气路正压保护系统及单作用气动阀门气缸

摘要

本发明提供了一种气路正压保护系统及单作用气动阀门气缸，涉及气动阀门气缸领域。气路正压保护系统包括气缸、定位器、控制器和气路正压结构，气缸内部具有第一腔室和第二腔室，定位器设置于气缸且用于检测活塞的位置并传递检测数据至控制器，气路正压结构包括第一阀、第二阀，气路正压保护系统包括第一状态和第二状态，第一状态下，第一阀开启，第二阀关闭，第一腔室进气，第二腔室排气，第二状态下，第二阀开启，第一阀关闭，第一腔室排气且第一腔室排出的气体进入第二腔室。单作用气动阀门气缸包括气路正压保护系统，气路正压结构设置于定位器。气路正压保护系统及单作用气动阀门气缸能够以低廉的成本保障气路的洁净，提升部件的使用寿命。

权利要求

1.一种气路正压保护系统，其特征在于，包括气缸、定位器、控制器和气路正压结构，所述气缸包括缸体和活塞，所述缸体内部具有气腔，所述活塞将所述气腔分隔为第一腔室和第二腔室，所述缸体包括第一气口和第二气口，所述定位器设置于所述气缸且用于检测所述活塞的位置并传递检测数据至所述控制器，所述气路正压结构包括第一阀、第二阀、膜片式单向阀、第一进气口和第一排气口，所述膜片式单向阀包括第二进气口和第二排气口；

所述第一进气口通过所述第一气口与所述第一腔室相连且通过所述第一阀调节连通或者关闭，所述第一气口通过所述第二气口与所述第二腔室相连且通过所述第二阀调节连通或者关闭，所述第一气口与所述第二进气口相连且通过所述第二阀调节连通或者关闭，所述第二排气口与所述第一排气口连通，所述控制器能够控制所述第一阀和所述第二阀开启或关闭；

所述气路正压保护系统包括第一状态和第二状态，所述第一状态下，所述第一阀开启，所述第二阀关闭，所述第一腔室进气，所述第二腔室排气，所述第二状态下，所述第二阀开启，所述第一阀关闭，所述第一腔室排气且所述第一腔室排出的气体进入所述第二腔室。

2.根据权利要求1所述的气路正压保护系统，其特征在于，所述膜片式单向阀包括壳体、膜片和弹簧，所述壳体内部具有空腔，所述膜片将所述空腔分隔为排气腔和弹簧腔，所述弹簧设置于所述弹簧腔，所述弹簧使所述膜片封闭所述第二排气口，有气体从所述第二进气口进入且能推动所述膜片时，所述第二进气口与所述第二排气口连通。

3.根据权利要求2所述的气路正压保护系统，其特征在于，所述膜片的位于所述排气腔的一侧的面积为1.99cm2-2.01cm2，所述第二排气口的孔径为1.99mm-2.01mm。

4.根据权利要求2或3所述的气路正压保护系统，其特征在于，所述膜片采用橡胶制作。

5.根据权利要求2所述的气路正压保护系统，其特征在于，所述弹簧使所述膜片封闭所述第二排气口的推力为0.1N。

6.根据权利要求1所述的气路正压保护系统，其特征在于，所述气路正压保护系统还包括用于将压缩空气过滤、减压、去油雾的空气净化构件，所述空气净化构件与所述第一进气口连通。

7.根据权利要求1所述的气路正压保护系统，其特征在于，所述第一腔室中的气压大于所述第二腔室中的气压。

8.一种单作用气动阀门气缸，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的气路正压保护系统，所述气路正压结构设置于所述定位器。

9.根据权利要求8所述的单作用气动阀门气缸，其特征在于，所述定位器包括第一汇流板、第二汇流板和组合密封圈，所述组合密封圈设置于所述第一汇流板与所述第二汇流板之间，所述第一阀和所述第二阀设置于所述第一汇流板，所述膜片式单向阀设置于所述组合密封圈，所述第一进气口和所述第一排气口设置于所述第二汇流板。

10.根据权利要求8所述的单作用气动阀门气缸，其特征在于，所述定位器还包括电气信号接口，所述控制器通过所述电气信号接口接收信号或者发出信号。

说明书

气路正压保护系统及单作用气动阀门气缸

技术领域

[0001] 本发明涉及气动阀门气缸领域，具体而言，涉及一种气路正压保护系统及单作用气动阀门气缸。

背景技术

[0002] 对于单作用气动阀门气缸而言，当阀门关闭时，非工作腔会通过通孔向周围环境吸取粉尘、水汽等污染物。而当这些污染物进入气缸上腔室后，无法排除或者逃逸出去，久而久之会对气缸内部零件(弹簧、活塞导线件、活塞密封圈)产生伤害、锈蚀等。

