一种用于阀门驱动的模块化推拉及部分回转气缸的制作方法

1.本发明涉及一种阀门用气缸，尤其涉及一种强制密封球阀或撑笼式球阀驱动的模块化推拉及部分回转气缸。


背景技术：

2.气缸作为阀门执行机构有多种模式需求，包括气动模式、失气关模式、失气开模式、手动模式与上述模式的联动组合。为节能降耗目的，执行机构应具有重量轻、机械传动效率高的特点。
3.随着科技进步，自动化控制技术在石油、化工、煤化工等流体工业中应用越来越广泛，大量手动阀门被气动阀门和电动阀门所替代。
4.阀门用直行程气缸一般为仅提供推力和拉力，这些直线运动气缸仅能满足常规闸阀、截止阀等直行程阀门的需要。
5.阀门用部分回转气缸一般仅提供扭矩，通过齿轮齿条或拨叉机构将气缸活塞的直线运动转化为90度的部分回转运动，这些气缸仅能满足常规球阀、蝶阀等90度部分回转阀门的需要。
6.但随着新型阀门的设计开发，需要有一种既能提供推力和拉力的上下直线运动又能提供扭矩实现90度部分回转运动的组合型气缸，例如强制密封球阀或撑笼式球阀，现有的直线运动气缸和90度部分回转气缸均不满足新型阀门的需要。
7.常规部分回转气缸是把活塞的直线运动通过齿轮-齿条的转化为部分回转运动，或通过拨叉将活塞直线运动转化为部分回转运动，但通过上述两种机构无法获得先做直线运动，然后做部分回转运动，最后再做直线运动的复杂运动输出。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种用于驱动强制密封球阀或撑笼式球阀的模块化推拉及部分回转气缸，该模块化推拉及部分回转气缸是既能给强制密封球阀或撑笼式球阀提供推力和拉力的上下直线运动又能提供扭矩实现90度部分回转运动。
9.为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案来实现：
10.一种用于阀门驱动的模块化推拉及部分回转气缸，包括：
11.一运动转化模块，该运动转化模块包括运动转化缸体和配置在所述运动转化缸体的缸孔内的运动转化轴；所述运动转化轴与阀门驱动连接，所述运动转化轴在轴向力作用下，一方面沿所述运动转化轴的轴线进行直线运动，另一方面绕所述运动转化轴的轴线进行旋转运动，驱动所述阀门开启与关闭。
12.在本发明的一个优选实施例中，所述轴向力分为方向相反的第一轴向力和第二轴向力，所述第一轴向力施加在所述运动转化轴的第一端，所述第二轴向力施加在所述活塞的第二端。
13.在本发明一个优选实施例中，在所述运动转化轴的外径上设置有迫使所述运动转
化轴一方面沿所述运动转化轴的轴线进行直线运动，另一方面绕所述运动转化轴的轴线进行旋转运动的轨迹槽，在所述转化缸体的内周壁上设置有至少一滑块，所述滑块滑动镶嵌在所述轨迹槽内。
14.在本发明一个优选实施例中，每一轨迹槽分为两段直槽段和一段螺旋槽段，所述螺旋槽段位于两段直槽段之间。
15.在本发明的一个优选实施例中，设置在所述运动转化缸体的内周壁上的滑块为一滚动轴承，所述滚动轴承的内圈固定在轴承固定轴上，所述轴承固定轴固定在所述运动转化缸体上，所述滚动轴承的外圈镶嵌在所述轨迹槽内。
16.在本发明的一个优选实施例中，所述运动转化模块还包括：一复合运动杆，所述复合运动杆的第一端与所述运动运动转化轴的第一端连接，所述运动转化轴通过所述复合运动杆驱动所述阀门开启与关闭。
17.在本发明的一个优选实施例中，所述运动转化模块还包括：一下缸盖，所述下缸盖固定在所述运动转化缸体的第一端上；在所述下缸盖上开设有一复合运动杆孔，所述复合运动杆的第二端穿过所述复合运动杆孔延伸出所述下缸盖外，所述复合运动杆的外径与所述复合运动杆孔的孔面之间设置有第一密封件；所述运动运动转化轴的第一端与所述下缸盖之间设置有一第一气腔，在所述下缸盖上设置有一第一进气口，所述第一进气口的内端与所述第一气腔连通，所述第一进气口的外端延伸至所述下缸盖外；通过第一进气口向所述第一气腔内输入压缩空气时，所述压缩空气给所述运动转化轴的第一端施加第一轴向力(向上)。
18.在本发明的一个优选实施例中，所述运动转化模块还包括一设置在所述第一气腔内的第一失气弹簧驱动组件，所述第一失气弹簧驱动组件的一端作用在所述运动转化轴的第一端上，另一端作用在所述下缸盖上。
19.在本发明的一个优选实施例中，所述第一失气弹簧驱动组件包括第一失气内圈弹簧和第一失气外圈弹簧，所述第一失气外圈弹簧套在所述第一失气内圈弹簧的外围。
20.在本发明的一个优选实施例中，所述第一失气内圈弹簧与所述第一失气外圈弹簧的旋向相反。
21.在本发明的一个优选实施例中，还包括一驱动输入模块，所述驱动输入模块给所述运动转化轴的第二端施加第二轴向力。
22.在本发明的一个优选实施例中，所述驱动输入模块包括驱动缸体、驱动活塞和上缸盖，在所述运动转化缸体的第二端的外缸壁上固定有一缸体连接法兰；所述驱动缸体的第一端密封压接在所述运动转化缸体的第二端上，所述上缸盖密封压接在所述驱动缸体的第二端上，所述上缸盖通过若干缸体拉杆螺柱以及缸体拉杆螺母与所述缸体连接法兰固定连接，使得所述上缸盖将所述驱动缸体压在所述运动转化缸体上；在所述上缸盖上设置有第二进气口；所述驱动活塞滑动配置在所述驱动缸体的缸孔中并通过紧固件固定在所述运动转化轴的第二端上；所述驱动缸体的缸孔与所述第二进气口的内端连接。
