專利名稱：扇型氣動(dòng)執(zhí)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種執(zhí)行器，具體是一種氣動(dòng)執(zhí)行器。
技術(shù)背景在一些自動(dòng)控制行業(yè)，特別是石油化工領(lǐng)域、食品制藥領(lǐng)域，為提高效 率，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化自動(dòng)化生產(chǎn)的企業(yè)，均采用氣動(dòng)執(zhí)行器自動(dòng)控制閥門等開關(guān)90度的設(shè)備器件。如圖l所示傳統(tǒng)的齒排式氣動(dòng)執(zhí)行器具有氣缸本體(10)，該本體中央 設(shè)有一通氣孔(12)，通氣缸中間腔室(6)。兩端設(shè)有兩個(gè)通氣孔(11、 14)， 和外腔室(1)相通。該氣缸本體(10)內(nèi)有兩個(gè)活塞(3、 8)，活塞(3、 8) 和齒條(4、 9)是一體的?；钊耐庵軋A嵌設(shè)有O型密封圈(2、 7)，將氣缸 本體分成內(nèi)外腔。高壓氣體由入口 (12)進(jìn)入時(shí)，活塞(3、 8)在高壓氣體 的作用下，向兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，兩側(cè)的空氣會(huì)通過出氣孔(11、 14)排除，活塞(3、 8)也帶動(dòng)齒條(4、 9)向兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，齒條撥動(dòng)中軸(5)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)控制的功能。該執(zhí)行器是將活塞的直線運(yùn)動(dòng)，通過齒條驅(qū)動(dòng)齒輪(5)變換 成90度轉(zhuǎn)動(dòng)。它的缺陷有1、是傳動(dòng)采用齒條、齒輪傳動(dòng)，這樣在傳動(dòng)過程中，就一 定會(huì)有傳動(dòng)滯后現(xiàn)象，隨著使用次數(shù)的增加，齒輪和齒條的磨損加劇、單邊 補(bǔ)償墊片(13)的磨損嚴(yán)重，滯后現(xiàn)象將更明顯，特別是用在比例式控制閥， 無(wú)辦法做到準(zhǔn)確控制。2、因?yàn)椴捎脗鹘y(tǒng)的O型密封圈，隨著O型密封圏磨損 的增加，密封性能就會(huì)逐漸下降。3、因?yàn)槭菣C(jī)械傳動(dòng)，增加動(dòng)力的消耗，降
低了傳動(dòng)效率。4、因?yàn)辇X條齒輪傳動(dòng)，而且活塞和氣缸要密封，這樣所有的 配合件均需要加工，制造成本高。如圖2所示，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子式執(zhí)行器主要由上氣缸本體，下氣缸本體(17)、 中軸轉(zhuǎn)子(15)和密封環(huán)(16)組成，當(dāng)上下缸體裝配到一起時(shí)，形成一個(gè) 密封氣缸室，密封環(huán)(16)和上下氣缸內(nèi)壁形成一密封環(huán)，將氣缸室分成兩 部分，當(dāng)通氣孔通氣時(shí)，氣體推動(dòng)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)中軸旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的功能。它有以下缺陷1、采用轉(zhuǎn)子上加的動(dòng)密封環(huán)和氣缸室內(nèi)腔形成密封結(jié)構(gòu)， 在使用過程中，動(dòng)密封環(huán)不可避免要磨損，要實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封環(huán)的完好密封，其 零件很多，制造成本和維修成本很高。2、其上下氣缸室內(nèi)腔也作為密封面， 也必須加工得很光滑和平整，制造成本大大增加。3、其中軸是非ISO結(jié)構(gòu)， 無(wú)法與閥門直接裝配，必須增加支架和連接件。4、進(jìn)出氣孔不是采用標(biāo)準(zhǔn) Namur型規(guī)格，與電磁閥無(wú)法直接裝配，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化快速裝配。所以是世界上 最昂貴的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器。 實(shí)用新型內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種扇 型氣動(dòng)執(zhí)行器，它傳動(dòng)無(wú)滯后、能耗少且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件少、生產(chǎn)成本低， 可直接與電磁閥連接，使用成本低。