一种气液联动执行机构的制作方法

1.本发明涉及一种阀门设备，尤其是涉及一种用于快关阀门系统的气液联动执行机构。


背景技术：

2.气体的输送通常是采用管道运输，为了提高输送效率，通常要使管路内保持一定的高压（输送管路中的高压气体压力范围在0.5-5mpa，通常在0.5-2.5mpa）。同时为了在需要时阻断管路，还需要在管路上设置一定数量的阀门，为了有效的控制阀门，需要利用执行机构进行控制。随着输送距离的加长，管路必然会经过野外等基础条件很差的区域，而在上述区域中，如何保证控制阀门的可靠性就显得尤为重要。
3.现有技术中，较为普遍的是采用气液联动执行机构。该执行机构是一种安装在天然气等高压管道上的，用于控制天然气管道阀门开启或关闭的装置，其主要以天然气管道内的高压天然气为动力，以储存的液压油为驱动介质进行控制，通常的作法是利用气液混合储罐进行蓄能，将储罐上部与输气管路相连通，利用管路中的气体，对储罐下部的液体施加压力，进而通过控制阀等的配合下在需要时驱动液体执行器动作。
4.但上述结构中，存在如下不足：1、受输气管路中的气体压力限制，控制系统压力低，所需气液储罐体积庞大，耗气量大；2、在工作过程中气液接触，容易造成液压油等液体污染，并进而影响执行机构的精度及可靠性；3、气体可能会混入液体中，影响执行器的可靠性；4、执行器的工作压力小于输送的高压气体的压力，导致执行压力较小，而为了获得较大的执行力，就需要提高面积，从而导致设备体积庞大。


