氣動(dòng)閘閥雙氣缸驅動(dòng)結構的設計及應用

　　介紹了雙氣缸氣動(dòng)閘閥的工作原理、結構特點(diǎn)及工業(yè)應用情況。針對目前閘閥，設計采用雙氣缸氣動(dòng)閘閥，分析了雙氣缸氣動(dòng)結構設計特點(diǎn)，雙氣缸氣動(dòng)閘閥與普通閘閥相比有顯著(zhù)的優(yōu)勢。

1、概述

　　閘閥適用于水、油、氣及含酸、堿類(lèi)腐蝕性等工藝介質(zhì)環(huán)境，也適用在易燃、易爆、導熱油、高純度和有毒等介質(zhì)的管路上。但在煤炭、冶金及石油化工等行業(yè)中，由于管路中含有大量顆粒狀物料和礦砂，所以對管路中閥門(mén)的磨損比較嚴重，特別是煤炭系統中的重介質(zhì)選煤過(guò)程尤為突出。使用普通的閘閥一般使用壽命僅3 個(gè)月左右，且多數是手動(dòng)操作，開(kāi)關(guān)費力又不方便，經(jīng)常由于閘板下部堆料而關(guān)閉不嚴，這種方式勞動(dòng)強度較大，操作手段落后，在一定程度上阻礙了自動(dòng)化生產(chǎn)的發(fā)展，已經(jīng)不適應當前工業(yè)生產(chǎn)高速發(fā)展的需要，所以很有必要研究開(kāi)發(fā)各種驅動(dòng)裝置閘閥。隨著(zhù)現代核工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)、電子工業(yè)和航天工業(yè)的發(fā)展，以及流程工藝自動(dòng)控制和遠距離流體輸送的發(fā)展，促進(jìn)了現代閘閥的發(fā)展。用于遠距離控制和程序控制的閘閥驅動(dòng)裝置( 電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)、電- 液聯(lián)動(dòng)或氣- 液聯(lián)動(dòng)等) 開(kāi)始得到應用。雙氣缸氣動(dòng)閘閥的應用會(huì )大大減輕勞動(dòng)強度，提高工作效率，并能在事故狀態(tài)下節省開(kāi)關(guān)閥時(shí)間，減少事故造成的經(jīng)濟損失，而且其技術(shù)先進(jìn)，性能可靠，操作和維修方便。

2、結構特性

　　雙氣缸氣動(dòng)閘閥主要由閥體、閥蓋、閘板、閥桿、密封圈、雙層氣缸及活塞、活塞桿、隔板連同緩沖機構、手動(dòng)機構、氣動(dòng)- 手動(dòng)轉換裝置和閥蓋填料箱裝置等組成。

　　(1) 彈性閘板和閥座密封可靠，零滲漏。且彈性閥座流阻小，水頭損失少。

　　(2) 氣動(dòng)- 手動(dòng)轉換機構裝在氣缸蓋的上部，在閘閥開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程的任何位置上，都可十分方便地轉動(dòng)操作手柄，直接地進(jìn)行由氣動(dòng)至手動(dòng)或由手動(dòng)至氣動(dòng)的操作方式轉換。轉換操作手柄采用定位銷(xiāo)式自鎖設計，定位可靠。電磁閥及其控制電路或供風(fēng)系統發(fā)生故障時(shí)，不需其他輔助工具，即可迅速轉換成手動(dòng)操作狀態(tài)，保證線(xiàn)路正常運行，避免事故發(fā)生。在新建工程的自控系統未完成之前，本系列閘閥可以作為手動(dòng)閘閥使用，操作時(shí)靈活輕快。

　　(3) 關(guān)閥時(shí)間可調，通過(guò)調整安裝在隔板上的緩沖機構，還可以在一定范圍內調整閘閥關(guān)閉的時(shí)間。

　　(4) 閘閥可以配用電的或氣的回訊器，用以發(fā)送閥門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息( 其中防爆行程開(kāi)關(guān)有國產(chǎn)和進(jìn)口兩種) 。因此，使用本閥可以實(shí)現遠距離控制、集中控制和自動(dòng)控制。

　　(5) 閘閥的氣缸選用無(wú)縫鋼管制造，內表面鍍鉻，并經(jīng)拋光處理，具有摩擦力小、不易銹蝕、高硬度和壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)。

