出，气缸和液压油缸同步运动，执行器气液叠加、平稳工作、同步传动。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

分体叠加式气液两相介质同步输出的气液联动执行器，包括拨叉传动箱、一个气液罐组、液压执行元件和气动执行元件，每个气液罐组由两个气液罐构成，所述的气液罐包括罐体、设置在所述罐体一端的进出气口和设置在所述罐体另一端的进出液口，所述进出气口通过第一气路管道与第一气动控制系统相连，其中一个气液罐的进出液口通过液路管道与液压执行元件的第一进出液口连通，另一个气液罐的进出液口通过液路管道与液压执行元件的第二进出液口连通；

所述气动执行元件的两个进排气接口均通过第二气路管道与第二气动控制系统相连；

所述气动执行元件安装在所述拨叉传动箱的一侧，液压执行元件安装在所述拨叉传动箱的另一侧；

所述气动执行元件的输出机构和液压执行元件的输出机构相向连接，且同轴连接构成拨叉传动块，拨叉传动块上设有拨叉驱动滑块，所述拨叉传动箱的拔叉上设有与该拨叉驱动滑块相配合的条形滑槽。

进一步地，所述液压执行元件为液压油缸，所述液压油缸的输出机构为第一活塞杆，所述液压油缸包括第一缸体和第一缸座，所述第一缸体通过第一缸座安装在拨叉传动箱的箱体上，第一活塞杆穿过第一缸座与拨叉传动箱的拔叉联动。

进一步地，所述气液罐的进出液口通过液压油通道与所述的液压油缸连通，所述气液罐和液路管道之间安装有液压手动泵，所述液压手动泵包括气液/手动泵选择阀、手动泵开关和手泵。

进一步地，所述的罐体的进出液口外部管道上设置有过滤器和调速阀。

进一步地，所述气动执行元件为气缸，所述气缸的输出机构为第二活塞杆，所述气缸包括第二缸体和第二缸座，所述第二缸体通过第二缸座安装在拨叉传动箱的箱体上，第二活塞杆穿过第二缸座与拨叉传动箱的拔叉联动。

进一步地，所述的第一气动控制系统和第二气动控制系统为相互独立的气动控制系统。

进一步地，所述的第一气动控制系统和第二气动控制系统为共用的一套气动控制系统，所述的第一气路管道上设有三通接头，所述进排气接口通过第二气路管道与三通接头相连。

进一步地，所述气液罐设有隔离皮囊，所述气液罐设有隔离皮囊，所述隔离皮囊的开口密封安装在所述进出气口上，隔离皮囊将罐体内腔隔离为气体腔和液体腔，内部为气体腔，外部为液体腔。

进一步地，所述气液罐设有隔离皮囊，所述隔离皮囊的开口密封安装在所述进出液口上，隔离皮囊将罐体内腔隔离为气体腔和液体腔，内部为液体腔，外部为气体腔。

进一步地，所述的罐体的进出液口外部管道上设置有过滤器和调速阀。

本实用新型的有益效果是：

1）采用分体叠加式气液两相介质同步输出的气液联动执行器，特别适用于在气源压力0.6MPa~1.2MPa的条件下工作，不需要改动液压油缸的结构就能实现液缸油缸和气缸串联，动力气体持续通过气液罐输出液压油、驱动液压油缸动作阀门，同时也通过气动输出驱动气缸动作阀门，气缸和液压油缸输出推力串联叠加，输出力量得到加倍或者多倍增加。

2）改变了气液联动执行器单纯依靠液压系统进行传动的传统工作模式，减少气液罐的有效容积和液压油的加注量，气液联动执行器气液罐的加油只需要按照液压油缸的实际需要进行相应的地加注即可。

3）气体压缩后的高压气体作为弹性元件对外膨胀做功，把压缩气源的压力通过液体作为传动介质等压输出传递到执行元件的同时，由于液压系统的稳定性，气液联动执行器的工作性能和动作可靠性仍然得到了保留。

4）有效的解决大口径阀门、低气源情况下的气液联动执行器应用，采用了活塞缸气动、液压叠加的新型气液联动执行器以后，我们可以把气缸做的大一些来增加动力输出力，液压油缸做的小一些来实现气液联动，气液叠加、平稳工作、同步传动。从而减小气液罐的外形尺寸和体积。也减少了执行器的空间占用。这也扩展了该类型产品的应用工况、和气源适应范围、以及包装、运输、安装的便捷性。

