一种气动驱动机构及使用该气动驱动机构的阀门

技术领域

本发明涉及阀门的执行机构领域，具体涉及一种气动驱动机构及使用该气动驱动机构的阀门。

背景技术

阀门在使用过程中，便免不了会存在阀门被卡主无法关闭的问题，尤其是用于恶劣工况下的阀门以及长时间使用的阀门。利用气动驱动机构的阀门，在阀门被卡住无法关闭时，气动驱动机构的力矩会突然增大很多，很容易将阀门的阀杆弄变形或断裂，造成阀门无法开启和关闭，给生产带来了安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种气动驱动机构，以解决现有技术中存在的阀门被卡住时气动驱动机构力矩突然增大会导致阀杆变形或断裂的问题；同时，本发明的目的还在于提供一种使用上述气动驱动机构的阀门。

为实现上述目的，本发明的一种气动驱动机构采用如下技术方案：一种气动驱动机构，包括壳体，壳体上转动设置有动力输出轴，壳体上设置有气动马达，壳体上设置有壳体进气口和壳体出气口，气动马达具有马达进气口和马达出气口，壳体进气口通过进气管与马达进气口连通，壳体出气口通过出气管与马达出气口连通，气动马达的传动轴与动力输出轴之间通过第一传动结构连接；所述壳体内进气管上设置有第一阀块，壳体内出气管上设置有第二阀块，各阀块上均设置有与相应气管连通的阀道，各阀块上均弹性并导向移动设置有能够打开和封堵相应阀道的第一推杆；壳体内还设置有力矩开关，力矩开关包括转动设置于壳体上的力矩转轴，力矩转轴的端部设置有用于与相应阀块上的第一推杆顶压配合的顶压结构；动力输出轴与力矩转轴之间通过第二传动结构连接，以使阀门被卡住无法打开或闭合时动力输出轴能够带动力矩转轴转动使相应第一推杆关闭对应阀块的阀道。

所述顶压结构包括能够同步转动设置于力矩转轴上的安装套，安装套外壁上设置有凸耳，凸耳具有圆弧端，圆弧端的下侧面沿周向间隔设置有多个卡槽，凸耳上活动穿装有调节杆，调节杆的端部设置有与卡槽周向卡挚配合的卡块，调节杆与凸耳之间设置有第一弹簧，顶压结构还包括转动设置于力矩转轴上的顶压板，顶压板上设置有长度指向力矩转轴的轴线的调节长孔，调节杆的的相应端面上设置有插入调节长孔中以带动顶压板转动的导向柱，导向柱的轴线与调节杆的轴线偏心设置。

第一传动结构包括设置于传动轴上的输入齿轮，动力输出轴上转动设置有轴套，轴套具有上端的于轴套同轴线设置的同心段和下端的偏心段，同心段上同步转动设置有主齿轮，偏心段上同步转动安装有辅助齿轮，动力输出轴上还同步转动设置有传动片，辅助齿轮上设置有带动传动片转动的第三传动结构；第二传动结构包括转动设置于壳体上的转换齿轮，转换齿轮具有与辅助齿轮啮合传动的内齿圈结构，内齿圈结构与辅助齿轮形成少齿差行星齿轮传动，转换齿轮还具有外齿圈结构；第二传动结构还包括转动并能够轴向导向移动设置于壳体中的用于与外齿圈结构配合的蜗杆，蜗杆通过第二弹簧弹性安装实现水平弹性移动，蜗杆上设置有环槽，力矩转轴的下端设置有与环槽沿蜗杆的轴向方向卡挚配合的拨叉，实现蜗杆沿轴向移动时通过拨叉带动力矩转轴转动。

所述蜗杆伸出壳体的端部设置有手轮。

所述壳体内设置有行程限位结构，行程限位结构包括弹性并导向移动设置于各阀块上的能够打开和封堵阀道的第二推杆，行程限位结构还包括安装架，安装架上转动设置有用于与相应第二推杆顶压配合的顶压凸轮，各顶压凸轮均通过凸轮轴转动安装于安装架上，各凸轮轴上均设置有第一齿轮，安装架上还转动设置有动力轴，动力轴上设置有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮之间通过齿轮组传动，动力轴的下端设置有第三齿轮，动力输出轴上设置有与第三齿轮啮合传动的第四齿轮。