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是扇型氣動(dòng)執(zhí)行器，包括外殼體、安裝在外殼 體內(nèi)的中軸、轉(zhuǎn)子和密封裝置，轉(zhuǎn)子安裝在中軸上，密封裝置設(shè)置于轉(zhuǎn)子和 殼體之間，外殼體上設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口，外殼體由兩部分殼體組成，其特 征在于所述的轉(zhuǎn)子為扇型，密封裝置為一固定密封圈；該密封圈包括轉(zhuǎn)子 密封葉片和殼體密封葉片，轉(zhuǎn)子密封葉片位于密封圈內(nèi)側(cè)緊貼轉(zhuǎn)子的外表面， 殼體密封葉片位于密封圈的外側(cè)緊貼殼體的內(nèi)表面，轉(zhuǎn)子密封葉片與殼體密 封葉片的兩側(cè)呈"〉"、"〈"設(shè)置；在殼體密封葉片的外圍上兩側(cè)均設(shè)有凸臺(tái)，
密封圈通過凸臺(tái)鑲嵌于兩部分殼體的結(jié)合面處而固定。密封圈不僅在轉(zhuǎn)子與殼體內(nèi)表面之間形成密封，將殼體內(nèi)腔隔成兩個(gè)腔， 還起到兩殼體結(jié)合面處的密封作用；密封圈與殼體固裝在一起，生產(chǎn)時(shí)對(duì)殼 體內(nèi)表面的粗糙度要求不高，從而能降低生產(chǎn)成本；當(dāng)有空氣壓力時(shí)，轉(zhuǎn)子 密封葉片、殼體密封葉片將被氣壓緊密的壓在轉(zhuǎn)子、外殼體內(nèi)表面上，氣流 越大密封越緊密，密封效果越好。在該扇型氣動(dòng)執(zhí)行器中，為了使閥門與該執(zhí)行器直接裝配，減少連接件， 所述的中軸的兩端分別設(shè)置一中軸孔，兩中軸孔為雙規(guī)格IS05211標(biāo)準(zhǔn)接頭 軸孔；中軸兩端處的殼體上設(shè)有雙規(guī)格IS05211標(biāo)準(zhǔn)法蘭；殼體上的進(jìn)氣口、 出氣口為標(biāo)準(zhǔn)的Namur尺寸的接口 。所述的中軸和轉(zhuǎn)子鑄造為一體式，轉(zhuǎn)子帶動(dòng)中軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)有間隙， 無(wú)滯后現(xiàn)象，可以精確控制開度比例。所述的兩部分外殼體均為塑鋼制成，用注塑機(jī)一次壓注成形，機(jī)械性能 好，抗腐蝕性好，而且成本低；為了進(jìn)一步節(jié)約生產(chǎn)成本，兩殼體結(jié)構(gòu)及大 小完全相同， 一付模具即可生產(chǎn)出整個(gè)外殼體。中軸的兩端分別套裝有剛性固定套，剛性固定套的一端設(shè)有翻邊，翻邊 卡接在殼體上的凹槽內(nèi)；這樣將兩部分殼體牢固地卡在一起，保證內(nèi)腔有空 氣壓力時(shí)，外殼不會(huì)變形而影響ISO和Namur尺寸。位于轉(zhuǎn)子頂端與兩側(cè)扇形面連接的弧面的母線為圓弧，固定密封圈的頂 部與該弧面相適應(yīng)設(shè)為弧形；外殼體的內(nèi)表面與該弧面配合；能避免拐點(diǎn)處 的應(yīng)力集中和密封性能差的缺陷。更進(jìn)一步的技術(shù)方案中軸的一端連接螺旋式彈簧歸位器，該歸位器位 于殼體外，壽命提高到兩百萬(wàn)次。從開始啟動(dòng)到關(guān)閉行程輸出扭力衰減約10 %的耗損，降低了損耗。另一種方案還可在殼體內(nèi)設(shè)置復(fù)位彈簧，彈簧的一端連接轉(zhuǎn)子，另一端連接殼體，當(dāng)停電或無(wú)氣源時(shí)，彈簧收縮，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子使執(zhí)行器與閥門轉(zhuǎn)向 關(guān)閉或開啟狀態(tài)，最終亦停留在該狀態(tài)。本實(shí)用新型的有益效果是它傳動(dòng)無(wú)滯后、能耗少、出力大，使用效果 理想，可用于比例式控制閥；且由于結(jié)果簡(jiǎn)單、零件少降低了生產(chǎn)成本；實(shí) 現(xiàn)了直接與電磁閥連接，減少了連接件從而降低了使用成本；它還有體積小， 抗腐蝕性好，安裝方便，行程易調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。

圖1是現(xiàn)有的齒排式氣動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子式執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是本實(shí)用新型的一體式中軸、轉(zhuǎn)子的主視圖，圖5是圖4的左視圖，圖6是本實(shí)用新型外觀的主視圖，圖7是本實(shí)用新型外觀的后視圖，圖8是本實(shí)用新型外觀的仰視圖，圖9是本實(shí)用新型剛性固定套及殼體間的結(jié)構(gòu)示意圖，圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中l(wèi)外腔室，2 O型密封圈，3活塞，4齒條，5中軸，6中間腔室， 7〇型密封圈，8活塞，9齒條，IO氣缸本體，ll通氣孔，12入口， 13單邊 補(bǔ)償墊片，14難氣孔；15中軸轉(zhuǎn)子，16密封環(huán)，17下氣缸本體；18左外殼 體，19固定式密封圈，191轉(zhuǎn)子密封葉片，192殼體密封葉片，193凸臺(tái)，20 中軸，201軸孔，202軸孔，21轉(zhuǎn)子，211扇形面，212弧面，213加強(qiáng)筋， 22右外殼體，23通氣口， 24法蘭，25法蘭，26螺旋式彈簧歸位器，261螺 旋式彈簧，27復(fù)位彈簧，28剛性固定套。 具體實(shí)施方