技术实现要素：

5.本发明的目的是：提供一种气液联动执行机构，以解决现有技术中的问题。
6.本发明是通过如下技术方案实现的：一种气液联动执行机构，其特征在于：包括通过加压管路相连通的高压储能器和低压储能器；在加压管路上还设置有两个单向阀，在两个单向阀之间的加压管路上设置有加压泵，所述加压泵用于将低压储能器中的液压油泵入高压储能器；还包括执行机构，所述执行机构包括与阀门相配合的执行油缸，所述执行油缸的供油口与供油管相连通，回油口与回油管相连通；还包括换向阀，换向阀分别与高压储能器、低压储能器、供油管以及回油管相连通。
7.进一步的：还包括手动泵，手动泵设置在加压管路上，且位于两个单向阀之间。
8.进一步的：在供油管以及回油管上分别设置有限流阀。
9.进一步的：换向阀三种状态：停止状态，工作状态，回复状态，使管路在工作状态、停止状态与回复状态之间进行切换；其中，工作状态下，高压储能器与供油管相连通，且低压储能器与回油管相连通；回复状态下，低压储能器与供油管相连通，且高压储能器与回油
管相连通；停止状态下，高压储能器及低压储能器油路均被截止，油缸处于锁止状态。
10.进一步的：所述加压泵通过控制阀与高压气体管路相连通，加压泵包括t形活塞，t形活塞较大一侧朝向气体腔，较小一侧朝向液体腔。
11.进一步的：所述加压泵为气动泵或者往复式气动活塞。
12.进一步的：所述执行油缸为直行程油缸或旋转型油缸。
13.本发明的优点是：1、本发明采用气液分离式高压储能器为执行端提供高压液体，该液体压力高，从而节省了体积；2、气液不接触，避免了污染，提高了系统的可靠性；3、无气体做为动力时，可通过手动泵实现蓄能；且可在空闲时间提前进行蓄能，防止影响效率；4、采用高压执行器，整体体积较小，可靠性好。
附图说明
14.图1是本发明的整体结构示意图。
15.图中序号说明：1为高压储能器、2为低压储能器、3为加压泵、4为加压管路、5为执行机构、6为执行油缸、7为供油口、8为供油管、9为回油口、10为回油管、11为换向阀、12为手动泵、13为单向阀、14为限流阀、15为控制阀、16为t形活塞。
具体实施方式
16.如图1所示为本发明一种气液联动执行机构，其包括通过加压管路4相连通的高压储能器1和低压储能器2；在加压管路上还设置有两个单向阀13，单向阀13在从低压储能器2到高压储能器1方向上是导通的，在两个单向阀13之间的加压管路4上设置有加压泵3，所述加压泵3用于将低压储能器2中的液压油增压后泵入高压储能器1中；还包括执行机构5，所述执行机构包括与阀门相配合的执行油缸6，执行油缸的执行端与阀门配合，用于控制阀门的开启或关闭；所述执行油缸6的供油口7与供油管8相连通，回油口9与回油管10相连通；还包括换向阀11，换向阀11分别与高压储能器1、低压储能器2、供油管8以及回油管10相连通。
17.优选的：所述执行油缸6为直行程油缸或旋转型油缸。图中是两组直行程油缸，油缸中间有可移动的齿条，在阀门的芯轴上部设置有齿轮，齿轮位于两油缸的齿条中部，并分别与齿条啮合配合。两油缸在液压油的作用下，带动齿条异向移动，从而通过齿轮控制阀门的开合。
18.优选的：所述加压泵3为气动泵或者往复式气动活塞。
19.优选的：还包括手动泵12，手动泵12设置在加压管路4上，且位于两个单向阀13之间。手动泵可以在加压泵失效的情况下，手动进行增压。
20.优选的：在供油管8以及回油管10上分别设置有限流阀14。
21.优选的：换向阀有三种状态：停止状态，工作状态，回复状态，换向阀在外部信号的作用下进行切换，可使管路在工作状态、停止状态与回复状态之间进行切换；其中，工作状
态下，高压储能器与供油管相连通，且低压储能器与回油管相连通，执行机构运行，使阀门关闭；回复状态下，低压储能器与供油管相连通，且高压储能器与回油管相连通，执行机构反向运行，使阀门开启；停止状态下，高压储能器及低压储能器油路均被截止，油缸处于锁止状态，阀门保护当前状态。
22.优选的：所述加压泵3通过控制阀15与高压气体管路相连通，加压泵3包括t形活塞16，t形活塞较大一侧朝向气体腔，较小一侧朝向液体腔。气体腔中为高压气体管路的高压气体，其作用的活塞面积较大，产生较大的压力，活塞向图1中右侧移动，而液体腔中为液压油等，在活塞的作用下被压缩，达到一定压力后打入高压储能器中存储。活塞移动到位后，左侧的高压气体被排出，压力降低，低压储能器中的液压油在压力的作用下，进入活塞右侧，并将活塞向左推动，到一定位置后，左侧再次充入高压气体，完成循环。在单向阀的作用下，将液压油打入高压储能器。
23.优选的：所述加压泵的t型活塞工作的气缸筒的两端设有气控限位开关，高压气体受电磁阀控制接通后，t型活塞受两端的气控限位开关相互控制，往复运动，通过t型活塞及油缸将低压油转换成高压油，直到高压储能器油压压力达到设定要求，此时电磁阀控制高压气体断开，加压泵停止工作。
24.下面结合具体结构对本发明的工作过程说明如下：本发明所述结构包括储能部分和工作部分；所述储能部分包括高压储能器和低压储能器；在加压管路上还设置有加压泵，所述加压泵可以将低压储能器中的液压油泵入高压储能器，具体步骤为：气动控制阀控制t形活塞左侧的气室排气，活塞向左侧移动，低压储能器中的液体被吸入至右侧液体腔室，然后气动控制阀控制t形活塞左侧的气室与输气管路连通进行充压，t形活塞右移，液体对应t形活塞较小的端面，根据压力压强与面积的关系，可以对液体施加一个特别大的力，从而将液体打入高压储能器的液体腔室加压管路上设置有单向阀，保证了液体只能由低压储能器流向高压储能器，从而达到了蓄能的目的；所述的高压储能器和低压储能器均为气液式储能器，根据其工作压力的不同而区分，本方案所称的高压储能器，其最高压力可达20mpaa，低压储能器，其最高压力为1mpa；储能器结构包括壳体和位于壳体内部的活塞，活塞的一侧为独立的高压气源，另一侧为液体，二者不接触，且液体侧与加压管路以及执行机构相连通。本方案中，高压储能器中的高压液体，在最大储存体积的时候，足以支撑执行机构完成两次阀门的开闭过程，安全性高。同时，手动泵作为在没有外部能源的前提下，进行手动补充压力的手段。比如在管路维修后未进气前，或者管路突然大面积破裂气体迅速流失的情况下。本方案中，可以随时通过手动泵进行补压蓄能，将高压储能器中的高压液体充满，从而在需要时可以快速投入使用，提高了效率。而现有的手动泵，补压时即会带动阀门旋转，因此只能在需要开闭阀门时才可进行补压，且补压耗时极长，效率低下。
25.所述工作部分，主要是双齿条旋转油缸，该油缸中部为两端带有活塞的齿条，两端为缸体。以图1为例，两齿条相对设置，且中间设置有齿轮，两齿条与齿轮啮合，齿条与阀体的转轴固定连接。当需要关闭阀门时，高压储能器中的液体在换向阀的分配下，经供油管分别进入供油口，供油口位于两个油缸的异向端，即图中指的是左侧缸体上端和右侧缸体下端，回油口是指右侧缸体上端和左侧缸体下端，带动两个齿条异向移动，进而带动齿轮旋转达到开启或关闭的目的。此时，与加油管相连通的油缸内的液体排出油缸并通过回油管流
至低压储能器中。
26.需要说明的是，本方案中，进油管、回油管、进油口、回油口等术语，仅仅是表示各部件的名称，并非限定其用途。如回油管与高压储能器连通时，其作用是向缸体内供油。根据阀门开启或关闭的不同，进油口也可能是排出油缸内多余的油液。