一种气动执行机构的控制回路及气动执行装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种气动执行机构的控制回路及气动执行装置。


背景技术：

2.阀门定位器是与气动调节阀配套使用的，其能够改善气动调节阀的静态特性，提高阀门位置的线性度，改善气动调节阀的动态特性，减少调节信号的传递滞后，并且，通过阀门定位器能够改变气动调节阀的流量特性和对信号压力的响应范围，实现阀门分程控制和动作调节。在使用阀门定位器的场合，为了避免故障发生，通常要求气动执行机构在断气断电时能够保位。


技术实现要素：

3.本技术的发明人发现，现有的采用阀门定位器控制气动执行机构的回路，虽然能实现断气断电时对气动执行机构进行保位，但是，当阀门定位器自身出现故障时，则无法实现气动执行机构的复位工作，也不便于在工业生产中实施对气动执行机构的维护作业。鉴于上述问题，有必要提出一种气动执行机构的控制回路及气动执行装置以解决或部分解决上述问题，本实用新型提出的技术方案如下：
4.作为本实用新型实施例的第一个方面，本实用新型实施例提供了一种气动执行机构的控制回路，包括：
5.中继阀，连接所述气动执行机构；
6.手动换向阀，连接所述中继阀，以控制气体流经所述中继阀，使所述气动执行机构伸缩；
7.阀门定位器，连接所述中继阀，以控制气体流经所述中继阀，使所述气动执行机构伸缩；
8.回路切换阀，其进气端外接气源，出气端分别连接于手动换向阀和阀门定位器，以控制气体流经所述手动换向阀或所述阀门定位器。
9.在一个或一些可选的实施例中，所述的气动执行机构的控制回路，还包括：锁止阀，所述锁止阀连接于所述中继阀与所述气动执行机构之间；
10.所述锁止阀被配置为若阀信号压力低于预设压力，则切断与所述气动执行机构的气体通道，以使所述气动执行机构保持位置。
11.在一个或一些可选的实施例中，所述的气动执行机构的控制回路，还包括电磁阀；
12.所述电磁阀的进气端与所述气源连接，所述电磁阀的出气端与所述锁止阀连接。
13.在一个或一些可选的实施例中，所述电磁阀被配置为若失电，则切断与所述锁止阀的气体通道，以使所述锁止阀的信号压力低于预设压力。
14.所述的气动执行机构的控制回路，还包括：气源调节阀；
15.所述气源调节阀连接于气源与所述回路切换阀之间，以控制气源压力为预设压力值；
16.所述电磁阀的进气端连接于所述气源调节阀出气端与所述回路切换阀进气端之间。
17.在一个或一些可选的实施例中，所述电磁阀为二位三通电磁阀。
18.在一个或一些可选的实施例中，所述气源调节阀为过滤减压阀。
19.在一个或一些可选的实施例中，所述中继阀包括第一梭阀和第二梭阀；
20.所述第一梭阀的第一进气口和所述第二梭阀的第一进气口分别与所述手动换向阀连接；
21.所述第一梭阀的第二进气口和所述第二梭阀的第二进气口分别与所述阀门定位器连接；
22.所述第一梭阀的出气口和所述第二梭阀的出气口分别与所述锁止阀连接。
23.在一个或一些可选的实施例中，所述手动换向阀和所述回路切换阀为二位四通机控阀。
24.在一个或一些可选的实施例中，所述的气动执行机构的控制回路，还包括消音器，所述消音器连接于所述手动换向阀、所述回路切换阀和 /或电磁阀的排气口。
25.作为本实用新型实施例的第二个方面，本实用新型实施例提供了一种气动执行装置，包括：气动执行机构和上述的气动执行机构的控制回路。
26.本实用新型实施例至少实现了如下技术效果：
27.本实施例提供的气动执行机构的控制回路，通过手动换向阀和阀门定位器分别与气动执行机构连接，形成包括手动换向阀的手动控制回路和包括阀门定位器的自动控制回路，通过两种控制回路能够分别实现手动控制方式和自动控制方式控制气动执行机构动作；并且，将手动换向阀和阀门定位器分别与回路切换阀连接，通过回路切换阀的不同动作，实现手动控制方式和自动控制方式的切换，便于工业生产中对气动执行机构实施维护作业以及异常时的复位工作，维修时能够手动操作实现气动执行机构的快速伸出或快速缩回。
28.本实施例提供的气动执行机构的控制回路，在锁止阀的驱动气路上加装电磁阀，当系统气源故障或者断气状况下，锁止阀的信号压力低于预设压力，锁止阀关闭，使得气路切断，气动执行机构保持断气前位置，实现断气保位；系统断电情况下，电磁阀失电将驱动气路气源切断，导致锁止阀的信号压力低于预设压力，锁止阀关闭，使得气路切断，气动执行机构保持失电前位置，实现断电保位。通过在锁止阀的驱动气路上加装电磁阀，满足了对阀门动作时间有严苛要求工况的需求，可实现断电、断气等情况下的紧急动作。