實(shí)施例一如附圖3所示，該扇型氣動(dòng)執(zhí)行器的殼體由左外殼體18、右外殼體22組成。所述的兩外殼體均為塑鋼制成，用注塑機(jī)一次壓注成形，機(jī) 械性能好，抗腐蝕性好，而且成本低。兩外殼體結(jié)構(gòu)及大小完全相同，左外 殼體18旋轉(zhuǎn)180。即是右外殼體22，這樣一付模具即可生產(chǎn)出整個(gè)外殼體。 進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。殼體內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)子21，如圖4、圖5所示，該轉(zhuǎn)子為中空的扇型，中空 部分內(nèi)設(shè)有加強(qiáng)筋213，位于轉(zhuǎn)子21頂端與兩側(cè)扇形面211連接的弧面212 的母線為圓弧。該執(zhí)行器的中軸20的兩端分別設(shè)置一軸孔201、 202，可使該 執(zhí)行器直接與閥門連接，減少中間連接件。兩中軸孔為雙規(guī)格IS05211標(biāo)準(zhǔn) 接頭軸孔。生產(chǎn)過程中，在一根軸上拉兩種不同規(guī)格的軸孔很困難，所以可 在兩根軸分別加工一軸孔。然后中軸和扇型轉(zhuǎn)子在注塑或壓鑄時(shí)，通過預(yù)埋 中軸的方法將中軸20和轉(zhuǎn)子21直接鑄成一體。這樣還可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子21帶動(dòng)中 軸20轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)有間隙，無(wú)滯后現(xiàn)象，可以精確控制開度比例。中軸兩端 處的殼體上設(shè)有與該端軸孔配套的IS05211標(biāo)準(zhǔn)法蘭24、 25，如圖6、圖7 所示。轉(zhuǎn)子與殼體之間設(shè)置固定式密封圈19。該密封圈包括轉(zhuǎn)子密封葉片191 和殼體密封葉片192，轉(zhuǎn)子密封葉片191位于密封圈內(nèi)側(cè)緊貼轉(zhuǎn)子21的外表 面，殼體密封葉片192位于密封圈的外側(cè)緊貼殼體的內(nèi)表面，轉(zhuǎn)子密封葉片 191與殼體密封葉片192的兩側(cè)呈">"、"〈"設(shè)置；在殼體密封葉片的外圍 上兩側(cè)均設(shè)有凸臺(tái)193，密封圈通過凸臺(tái)193鑲嵌于左外殼體18、右外殼體 22的結(jié)合面處而固定。為保證密封效果，凸臺(tái)193與兩外殼體配合處均為圓 弧面配合。固定式密封圈19的頂部與弧面212相適應(yīng)設(shè)為弧形，外殼體的內(nèi)表面與 該弧面配合；能避免拐點(diǎn)處的應(yīng)力集中和密封性能差的缺陷。如圖8所示，為了方便安裝，殼體上的兩個(gè)通氣口 23為標(biāo)準(zhǔn)的均為Nainur
尺寸的接口。如圖9所示，中軸20的兩端分別套裝有剛性固定套28，剛性固定套的一 端設(shè)有翻邊，翻邊卡接在左、右外殼體上的凹槽內(nèi)；這樣將左外殼體18、右 外殼體22牢固地卡在一起，保證內(nèi)腔有空氣壓力時(shí)，外殼不會(huì)變形而影響ISO 和Namur尺寸。在殼體內(nèi)設(shè)置復(fù)位彈簧27，它的一端連接轉(zhuǎn)子21的加強(qiáng)筋213，另一端 連接殼體。當(dāng)停電或無(wú)氣源時(shí)，復(fù)位彈簧27收縮，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子21使執(zhí)行器與 閥門轉(zhuǎn)向關(guān)閉或開啟狀態(tài)，最終亦停留在該狀態(tài)。實(shí)施例二如圖10所示，與實(shí)施例一不同之處在于，該實(shí)施例中用螺旋 式彈簧歸位器26代替實(shí)施例一中的復(fù)位彈簧27，同樣可以實(shí)現(xiàn)使轉(zhuǎn)子復(fù)位的 功能。該歸位器位于殼體外，歸位器的螺旋式彈簧261 —端固定在其主軸上， 另一端固定在歸位器殼體上；歸位器的主軸連接執(zhí)行器中軸。螺旋式彈簧為 現(xiàn)有技術(shù)，該歸位器的結(jié)構(gòu)在機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)比較常見，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人 員很容易實(shí)現(xiàn)，不再贅述。由于螺旋式彈簧壽命長(zhǎng)可達(dá)兩百萬(wàn)次。而且能耗低，從開始啟動(dòng)到關(guān)閉 行程輸出扭力衰減約10%的耗損，所以生產(chǎn)使用時(shí)，優(yōu)選實(shí)施例二。
