氣動執行器是用氣壓力驅動啟閉或調節閥門的執行裝置,又被稱氣動執行機構或氣動裝置,不過一般通俗的稱之為氣動頭。
氣動執行器的執行機構和調節機構是統一的整體,其執行機構有薄膜式、活塞式、撥叉式和齒輪齒條式;钊叫谐涕L,適用于要求有較大推力的場合;而薄膜式行程較小,只能直接帶動閥桿。撥叉式氣動執行器具有扭矩大、空間小、扭矩曲線更符合閥門的扭矩曲線等特點,但是不很美觀;常用在大扭矩的閥門上。齒輪齒條式氣動執行機構有結構簡單,動作平穩可靠,并且安全****等優點,在發電廠、化工,煉油等對安全要求較高的生產過程中有廣泛的應用。
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氣動執行器工作原理
當壓縮空氣從A管咀進入氣動執行器時,氣體推動雙活塞向兩端(缸蓋端)直線運動,活塞上的齒條帶動旋轉軸上的齒輪逆時針方向轉動90度,閥門即被打開。此時氣動執行閥兩端的氣體隨B管咀排出。反之,當壓縮空氣從B官咀進入氣動執行器的兩端時,氣體推動雙塞向中間直線運動,活塞上的齒條帶動旋轉軸上的齒輪順時針方向轉動90度,閥門即被關閉。此時氣動執行器中間的氣體隨A管咀排出。以上為標準型的傳動原理。根據用戶需求,氣動執行器可裝置成與標準型相反的傳動原理,即選準軸順時針方向轉動為開啟閥門,逆時針方向轉動為關閉閥門。單作用(彈簧復位型)氣動執行器A管咀為進氣口,B管咀為排氣孔(B管咀應安裝消聲器)。A管咀進氣為開啟閥門,斷氣時靠彈簧力關閉閥門。
氣動執行器基本構成
氣動執行器的調節機構的種類和構造大致相同,主要是執行機構不同。因此在氣動執行器介紹時分為執行機構和調節閥兩部分。氣動執行器由執行機構和調節閥(調節機構)兩個部分組成。根據控制信號的大小,產生相應的推力,推動調節閥動作。調節閥是氣動執行器的調節部分,在執行機構推力的作用下,調節閥產生一定的位移或轉角,直接調節流體的流量。
1、氣動裝置主要由氣缸、活塞、齒輪軸、端蓋、密封件、螺絲等組成;成套氣動裝置還應該包括開度指示、行程限位、電磁閥、定位器、氣動元件、手動機構、信號反饋等部件組成。
2、氣動裝置與閥門的連接尺寸應符合ISO5211(底部)、 GB/T12222 和 GB/T12223 的規定。
3、帶手動機構的氣動裝置,在氣源中斷時,應能用其手動機構進行氣動球閥的啟閉操作,面向手輪時,手輪或手柄應逆時針旋轉為閥開,順時針旋轉為閥關。
4、活塞桿端部為內、外螺紋時,應有標準扳手適用的扳手口。
5、活塞的密封圈應便于更換與檢修。
6、帶緩沖機構的氣動裝置,其緩沖機構的行程長度可參照《表 1》的規定。
7、帶可調緩沖機構的氣動裝置,應有缸體外部調節其緩沖作用的機構。
8、氣缸進出氣口的螺紋尺寸應符合MANUR NORM(附件標準) sypv,GB/T7306.1、GB/T7306.2 和 GB/T7307 的規定。
氣動執行器性能
1、氣動裝置額定輸出力或力矩應符合 GB/T12222 和 GB/T12223 的規定
2、在空載情況下,對氣缸內輸入按《表 2》規定的氣壓,其動作應平穩,無卡阻及爬行現象。
3、在 0.6MPa 的空氣壓力下,氣動裝置啟、閉兩個方向的輸出力矩或推力,其值應不小于氣動裝置標牌所標示的數值,且動作應靈活,不允許各部位出現永久變形及其他異,F象。