29.本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。附图中具有相同参考数字标号的元
件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
31.图1是本实用新型实施例提供的气动执行机构的控制回路的原理图；
32.图2是本实用新型实施例提供的气动执行装置的结构示意图。
33.其中：
34.1气源调节阀，2回路切换阀，3手动换向阀，4阀门定位器，5第一梭阀，6第二梭阀，7气动执行机构，8锁止阀，9电磁阀，10消音器。
具体实施方式
35.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
36.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。
37.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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实用新型中的具体含义。
39.参照图1所示，本实用新型实施例提供一种气动执行机构的控制回路，包括：
40.中继阀，连接所述气动执行机构7；
41.手动换向阀3，连接所述中继阀，以控制气体流经所述中继阀，使所述气动执行机构7伸缩；
42.阀门定位器4，连接所述中继阀，以控制气体流经所述中继阀，使所述气动执行机构7伸缩；
43.回路切换阀2，其进气端外接气源，出气端分别连接于手动换向阀 3和阀门定位器4，以控制气体流经所述手动换向阀3或所述阀门定位器4。
44.本实施例中，气动执行机构7的伸缩动作通过气源来驱动执行，为一个双作用气动执行机构。通过回路切换阀2实现手动控制回路和自动控制回路的切换。
45.具体地，通过调节回路切换阀2阀门的位置来切换手动控制回路和自动控制回路，其中，手动控制回路为手动换向阀3控制的回路，自动控制回路为阀门定位器4控制的回路。当阀门定位器4故障时，可通过手动操作实现气动执行机构7的快速伸出或快速缩回。
46.本实施例中，参照图1所示，该中继阀可以包括第一梭阀5和第二梭阀6。该阀门定位器4为电气阀门定位器，其接收回路切换阀2输出的气体及控制器发出的信号，然后以该输出信号控制第一梭阀5和第二梭阀6 的动作，当第一梭阀5和/或第二梭阀6动作后，控制气动执行机构7的伸出或缩回，阀杆的位移通过机械装置反馈到阀门定位器4。
47.电气阀门定位器将阀杆位移信号作为输入的反馈测量信号，以控制器发出的指令信号作为设定信号，进行比较，当两者有偏差时，通过第一梭阀5或第二梭阀6改变其到气动执行机构7的输出信号，使气动执行机构7动作，建立了阀杆位移与控制器输出信号之间的一一对应关系。因此，阀门定位器4组成以阀杆位移为测量信号，以控制器输出为设定信号的反馈控制系统。该电气阀门定位器经第一梭阀5和第二梭阀6增大气动执行机构7的输出功率，减少调节信号的传递滞后的情况发生，加快阀杆的移动速度，能够提高阀门的线性度，克服阀杆的摩擦力并消除不平衡力的影响，保证第一梭阀5和第二梭阀6的正确定位，从而控制气动执行机构7精确的动作。
48.作为一个具体的实施例，阀门定位器4可以采用smc i p8000系列防爆电气阀门定位器。当然，本实用新型实施例中，该型号阀门定位器仅为本实用新型的一举例，本实用新型实施例所描述的阀门定位器4的具体结构和实现方式，本领域技术人员可以参照现有技术中的详细描述，对此，本实用新型实施例中，可以不作具体限定。
49.在一个或一些可选的实施例中，所述的气动执行机构的控制回路，还包括：锁止阀8，所述锁止阀8连接于所述中继阀与所述气动执行机构7之间；
50.所述锁止阀8被配置为若阀信号压力低于预设压力，则切断与所述气动执行机构7的气体通道，以使所述气动执行机构7保持位置。该锁止阀8即为保位阀，当阀信号压力低于预设压力时，及时检测压力，能够自动切断气动执行机构7通道。当气源发生故障停止供气时，利用该锁止阀8切断气动执行机构7控制通道，使气动执行机构7位置保持断气前的位置。以保证工艺过程的正常进行，直到系统中事故消除，重新供气后，该锁止阀8才打开通道，恢复正常时控制。
