本发明涉及一种驱动阀门的气动执行器，包括气缸体，设置在气缸体内的活塞，活塞的限位机构，设置在气缸体两端的端盖，连接活塞的传动机构和由传动机构驱动的执行器轴，气缸体被活塞分隔成内腔和外腔，内、外腔分别通过气道与气源控制阀门连接；其特征在于：内腔的壁面上开设有连通大气的通气孔，其开孔位置与活塞行程的极限位置之间留有间隙，开孔面积不小于活塞面积的5‰，最佳为活塞面积的1％以上，通气孔外设置有控制阀。本发明中通气孔控制阀的启闭与内、外腔的接气断气控制联动，可以实现内、外腔与气源和大气的快速连通，从而能够按设定的动作顺序快速完成蝶阀的开启和球阀的启闭动作。本发明可以广泛用于各种200毫米以上大口径阀门的驱动过程。
1.一种驱动阀门的气动执行器，包括气缸体，设置在所述气缸体内的活塞，所述活塞的限位机构，设置在所述气缸体两端的端盖，连接所述活塞的传动机构和由所述传动机构驱动的执行器轴，所述气缸体被活塞分隔成内腔和外腔，所述内、外腔分别通过气道与气源控制阀门连接；其特征在于：所述内腔的壁面上开设有连通大气的通气孔，其开孔位置与所述活塞行程的极限位置之间留有间隙，开孔面积不小于活塞面积的5‰，所述通气孔外设置有控制阀。
2.根据权利要求1所述的一种驱动阀门的气动执行器，其特征在于：当所述活塞平移压缩外腔至极限位置时，所述活塞与其临近的端盖之间留有蓄压空间。
3.根据权利要求2所述的一种驱动阀门的气动执行器，其特征在于：被驱动的阀门为球阀时，所述蓄压空间容积不小于活塞面积×活塞行程的50％。
4.根据权利要求2所述的一种驱动阀门的气动执行器，其特征在于：被驱动的阀门为蝶阀时，所述蓄压空间容积不小于活塞面积×活塞行程的20％。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种驱动阀门的气动执行器，其特征在于：所述内、外腔具有如下三种供气状态：
6.根据权利要求5所述的一种驱动阀门的气动执行器，其特征在于：所述三种供气状态的运行顺序如下：A、供气切换至状态1)，所述活塞移至所述外腔最小极限位置；
B、供气切换至状态2)，所述活塞因限位机构和被驱动阀门的密封阻力的共同作用保持不动，此时所述内、外腔均蓄有高压气体；
C、供气切换至状态3)，同时开启通气孔控制阀，此时内腔气压瞬间下降至常压，所述外腔内的高压气体会迅速推动所述活塞带动所述传动机构驱动所述执行器轴高速转动，通过与所述执行器轴连接的阀杆带动被驱动阀门。
7.根据权利要求1或2或3或4或6所述的一种驱动阀门的气动执行器，其特征在于：所述气缸体内通过一个所述活塞将其分成两个腔体，定义其中的一个为内腔，定义另一个为外腔。
8.根据权利要求5所述的一种驱动阀门的气动执行器，其特征在于：所述气缸体内通过一个所述活塞将其分成两个腔体，定义其中的一个为内腔，定义另一个为外腔。
9.根据权利要求1或2或3或4或6所述的一种驱动阀门的气动执行器，其特征在于：所述气缸体内通过两个所述活塞将其分成中间一个内腔和两端通过所述气道连通的两个外腔。
10.根据权利要求5所述的一种驱动阀门的气动执行器，其特征在于：所述气缸体内通过两个所述活塞将其分成中间一个内腔和两端通过所述气道连通的两个外腔。
一种驱动阀门的气动执行器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种阀门的气动执行器，特别是关于一种可驱动200毫米以上大口径阀门的气动执行器。
背景技术