23.在本发明的一个优选实施例中，所述驱动输入模块还包括一设置在所述驱动缸体的缸孔内的第二失气弹簧驱动组件，所述第二失气弹簧驱动组件的一端作用在所述上缸盖上，另一端作用在所述驱动活塞上。
24.在本发明的一个优选实施例中，所述第二失气弹簧驱动组件包括第二失气内圈弹
簧和第二失气外圈弹簧，所述第二失气外圈弹簧套在所述第二失气内圈弹簧的外围。
25.在本发明的一个优选实施例中，所述第二失气内圈弹簧与所述第二失气外圈弹簧的旋向相反。
26.在本发明的一个优选实施例中，所述驱动输入模块包括一手动模块，所述手动模块至少包括一手动驱动螺杆。
27.所述上缸盖上设置有第一手动驱动螺杆通孔，所述手动驱动螺杆穿过所述上缸盖上的第一手动驱动螺杆通孔插入所述驱动缸体的缸孔中，所述手动驱动螺杆的第一端与所述驱动活塞连接，所述手动驱动螺杆的第二端伸出所述上缸盖外。
28.在本发明的一个优选实施例中，所述驱动模块还包括手动部件支架、开合螺母、导向平键、驱动销、驱动槽盘、驱动槽盘压圈、驱动槽盘手柄；所述手动部件支架的第一端固定在所述上缸盖上，在所述手动部件支架内设置有第二手动驱动螺杆孔并在所述手动部件支架的第二端上对称设置有两个导向平键；所述开合螺母为两半结构，在每个半开合螺母朝向所述手动部件支架的第二端的那一面上开设有径向导向槽，在每个半开合螺母背离所述手动部件支架的第二端的那一面上固定有一驱动销并沿着所述开合螺母的轴线方向延伸出去；
29.所述导向平键嵌合在对应的径向导向槽内，对每个半开合螺母的径向运动进行导向；所述驱动槽盘罩在所述开合螺母上并通过所述驱动槽盘压圈固定在所述手动部件支架的第二端上，使得开合螺母置于所述驱动槽盘的内孔中；在所述驱动槽盘朝向所述开合螺母的那一面上对称设置有两条驱动槽，所述驱动销沿着所述开合螺母的轴线方向延伸出去的一端嵌入对应的驱动槽内；伸出所述上缸盖外的所述手动驱动螺杆的第二端依次穿过所述开合螺母和所述驱动槽盘上的第三手动驱动螺杆孔；
30.所述开合螺母和导向平键通过所述驱动槽盘压在所述手动部件支架的第二端上，所述导向平键位于所述开合螺母与所述手动部件支架的第二端之间，所述驱动销的两端分别与所述开合螺母和所述驱动槽盘连接，将所述驱动槽盘的动力传递至所述开合螺母；所述驱动槽盘通过驱动槽盘压圈以及紧固件压在所述手动部件支架的第二端上；在所述驱动槽盘上设置有驱动槽盘手柄；所述驱动槽盘手柄驱动所述驱动槽盘转动，转动的驱动槽盘通过所述驱动槽、驱动销驱动所述开合螺母进行开合运动，实现与所述手动驱动螺杆与开合螺母的脱离与啮合；伸出所述上缸盖外的所述手动驱动螺杆的第二端末端设置有方头，便于用扳手转动所述手动驱动螺杆。
31.在本发明的一个优选实施例中，在所述手动部件支架的第二端上开设有气动模式定位孔和手动模式定位孔，在所述驱动槽盘上开设有定位锁紧螺孔；在所述驱动槽盘驱动所述开合螺母完全张开后，所述驱动槽盘上的定位锁紧螺孔与所述手动部件支架的第二端上的气动模式定位孔对齐，然后将一定位锁紧螺钉旋入所述驱动槽盘上的定位锁紧螺孔并插入所述手动部件支架第二端上的气动模式定位孔中，使得所述驱动槽盘周向定位在所述手动部件支架的第二端上，通过所述驱动槽、所述驱动销使得所述开合螺母保持在张开状态；在所述驱动槽盘驱动所述开合螺母完全闭合后，所述驱动槽盘上的定位锁紧螺孔与所述手动部件支架的第二端上的手动模式定位孔对齐，然后将一定位锁紧螺钉旋入所述驱动槽盘上的定位锁紧螺孔并插入所述手动部件支架第二端上的手动模式定位孔中，使得所述驱动槽盘周向定位在所述手动部件支架的第二端上，通过所述驱动槽、所述驱动销使得所
述开合螺母保持在闭合状态。
32.在本发明的一个优选实施例中，在所述手动部件支架的第二端上设置有一定位外圆，所述驱动槽盘的内孔与所述手动部件支架第二端上的定位外圆配合，起到中心定位作用。
33.在本发明的一个优选实施例中，所述驱动模块还包括一带有手柄的螺杆保护套，在所述带有手柄的螺杆保护套内设置有第四手动驱动螺杆孔并在所述带有手柄的螺杆保护套的第二端设置有方孔；在气动模式下，所述带有手柄的螺杆保护套的第一端套在所述驱动槽盘上，对伸出所述驱动槽盘上的第三手动驱动螺杆孔并伸入所述第四手动驱动螺杆孔内的手动驱动螺杆进行保护；在手动模式下，取下所述带有手柄的螺杆保护套并掉头，使得所述带有手柄的螺杆保护套的第二端的方孔套在所述手动驱动螺杆的第二端末端的方头上，转动所述带有手柄的螺杆保护套即可带动所述手动驱动螺杆转动。
34.由于采用了如上的技术方案，本发明通过上述各模块的有机组合，在有气源或无气源的情况下实现直线运动+90度部分回转运动+直线运动的复合运动用于各种强制密封阀门尤其是强制密封球阀和撑笼式球阀的开启和关闭。
