[发明专利]一种气动差压共轨驱动执行装置及其执行姿态的受力分析方法

说明书

一种气动差压共轨驱动执行装置，包括气动执行器、气动阀及气控单元，其中气动阀包括阀体及转子阀芯，阀体的内部沿燃气管路延伸方向的径向活动插接转子阀芯；转子阀芯周向旋转并轴向及径向限位连接在阀体内部，转子阀芯的上部升降滑动并同轴插接阀杆，转子阀芯上部的周向外壁上开设有弧形导槽，转子阀芯的中部径向开设过气孔，转子阀芯的底部通过阀芯轴承与阀体的底部内壁转动连接。该气动差压共轨驱动执行装置及其执行姿态的受力分析方法，其气动差压共轨驱动执行装置结构具有可科学计算性的优势，建立了该气动差压共轨驱动执行装置的力学分析基础理论，并且该基础理论下推导的相关公式，对于本发明结构的设计、验证、测试等具有高度的指导意义。

技术领域

本发明涉及燃气阀门技术领域，尤其涉及一种气动差压共轨驱动执行装置及其执行姿态的受力分析方法。

背景技术

现有技术燃气调压器、调节阀等产品通常采用直杆传动结构的驱动执行器，通过气动、电动等驱动器对阀杆传动，从而控制阀芯的开度来进行控制。但是这仍然是一种直线行程的驱动方式，造成现有技术调压器、调节阀的阀芯和阀座结构复杂，如图1和图2为现有技术最具代表性的两种调压器经典结构，即曲流式和轴流式，均采用了气动驱动器对阀杆做直线行程驱动。

现有技术直线行程驱动结构的缺点：

1.运动轨迹造成结构的复杂性：直线行程驱动无论是驱动阀芯还是阀口运动，均需要一个运动单元和一个与之配合的固定单元，为了满足运动单元的直线运动并且同时满足流道的需求，必然造成阀座结构的复杂性。因此现有技术调压器、调节阀的阀座及阀体结构的复杂性，导致现有技术产品加工困难，并且优质产品稀少，限制了行业产品的发展。

2.直线行程的不确定性：直线行程结构无法对不同尺寸调压器、调节阀的阀芯行程进行统一的设定，例如，DN50与DN100的调压器、调节阀的阀芯行程是不同的，对不同尺寸产品需设计不同的驱动结构，通用性很差。

3.功能限制：直线行程结构在产品功能上有明显的限制，由于其直线运动属于滑动，在力驱动器的力平衡发生变化时，该滑动方向和状态是无法确定的，并且无法通过计算明确运动状态，因此使得该产品无法获得进一步的定位控制功能。导致调压器、调节阀的功能比较单一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种气动差压共轨驱动执行装置及其执行姿态的受力分析方法，其气动差压共轨驱动执行装置结构具有可科学计算性的优势，建立了该气动差压共轨驱动执行装置的力学分析基础理论，并且该基础理论下推导的相关公式，对于本发明结构的设计、验证、测试等具有高度的指导意义。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种气动差压共轨驱动执行装置，包括气动执行器、气动阀及气控单元，其中气动阀固设于燃气管路上，气动阀上调节连接气动执行器，气控单元的信号气采集端分别连接气动阀的进气端燃气管路及排气端燃气管路，气控单元的控制气输出端连通气动执行器，为气动执行器开闭气动阀提供控制动力；

气动阀包括阀体及转子阀芯，其中阀体的内部沿燃气管路延伸方向的径向活动插接转子阀芯；转子阀芯周向旋转并轴向及径向限位连接在阀体内部，转子阀芯的上部升降滑动并同轴插接阀杆，转子阀芯上部的周向外壁上开设有弧形导槽，转子阀芯的中部径向开设过气孔，且转子阀芯的底部通过阀芯轴承与阀体的底部内壁转动连接。

而且，气动执行器包括壳体、阀杆、驱动膜片及驱动弹簧，其中壳体固设在气动阀上方，壳体内壁的顶部固接驱动弹簧，壳体内壁的中部密封固设驱动膜片，壳体的底部升降滑动并穿透连接阀杆；阀杆的顶部与驱动膜片固定连接，阀杆的下部伸入至气动阀内部，且阀杆的底部径向制出有与弧形导槽的内壁滑动导向连接的阀杆转子；驱动弹簧的一端顶压支撑在壳体的顶面内壁上，驱动弹簧的另一端顶压支撑在驱动膜片的顶面上，且驱动弹簧与阀杆共轴心设置。