[0002] 市场现有的驱动蝶阀、球阀等阀门的气动执行器一般为气缸活塞结构，利用气体压力推动活塞在气缸内做直线运动，再利用齿轮、齿条、拨叉、联杆等结构将活塞的平动为执行器轴的转动。执行器轴再通过连轴节将动力输出至阀门阀杆上，从而带动阀门转动。为使执行器轴只承受扭矩不承受弯矩，气动执行器内一般有两个相对运动的活塞，对称的驱动执行器轴。这两个活塞将气缸分隔为两个等压连通的外腔与一个内腔。
[0003] 由于传统气动执行器的动力来源于气缸腔体内活塞两侧的气压差，因此其动力大小决定于气源供气压力，而其动作速度则受限于气缸两腔充放气的速度。由于阀门越大，需要气动执行器的缸径也越大，相应的耗气量也随之增大，然而与气动执行器相配的送气管路则不可能成比例放大，从成本考虑也不宜成比例放大，且送气阻力还受到管路长度的影响。综合这些影响送气速度的因素，造成了现有气动执行器在带动小阀门，如DN150以下的阀门时，执行速度较快，而带动大阀门时则速度非常慢。如现有气动执行器带动DN150中线对夹式蝶阀执行一次开启或关闭动作的时间约0.3-0.5秒，而带动DN250蝶阀动作一次的时间则需要约10秒，带动DN400阀门动作一次需要约30秒。阀门越大动作越慢。
发明内容
[0004] 针对上述问题，本发明提出了一种能够驱动大口径阀门高速动作的气动执行器。
[0005] 为实现以上目的，本发明采取以下技术方案：一种驱动阀门的气动执行器，包括气缸体，设置在所述气缸体内的活塞，所述活塞的限位机构，设置在所述气缸体两端的端盖，连接所述活塞的传动机构和由所述传动机构驱动的执行器轴，所述气缸体被活塞分隔成内腔和外腔，所述内、外腔分别通过气道与气源控制阀门连接；其特征在于：所述内腔的壁面上开设有连通大气的通气孔，其开孔位置与所述活塞行程的极限位置之间留有间隙，开孔面积不小于活塞面积的5‰，最佳为活塞面积的1％以上，所述通气孔外设置有控制阀。
[0006] 当所述活塞平移压缩外腔至极限位置时，所述活塞与其临近的端盖之间留有蓄压空间。
[0007] 被驱动的阀门为球阀时，所述蓄压空间容积不小于活塞面积×活塞行程的50％，最佳蓄压空间容积大于活塞面积×活塞行程的80％。
[0008] 被驱动的阀门为蝶阀时，所述蓄压空间容积不小于活塞面积×活塞行程的20％，最佳蓄压空间容积大于活塞面积×活塞行程的40％。
[0009] 所述内、外腔具有如下三种供气状态：1)内腔接气源，外腔接大气；2)内、外腔都接气源；3)内腔切断气源接大气，外腔接气源。
[0010] 所述三种供气状态的运行顺序如下：A、供气切换至状态1)，所述活塞移至所述外腔最小极限位置；B、供气切换至状态2)，所述活塞因限位机构和被驱动阀门的密封阻力的共同作用保持不动，此时所述内、外腔均蓄有高压气体；C、供气切换至状态3)，同时开启通气孔控制阀，此时内腔气压瞬间下降至常压，所述外腔内的高压气体会迅速推动所述活塞带动所述传动机构驱动所述执行器轴高速转动，通过与所述执行器轴连接的阀杆带动被驱动阀门。
[0011] 所述气缸体内通过一个所述活塞将其分成两个腔体，定义其中的一个为内腔，定义另一个为外腔。
[0012] 所述气缸体内通过两个所述活塞将其分成中间一个内腔和两端通过所述气道连通的两个外腔。
[0013] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的动作速度不受气缸充放气速度的制约，使阀门的动作速度得到质的提高。2、本发明由于在缸体上设置了一通气孔，因此当它开启时，具有通气孔的腔体内的压力能够瞬间从高压降至常压。3、本发明由于外腔设有蓄压空间，因此该装置做高速动作时，预蓄的高压气体能够加速活塞向内腔移动，并且活塞的高速运动会通过传动机构带动执行器轴高速转动。4、由于本发明中通气孔控制阀的启闭与内、外腔的接气断气控制联动，因此可以实现内、外腔与气源和大气的快速连通，从而能够按设定的动作顺序快速完成蝶阀的开启和球阀的启闭动作。