權(quán)利要求1、扇型氣動(dòng)執(zhí)行器，包括外殼體、安裝在外殼體內(nèi)的中軸、轉(zhuǎn)子和密封裝置，轉(zhuǎn)子安裝在中軸上，密封裝置設(shè)置于轉(zhuǎn)子和殼體之間，外殼體上設(shè)有進(jìn)氣口、出氣口，外殼體由兩部分殼體組成，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子為扇型，密封裝置為一固定密封圈；該密封圈包括轉(zhuǎn)子密封葉片和殼體密封葉片，轉(zhuǎn)子密封葉片位于密封圈內(nèi)側(cè)緊貼轉(zhuǎn)子的外表面，殼體密封葉片位于密封圈的外側(cè)緊貼殼體的內(nèi)表面，轉(zhuǎn)子密封葉片與殼體密封葉片的兩側(cè)呈“>”、”<”設(shè)置；在殼體密封葉片的外圍上兩側(cè)均設(shè)有凸臺(tái)，密封圈通過凸臺(tái)鑲嵌于兩部分殼體的結(jié)合面處而固定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的扇型氣動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于所述的中軸的兩 端分別設(shè)置一中軸孔，兩中軸孔為雙規(guī)格IS05211標(biāo)準(zhǔn)接頭軸孔；中軸兩端處 的殼體上設(shè)有雙規(guī)格IS05211標(biāo)準(zhǔn)法蘭;殼體上的進(jìn)氣口 、出氣口為標(biāo)準(zhǔn)的Namur尺寸的接口。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的扇型氣動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于所述的中軸和轉(zhuǎn)子鑄造為一體式。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的扇型氣動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于所述的兩部分外殼體均為塑鋼制成，兩殼體結(jié)構(gòu)及大小完全相同。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的扇型氣動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于中軸的兩端分別套裝有剛性固定套，剛性固定套的一端設(shè)有翻邊，翻邊卡接在殼體上的凹槽內(nèi)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的扇型氣動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于位于轉(zhuǎn)子頂端與兩側(cè)扇形面連接的弧面的母線為圓弧，固定密封圈的頂部與該弧面相適應(yīng)設(shè)為弧形；外殼體的內(nèi)表面與該弧面配合。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的扇型氣動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于中軸的一端連接螺旋式彈簧歸位器，該歸位器位于殼體外。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的扇型氣動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于殼體內(nèi)設(shè)有復(fù)位彈簧，彈簧的一端連接轉(zhuǎn)子，另一端連接殼體。
專利摘要一種扇型氣動(dòng)執(zhí)行器，屬于控制閥門開關(guān)的氣動(dòng)執(zhí)行器，包括外殼體、安裝在外殼體內(nèi)的中軸、轉(zhuǎn)子和密封裝置，其特征是所述的轉(zhuǎn)子為扇型，密封裝置為一固定密封圈；該密封圈包括轉(zhuǎn)子密封葉片和殼體密封葉片，轉(zhuǎn)子密封葉片位于密封圈內(nèi)側(cè)緊貼轉(zhuǎn)子的外表面，殼體密封葉片位于密封圈的外側(cè)緊貼殼體的內(nèi)表面，轉(zhuǎn)子密封葉片與殼體密封葉片的兩側(cè)呈“＞”、”＜”設(shè)置；在殼體密封葉片的外圍上兩側(cè)均設(shè)有凸臺(tái)，密封圈通過凸臺(tái)鑲嵌于兩部分殼體的結(jié)合面處而固定。它能耗少且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件少、生產(chǎn)成本低，適于自動(dòng)控制閥門等開關(guān)90度。
文檔編號(hào)F15B15/08GK201053422SQ20072002328
公開日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者盧國(guó)珍 申請(qǐng)人:濟(jì)南高仕機(jī)械制造有限公司