51.在一个或一些可选的实施例中，所述的气动执行机构的控制回路，还包括电磁阀9；
52.所述电磁阀9的进气端与所述气源连接，所述电磁阀9的出气端与所述锁止阀8连接；
53.所述电磁阀9被配置为若失电，则切断与所述锁止阀8的气体通道，以使所述锁止阀8的信号压力低于预设压力。
54.当电源故障或断开电源时，电磁阀9失电，切断与锁止阀8的气体通道，使得锁止阀8信号压力低于设定压力，锁止阀8的内部气路切断，从而切断锁止阀8与气动执行机构7的气体通道，气动执行机构7保持位置，起到断电保位的作用。
55.在一个或一些可选的实施例中，所述电磁阀9为二位三通电磁阀。
56.作为一个具体的实施例，本实用新型的电磁阀9采用常闭型二位三通电磁阀。参照图1，当电磁阀9线圈通电时，第二接口通向第一接口，第三接口关闭，气路接通；当电磁阀线圈断电时，第一接口关闭，第二接口通向第三接口，气路就会断开。
57.作为一个具体的实施例，电磁阀9采用smc vt317系列电磁阀。当然，本实用新型实施例中，该型号电磁阀仅为本实用新型的一举例，本实用新型实施例所描述的电磁阀9的具
体结构和实现方式，本领域技术人员可以参照现有技术中的详细描述，对此，本实用新型实施例中，可以不作具体限定。
58.本实施例中，在锁止阀8的驱动气路上加装电磁阀9，从而实现电信号对气动执行机构7的动作控制。通过电信号控制电磁阀9的通断来控制锁止阀8的动作，能够实现气动执行机构7的快速动作。
59.当电源故障或断开电源时，电磁阀9失电，电磁阀9处的气体通过电磁阀9的排气口排空，这时，锁止阀8信号压力低于设定压力，锁止阀8的内部气路切断，从而切断锁止阀8与所述气动执行机构7的气体通道，气缸保持位置，起到断电保位的作用。
60.当气源故障时或者断气情况下，锁止阀8信号压力低于设定压力，锁止阀8的内部气路切断，从而切断锁止阀8与所述气动执行机构7的气体通道，气缸保持位置，起到断气保位的作用。本实施例通过电磁阀 9和锁止阀8，满足了对阀门动作时间有严苛要求工况的需求，可实现断电、断气等情况下的紧急动作。
61.所述的气动执行机构的控制回路，还包括：气源调节阀1；
62.所述气源调节阀1连接于气源与所述回路切换阀2之间，以控制气源压力为预设压力值；
63.所述电磁阀9的进气端连接于所述气源调节阀1出气端与所述回路切换阀2进气端之间。来自气源的空气通过气源调节阀1调节输出预设压力，分别流向电磁阀9和回路切换阀2。
64.在一个或一些可选的实施例中，所述气源调节阀1为过滤减压阀。过滤减压阀能够将来自气源的进口压力减至某一需要的出口压力，并且保证出口压力保持稳定。
65.作为一个具体的实施例，气源调节阀1采用smc带逆流功能过滤减压阀，型号为aw20k-b～aw60k-b。当然，本实用新型实施例中，该型号过滤减压阀仅为本实用新型气源调节阀1的一举例，本实用新型实施例所描述的气源调节阀1的具体结构和实现方式，本领域技术人员可以参照现有技术中的详细描述，对此，本实用新型实施例中，可以不作具体限定。
66.在一个或一些可选的实施例中，所述第一梭阀5的第一进气口和所述第二梭阀6的第一进气口分别与所述手动换向阀3连接；
67.所述第一梭阀5的第二进气口和所述第二梭阀6的第二进气口分别与所述阀门定位器4连接；
68.所述第一梭阀5的出气口和所述第二梭阀6的出气口分别与所述锁止阀8连接。
69.当然，本实用新型实施例中，该第一梭阀5和第二梭阀6仅为本实用新型的中继阀一举例，本实用新型实施例所描述的中继阀的具体结构和实现方式，本领域技术人员可以参照现有技术中的详细描述，对此，本实用新型实施例中，可以不作具体限定。
70.参照图1所示，本实施例中，第一梭阀5和第二梭阀6都有两个进气口和一个出气口，分别为第一进气口和第二进气口，其中第一进气口和第二进气口都可与出气口相通，但第一进气口和第二进气口不相通。第一进气口和第二进气口的任一个有信号输入，出气口都有输出。若第一进气口和第二进气口都有信号输入，则先加入侧或信号压力高侧的气信号通过出气口输出，另一侧则被堵死，仅当第一进气口和第二进气口都无信号输入时，出气口才无信号输出。本实施例运用第一梭阀5和第二梭阀6作为中继阀将其应用到手动与自动
控制的并联回路中，即手动换向阀的回路和阀门定位器的回路中，可将控制信号有次序地输入控制气动执行机构7。