5）由于气液联动执行器基本上都配置液压手动泵，以备紧急情况下的阀门开关，手动泵是通过驱动液压缸的活塞来实现开关阀门的，液压油缸的大小决定了紧急情况下阀门开关的速度和时间，在采用小液压油缸的新型液压油缸之后，执行器的动作速度可以加快、阀门开关的时间得到缩短，紧急情况下的响应得以提高。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的液压油缸和气缸与角行程气液联动执行器连接结构的示意图；

图3为本实用新型的实施例2的结构示意图；

图4为本实用新型的实施例1的原理示意图；

图5为本实用新型的实施例3的原理示意图；

图中，1-拨叉传动箱，2-气液罐，2.1-罐体，2.2-进出气口，2.3-进出液口，2.4-隔离皮囊，3-液压油缸，3.1-第一缸体，3.2-第一活塞杆，3.3-第一缸座，4-气缸，4.1-第二缸体，4.2-第二活塞杆，4.3-第二缸座，5-第一气源管路，6-第二气源管路，7-液压手动泵，7.1-气液/手动泵选择阀，7.2-手动泵开关，7.3-手泵，8-拔叉，9-条形滑槽，10-拨叉驱动滑块， 11-过滤器，12-调速阀。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：

分体叠加式气液两相介质同步输出的气液联动执行器，包括拨叉传动箱1、一个气液罐组、液压执行元件和气动执行元件，每个气液罐组由两个气液罐2构成，所述的气液罐2包括罐体2.1、设置在所述罐体2.1一端的进出气口2.2和设置在所述罐体2.1另一端的进出液口2.3，所述进出气口2.2通过第一气路管道5与气动控制系统相连，其中一个气液罐2的进出液口2.3通过液路管道与液压执行元件的第一进出液口连通，另一个气液罐2的进出液口2.3通过液路管道与液压执行元件的第二进出液口连通；

所述气动执行元件的两个进排气接口均通过第二气路管道6与第二气动控制系统相连；

所述气动执行元件安装在所述拨叉传动箱1的一侧，液压执行元件安装在所述拨叉传动箱1的另一侧；

所述气动执行元件的输出机构和液压执行元件的输出机构相向连接，且同轴连接构成拨叉传动块，拨叉传动块上设有拨叉驱动滑块10，所述拨叉传动箱1的拔叉8上设有与该拨叉驱动滑块10相配合的条形滑槽9。

实施例1

如图1-2所示，

所述液压执行元件为液压油缸3，所述液压油缸3的输出机构为第一活塞杆3.2，所述液压油缸3包括第一缸体3.1和第一缸座3.3，所述第一缸体3.1通过第一缸座3.3安装在拨叉传动箱1的箱体上，第一活塞杆3.2穿过第一缸座3.3与拨叉传动箱1的拔叉8联动。

所述气液罐2的进出液口2.3通过液压油通道与所述的液压油缸3连通，所述气液罐2和液路管道之间安装有液压手动泵7，所述液压手动泵7上设有气液/手动泵选择阀7.1和手动泵开关7.2，所述的罐体2.1的进出液口2.3外部管道上设置有过滤器11和调速阀12。

所述气动执行元件为气缸4，所述气缸4的输出机构为第二活塞杆4.2，所述气缸4包括第二缸体4.1和第二缸座3.3，所述第二缸体4.1通过第二缸座3.3安装在拨叉传动箱1的箱体上，第二活塞杆4.2穿过第二缸座4.3与拨叉传动箱1的拔叉8联动，所述的第一气动控制系统和第二气动控制系统为共用的一套气动控制系统，所述的第一气路管道5上设有三通接头，所述进排气接口通过第二气路管道6与三通接头相连，具体操作如下：系统配管时，开/关方向的气液罐2的液压输出口接相应的液压油缸开/关侧入口，与此同时分别在开/关方向气液罐2的气源输入侧各自加装三通，并联输出的第二气源管路6接相应的气缸开/关侧入，系统工作时，开向动力气源驱动气液罐2的液压油输出，驱动液压油缸3开向运动，气液罐2入口侧并联的开向动力气源进入气4缸，驱动气缸4同步开向运动。