4、密封試驗用最大工作壓力進行試驗時,從各自背壓一側泄漏出的空氣量不允許超過 (3+0.15D)cm3/min(標準狀態);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、強度試驗用 1.5 倍的最大工作壓力進行試驗,保持試驗壓力 3min 后,其缸體端蓋和靜密封部位不允許有滲漏及結構變形。
6、動作壽命次數,氣動裝置模擬氣動閥門動作,在保持兩個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應不低于 50000 次(啟—閉循環為一次)。
7、帶緩沖機構的氣動裝置,當活塞運動到行程終端位置時,不允許出現沖擊現象。
氣動執行器優勢
1、接受連續的氣信號,輸出直線位移(加電/氣轉換裝置后,也可以接受連續的電信號),有的配上搖臂后,可輸出角位移。
2、有正、反作用功能。
3、移動速度大,但負載增加時速度會變慢。
4、輸出力與操作壓力有關。
5、可靠性高,但氣源中斷后閥門不能保持(加保位閥后可以保持)。
6、不便實現分段控制和程序控制。
7、檢修維護簡單,對環境的適應性好。
8、輸出功率較大。
9、具有****功能。
緊湊的雙活塞齒輪,齒條式結構,嚙合精確,效率高,輸出扭矩恒定。
鋁制缸體、活塞及端蓋,與同規格結構的執行器相比重量最輕。
缸體為擠壓鋁合金,并經硬質陽極氧化處理,內表面質地堅硬,強度,硬度高。采用低摩擦材料制成的滑動軸承,避免了金屬間的相互直接接觸,摩擦系數低,轉動靈活,使用壽命長。
氣動執行器與閥門安裝、連接尺寸根據國際標準ISO5211、DIN3337和VDI/VDE3845進行設計,可與普通氣動執行器互換。
氣源孔符合 NAMUR 標準。
氣動執行器底部軸裝配孔(符合ISO5211標準)成雙四方形,便于帶方桿的閥線性或45°轉角安裝。
輸出軸的頂部和頂部的孔符合 NAMUR 標準。
兩端的調整螺釘可調整閥門的開啟角度。
相同規格的有雙作用式、單作用式(彈簧復位)。
可根據閥門需要選擇方向,順時針或逆時針旋轉。
根據用戶需要安裝電磁閥、定位器(開度指示)、回信器、各種限位開關及手動操作裝置。
執行器分類選型
執行器按其能源形式分為氣動,電動和液動三大類,它們各有特點,適用于不同的場合。氣動執行器是執行器中的一種類別。氣動執行器還可以分為單作用和雙作用兩種類型:執行器的開關動作都通過氣源來驅動執行,叫做DOUBLE ACTING (雙作用)。SPRING RETURN (單
作用)的開關動作只有開動作是氣源驅動,而關動作時彈簧復位。
注:本文均以DA/SR系列氣動執行機構為例,說明執行機構的選用這個參考資料的目的是幫助客戶正確選擇執行機構,在把氣動/電動執行機構安裝到閥門之前,必須考慮以下因素。
* 閥門的運行力矩加上生產廠家的推薦的安全系數/根據操作狀況。
* 執行機構的氣源壓力或電源電壓。
* 執行機構的類型雙作用或者單作用(彈簧復位)以及一定氣源下的輸出力矩或額定電壓下的輸出力矩。
* 執行機構的轉向以及故障模式(故障開或故障關)正確選擇一個執行機構是非常重要的,如執行機構過大,閥桿可能受力過大。相反如執行機構過小,側不能產生足夠的力矩來充分操作閥門。一般地說,我們認為操作閥門所需的力矩來自閥門的金屬部件(如球芯,閥瓣)和密封件(閥座)之間的磨擦。根據閥門使用場合,使用溫度,操作頻率,管道和壓差,流動介質(潤滑、干燥、泥漿),許多因素均影響操作力矩。