各所述阀块上的阀道均包括主阀道，阀块上还设置有与主阀道平行设置的副阀道，主阀道与副阀道之间设置有第一连通阀道和第二连通阀道，第一连通阀道和第二连通阀道之间通过连通阀道连通，副阀道中于第一连通阀道和第二连通阀道之间导向移动设置有活动阀芯，第一连通阀道上设置有第一安装腔以供第一推杆安装，第二连通阀道上设置有第二安装腔以供第二推杆安装，阀块上还设置有连通主阀道和副阀道的中间阀道，中间阀道中上下导向移动并活动密封安装有挡柱，挡柱下端具有供主阀道两侧气体通过的环切槽，挡柱还具有移动后封堵主阀道的挡止部，阀芯一端设置有连通中间阀道与第一连通阀道的阀芯第一连接孔，阀芯另一断设置有连通中间发到与第二连通阀道的阀芯第二连接孔。

各安装腔包括导向安装段和连通段，各连通段中均密封设置有固定块，各固定块上均具有固定块腔体和中心通孔，固定块与连通段之间形成与主阀道连通的主阀道连通腔体，主阀道连通腔体中弹性设置有与固定块的中心通孔封堵配合的封板，各推杆均包括导向移动并密封安装于安装段中的导向密封部分，导向密封部分的端部设置有顶推部分，顶推部分与固定块之间设置有第四弹簧，顶推部分的直径小于固定块的中心通孔孔径，用于顶推封板使气体通过。

本发明的一种使用上述气动驱动机构的阀门采用如下技术方案：一种阀门，包括阀体，阀体中设置有阀座和阀板，阀板连接有阀杆，还包括驱动阀杆转动的气动驱动该机构，气动驱动机构包括壳体，壳体上转动设置有动力输出轴，壳体上设置有气动马达，壳体上设置有壳体进气口和壳体出气口，气动马达具有马达进气口和马达出气口，壳体进气口通过进气管与马达进气口连通，壳体出气口通过出气管与马达出气口连通，气动马达的传动轴与动力输出轴之间通过第一传动结构连接；所述壳体内进气管上设置有第一阀块，壳体内出气管上设置有第二阀块，各阀块上均设置有与相应气管连通的阀道，各阀块上均弹性并导向移动设置有能够打开和封堵相应阀道的第一推杆；壳体内还设置有力矩开关，力矩开关包括转动设置于壳体上的力矩转轴，力矩转轴的端部设置有用于与相应阀块上的第一推杆顶压配合的顶压结构；动力输出轴与力矩转轴之间通过第二传动结构连接，以使阀门被卡住无法打开或闭合时动力输出轴能够带动力矩转轴转动使相应第一推杆关闭对应阀块的阀道。

所述顶压结构包括能够同步转动设置于力矩转轴上的安装套，安装套外壁上设置有凸耳，凸耳具有圆弧端，圆弧端的下侧面沿周向间隔设置有多个卡槽，凸耳上活动穿装有调节杆，调节杆的端部设置有与卡槽周向卡挚配合的卡块，调节杆与凸耳之间设置有第一弹簧，顶压结构还包括转动设置于力矩转轴上的顶压板，顶压板上设置有长度指向力矩转轴的轴线的调节长孔，调节杆的的相应端面上设置有插入调节长孔中以带动顶压板转动的导向柱，导向柱的轴线与调节杆的轴线偏心设置。