本实用新型的方案有效的解决大口径阀门、低气源情况下的气液联动执行器应用，当然，特别适用于在气源压力0.6MPa~1.2MPa的环境下工作，但不局限于此气源压力范围，采用了活塞缸气动、液压叠加的新型气液联动执行器以后，我们可以把气缸做的大一些来增加动力输出力，液压油缸做的小一些来实现气液联动，在第气源的情况下，动力气体持续通过气液罐输出液压油、驱动液压油缸动作阀门，同时也通过气动输出驱动气缸动作阀门，气缸和液压油缸输出推力串联叠加，输出力量得到加倍或者多倍增加，气液叠加、平稳工作、同步传动。从而减小气液罐的外形尺寸和体积，也减少了执行器的空间占用。这也扩展了该类型产品的应用工况、和气源适应范围、以及包装、运输、安装的便捷性。

如图2所示，本实施例中所述拨叉传动箱1为角行程气液联动执行器的传动箱，所述角行程气液联动执行器的拔叉8上设有条形滑槽9，所述第一活塞杆3.2和第二活塞杆4.2同轴连接构成拨叉传动块，拨叉传动块上设有与条形滑槽9配合的拨叉驱动滑块10。

所述罐体2.1的上部还设置有用于实时监测其内部压力的压力表，用于检测气压，所述的罐体2.1的进出液口2.3外部管道上设置有调速阀12，用于调液压油的流量速度，从而控制压力释放的速度，确保弹性运动过程和动作速度精确可控。

如图4所示，本实用新型的原理如下：

工况1：气动控制系统控制右侧气液罐2进气，当右侧气液罐2增加气压时，右侧的隔离罐内的液压油膨胀，右侧隔离罐内液压油被挤出，右侧的液压油缸3缸体内进油，同时左侧气液罐2气压降低，左侧隔离罐内液压油收缩，左侧的液压油缸缸体内的液压油挤入左侧气液罐2内，液压油缸3内的活塞推动活塞杆3.2向左运动，活塞杆推动拨叉打开阀门，同时，控制右侧气液罐2进气的同一条气源管路5并联的气源管路6连接气缸4的输入端，向气缸4提供向左的动力，推动气缸4的活塞杆4.2同时左运动，这样在传动力量上，开向液压油缸3输出推力、与串联气缸4输出推力形成力量叠加，输出力量得到加倍或者多倍增加，在传动稳定性方面，液压油缸3和气缸4是串联在一起的，相互平衡、共同制约。速度平稳、传动稳定，气动和液压的各自优势得到互补。

工况2：气动控制系统控制左侧气液罐2进气，当左侧气液罐2增加气压时，右侧的隔离罐内的液压油膨胀，左侧隔离罐内液压油被挤出，左侧的液压油缸3缸体内进油，同时右侧气液罐2气压降低，右侧隔离罐内液压油或收缩，右侧的液压油缸缸体内的液压油挤入右侧气液罐2内，液压油缸3内的活塞推动活塞杆3.2向右运动，活塞杆推动拨叉打开阀门，同时，控制左侧气液罐2进气的同一条气源管路5并联的气源管路6连接气缸4的输入端，向气缸4提供向右的动力，推动气缸4的活塞杆4.2同时右运动，这样在传动力量上，开向液压油缸3输出推力、与串联气缸4输出推力形成力量叠加，输出力量得到加倍或者多倍增加，在传动稳定性方面，液压油缸3和气缸4是串联在一起的，相互平衡、共同制约。速度平稳、传动稳定，气动和液压的各自优势得到互补。

上述液压油缸油缸3和气缸4的位置可以互换。

实施例2

如图3所示，实施例2与实施例1不同之处在于，所述气液罐2设有隔离皮囊2.4，所述隔离皮囊2.4的开口密封安装在所述进出气口2.2上，隔离皮囊2.4将罐体2.1内腔隔离为气体腔和液体腔，内部为气体腔，外部为液体腔。

优选地，所述进出气口2.2和进出液口2.3均设有连接接头，所述隔离皮囊2.4通过密封组件与所述连接接头相连。

工作原理如下：

工况1：气动控制系统控制右侧气液罐2进气，当右侧气液罐2增加气压时，右侧的隔离罐内的隔离皮囊2.4膨胀，右侧隔离罐内液压油被挤出，右侧的液压油缸3缸体内进油，同时左侧气液罐2气压降低，左侧隔离罐内隔离皮囊2.4收缩，左侧的液压油缸缸体内的液压油挤入左侧气液罐2内，液压油缸3内的活塞推动活塞杆3.2向左运动，活塞杆推动拨叉打开阀门，同时，控制右侧气液罐2进气的同一条气源管路5并联的气源管路6连接气缸4的输入端，向气缸4提供向左的动力，推动气缸4的活塞杆4.2同时左运动，这样在传动力量上，开向液压油缸3输出推力、与串联气缸4输出推力形成力量叠加，输出力量得到加倍或者多倍增加，在传动稳定性方面，液压油缸3和气缸4是串联在一起的，相互平衡、共同制约。速度平稳、传动稳定，气动和液压的各自优势得到互补。