35.另外，本发明通过采用模块化设计，各模块可以根据使用工况进行各模块的有机组合，满足不同输入和输出要求，用户在使用中也可以随时根据工艺流程的需要调整气缸的功能需求。
附图说明
36.图1为模块化改进的推拉气缸的结构示意图。
37.图2为本发明实施例1的用于阀门驱动的模块化推拉及部分回转气缸的结构示意图(不含手动模块)。
38.图3为本发明实施例2的模块化推拉及部分回转气缸的结构示意图(第二失气弹簧驱动组件处于弹簧作用-气源失气状态，阀门关闭)。
39.图4为本发明实施例3的模块化推拉及部分回转气缸的结构示意图(第一失气弹簧驱动组件处于气源作用-弹簧蓄能状态，阀门关闭)。
40.图5为本发明实施例4的模块化推拉及部分回转气缸的结构示意图(含手动模块)。
41.图6为本发明实施例4中的驱动槽盘及手动部件支架第二端上的气动模式定位孔和手动模式定位孔结构示意图。
具体实施方式
42.以下结合附图和具体实施方式来进一步描述本发明。
43.参见图1，图中所示的是对现有推拉气缸经过模块化设计改进的推拉气缸，以适应本发明后续实施例的改进要求，其包括：传动键固定环1、传动键2、阀门支架连接螺钉5、驱动杆密封o型圈6、缸体拉杆螺母16、缸体拉杆螺柱17、驱动缸体密封o型圈19、27、连接螺钉密封o型圈20、活塞21、活塞连接螺钉22、驱动缸体23、上缸盖24、下缸盖31、直行程驱动杆33、活塞密封o型圈29。
44.驱动缸体23呈圆筒状，内部设置有缸孔c1。上缸盖24和下缸盖31分别压装在驱动缸体23的上端(前述的驱动缸体23的第二端)和下端(前述的驱动缸体23的第一端)，上缸盖
24与下缸盖31之间通过若干缸体拉杆螺柱17和缸体拉杆螺母16连接起来，使得上缸盖24与下缸盖31不会与驱动缸体23脱离。
45.上缸盖24与驱动缸体23的缸孔c1之间设置有驱动缸体密封o型圈27，以实现上缸盖24与驱动缸体23的缸孔c1之间的密封。
46.下缸盖31与驱动缸体23的缸孔c1之间设置有驱动缸体密封o型圈19，以实现下缸盖31与驱动缸体23的缸孔c1之间的密封。
47.在下缸盖31设有符合iso 5211的若干连接螺孔，每一连接螺孔旋有阀门支架连接螺钉5，用于与阀门中的阀门支架连接。另外在下缸盖31上开设有第一进气口p1和驱动杆孔c2，驱动杆孔c2位于下缸盖31的中心。在上缸盖24上开设有第二进气口p2。
48.直行程驱动杆33的上端(前述的直行程驱动杆33的第二端)和活塞21配置在驱动缸体23的缸孔c1内，活塞21的外圆上设有沟槽，沟槽内装有活塞密封o型圈29，通过活塞21和活塞密封o型圈29将驱动缸体23的缸孔c1分为相互之间不会串气的第一气腔a和第二气腔b，第一进气口p1的内端与第一气腔a连通，第二进气口p2的内端与第二气腔b连通。
49.直行程驱动杆33的上端(前述的直行程驱动杆33的第二端)和活塞21通过活塞连接螺钉22固定连接起来，在直行程驱动杆33的上端(前述的直行程驱动杆33的第二端)与活塞21之间每颗活塞连接螺钉22的外围均设置有连接螺钉密封o型圈20。
50.直行程驱动杆33的下端(前述的直行程驱动杆33的第一端)穿过下缸盖31上的驱动杆孔c2与阀门中的阀杆连接，驱动阀门中的阀杆动作。在直行程驱动杆33的下端(前述的直行程驱动杆33的第一端)末端设置有传动键固定环1和传动键2，以便于与阀门的驱动元件中的阀杆传动连接。直行程驱动杆33与驱动杆孔c2之间设置有驱动杆密封o型圈6，起到密封作用。
51.直行程驱动杆33与阀门中的阀杆采用径向的平键传递推力和拉力。在直行程驱动杆33的下端(前述的直行程驱动杆33的第一端)的外周设有圆弧槽，圆弧槽上装上弹簧钢材料制成的传动键固定环1，将传动键2固定在直行程驱动杆33的下端(前述的直行程驱动杆33的第一端)中间，防止传动键2在使用过程中松动。
52.当将压缩气体从上缸盖24上的第二进气口p2压入第二气腔b内，使得第二气腔b的气体压力大于第一气腔a的气体压力。压力差推动活塞21向下运动，活塞21带动直行程驱动杆33向下运动，驱动阀门中的阀杆朝着关闭阀门的方向运动，关闭阀门，同时将第一气腔a内的气体通过第一进气口p1排出。
53.当将压缩气体从下缸盖31上的第一进气口p1压入第一气腔a内，使得第一气腔a的气体压力大于第二气腔b的气体压力。压力差推动活塞21向上运动，活塞21带动直行程驱动杆33向上运动，驱动阀门中的阀杆朝着开启阀门的方向运动，打开阀门，同时将第二气腔b内的气体通过第二进气口p2排出。
54.本发明的核心是针对一些即需要旋转运动又需要直线运动的阀门的关闭与开启而提供一种依据图1所示的经过模块化设计改进的推拉气缸而设计的用于阀门驱动的模块化推拉及部分回转气缸，通过模块化推拉及部分回转气缸来实现一些即需要旋转运动又需要直线运动的阀门例如强制密封球阀或撑笼式球阀的关闭与开启。
55.以下结合实施例来描述各种不同的一种模块化推拉及部分回转气缸结构及工作原理。
56.实施例1
57.参见图2，图中所示的一种模块化推拉及部分回转气缸，包括运动转化模块和驱动输入模块，其中：