第一传动结构包括设置于传动轴上的输入齿轮，动力输出轴上转动设置有轴套，轴套具有上端的于轴套同轴线设置的同心段和下端的偏心段，同心段上同步转动设置有主齿轮，偏心段上同步转动安装有辅助齿轮，动力输出轴上还同步转动设置有传动片，辅助齿轮上设置有带动传动片转动的第三传动结构；第二传动结构包括转动设置于壳体上的转换齿轮，转换齿轮具有与辅助齿轮啮合传动的内齿圈结构，内齿圈结构与辅助齿轮形成少齿差行星齿轮传动，转换齿轮还具有外齿圈结构；第二传动结构还包括转动并能够轴向导向移动设置于壳体中的用于与外齿圈结构配合的蜗杆，蜗杆通过第二弹簧弹性安装实现水平弹性移动，蜗杆上设置有环槽，力矩转轴的下端设置有与环槽沿蜗杆的轴向方向卡挚配合的拨叉，实现蜗杆沿轴向移动时通过拨叉带动力矩转轴转动。

所述蜗杆伸出壳体的端部设置有手轮。

所述壳体内设置有行程限位结构，行程限位结构包括弹性并导向移动设置于各阀块上的能够打开和封堵阀道的第二推杆，行程限位结构还包括安装架，安装架上转动设置有用于与相应第二推杆顶压配合的顶压凸轮，各顶压凸轮均通过凸轮轴转动安装于安装架上，各凸轮轴上均设置有第一齿轮，安装架上还转动设置有动力轴，动力轴上设置有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮之间通过齿轮组传动，动力轴的下端设置有第三齿轮，动力输出轴上设置有与第三齿轮啮合传动的第四齿轮。

各所述阀块上的阀道均包括主阀道，阀块上还设置有与主阀道平行设置的副阀道，主阀道与副阀道之间设置有第一连通阀道和第二连通阀道，第一连通阀道和第二连通阀道之间通过连通阀道连通，副阀道中于第一连通阀道和第二连通阀道之间导向移动设置有活动阀芯，第一连通阀道上设置有第一安装腔以供第一推杆安装，第二连通阀道上设置有第二安装腔以供第二推杆安装，阀块上还设置有连通主阀道和副阀道的中间阀道，中间阀道中上下导向移动并活动密封安装有挡柱，挡柱下端具有供主阀道两侧气体通过的环切槽，挡柱还具有移动后封堵主阀道的挡止部，阀芯一端设置有连通中间阀道与第一连通阀道的阀芯第一连接孔，阀芯另一断设置有连通中间发到与第二连通阀道的阀芯第二连接孔。

各安装腔包括导向安装段和连通段，各连通段中均密封设置有固定块，各固定块上均具有固定块腔体和中心通孔，固定块与连通段之间形成与主阀道连通的主阀道连通腔体，主阀道连通腔体中弹性设置有与固定块的中心通孔封堵配合的封板，各推杆均包括导向移动并密封安装于安装段中的导向密封部分，导向密封部分的端部设置有顶推部分，顶推部分与固定块之间设置有第四弹簧，顶推部分的直径小于固定块的中心通孔孔径，用于顶推封板使气体通过。

本发明的有益效果：当阀杆被卡住无法闭合或打开时，气动马达中的气体压力一直在增加，导致动力输出轴力矩一直在增加，通过第二传动结构能够带动力矩转轴转动，力矩转轴上端的顶压结构会推动相应第一推杆封堵相应阀块上的阀道，以切断气源向气动马达供气，避免阀杆继续受力导致弯曲或断裂的问题。