工况2：气动控制系统控制左侧气液罐2进气，当左侧气液罐2增加气压时，右侧的隔离罐内的隔离皮囊2.4膨胀，左侧隔离罐内液压油被挤出，左侧的液压油缸3缸体内进油，同时右侧气液罐2气压降低，右侧隔离罐内隔离皮囊2.4收缩，右侧的液压油缸缸体内的液压油挤入右侧气液罐2内，液压油缸3内的活塞推动活塞杆3.2向右运动，活塞杆推动拨叉打开阀门，同时，控制左侧气液罐2进气的同一条气源管路5并联的气源管路6连接气缸4的输入端，向气缸4提供向右的动力，推动气缸4的活塞杆4.2同时右运动，这样在传动力量上，开向液压油缸3输出推力、与串联气缸4输出推力形成力量叠加，输出力量得到加倍或者多倍增加，在传动稳定性方面，液压油缸3和气缸4是串联在一起的，相互平衡、共同制约。速度平稳、传动稳定，气动和液压的各自优势得到互补。

使用隔离皮囊2.4，气液罐2中的可调配空间更为充裕，能缓冲高压气体传动过来对液体的压力，这样就可以避免喷油少油，油气会乳化等问题的出现，在气液罐中设置这种结构的隔离皮囊，结构比较简单，但带来的有益效果确实多方面的，工作气体和液压油隔离之后，液压油的稳定性、洁净度和抗污染都得到了很大程度的提升，同时解决了气液联动执行器产品在设计、布局、安装、使用、包装、运输等过程中气液罐不能完全卧式摆放或者水平放置，只能够垂直布置或者倾斜朝上布置的问题。

进一步优选地，所述气液罐2设有隔离皮囊2.4，所述隔离皮囊2.4的开口密封安装在所述进出液口2.3上，隔离皮囊2.4将罐体2.1内腔隔离为气体腔和液体腔，内部为液体腔，外部为气体腔。

实施例3

如图5所示，实施例2与实施例1不同之处在于，所述的第一气动控制系统和第二气动控制系统为相互独立的气动控制系统。原理同实施例1。

本实用新型是在低气源的使用环境下，基于气液气液罐进行分配、气液独立输出的方案、实现气液组合同步输出控制传动，将其和气液罐应用到气动执行器及气液联动执行器，气液联动执行器是充分利用气动传动、与液压传动两相传动技术的优势互补、相互结合，气液罐是构成气液联动执行器、实现气体与液体传动介质转换的特殊部件。

在整个气液控制系统工作运行过程中，气液罐既是气液两相介质变换的交汇罐、也是实现气相动力转变为液相动力传递的转换罐，同时更是气液两相传动介质和气路系统和液压回路的分水岭。气液两相介质以气液罐为界：气液罐的上游是气体，气液罐的下游是液体；气液回路以气液罐为界：气液罐的上游回路是气动控制，气液罐的下游回路是液压控制。气液罐输入的是受控动力气体，气相输入；气液罐输出的是等压液压油到液压油缸，介质是液体，为液相输出。没有气相的气体输出。

本实用新型就是充分利用两相介质在气液罐内相互交汇的特殊功能，把来自于气液罐上游的气相动力气源，通过气液罐的转换、交汇、媒介后，以气相介质和液相介质的形式，各自分别输出、独立同步给两个互为串联的气动活塞缸或气缸接口和液动活塞缸或液压油缸接口。从而实现串联活塞缸（气缸与液压油缸）的同步运动，达到稳定、均速、平衡输出。

这里说的活塞缸也可以是类似的功能的其它气动执行元件和液压执行元件。叠加安装，同步使用。

在传统气液联动执行器的气动液压传动回路中，动力气源输入到气液罐之后，气液罐只有一个输出回路、液压油输出；和一个输出介质：液压输出。

其包括气源及控制系统、气液罐、及气液罐进气口、气液罐出气口、和气液罐的出液口，互为串联的气动活塞缸（气缸）与液动活塞缸（液压油缸）、拨叉箱。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。