58.运动转化模块包括传动件固定环1、传动键2、传扭件3、复合运动杆4、阀门支架连接螺钉5、驱动杆密封o型圈6、下缸盖7、运动转化轴8、驱动杆连接螺钉9、导向套10、运动转化缸体11、滚动轴承12、轴承固定轴密封o型圈13、轴承固定轴14、孔用挡圈15、缸体拉杆螺母16、缸体拉杆螺柱17、缸体连接法兰18、运动转化缸体密封o型圈25、下缸盖连接螺钉26。
59.驱动输入模块包括驱动缸体密封o型圈19、连接螺钉密封o型圈20、驱动活塞21、活塞连接螺钉22、驱动缸体23、上缸盖24、活塞密封o型圈29。上缸盖密封o型圈27。
60.本发明的运动转化缸体11采用分体设计方法，将原本一体的缸体拆分为直径较小的运动转化缸体11和直径较大的缸体连接法兰18两部分，这样运动转化缸体11的毛坯直径可以比整体设计的带法兰一体的运动转化缸体毛坯减小，节约运动转化缸体的毛坯消耗。
61.在运动转化缸体11的上端(运动转化缸体11的第二端)外缸壁上设置有外螺纹，缸体连接法兰18设置有内螺纹，运动转化缸体11与缸体连接法兰18之间通过采用螺纹连接，从而有效减小缸体毛坯尺寸，降低原材料消耗，减少原材料制造的能源消耗。另外在缸体连接法兰18的周向均布有若干下缸体拉杆孔18c。
62.运动转化轴8配置在运动转化缸体11的缸孔c3内，在运动转化轴8的下端(运动转化轴8的第一端)外径上设有凹槽，凹槽内安装聚四氟乙烯的导向套10，导向套10与运动转化缸体11的缸孔孔壁接触，运动转化轴8与运动转化缸体11的缸孔c3孔壁不接触，减少运动转化缸体11磨损，同时使得运动转化轴8得到很好的支持和导向，使得运动转化轴8运行平稳，无卡阻。另外在运动转化轴8的下端设有导向套10，可以防止运动转化轴8偏离运动中心。
63.在运动转化轴8的外径上对称设置有迫使运动转化轴8一方面沿运动转化轴8的轴线进行直线运动，另一方面绕运动转化轴8的轴线进行旋转运动的两条轨迹槽d1和d2,可以通过改变两条对称设置的轨迹槽d1和d2的导程来改变运动转化轴8旋转运动的速度，还可以改变轨迹槽d1和d2的直线段长度来分配运动转化轴8直行程的比例，调整阀门的启闭速度。
64.在运动转化缸体11的上端(运动转化缸体11的第二端)上设有两个对称的轴承定位孔，每个轴承定位孔内通过孔用挡圈15安装有轴承固定轴14，轴承固定轴14的内端上安装滚动轴承12，其中，滚动轴承12的内圈固定在轴承固定轴14的内端上，使得滚动轴承12固定在运动转化缸体11的缸孔c3孔壁上，两个滚动轴承12的外圈分别镶嵌在轨迹槽d1和d2内。在轴承固定轴14的外径上设置有一o型圈沟槽，在该o型圈沟槽内放置轴承固定轴密封o型圈13。通过该轴承固定轴密封o型圈13使得轴承固定轴14的外径与轴承定位孔的孔壁之间形成良好的密封。
65.该实施例将滚动轴承12的外圈与运动转化轴8的轨迹槽d1和d2之间的相对运动由常规气缸的滑动摩擦转换为滚动摩擦，而滚动摩擦系数远小于滑动摩擦系数，根据机械设计手册，滚动摩擦系数是滑动摩擦系数的1/50，摩擦系数急剧降低，有效提高机械传动效率，减小气缸尺寸，降低原材料消耗，同时也降低使用过程中的气源消耗，达到节能减排降耗效果。
66.本发明在运动转化轴8的外径上设有两条对称轨迹槽d1和d2，当运动转化轴8上下运动时，滚动轴承12只能围绕轴承固定轴14转动，不能移动，两条对称轨迹槽d1和d2在受轴向力推动下，分解成大小相等，方向相反的一对力偶和轴向运动的轴向力，运动转化轴8受到的径向力相互抵消并受一对力偶作用，在运动过程中能最大限度的防止运动转化轴8与运动转化缸体11发生擦碰和摩擦。运动转化轴8圆周上的两条对称轨迹槽d1和d2相对于轴承固定轴14先做直线运动，然后做90度的旋转运动，最后再直线运动的复合运动轨迹。
67.下缸盖7通过下缸盖连接螺钉26固定在运动转化缸体11的下端(运动转化缸体11的第一端)上；下缸盖7与运动转化缸体11的缸孔c3孔壁之间设置有运动转化缸体密封o型圈25，具体方式是：在下缸盖7伸入动转化缸体11的缸孔c3孔壁内的部分的外径上开设有一运动转化缸体密封圈槽，运动转化缸体密封o型圈25放置在该运动转化缸体密封圈槽内，运动转化缸体密封o型圈25使得下缸盖7与运动转化缸体11的缸孔c3孔壁之间形成良好的密封。
68.在下缸盖7上开设有第一进气口p1和一复合运动杆孔7a，在复合运动杆孔7a的孔壁上开设有一驱动杆密封圈槽，在驱动杆密封圈槽内放置驱动杆密封o型圈6。
69.运动转化轴8的下端端面(运动转化轴8的第一端端面)与下缸盖7之间设置有一第一气腔a，第一进气口p1的内端与第一气腔a连通，第一进气口p1的外端延伸至下缸盖7外。
70.复合运动杆4的上端(复合运动杆4的第二端)与运动转化轴8的下端(运动转化轴8的第一端)采用驱动杆连接螺钉9固定连接，这样使得复合运动杆4与运动转化轴8采用分体结构，而非整体结构。直径较细的复合运动杆4可以采用较小的毛坯，直径较大的运动转化轴8采用较大的毛坯，如采用整体结构则较细的复合运动杆4也必须用较粗的毛坯，造成原材料浪费。