71.作为一个具体的实施例，第一梭阀5和第二梭阀6采用smc气动梭阀， vr12系列，逻辑功能为or，将独立的信号源连接到共同的导向控制管路。当然，本实用新型实施例中，该型号梭阀仅为本实用新型的一举例，本实用新型实施例所描述的第一梭阀5和第二梭阀6的具体结构和实现方式，本领域技术人员可以参照现有技术中的详细描述，对此，本实用新型实施例中，可以不作具体限定。
72.在一个或一些可选的实施例中，所述手动换向阀3和所述回路切换阀2均为二位四通机控阀。
73.作为一个具体的实施例，手动换向阀3和所述回路切换阀2采用smc 手动控制阀,vh系列。当然，本实用新型实施例中，该型号手动换向阀 3和所述回路切换阀2仅为本实用新型的一举例，本实用新型实施例所描述的手动换向阀3和所述回路切换阀2的具体结构和实现方式，本领域技术人员可以参照现有技术中的详细描述，对此，本实用新型实施例中，可以不作具体限定。
74.在一个或一些可选的实施例中，所述的气动执行机构的控制回路，还包括消音器10，所述消音器10连接于所述手动换向阀3、所述回路切换阀2和/或电磁阀9的排气口。
75.由于气阀工作时排气速度较高，气体体积急剧膨胀，会产生刺耳的噪音，因此通过消音器10使排气口内的高压气体在喷出排气口之前得以相对缓慢地膨胀，实现降低气体喷出的速度和功率，从而降低噪音。
76.作为一个具体的实施例，消音器10采用smc公司生产的消音器，例如an系列消音器。
77.当然，本实用新型实施例中，该型号消音器仅为本实用新型的一举例，本实用新型实施例所描述的消声器10的具体结构和实现方式，本领域技术人员可以参照现有技术中的详细描述，对此，本实用新型实施例中，可以不作具体限定。
78.为了更清楚的对本实用新型实施例提供的气动执行机构的控制回路进行说明，下面通过对气动执行机构的控制回路的气路控制原理进行详细说明：
79.在气源进气、电磁阀9得电的情况下：
80.①
回路切换阀2手柄在第四接口位置时，气缸由阀门定位器4控制：
81.气源经该气源调节阀1至该阀门定位器4，经第一梭阀5、锁止阀8 进入所述气动执行机构7的气缸，气缸活塞杆伸出，从该气缸出来的气体经锁止阀8、第二梭阀6至该阀门定位器4，最后从回路切换阀2的出气口排出。
82.气源经该气源调节阀1至该阀门定位器4，经第二梭阀6、锁止阀8 进入所述气动执行机构7的气缸，气缸活塞杆缩回，从该气缸出来的气体经锁止阀8、第一梭阀5至该阀门定位器4，最后从回路切换阀2的出气口排出。
83.②
当回路切换阀2手柄在第二接口位置时，气缸由手动换向阀3控制：
84.将手动换向阀3手柄旋到第四接口位置，气源经该气源调节阀1至该手动换向阀3，经第一梭阀5、锁止阀8进入所述气动执行机构7的气缸的第一气口，即活塞杆伸出(extend)气口，气缸活塞杆快速伸出，从该气缸出来的气体经其中锁止阀8、第二梭阀6至该手动换向阀3，最后从手动换向阀3的出气口排出。
85.将手动换向阀3手柄旋到第二接口位置，气源经该气源调节阀1至该手动换向阀3，经第二梭阀6、锁止阀8进入所述气动执行机构7的气缸的第二气口，即活塞杆缩回(retract)气口，气缸活塞杆快速缩回，从该气缸出来的气体经其中锁止阀8、第一梭阀5至该手动换向阀 3，最后从手动换向阀3的出气口排出。
86.基于同一实用新型构思，参照图2所示，本实用新型实施例还提供了一种气动执行装置，包括：气动执行机构和所述的气动执行机构的控制回路。
87.本实用新型实施例所提供的气动执行装置的气动执行机构的控制回路的具体实现方式可以参照上述实施例中对气动执行机构的控制回路的详细描述，当然，在实现过程中，本领域技术人员也可以参照现有技术中的详细描述，重复之处，不再赘述。
88.在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。术语“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
89.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实用新型并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。可单独使用本实用新型的每个方面和/或实施例，或者与一个或更多其他方面和/或其他实施例结合使用。
90.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。