氣動(dòng)執(zhí)行器是用氣壓力驅(qū)動(dòng)啟閉或調(diào)節(jié)閥門的執(zhí)行裝置,又被稱氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或氣動(dòng)裝置,不過一般通俗的稱之為氣動(dòng)頭。氣動(dòng)執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是統(tǒng)一的整體,其執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式、活塞式、撥叉式和齒輪齒條式。
活塞式行程長(zhǎng),適用于要求有較大推力的場(chǎng)合;而薄膜式行程較小,只能直接帶動(dòng)閥桿。撥叉式氣動(dòng)執(zhí)行器具有扭矩大、空間小、扭矩曲線更符合閥門的扭矩曲線等特點(diǎn),但是不很美觀;常用在大扭矩的閥門上。齒輪齒條式氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,動(dòng)作平穩(wěn)可靠,并且安全防爆等優(yōu)點(diǎn),在發(fā)電廠、化工,煉油等對(duì)安全要求較高的生產(chǎn)過程中有廣泛的應(yīng)用。
當(dāng)氣源壓力從氣口(2)進(jìn)入氣缸兩活塞之間中腔時(shí),使兩活塞分離向氣缸兩端方向移動(dòng),兩端氣腔的空氣通過氣口(4)排出,同時(shí)使兩活塞齒條同步帶動(dòng)輸出軸 (齒輪)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。反之氣源壓力從氣口(4)進(jìn)入氣缸兩端氣腔時(shí),使兩活塞向氣缸中間方向移動(dòng),中間氣腔的空氣通過氣口(2)排出,同時(shí)使兩活塞齒條同步帶動(dòng)輸出軸(齒輪)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。(如果把活塞相對(duì)反方向安裝,輸出軸即變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn))
當(dāng)氣源壓力從氣口(2)進(jìn)入氣缸兩活塞之間中腔時(shí),使兩活塞分離向氣缸兩端方向移動(dòng),迫使兩端的彈簧壓縮,兩端氣腔的空氣通過氣口(4)排出,同時(shí)使兩活塞齒條同步帶動(dòng)輸出軸(齒輪)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。在氣源壓力經(jīng)過電磁閥換向后,氣缸的兩活塞在彈簧的彈力下向中間方向移動(dòng),中間氣腔的空氣從氣口(2)排出,同時(shí)使兩活塞齒條同步帶動(dòng)輸出軸(齒輪)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。(如果把活塞相對(duì)反方向安裝,彈簧復(fù)位時(shí)輸出軸即變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn))。
薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)最為常用,它可以用作一般控制閥的推動(dòng)裝置,組成氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行器。氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)壓力p作用于膜片,使其變形,帶動(dòng)膜片上的推桿移動(dòng),使閥芯產(chǎn)生位移,從而改變閥的開度。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,維修方便,廣泛應(yīng)用。
氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正作用和反作用兩種形式。
當(dāng)來自控制器或閥門定位器的信號(hào)壓力增大時(shí),閥桿向下的動(dòng)作的叫正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu);當(dāng)信號(hào)壓力增大時(shí),閥桿向上動(dòng)作的叫反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)壓力是通入波紋膜片上方的薄膜氣室;反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)壓力是通入波紋膜片下方的薄膜氣室。通過更換個(gè)別零件,兩者就能互相改裝。
氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)使活塞在氣缸中移動(dòng)產(chǎn)生推力,顯然,活塞式的輸出力度遠(yuǎn)大于薄膜式。因此,薄膜式適用于出力較小、精度較高的場(chǎng)合;活塞式適用于輸出力較大的場(chǎng)合,如大口徑、高壓降控制或蝶閥的推動(dòng)裝置。除薄膜式和活塞式之外,還有一種長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu),它的行程長(zhǎng),轉(zhuǎn)矩大,適用于輸出角位移和大力矩的場(chǎng)合。
氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)為0.02至0.1MPa。
氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要部件為氣缸、活塞、推桿。氣缸內(nèi)活塞隨氣缸內(nèi)兩側(cè)壓差的變化而移動(dòng)。根據(jù)特性分為比例式和兩位式兩種。兩位式根據(jù)根據(jù)輸入活塞兩側(cè)操作壓力的大小,活塞從高壓側(cè)被推向低壓側(cè)。比例式是在兩位式基礎(chǔ)上加以閥門定位器,使推桿位移和信號(hào)壓力成比例關(guān)系。
齒輪齒條式(雙活塞齒條式)氣動(dòng)執(zhí)行器,具有結(jié)構(gòu)緊湊,外觀優(yōu)美,反應(yīng)迅捷,運(yùn)行穩(wěn)定,使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。所有配件都采用最先進(jìn)的防腐蝕處理技術(shù),能適應(yīng)各種惡劣工況。其高低溫以及各種特殊行程的執(zhí)行器在各種應(yīng)用領(lǐng)域都有良好的表現(xiàn)。
在選用氣動(dòng)執(zhí)行器前,請(qǐng)確認(rèn)閥門扭矩。并在扭矩上增加安全值,水蒸汽或非潤(rùn)滑液體介質(zhì)增加25%安全值;非潤(rùn)滑漿料液體介質(zhì)增加30%安全值。
當(dāng)選用閥門扭矩為210NM,氣源壓力只有5bar,介質(zhì)為非潤(rùn)滑的水蒸汽,考慮到安全因素,增加25%安全值值即262NM,按雙作用輸出扭矩表查找氣源壓力在5bar時(shí)相應(yīng)扭矩值。應(yīng)選用277NM。
1、氣動(dòng)裝置額定輸出力或力矩應(yīng)符合GB/T12222和GB/T12223的規(guī)定上面為薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu);
2、在空載情況下,對(duì)氣缸內(nèi)輸入按規(guī)定的氣壓,其動(dòng)作應(yīng)平穩(wěn),無(wú)卡阻及爬行現(xiàn)象;
3、在0.6MPa的空氣壓力下,氣動(dòng)裝置啟、閉兩個(gè)方向的輸出力矩或推力,其值應(yīng)不小于氣動(dòng)裝置標(biāo)牌所標(biāo)示的數(shù)值,且動(dòng)作應(yīng)靈活,不允許各部位出現(xiàn)永久變形及其他異,F(xiàn)象;
4、密封試驗(yàn)用最大工作壓力進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),從各自背壓一側(cè)泄漏出的空氣量不允許超過(3+0.15D)cm3/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài));從端蓋、輸出軸處泄漏出的空氣量不允許超過(3+0.15d)cm3/min;
5、強(qiáng)度試驗(yàn)用1.5倍的最大工作壓力進(jìn)行試驗(yàn),保持試驗(yàn)壓力3min后,其缸體端蓋和靜密封部位不允許有滲漏及結(jié)構(gòu)變形;
6、動(dòng)作壽命次數(shù),氣動(dòng)裝置模擬氣動(dòng)閥門動(dòng)作,在保持兩個(gè)方向的輸出力矩或推力能力的情況下,啟閉操作的啟閉次數(shù)應(yīng)不低于3萬(wàn)次(啟—閉循環(huán)為一次);
7、帶緩沖機(jī)構(gòu)的氣動(dòng)裝置,當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到行程終端位置時(shí),不允許出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象。