71.复合运动杆4的下端(复合运动杆4的第一端)穿过下缸盖7中心的复合运动杆孔7a和驱动杆密封o型圈6延伸出下缸盖7外，驱动杆密封o型圈6用以实现复合运动杆4的外径与复合运动杆孔7a的孔壁之间的密封。
72.该实施例采用传动键2传动推力和拉力，采用传扭键3传动扭矩，只需将传扭键3装在阀门的阀杆圆周键槽内，阀杆插入复合运动杆4下端(复合运动杆4的第一端)内孔中，然后插入传动键2，最后在复合运动杆4的下端(复合运动杆4的第一端)的外圆槽上套上弹簧钢制造的传动键固定环1即可防止传动键2的脱落，完成所有装配。该结构即使在震动环境下也不会出现松动现象,避免了常规螺纹连接传动结构的弊端，常规螺纹连接需要将复合运动杆4整体多圈旋转，以达到螺纹需要的旋合长度，然后再用锁紧螺母锁紧，安装操作十分繁琐，螺纹连接容易在震动工况下松动。
73.驱动输入模块中的驱动缸体23的下端(驱动缸体23的第一端)密封压接在运动转化缸体11的上端上(运动转化缸体11的第二端)。在运动转化缸体11的上端插入驱动缸体23内的部分上开设有一圈槽，该圈槽内放置驱动缸体密封o型圈19，以实现驱动缸体23与运动转化缸体11之间的密封。
74.上缸盖24密封压接在驱动缸体23的上端(驱动缸体23的第二端)上，在上缸盖24插入驱动缸体23的缸孔内的部分上开设一上缸盖密封圈槽，该上缸盖密封圈槽内放置上缸盖密封o型圈27，以实现上缸盖24与驱动缸体23的缸孔c1之间的密封。另外在上缸盖24的周向均布有若干上缸体拉杆孔24a。
75.将若干缸体拉杆螺柱17的上下两端分别穿过上缸盖24上的上缸体拉杆孔24a和缸体连接法兰18上的下缸体拉杆孔18c，然后在若干缸体拉杆螺柱17的上下两端旋上缸体拉杆螺母16，即可使得上缸盖24通过若干缸体拉杆螺柱17以及缸体拉杆螺母16与缸体连接法兰18固定连接，使得上缸盖24将驱动缸体23压在运动转化缸体11上；在上缸盖24上设置有第二进气口p2。
76.驱动活塞21采用铝合金材料制成，其外径大于运动转化轴8的外径(当然也可以小于或者等于运动转化轴8的外径)。该驱动活塞21滑动配置在驱动缸体23的缸孔c1中,运动转化轴8的上端与驱动活塞21采用过渡配合公差定位中心，过渡配合公差定位具有定位精度高的特征。
77.驱动活塞21与运动转化轴8的上端(运动转化轴8的第二端)之间采用活塞连接螺钉22固定连接。在每一活塞连接螺钉22外围的驱动活塞21朝向运动转化轴8的上端那一面上设置有一端面o型圈槽，每个端面o型圈槽内放置连接螺钉密封o型圈20，用以活塞连接螺钉孔处的密封。该连接螺钉密封o型圈20仅对活塞连接螺钉孔处进行密封，密封面积远小于整体密封面积，减少活塞连接螺钉22的应力，密封更严密。
78.驱动活塞21与上缸盖24之间设置有第二气腔b，第二进气口p2的内侧与第二气腔b连通。
79.下缸盖7上的第一进气口p1和上缸盖24的第二进气口p2的外端外接电磁阀，当压缩空气在外接电磁阀的控制下根据流程需要切换第一进气口p1和第二进气口p2，控制驱动活塞21和运动转化轴8做上下往复运动和正反向部分旋转运动。
80.该模块化推拉及部分回转气缸的运动详述如下：
81.当向第二进气口p2输入压缩空气时，压缩空气进入第二气腔b内，给驱动活塞21和运动转化轴8的上端(运动转化轴8的第二端)施加一向下的第二轴向力，驱动驱动活塞21和运动转化轴向下运动。
82.运动转化轴8向下运动时，首先滚动轴承12的外圈处于两条对称轨迹槽d1和d2下部的直槽段，由于滚动轴承12只能围绕轴承固定轴14旋转但不能移动，驱动活塞21和运动转化轴8的推力作用下，运动转化轴8向下直线运动。
83.当驱动活塞21和运动转化轴8的推力作用下继续向下运动，滚动轴承12逐渐进入两条对称轨迹槽d1和d2中部的螺旋槽段，驱动活塞21和运动转化轴8的推力在螺旋槽段的侧壁形成圆周方向的推力，两边对称的轨迹槽d1和d2中部的螺旋槽段形成一对方向相反，大小相对的一对力偶，使得驱动活塞21和运动转化轴8做顺时针90度回转运动，同时驱动活塞21和运动转化轴8带动复合运动杆4也做顺时针90度回转运动。
84.当驱动活塞21和运动转化轴8的推力作用下继续向下运动，在滚动轴承12逐渐进入两边对称的轨迹槽d1和d2上部的直槽段，使得驱动活塞21和运动转化轴8重新做直线运动。驱动活塞21和运动转化轴8推动下，复合运动杆4做直线运动。
85.通过使得运动转化轴8在轴向力作用下，一方面沿运动转化轴8的轴线进行直线运动，另一方面绕运动转化轴8的轴线进行旋转运动，驱动复合运动杆4先做直线运动，再做部分回转运动，再做直线运动的复杂运动输出，驱动阀门的阀杆做关闭运动，将阀门关闭。
86.上述过程中，第一气腔a内的空气通过第一进气口p1排出。
87.相反，当向第一进气口p1输入压缩空气时，压缩空气进入第一气腔a内，给运动转
化轴8的下端(运动转化轴8的第一端)施加一向上的第一轴向力，驱动运动转化轴8和驱动活塞21向上运动。运动转化轴8和驱动活塞21按照上述的反方向运动，驱动阀门的阀杆做开启运动，将阀门开启。