附图说明

图1是本发明的一种阀门的一个实施例中的气动驱动机构的结构示意图；

图2是图1中壳体内的结构示意图一；

图3是图2中A处的局部放大图；

图4是图2中B处的局部放大图；

图5是图2中顶压结构的结构示意图；

图6是图1中壳体内的结构示意图二；

图7是图6中C处的局部放大图；

图8是图6中第一传动结构和第二传动结构的结构示意图；

图9是阀块中阀道的结构示意图；

图10是第一推杆的结构示意图。

具体实施方式

本发明的一种阀门的实施例，如图1-图10所示，包括阀体，阀体中设置有阀座和阀板，阀板连接有阀杆，还包括驱动阀杆转动的气动驱动该机构。气动驱动机构包括壳体1，壳体1上转动设置有动力输出轴43。壳体上设置有气动马达8，壳体上设置有壳体进气口2和壳体出气口3，气动马达具有马达进气口和马达出气口，壳体进气口通过进气管4与马达进气口连通，壳体出气口通过出气管5与马达出气口连通。气动马达的传动轴31与动力输出轴43之间通过第一传动结构连接。壳体内进气管上设置有有第一阀块9，壳体内出气管上设置有第二阀块10，各阀块上均设置有与相应气管连通的阀道。为了便于进气管和出气管的整齐布置，壳体上还设置有中间进气口6和中间出气口7，进气管和出气管均包括三段，进气管包括连通壳体进气口和第一阀块的第一部分、连通第一阀块与中间进气口的第二部分以及连通中间进气口与马达进气口的第三部分，出气管同样包括上述对应三个部分。各进气口和出气口处均设置有气体接头。

各阀块上均弹性并导向移动设置有能够打开和封堵相应阀道的第一推杆28。壳体内还设置有力矩开关17，力矩开关17包括转动设置于壳体上的力矩转轴18，力矩转轴的端部设置有用于与相应阀块上的第一推杆顶压配合的顶压结构。动力输出轴与力矩转轴之间通过第二传动结构连接，以使阀门被卡住无法打开或闭合时动力输出轴能够带动力矩转轴转动使相应第一推杆关闭对应阀块的阀道。顶压结构，如图3和图5所示，包括能够同步转动设置于力矩转轴上的安装套19，安装套外壁上设置有凸耳20，凸耳具有圆弧端21，圆弧端的下侧面沿周向间隔设置有多个卡槽22。凸耳上活动穿装有调节杆24，调节杆的端部设置有与卡槽周向卡挚配合的卡块25。调节杆与凸耳之间设置有第一弹簧（图中未显示），实现卡块与卡槽的卡挚配合。本实施例中凸耳上设置有盖板，盖板上设置有供调节杆装入的穿孔，第一弹簧一端与盖板顶压，另一端与调节杆的上端头部顶压。顶压结构还包括转动设置于力矩转轴上的顶压板23，顶压板上设置有长度指向力矩转轴的轴线的调节长孔26，调节杆的的相应端面上设置有插入调节长孔中以带动顶压板转动的导向柱27，导向柱的轴线与调节杆的轴线偏心设置。可以通过转动顶压板位置以及转动调节杆位置实现力矩的调节。

第一传动结构包括设置于传动轴31上的输入齿轮32，动力输出轴43上转动设置有轴套33，轴套具有上端的于轴套同轴线设置的同心段44和下端的偏心段45，同心段上同步转动设置有主齿轮14，偏心段上同步转动安装有辅助齿轮15。动力输出轴上还同步转动设置有传动片46，辅助齿轮上设置有带动传动片转动的第三传动结构。传动片上沿周向间隔设置有多个传动孔47，第三传动结构包括设置于辅助齿轮15上的与各传动孔对应的传动杆48，各传动杆上均设置有转动套49，转动套位于相应传动孔中，传动杆通过传动套带动传动片转动。第二传动结构包括转动设置于壳体上的转换齿轮16，转换齿轮具有与辅助齿轮啮合传动的内齿圈结构34，内齿圈结构与辅助齿轮形成少齿差行星齿轮传动，转换齿轮还具有外齿圈结构35。第二传动结构还包括转动并能够轴向导向移动设置于壳体中的用于与外齿圈结构配合的蜗杆11，蜗杆通过第二弹簧12弹性安装实现水平弹性移动。蜗杆上设置有环槽29，如图4所示，力矩转轴的下端设置有与环槽沿蜗杆的轴向方向卡挚配合的拨叉30，实现蜗杆沿轴向移动时通过拨叉带动力矩转轴转动。蜗杆伸出壳体的端部设置有手轮13，可以实现手动开合阀门。