　　(6) 氣缸中的密封圈采用耐油橡膠O 形圈，密封性能可靠，維修時(shí)更換方便。

3、工作原理

　　雙氣缸氣動(dòng)閘閥以0. 4 ～ 0. 6MPa( 表壓) 凈化壓縮空氣作為工作動(dòng)力，推動(dòng)活塞，帶動(dòng)閘板作垂直于流體的位移，實(shí)現開(kāi)啟或關(guān)閉閥門(mén)的目的。雙層氣缸和緩沖機構的工作原理，按閘閥工作的4 個(gè)階段完成( 圖1) 。

(a) 開(kāi)啟前階段(b) 開(kāi)啟后階段(c) 關(guān)閉前階段(d) 關(guān)閉后階段

圖1 雙氣缸工作原理

　　3.1、開(kāi)啟的前階段

　　在閘閥開(kāi)啟的前階段，上層氣缸的活塞( 以下簡(jiǎn)稱(chēng)上活塞) 和下層氣缸的活塞( 以下簡(jiǎn)稱(chēng)下活塞)同時(shí)受力，閥桿在上、下活塞的推動(dòng)下，以單活塞近二倍的提升力，克服閘板密封面和閥體密封面之間的最大靜摩擦力，帶動(dòng)閘板上升。壓縮空氣由上氣缸的下氣室，經(jīng)由設置在隔板內的特定通道，通過(guò)連通管，到達下氣缸的下氣室，推動(dòng)上下活塞同時(shí)工作。下氣缸上氣室中的氣體，經(jīng)過(guò)設置在隔板內的另—特定通道排出氣缸體外。

　　3.2、開(kāi)啟的后階段

　　在閘板稍開(kāi)啟以后，下活塞就運行到了上止點(diǎn)，閘板在上活塞帶動(dòng)下，繼續提升，直至到了全開(kāi)位置。

　　3.3、關(guān)閉的前階段

　　在閥門(mén)關(guān)閉的前階段，在上活塞的推動(dòng)下，閘板離開(kāi)全開(kāi)位置，開(kāi)始下降。

　　3.4、關(guān)閉的后階段

　　當上活塞接觸到下活塞凸臺，并帶動(dòng)下活塞一起繼續下降時(shí)，由于下氣缸上氣室的進(jìn)氣通道和下氣缸下氣室的排氣通道設有阻礙，明顯地減慢了下行的速度，直至閘板下降到了全關(guān)位置。減緩閘板下行的沖擊，自行可關(guān)嚴閥門(mén)，又不使閘板楔得過(guò)緊，同時(shí)還保護了密封面，免受猛烈沖擊而損壞。

4、使用過(guò)程

　　(1) 閥門(mén)氣動(dòng)時(shí)，上活塞行至行程上端點(diǎn)觸動(dòng)上回訊器，使之發(fā)訊，下活塞行至行程下端觸動(dòng)下回訊器，使之發(fā)訊，以作為閘閥開(kāi)閉信息在中央操作室的模擬儀表盤(pán)上進(jìn)行顯示。

　　(2) 手輪上部的外伸指示桿的上升和下降，標示著(zhù)該閥的閘板是處于提升還是下降狀態(tài)。閘閥關(guān)閉時(shí)，外伸指示桿位于最低位置。反之，閘閥全開(kāi)時(shí)，外伸指示桿位于最高位置。此即為閥門(mén)啟閉狀態(tài)的現場(chǎng)指示。

　　(3) 氣缸蓋上部裝有氣動(dòng)- 手動(dòng)轉換裝置。將轉換手柄順時(shí)針?lè )较蛱徂D到“氣動(dòng)”定位孔處定位，閘閥處于氣動(dòng)操作狀態(tài)。反之，將轉換手柄逆時(shí)針?lè )较蛱徂D到“手動(dòng)”定位孔處定位，閘閥即可進(jìn)行手動(dòng)操作。手動(dòng)操作閘閥時(shí)，手輪順時(shí)針旋轉為關(guān)，逆時(shí)針旋轉為開(kāi)，其中帶錐齒輪傳動(dòng)的，其手輪旋向相反。