[0003] 现有免维护阀门气缸，免维护气缸生产工艺是:将弹簧、活塞、密封圈等安装好了后将气缸上下盖焊死，不可拆卸。一旦异物进入气缸，气缸面临报废风险。所以更希望气缸免受外接环境入侵。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种气路正压保护系统，其能够提升气缸的使用寿命。

[0005] 本发明的另外一个目的在于提供一种单作用气动阀门气缸，其能够通过保障气路的洁净来提升使用寿命。

[0006] 本发明的实施例是这样实现的：

[0007] 本发明的实施例提供了一种气路正压保护系统，包括气缸、定位器、控制器和气路正压结构，所述气缸包括缸体和活塞，所述缸体内部具有气腔，所述活塞将所述气腔分隔为第一腔室和第二腔室，所述缸体包括第一气口和第二气口，所述定位器设置于所述气缸且用于检测所述活塞的位置并传递检测数据至所述控制器，所述气路正压结构包括第一阀、第二阀、单向阀、第一进气口和第一排气口，所述单向阀包括第二进气口和第二排气口。所述第一进气口通过所述第一气口与所述第一腔室相连且通过所述第一阀调节连通或者关闭，所述第一气口通过所述第二气口与所述第二腔室相连且通过所述第二阀调节连通或者关闭，所述第一气口与所述第二进气口相连且通过所述第二阀调节连通或者关闭，所述第二排气口与所述第一排气口连通，所述控制器能够控制所述第一阀和所述第二阀开启或关闭。所述气路正压保护系统包括第一状态和第二状态，所述第一状态下，所述第一阀开启，所述第二阀关闭，所述第一腔室进气，所述第二腔室排气，所述第二状态下，所述第二阀开启，所述第一阀关闭，所述第一腔室排气且所述第一腔室排出的气体进入所述第二腔室。

[0008] 另外，根据本发明的实施例提供的气路正压保护系统，还可以具有如下附加的技术特征：

[0009] 在本发明的可选实施例中，所述单向阀为膜片式单向阀，所述膜片式单向阀包括壳体、膜片和弹簧，所述壳体内部具有空腔，所述膜片将所述空腔分隔为排气腔和弹簧腔，所述弹簧设置于所述弹簧腔，所述弹簧使所述膜片封闭所述第二排气口，有气体从所述第二进气口进入且能推动所述膜片时，所述第二进气口与所述第二排气口连通。

[0010] 在本发明的可选实施例中，所述膜片的位于所述排气腔的一侧的面积为1.99cm2-2.01cm2，所述第二排气口的孔径为1.99mm-2.01mm。

[0011] 在本发明的可选实施例中，所述膜片采用橡胶制作。

[0012] 在本发明的可选实施例中，所述弹簧使所述膜片封闭所述第二排气口的推力为0.1N。

[0013] 在本发明的可选实施例中，所述气路正压保护系统还包括用于将压缩空气过滤、减压、去油雾的空气净化构件，所述空气净化构件与所述第一进气口连通。

[0014] 在本发明的可选实施例中，所述第一腔室中的气压大于所述第二腔室中的气压。

[0015] 本发明的实施例提供了一种单作用气动阀门气缸，包括上述任一项的气路正压保护系统，所述气路正压结构设置于所述定位器。

[0016] 在本发明的可选实施例中，所述定位器包括第一汇流板、第二汇流板和组合密封圈，所述组合密封圈设置于所述第一汇流板与所述第二汇流板之间，所述第一阀和所述第二阀设置于所述第一汇流板，所述单向阀设置于所述组合密封圈，所述第一进气口和所述第一排气口设置于所述第二汇流板。

[0017] 在本发明的可选实施例中，所述定位器还包括电气信号接口，所述控制器通过所述电气信号接口接收信号或者发出信号。

[0018] 本发明的有益效果是：

[0019] 气路正压保护系统借助膜片式单向阀，实现了第一状态和第二状态的转化，使得气路中的空气始终洁净，防止了杂质对部件的侵蚀，提高气缸的使用寿命，并且也是一种废物再利用，对于成本控制而言极为有利。单作用气动阀门气缸通过整合气路正压结构与定位器，在低廉的花费下使得整体结构更加紧凑而可靠。

附图说明

[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0021] 图1为本发明的实施例1提供的气路正压保护系统的开阀动作时的原理图；

[0022] 图2为本发明的实施例1提供的气路正压保护系统的关阀动作时的原理图；

[0023] 图3为图2的A部分的局部放大图；

[0024] 图4为本发明的实施例2提供的单作用气动阀门气缸的结构示意图；

[0025] 图5为图4所示的单作用气动阀门气缸的部分构件的分解示意图；

[0026] 图6为图5所示的第一汇流板的结构示意图。

[0027] 图标：100-气路正压保护系统；10-气缸；11-缸体；112-第一腔室；114-第二腔室；116-第一气口；118-第二气口；13-活塞；30-定位器；31-第一汇流板；33-第二汇流板；35-组合密封圈；40-控制器；50-气路正压结构；51-第一阀；52-第二阀；53-第一进气口；54-第一排气口；55-膜片式单向阀；552-壳体；5521-排气腔；5523-弹簧腔；554-膜片；556-弹簧；
557-第二进气口；558-第二排气口；70-空气净化构件；200-单作用气动阀门气缸；210-电气信号接口。