壳体内设置有行程限位结构，如图7所示，行程限位结构包括弹性并导向移动设置于各阀块上的能够打开和封堵阀道的第二推杆38。行程限位结构还包括安装架，安装架上转动设置有用于与相应第二推杆顶压配合的顶压凸轮41。各顶压凸轮均通过凸轮轴39转动安装于安装架上，各凸轮轴上均设置有第一齿轮40。安装架上还转动设置有动力轴，动力轴上设置有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮之间通过齿轮组42传动。动力轴的下端设置有第三齿轮37，动力输出轴上设置有与第三齿轮啮合传动的第四齿轮36。当动力输出轴转动超过形成时，在第四齿轮和第三齿轮作用下，顶压凸轮会将相应的第二推杆推入相应阀块中以切断气源。现有技术中行程限位结构和气动马达是通过两套单独的气路去分别控制实现，这样气路复杂，配管繁杂，导致气管内接头多，而且气管接头处易产生漏气，影响使用效果。本实施例中通过设置第一阀块和第二阀块，将现有技术中的两套气路通过一套气路即可实现，这样就减少了配管及气管接头，大大降低了气管接头漏气的风险，安全且美观。

各阀块上的阀道均包括主阀道50，如图9所示，阀块上还设置有与主阀道平行设置的副阀道51，主阀道与副阀道之间设置有第一连通阀道53和第二连通阀道54，第一连通阀道和第二连通阀道之间通过连通阀道55连通。副阀道中于第一连通阀道和第二连通阀道之间导向移动设置有活动阀芯52。第一连通阀道上设置有第一安装腔56以供第一推杆28安装，第二连通阀道上设置有第二安装腔57以供第二推杆38安装。阀块上还设置有连通主阀道50和副阀道51的中间阀道58，中间阀道中上下导向移动并活动密封安装有挡柱59，挡柱下端具有供主阀道两侧气体通过的环切槽60，挡柱还具有移动后封堵主阀道的挡止部70。阀芯一端设置有连通中间阀道与第一连通阀道的阀芯第一连接孔61，阀芯另一断设置有连通中间发到与第二连通阀道的阀芯第二连接孔71。

各安装腔包括导向安装段72和连通段73，如图10所示，各连通段中均密封设置有固定块62，各固定块上均具有固定块腔体63和中心通孔64。固定块与连通段之间形成与主阀道连通的主阀道连通腔体，主阀道连通腔体中通过第三弹簧66弹性设置有与固定块的中心通孔封堵配合的封板65。各推杆均包括导向移动并密封安装于安装段中的导向密封部分67，导向密封部分的端部设置有顶推部分68，顶推部分与固定块之间设置有第四弹簧69，顶推部分的直径小于固定块的中心通孔孔径，用于顶推封板使气体通过。无论是第一推杆还是第二推杆被推入相应阀块中，均会使主阀道中的气体进入副阀道中，推动阀芯使气体进入中间阀道中，气体向下推动挡柱，使挡柱的挡止部封堵主阀道，以实现切断想气动马达中供气的气源。

在使用时，当阀杆被卡住无法闭合或打开时，气动马达中的气体压力一直在增加，导致动力输出轴力矩一直在增加，通过第二传动结构中的转换齿轮转动蜗杆轴向移动，由于蜗杆具有自锁功能，因此蜗杆不会转动，只能发生轴向移动，蜗杆上的环槽会带动力矩转轴上的拨叉转动，从而带动力矩转轴转动，力矩转轴上端的顶压板会推动相应第一推杆进行封堵相应阀块上的阀道，以切断气源向气动马达供气，避免阀杆继续受力导致弯曲或断裂的问题。而且，本发明将现有技术中行程限位结构和气动马达是通过两套单独的气路去分别控制，改进为由一套气路即可实现，简化了气路，减少了配管和气体接头，降低了气管接头漏气的风险，安全且美观。

在本发明的其他实施例中，力矩开关也可以设计成力矩不可调，此时省去调节杆、凸耳等结构，只需在力矩转动轴上设置顶压板即可，此时，顶压板上也可以不设置长孔；壳体上也可以不设置中间进气口和中间出气口，此时可以在壳体上设置有与中间进气口和中间出气口同样的位置设置供进气管通过的进气管安装孔以及供出气管通过的出气管安装孔。

本发明的一种气动驱动机构的实施例与上述一种阀门的各气动驱动机构的实施例相同，此处不再赘述。