附图说明
[0014] 图1是本发明的结构示意图
[0015] 图2是本发明的原理图
[0016] 图3是本发明与外围设备整体的系统连接图
具体实施方式
[0017] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0018] 如图1、图2所示，本发明包括一气缸体1，气缸体1的两端分别固定连接一密封端盖2，气缸体1内设置有两活塞3及相应的限位机构4，两活塞3将气缸体1分成一内腔A和两外腔B。气缸体1上设置有两气道5、6，内腔A与外腔B分别设置有气道5、6。在内腔A的壁面上开有一通气孔7，气缸体1的中心设置有一执行器轴8，在执行器轴8的外缘上设置有一齿轮9，在两活塞3的内端对称设置有两齿条10，两齿条10分别啮合在齿轮9的两侧，执行器轴8固定连接一蝶阀11的阀杆。气道5、6通过一气源控制阀门12为内腔A和外腔B供气，在通气孔7的外部通过一连接节13连接一控制阀14，在控制阀14的顶部连接一消声器15。气缸体1的内腔A和两外腔B通过气源控制阀门12和控制阀14的操作，具有以下三种通气状态：
[0019] a、内腔连通气源，两外腔连通大气；
[0020] b、内腔和两外腔都连通气源；
[0021] c、内腔切断气源连通大气，两外腔连通气源；
[0022] 上述实施例中，每一外腔B中，从密封端盖2到活塞3之间的最小空间为蓄压空间，蓄压空间是根据功能需求、制造成本、生产工艺、安装条件等确定的。对于被驱动阀门为球阀的，蓄压空间需不小于活塞面积×活塞行程的50％，对于被驱动阀门为蝶阀的，蓄压空间需不小于活塞面积×活塞行程的20％。为达到最佳快动效果，对于被驱动阀门为球阀的，蓄压空间不小于活塞面积×活塞行程的80％，对于被驱动阀门为蝶阀的，蓄压空间不小于活塞面积×活塞行程的40％。
[0023] 上述实施例中，通气孔8的开孔位置与活塞行程的极限位置之间留有间隙，开孔面积不小于活塞面积的5‰，最佳为活塞面积的1％以上。
[0024] 上述实施例中，连接在两活塞3与执行器轴8之间的传动机构，除已经描述的齿轮与齿条的啮合之外，还可以采用其它各种常用的拉杆结构、拨叉结构等传动机构。
[0025] 上述实施例中，限位机构还可以采用其它常用的结构，如顶杆结构、顶丝结构、凸轮结构等。为了缓冲活塞高速运动产生的撞击力，延长执行器的寿命，限位机构4上可以设置有弹性元件，如压缩弹簧、弹簧片等。
[0026] 本发明工作时，按以下动作顺序进行：
[0027] 1、气源通过气源控制阀门12向内腔A通气，两外腔B与大气连通；此时两活塞3向两侧移动，直至到达两外腔B外侧的极限位置；
[0028] 2、气源通过气源控制阀门12同时向内腔A和两外腔B通气；此时活塞因限位机构4与阀门14的密封阻力作用保持在两外腔B的极限位置不动；
[0029] 3、气源通过气源控制阀门12向两外腔B继续通气，同时打开控制阀14将气缸体1上的通气孔7连通大气；此时内腔A的气压瞬间下降至常压，两外腔B的蓄压空间内蓄有的高压气体，会迅速推动两活塞3向内腔A运动。上述两活塞3的高速运动会通过传动机构带动执行器轴9高速转动，从而实现蝶阀12的开启时间为0.3秒。