88.实施例2
89.参见图3，图3所示的模块化推拉及部分回转气缸是一个阀门在气缸失去气源后自动关闭阀门的弹簧复位失气关气缸，驱动活塞21与运动转化轴8的连接方式同实施例1，仅需用图3中的上缸盖24b替换图2中的上缸盖24,增加弹簧复位关内圈左旋弹簧42和弹簧复位关外圈右旋弹簧43即可。
90.上缸盖24b除了在其内上端面开设有上弹簧复位关内圈左旋弹簧定位槽和上弹簧复位关外圈右旋弹簧定位槽外，其余结构以及与驱动缸体23和缸体连接法兰18的连接方式同实施例1。
91.该实施例在实施例1的驱动活塞21的上端面上预先开设有下弹簧复位关内圈左旋弹簧定位槽和下弹簧复位关外圈右旋弹簧定位槽外，其余结构与实施例1的驱动活塞21相同。
92.上弹簧复位关内圈左旋弹簧定位槽与下弹簧复位关内圈左旋弹簧定位槽的直径相同，上弹簧复位关外圈右旋弹簧定位槽与下弹簧复位关外圈右旋弹簧定位槽的直径相同。上弹簧复位关外圈右旋弹簧定位槽的直径大于上弹簧复位关内圈左旋弹簧定位槽的直径，下弹簧复位关外圈右旋弹簧的直径大于下弹簧复位关内圈左旋弹簧定位槽的直径。
93.弹簧复位关内圈左旋弹簧42的上端和弹簧复位关外圈右旋弹簧43的上端分别作用在上缸盖24a的内上端面上的上弹簧复位关内圈左旋弹簧定位槽和上弹簧复位关外圈右旋弹簧定位槽中，弹簧复位关内圈左旋弹簧42的下端和弹簧复位关外圈右旋弹簧43的下端分别作用在驱动活塞21的上端面上的下弹簧复位关内圈左旋弹簧定位槽和下弹簧复位关外圈右旋弹簧定位槽中。
94.驱动活塞21的上端面上的下弹簧复位关内圈左旋弹簧定位槽和下弹簧复位关外圈右旋弹簧定位槽和上缸盖24a的内上端面上的上弹簧复位开内圈左旋弹簧定位槽和上弹簧复位关外圈右旋弹簧定位槽对弹簧复位关内圈左旋弹簧42和弹簧复位关外圈右旋弹簧43进行中心定位，使得弹簧复位关内圈左旋弹簧42和弹簧复位关外圈右旋弹簧43的圆周方向间隙均匀，避免弹簧复位关内圈左旋弹簧42和弹簧复位关外圈右旋弹簧43在运行过程中相互干涉，擦碰。
95.当然，弹簧复位关内圈左旋弹簧42也可以为弹簧复位关内圈右旋弹簧，弹簧复位关外圈右旋弹簧43为弹簧复位关外圈左旋弹簧，只需内圈弹簧与外圈弹簧的旋向相反即可。
96.当第一进气口p1失去气源时，弹簧复位关内圈左旋弹簧42和弹簧复位关外圈右旋弹簧43可以立刻给驱动活塞21和运动转化轴8的上端(运动转化轴8的第二端)施加一向下的第二轴向力，驱动驱动活塞21和运动转化轴8向下运动和旋转运动，将阀门关闭。
97.该实施例的其余部分和工作原理同实施例1。
98.实施例3
99.参见图4，图4所示的模块化推拉及部分回转气缸一个阀门在气缸失去气源后自动打开阀门的弹簧复位失气开气缸。该实施例的模块化推拉及部分回转气缸与实施例1的模
块化推拉及部分回转气缸的区别在于：图4中的下缸盖7c替换实施例1(图2)中的下缸盖7,图4中的复合运动杆4c替换实施例1(图2)中的复合运动杆4,增加弹簧复位开内圈左旋弹簧53和弹簧复位开外圈右旋弹簧54即可。
100.弹簧复位开外圈右旋弹簧54的直径大于弹簧复位开内圈左旋弹簧53的直径。弹簧复位开内圈左旋弹簧53和弹簧复位开外圈右旋弹簧54构成第一失气弹簧开驱动组件。
101.当然，弹簧复位开内圈左旋弹簧53也可以为弹簧复位开内圈右旋弹簧，弹簧复位开外圈右旋弹簧54为弹簧复位开外圈左旋弹簧，只需内圈弹簧与外圈弹簧的旋向相反即可。
102.运动转化轴8除了在其下端面(运动转化轴8的第一端端面)上开设有上弹簧复位开外圈右旋弹簧定位槽外，其余结构同实施例1。
103.复合运动杆4c除了在其下端的底面(复合运动杆4c的第一端底面)上开设有上弹簧复位开内圈左旋弹簧定位槽外，其余结构与实施例1的复合运动杆4的结构相同。
104.在下缸盖7c的内底面上开设有下弹簧复位开外圈右旋弹簧定位槽和下弹簧复位开内圈左旋弹簧定位槽。
105.上弹簧复位开外圈右旋弹簧定位槽的直径大于上弹簧复位开内圈左旋弹簧定位槽的直径，下弹簧复位开外圈右旋弹簧定位槽的直径大于下弹簧复位开内圈左旋弹簧定位槽的直径；上弹簧复位开外圈右旋弹簧定位槽的直径与下弹簧复位开外圈右旋弹簧定位槽的直径相等，上弹簧复位开内圈左旋弹簧定位槽的直径与下弹簧复位开内圈左旋弹簧定位槽的直径相等。
106.弹簧复位开内圈左旋弹簧53的上端作用在复合运动杆4c的上端底面(复合运动杆4c的第二端的底面)上的上弹簧复位开内圈左旋弹簧定位槽，弹簧复位开外圈右旋弹簧54的上端作用在运动转化轴8的下端面(运动转化轴8的第一端)上的上弹簧复位开外圈右旋弹簧定位槽中，弹簧复位开内圈左旋弹簧53的下端和弹簧复位开外圈右旋弹簧54的下端分别作用在下缸盖7c的内底面上设有下弹簧复位开内圈右旋弹簧定位槽和下弹簧复位开外圈左旋弹簧定位槽中。