5、維護保養

　　(1) 在使用中，應將閘板全開(kāi)全關(guān)，不允許開(kāi)啟一部分作為調節流量的節流閥使用。否則，在介質(zhì)的沖刷下易造成密封面損壞。

　　(2) 應經(jīng)常檢查氣源的分水過(guò)濾器、減壓閥和油霧器。必要時(shí)應定期在氣缸內壁加注少量潤滑油。

　　(3) 閥門(mén)使用期間，應視其動(dòng)作頻繁程度進(jìn)行定期檢查和維護。

　　(4) 供氣故障時(shí)，應及時(shí)將氣動(dòng)轉換為手動(dòng)，轉換時(shí)應先將轉換手柄向外拉出定位銷(xiāo)，手柄沿逆時(shí)針?lè )较虬廪D，并適度轉動(dòng)手輪使手柄扳到位后，即可對閥門(mén)進(jìn)行手動(dòng)控制。當手動(dòng)轉換為氣動(dòng)時(shí)，手沿順時(shí)針?lè )较虬廪D復位。在操作中必須注意氣動(dòng)與手動(dòng)不得混亂，特別是轉換手柄在手動(dòng)位置時(shí)，不許進(jìn)行氣動(dòng)。

6、工業(yè)應用

　　雙氣缸氣動(dòng)閘閥應用在柴油罐區時(shí)，儲運調和柴油罐區擁有柴油罐共10 座，該氣動(dòng)閥是安裝在柴油罐的生產(chǎn)線(xiàn)、新生產(chǎn)線(xiàn)、調合入口線(xiàn)，共安裝氣動(dòng)閥24 個(gè)。該氣動(dòng)閥正常情況下由操作室中計算機控制開(kāi)關(guān)，在控制閥回訊信號失靈時(shí)要使用手氣動(dòng)，若手氣動(dòng)仍然失靈，則將氣動(dòng)閥切換到手動(dòng)操作，即與一般閘閥一樣操作。該氣動(dòng)閥在柴油罐區的使用已有一段時(shí)期，從使用和維護情況看，該閥技術(shù)先進(jìn)，性能可靠，操作切換和維修方便，完全滿(mǎn)足生產(chǎn)操作要求，操作使用中基本無(wú)泄漏，可保持周?chē)�環(huán)境整潔，極大地降低了維護的工作量和費用。該雙氣缸氣動(dòng)閘閥經(jīng)過(guò)在柴油罐區一段時(shí)期的應用，通過(guò)與普通閘閥相比，具有顯著(zhù)的優(yōu)勢。

　　(1) 該閥只須在操作室內即可完成切換操作，既減輕了勞動(dòng)強度，又提高了工作效率。

　　(2) 閥門(mén)具有靈活可靠的氣動(dòng)- 手動(dòng)轉換機構。當控制電路或供風(fēng)系統發(fā)生故障時(shí)，不需其他輔助工具，即可迅速轉換成手動(dòng)操作狀態(tài)，保證線(xiàn)路正常運行，避免事故發(fā)生。而普通閘閥在出現故障后只能維修、更換或停用。

　　(3) 該閥的氣缸選用無(wú)縫鋼管，內表面鍍鉻，具有不易腐蝕、使用壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)。而普通閘閥大多是由鑄鐵制造，易腐蝕，維護費用高，且容易泄漏，污染環(huán)境。

　　(4) 閥門(mén)氣缸中的密封圈采用耐油橡膠O 形圈，密封性能可靠，維修時(shí)更換方便。而普通閘閥一般都使用軟填料密封，其密封效果不太理想，泄漏率較大。尤其是閥桿腐蝕后，其泄漏情況更為嚴重。即使壓完填料后，再開(kāi)關(guān)幾次，密封又失效，所以只能更換。

7、結語(yǔ)

　　雙氣缸氣動(dòng)閘閥采用氣動(dòng)驅動(dòng)裝置，安全，可靠，成本低，維修方便。氣動(dòng)機構采用雙氣缸結構，能解決閘板在閥體內楔死的問(wèn)題。氣缸中的密封圈采用耐油橡膠O 形圈，密封性能可靠，維修時(shí)更換方便。在氣缸蓋上部裝有氣動(dòng)- 手動(dòng)轉換機構，可進(jìn)行由氣動(dòng)至手動(dòng)或由手動(dòng)至氣動(dòng)的操作方式轉換。轉換操作手柄采用定位銷(xiāo)式自鎖設計，定位可靠。雙氣缸氣動(dòng)閘閥具有一系列技術(shù)優(yōu)勢，能夠滿(mǎn)足相關(guān)工況系統的需求，具有廣闊的工業(yè)應用前景。