具体实施方式

[0028] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0029] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0030] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0031] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0032] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0033] 实施例1

[0034] 请参照图1和图2，本实施例提供了一种气路正压保护系统100，包括气缸10、定位器30、控制器40和气路正压结构50。

[0035] 具体的，气缸10包括缸体11和活塞13，缸体11内部具有气腔。活塞13将气腔分隔为第一腔室112和第二腔室114，缸体11包括第一气口116和第二气口118。定位器30设置于气缸10且用于检测活塞13的位置并传递检测数据至控制器40。

[0036] 气路正压结构50包括第一阀51、第二阀52、单向阀、第一进气口53和第一排气口54，单向阀包括第二进气口557和第二排气口558。

[0037] 详细的，第一进气口53通过第一气口116与第一腔室112相连且通过第一阀51调节连通或者关闭；第一气口116通过第二气口118与第二腔室114相连且通过第二阀52调节连通或者关闭；第一气口116与第二进气口557相连且通过第二阀52调节连通或者关闭；第二排气口558与第一排气口54连通，控制器40则能够控制第一阀51和第二阀52开启或关闭。

[0038] 此外，气路正压保护系统100还包括用于将压缩空气过滤、减压、去油雾的空气净化构件70，空气净化构件70与第一进气口53连通。

[0039] 请结合图3，本实施例的单向阀为膜片式单向阀55。膜片式单向阀55包括壳体552、膜片554和弹簧556，壳体552内部具有空腔，膜片554将空腔分隔为排气腔5521和弹簧腔5523。

[0040] 弹簧556设置于弹簧腔5523，弹簧556使膜片554封闭第二排气口558，有气体从第二进气口557进入且能推动膜片554时，第二进气口557与第二排气口558连通。

[0041] 具体的，膜片554的位于排气腔5521的一侧的面积为1.99cm2-2.01cm2，优选的，膜片554的位于排气腔5521的一侧的面积为2.00cm2。第二排气口558的孔径为1.99mm-2.01mm，优选的，第二排气口558的孔径为2.00mm。

[0042] 进一步的，膜片554采用橡胶制作。而弹簧556使膜片554封闭第二排气口558的推力为0.1N。

[0043] 本实施例的原理是：

[0044] 气路正压保护系统100包括了第一状态和第二状态。

[0045] 整个气路正压保护系统100处于第一状态时，活塞13向上运动，第一阀51开启，第二阀52关闭。第一腔室112进气，第二腔室114排气。

[0046] 具体的，进入第一腔室112的压缩空气首先经过了空气净化构件70的过滤、减压、去油雾的净化过程，该过程同一般的压缩空气净化过程一样，主要是使得进入第一腔室112的压缩空气足够干净，以保护管路以及一些部件，避免受到不洁的压缩空气的侵蚀。

[0047] 此时，第二腔室114原有的气体通过第二气口118向外排出，气体经由膜片式单向阀55，首先通过第二进气口557进入排气腔5521，气体的压力大于弹簧556对膜片554的推力时，膜片554被气体推开，第二进气口557与第二排气口558连通，气体得以顺利通过并且最终从第一排气口54排出。

[0048] 当活塞13向下运动，做关阀动作时，气路正压保护系统100进入第二状态。第一腔室112中的气体排出，而第二腔室114则会产生负压，从外界吸入气体。此时，控制器40根据定位器30反馈的活塞13的位置来控制第二阀52开启，并控制第一阀51关闭。

[0049] 第一腔室112中的气体从第一气口116排出，行经第二阀52。第二阀52此时的开启状态使得第一气口116与第二气口118，第一气口116与第二进气口557均为连通之态。第二腔室114中形成的负压，使得压缩空气从第一腔室112出来后被大量吸入第二腔室114，而第二腔室114盈满后，多余的压缩空气则顶开膜片554，进而通过第二排气口558排出至第一排气口54并最终排到外部环境中。之后又可以再次进入第一状态，在气体控制阀门的过程中，第一状态和第二状态根据控制指令可以相互反复交替。

[0050] 这样的第一状态和第二状态的相互转变过程中，可以保障第二腔室114中的气体始终是洁净的，进而避免吸入一些工作环境中可能有的粉尘、水汽等，以此达到保护气路的目的。