107.复合运动杆4c的上端底面(复合运动杆4c的第二端的底面)上的上弹簧复位开内圈左旋弹簧定位槽、运动转化轴8的下端面(运动转化轴8的第一端)上的上弹簧复位开外圈右旋弹簧定位槽以及下缸盖7c的内底面上的下弹簧复位开内圈右旋弹簧定位槽和下弹簧复位开外圈左旋弹簧定位槽对弹簧复位开内圈左旋弹簧53和弹簧复位开外圈右旋弹簧54进行中心定位，使得弹簧复位开内圈左旋弹簧53和弹簧复位开外圈右旋弹簧54的圆周方向间隙均匀，避免弹簧复位开内圈左旋弹簧53和弹簧复位开外圈右旋弹簧54在运行过程中相互干涉，擦碰。
108.该实施例的其余部分和工作原理同实施例1。
109.当第二进气口p2失气时，弹簧复位开内圈左旋弹簧53和弹簧复位开外圈右旋弹簧54可以立刻给运动转化轴8的下端(运动转化轴8的第一端)和复合运动杆4c的上端底面(复合运动杆4c的第二端的底面)施加一向上的第一轴向力，驱动运动转化轴8和复合运动杆4c先做向上运动，再做逆时针旋转90度的旋转运动，再做向上运动的复合开阀运动,最后将阀门开启。
110.实施例4
111.参见图5和图6，该实施例与实施例1的区别在于：增加一手动模块并采用上缸盖24d取代上缸盖24，驱动活塞21除了在其上端面上增设螺杆连接螺钉61和下述的螺杆连接盘62与下述的手动驱动螺杆76连接外，其余结构以及与运动转化轴8的连接方式同实施例1。
112.上缸盖24d除了在其中心设置有第一手动驱动螺杆通孔24da并在第一手动驱动螺杆通孔的孔壁上开设有一螺杆密封圈槽和将第二进气孔p2开设在上缸盖24d边侧内外，其余结构以及与驱动缸体23和缸体连接法兰18的连接方式同实施例1。
113.该手动模块包括螺杆连接盘62、螺杆连接螺钉61、手动驱动螺杆76、螺杆密封o型圈64、手动部件支架66、手动部件支架螺钉65、导向平键68、开合螺母67、驱动销69、驱动槽盘73、定位锁紧螺钉70、驱动槽盘手柄74、驱动槽盘压圈72、压圈固定螺钉71。
114.手动驱动螺杆76的下端(手动驱动螺杆的第一端)穿过上缸盖24d上的第一手动驱动螺杆通孔24da插入驱动缸体23的缸孔c1中。螺杆密封o型圈64放置在螺杆密封圈槽内，用以实现手动驱动螺杆76的光杆部分76c与第一手动驱动螺杆通孔24da之间的密封。
115.手动驱动螺杆76的下端(手动驱动螺杆的第一端)设置有一圆台76a。
116.螺杆连接盘62为两半结构，两半结构的螺杆连接盘62卡合在圆台76a上，使得圆台76a只能在两半结构的螺杆连接盘62中自由转动，但不能轴向移动。
117.两半结构的螺杆连接盘62各自通过若干个穿过两半结构的螺杆连接盘62并旋入到驱动活塞21上的螺杆连接螺钉孔内的螺杆连接螺钉61固定在驱动活塞21上，从而使得手动驱动螺杆76的下端(手动驱动螺杆的第一端)与驱动活塞21连接，手动驱动螺杆76只能相对于活塞21转动但不能轴向移动。手动驱动螺杆76的上端(手动驱动螺杆的第二端)伸出上缸盖24d外。
118.手动部件支架66的下端(手动部件支架66的第一端)通过手动部件支架螺钉65固定在上缸盖24d上，在手动部件支架66内设置有第二手动驱动螺杆孔66d。手动驱动螺杆76的上端(手动驱动螺杆的第二端)伸出上缸盖24d后再穿过第二手动驱动螺杆孔66d。
119.在手动部件支架66的上端(手动部件支架66的第二端)的端面上对称设置有两个导向平键68。
120.开合螺母67为两半结构，在每半开合螺母67朝向手动部件支架66的上端(手动部件支架66的第二端)的那一面上开设有径向导向槽，在每半开合螺母67背离手动部件支架66的上端(手动部件支架66的第二端)的那一面上设有安装驱动销69的孔，驱动销69的下端采用过盈连接安装在开合螺母67的孔中，使得驱动销69固定在开合螺母67上，驱动销69的上端沿着开合螺母67的轴线方向延伸出去。
121.开合螺母67放置在手动部件支架66的上端(手动部件支架66的第二端)端面上，导向平键68位于开合螺母67与的上端(手动部件支架66的第二端)之间并嵌合在开合螺母67对应的径向导向槽内，对每半开合螺母67的径向运动进行导向。
122.驱动槽盘73罩在开合螺母67上并使得开合螺母67置于驱动槽盘73的内孔73a中，在手动部件支架66的上端(手动部件支架66的第二端)上设置有定位外圆66c，驱动槽盘73的内孔73a与该定位外圆66c采用间隙配合公差，这样驱动槽盘73可以围绕手动部件支架66的上端(手动部件支架66的第二端)的定位外圆66c做回转运动，但由于驱动槽盘压圈72和压圈固定螺钉71将驱动槽盘73轴向固定在手动部件支架66的上端(手动部件支架66的第二
端)上，驱动槽盘压圈72压紧在手动部件支架66的上端(手动部件支架66的第二端)上，但驱动槽盘73被安装在驱动槽盘压圈72与手动部件支架66的上端(手动部件支架66的第二端)之间，并留有轴向间隙，驱动槽盘73可以围绕手动部件支架66的上端(手动部件支架66的第二端)的中心转动，但不能轴向移动。
123.在驱动槽盘73朝向开合螺母67的那一面上对称设置有两条驱动槽78a、78b，两条驱动槽78a、78b均为渐变中心距的驱动槽，即驱动槽78a、78b的一端与驱动槽盘罩73中心的距离l1与驱动槽78a、78b的另一端与驱动槽盘罩73中心的距离l2不相等(如图6所示，l1《l2)。
124.驱动销69沿着开合螺母67的轴线方向延伸出去的上端嵌入对应的驱动槽78a、78b内；驱动槽盘手柄74固定在驱动槽盘73上，通过驱动槽盘手柄74转动驱动槽盘73转动，伸出上缸盖24d外并穿过手动部件支架66内的第二手动驱动螺杆孔的手动驱动螺杆76的第二端再依次穿过开合螺母67和驱动槽盘73中心的第三手动驱动螺杆孔73b。
125.驱动槽盘73通过驱动槽盘压圈72固定在手动部件支架66的上端(手动部件支架66的第二端)上，驱动槽盘压圈72通过压圈固定螺钉71固定在手动部件支架66的上端(手动部件支架66的第二端)上。驱动槽盘手柄74可以使得驱动槽盘73相对手动部件支架66和驱动槽盘压圈72转动。
126.在手动部件支架66的上端(手动部件支架66的第二端)的定位外圆66c的外端面开设有气动模式定位孔66a和手动模式定位孔66b(如图6所示)，在驱动槽盘73上(如图6的定位锁紧螺钉70所处的位置)设有1个锁紧定位螺孔，用于安装定位锁紧螺钉70。
127.当通过驱动槽盘手柄74带动驱动槽盘73转动时，驱动槽盘73内顶面上的两条渐变中心距的驱动槽78a、78b推动驱动销69运动，驱动销69再推动开合螺母沿导向平键68的方向进行径向运动，实现开合螺母67张开和闭合运动。
128.当气缸执行气动操作时，通过逆时针旋转驱动槽盘手柄74，驱动槽盘73内顶面上的两条渐变中心距的驱动槽78a、78b推动驱动销69运动，驱动销69再推动开合螺母67沿导向平键68的方向进行径向张开运动至张开极限位置，此时驱动罩盘73上的锁紧定位螺孔与手动部件支架66上端(手动部件支架66的第二端)的气动模式定位孔66a对齐，然后将一定位锁紧螺钉70旋过驱动槽盘73上(如图6的定位锁紧螺钉70所处的位置)的锁紧定位螺孔而插入气动模式定位孔66a中，使得驱动槽盘73周向定位在手动部件支架66的第二端上，通过驱动槽78a、78b、驱动销69使得开合螺母67保持在张开状态，与手动驱动螺杆76不啮合,气缸保持处于气动模式。后续动作参见实施例1。
129.当气缸气源压力不足或需要手动操作时，通过顺时针旋转驱动槽盘手柄74，驱动槽盘73内顶面上的两条渐变中心距的驱动槽78a、78b推动驱动销69运动，驱动销69再推动开合螺母67沿导向平键68的方向进行径向闭合运动至闭合极限位置，此时驱动槽盘73上的定位锁紧螺钉70与手动部件支架66上端(手动部件支架66的第二端)的手动模式定位孔66b对齐，然后将定位锁紧螺钉70旋过驱动槽盘73上(如图6的定位锁紧螺钉70所处的位置)的锁紧定位螺孔而插入手动模式定位孔66b中，使得驱动槽盘73周向定位在手动部件支架66的第二端上，通过驱动槽78a、78b、驱动销69使得开合螺母67保持在闭合状态，与手动驱动螺杆76啮合。
130.开合螺母67与驱动螺杆76啮合后，用扳手卡在手动驱动螺杆76上端(手动驱动螺
杆76的第二端)上的方头76b，驱动螺杆76采用右旋设计，当顺时针旋转扳手来带动手动驱动螺杆76旋转，给驱动活塞21和运动转化轴8的上端(运动转化轴8的第二端)施加一向下的第二轴向力，驱动驱动活塞21、运动转化轴8、手动驱动螺杆76向下运动，实现阀门的关闭方向的复合运动，具体动作参见实施例1。
131.当逆时针旋转扳手来带动手动驱动螺杆76旋转，给驱动活塞21和运动转化轴8的上端(运动转化轴a的第二端)施加一向上的第一轴向力，驱动驱动活塞21、运动转化轴8、手动驱动螺杆76向上运动，实现阀门开启方向的复合运动，具体动作参见实施例1。
132.该实施例的驱动模块还包括一带有手柄的螺杆保护套77，在带有手柄的螺杆保护套77内设置有第四手动驱动螺杆孔77b并在带有手柄的螺杆保护套77的上端(带有手柄的保护套77的第二端)设置有方孔77a；带有手柄的螺杆保护套77的下端(带有手柄的螺杆保护套77的第一端)设有四个手动驱动手柄75；该带有手柄的螺杆保护套77具有如下两种功能：
133.在气动模式下，带有手柄的螺杆保护套77的下端(带有手柄的螺杆保护套77的第一端)套旋在驱动槽盘73上端的外螺纹上，对伸出驱动槽盘73上的第三手动驱动螺杆孔73b并伸入带有手柄的螺杆保护套77的第四手动驱动螺杆孔77b内的手动驱动螺杆76进行保护，防止手动驱动螺杆76的运动造成人身伤害和物品损坏。
134.在手动模式下，旋下带有手柄的螺杆保护套77并掉头，使得带有手柄的螺杆保护套77上端(带有手柄的保护套的第二端)的方孔77a套在手动驱动螺杆76的上端(手动驱动螺杆76的第二端)的末端的方头76b上，通过四个手动驱动手柄75转动带有手柄的螺杆保护套77即可带动手动驱动螺杆转动，给气缸运动提供动力(第一轴向力或第二轴向力)，具体动作参见实施例1。
135.以上显示和描述了一种模块化推拉及部分回转的阀门专用气缸的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权力要求书及其等同物界定。