[0051] 在上述过程中，第一腔室112排气减少的气体体积与第二腔室114增加的体积是一致的，而第一腔室112中的气体的压力一般为2-5个大气压，第二腔室114吸入气体后的压力约为一个大气压，根据理想气体方程显然可以得知，第一腔室112中排出的气体完全能够盈满第二腔室114，并且还有结余。

[0052] 结余的气体通过膜片式单向阀55时，由于膜片554面积较大，弹簧556推力较小，而第二排气口558也很小，大约0.1bar压力就可以使得膜片554动作，这就保证了第二腔室114百分百不被堵死。拥有结余气体排放的过程后，在排气的气路上就形成了正压，即相对于第二腔室114吸取外部环境的气体的负压情况而言是个相反的过程，这就使得外部气体无法从第一排气口54反向进入第二排气口558，也就无法进入第二腔室114。

[0053] 这样既保护了气路的洁净，又能保障气缸10的洁净。同时，这也是对于第一腔室112中的废气的一种再次利用，无需为了填补第二腔室114而额外补充气体来形成正压气路。

[0054] 此外，选用橡胶来制作膜片554，成本低廉，这样的创新的膜片式单向阀55，在构建气路正压保护系统100的过程中，能够以非常低的代价，起到提升气缸10的使用寿命的作用，因为气缸10中的气体始终是洁净的，其使用寿命可提升50％以上。

[0055] 本实施例的气路正压保护系统100，将定位器30的检测结果反馈至控制器40，控制器40根据操作需求对第一阀51和第二阀52进行控制，结合膜片式单向阀55，进而实现第一状态和第二状态的交替转化，在这样的转化过程中，第一腔室112中的压缩空气得到更充分的利用，在气路中形成正压，使得整个气路中的气体都是洁净气体，避免气缸10等部件受到工作环境中的粉尘、水汽等杂质的侵蚀，以低廉的成本，提升了气缸10的使用寿命。

[0056] 实施例2

[0057] 请参照图4、图5和图6，本实施例提供了一种单作用气动阀门气缸200，包括实施例1中的气路正压保护系统100，气路正压结构50设置于定位器30。

[0058] 具体的，定位器30包括第一汇流板31、第二汇流板33和组合密封圈35，组合密封圈35设置于第一汇流板31与第二汇流板33之间。第一阀51和第二阀52设置于第一汇流板31，单向阀设置于组合密封圈35，第一进气口53和第一排气口54设置于第二汇流板33。

[0059] 需要说明的是，图4中的第一气口116、第二气口118、第一进气口53、第一排气口54和图5中的第一气口116、第二气口118、第一进气口53、第一排气口54是压缩空气流动时的经过的同一结构。譬如第一气口116在图4中是位于气缸10上，在图5中是位于第二汇流板33上，这表明，压缩空气从图4中的第一气口116进入后，是流动到图5中的第一气口116后才进行下一步动作的，在进行下一步动作之前压缩空气所处的地方都为第一气口116的部分而不是其他什么结构。第二气口118、第一进气口53、第一排气口54也是如此。

[0060] 此外，单作用气动阀门气缸200还包括电气信号接口210，控制器40通过电气信号接口210接收信号或者发出信号。譬如接收定位器30的传来的活塞13位置信号，以及发出开闭第一阀51或者第二阀52的控制信号。

[0061] 单作用气动阀门气缸200，通过第一汇流板31和第二汇流板33将气路正压结构50整合到定位器30内，组合密封圈35将第一汇流板31和第二汇流板33分隔开来，使二者的气体交流仅能通过单向阀实现，保障了气路正压保护系统100的完整性。并且有效利用了定位器30的内部空间，使得单作用气动阀门气缸200的整体结构更加紧凑且稳定。

[0062] 特别的，使用了膜片式单向阀55以后，其动作可靠，能够完成所需的动作。并且，即使弹簧556失效或者膜片554破裂损坏，也不会影响到定位器30的使用，定位器30仍然能够继续执行其阀门定位功能，不受冲击。这对于控制维修成本而言极为有利。

[0063] 本实施例的单作用气动阀门气缸200，通过将气路正压保护系统100中的气路正压结构50整合到定位器30中，并且将定位器30与气缸10连接在一起，其自身结构十分紧凑，可靠性高，实现了防止工作环境中的粉尘、水汽等杂质进入气路的目标，并且提升了气缸10的使用寿命，还对定位器30的工作无影响。以低廉的成本实现了气路保护。

[0064] 综上所述，气路正压保护系统100借助膜片式单向阀55，实现了第一状态和第二状态的转化，使得气路中的空气始终洁净，防止了杂质对部件的侵蚀，提高气缸10的使用寿命，并且也是一种废物再利用，对于成本控制而言极为有利。单作用气动阀门气缸200通过整合气路正压结构50与定位器30，在低廉的花费下使得整体结构更加紧凑而可靠，对于气路保护以及部件保护而言都是十分有益的。

[0065] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。