閥門驅動裝置的製作方法
2023-05-19 02:52:51
專利名稱：閥門驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用來驅動在輸送氣態或液態物質的管道中提供的截流閥或切斷閥的閥門驅動裝置。
比如在煤氣管道中，在管道所沿線路的多個位置上都裝有截流閥。利用致動器驅動截流閥，而這種致動器是以從截流閥位置附近的管路中抽取的氣體壓力作為動力，這種驅動方式已為公眾所知。然而在此情形中，裝置本身是很不安全的，因為從致動器放射出的已用氣體將被放入大氣中，這樣釋放到大氣中的煤氣可能對人畜造成危害，而且管道中的煤氣壓力也不能作為動力來使用。因此實際中常常附加地提供一個單獨的空氣、氮氣或二氧化碳的氣缸，用此氣缸作為致動器的動力源。
使用上述的這種壓力氣缸時，氣缸的壓力以大於煤氣管道中的煤氣壓力驅動截流閥，因此它一定要比致動器所需的壓力要高。由於氣缸的容量有限，截流閥在切換過程中可能由於壓力不足而停止動作。因此氣缸需要有較大的能力來補充自身容量或進行自身置換，以滿足新的需求。而且如果上述的氣缸的補充或置換不完全，則可能導致壓力氣缸無法在需要的情況下驅動截流閥，並因此而出現故障，或者甚至危及煤氣管道的運行。
本發明的目的之一是提供一種閥門驅動裝置，它可安全地以氣體管路的氣體壓力作為致動器的動力，來操縱管路中的截流閥或切斷閥，而沒有所用氣體壓力洩入大氣、對人畜造成危害的危險，而且完全消除了對必須以空氣、氮氣或二氧化碳氣缸作為動力源的依賴。
在如上所述的以使用管路中的氣體作為致動器的動力源的驅動裝置的情形中，包括有一個封閉的氣體線路，以便氣體返回到管路中，如果管路的壓力降低，則截流閥將可能無法正常操作。
為此驅動裝置提供一個充滿不可燃氣體的壓縮氣體的氣箱和一個單獨放置的增壓器是不難想像的。如果氣箱和增壓器二者是通過一根管子相互連接起來，那麼裝置可能由於連接點的洩漏而出現不合格的操作。而且，由於增壓器和氣箱都是單獨的實體，它們安裝的空間要很大，以致於給驅動裝置本身的緊湊性增添了很多麻煩。
本發明的另一個目的是提供一種閥門驅動裝置，它通過將增壓器置於氣箱內部的方式，合理地提高裝置的緊湊性。此閥門驅動裝置在增壓器的操作過程中，當氣箱內的氣體壓力低於規定水平時，流體通過管路自動填充氣箱，使得氣箱內的氣體壓力保持恆定在規定的水平，因而完全消除了補充氣箱或置換氣缸的必要，僅出現了幾個洩漏點的問題，而在安全和經濟上都大有優勢。
為實現上述目的，本發明提供了一種驅動氣體管路中的截流閥或切斷閥的閥門驅動裝置，其特性為，在從氣體管路的基本端分支出來的氣體管和致動器氣缸之間設置一個氣/油型增壓器和一個液壓泵，並將它們用一根管子連接起來，增壓器以氣體管路的基本端的壓力作為動力源，將液體壓力增高，藉此驅動致動器，進而關閉截流閥或打開切斷閥，同時，置於增壓器和致動器之間的液壓泵重新設置增壓器，以使增壓器內的氣體經上述的氣體管返回到氣體管路中。
在此情形中，油箱與液壓泵相連接，而且上述增壓器的一個衝程所排出的油量應不少於上述氣缸的兩個衝程所排出的油量。
本發明的另一方面是關於打開或關閉氣體管路中的截流閥或切斷閥的閥門驅動裝置，其結構是將從氣體管路的基本端分支出來的氣體管和氣/油型增壓器的氣室通過一個減壓閥的中介連接起來，在減壓閥和氣/油型增壓器之間設置一個逆止閥，同時將已與氣室相通的氣體管通過中介逆止閥，與上述氣體管路的另一端相連接，使得氣體管和增壓器之間的氣體壓力關係滿足表達式氣體管路的基本端的壓力＞氣體管路的另一端的壓力＞增壓器的氣室內的壓力，在上述增壓器的油室和致動器的氣缸之間設置有一個油管，增壓器以氣體壓力作為動力源，氣體壓力作用在增壓器的氣室上，使油管內的液體壓力升高，壓力升高後的液體壓力使致動器動作，關閉或打開截流閥或切斷閥，並使置於油管內的液壓泵以更高的液體壓力重新設置增壓器，使增壓器內的氣體經過上述的氣體管供到氣體管路1的另一端。
在此情況下，氣體也可以進入流有同樣氣體的另一管路，而不進入上述氣體管路1的另一端。
本發明還涉及到一種閥門驅動裝置，其結構包括在含有截流閥或切斷閥的氣體管路中，設置有一個液壓缸型致動器，用採在管路的另一端的壓力低於基本端的壓力時，打開或關閉截流閥或切斷閥，並將位於致動器液壓缸的兩端的油管分別與氣/油型增壓器的油室相連接，使一個增壓器的氣室與從氣體管路的另一端分支出來的氣體管相接，而另一個增壓器的氣室與從氣體管路的基本端分支出來的氣體管相接。
在此情形中，在上述缸的一端或另一端與增壓器之間設置油管，以便有選擇地與油箱接通，進而油箱內的油可經由液壓泵的作用，返回到缸或增壓器中。
本發明的另一方面涉及一種驅動位於輸送流體的管路中的截流閥或切斷閥的閥門驅動裝置，其結構為在一個氣箱內部設置一個增壓器，與一個閥門驅動致動器相連，藉此使氣箱和增壓器之間在內部相連通，同時，藉助一供給管，通過常壓供給裝置的中介，將氣箱和管路連接起來，從而使經以上述氣箱的壓力為動力源的增壓器加壓後的壓力驅動閥門驅動致動器，進而驅動截流閥或切斷閥。
在此情形中，通過將一個反壓閥的另一端與逆止閥的入口端相連接，同時將上述反壓閥的基本端與逆止閥的出口端相連，形成常壓供給裝置，通過將反壓閥的另一端與管路一端的供給管相連接，同時將反壓閥的基本端與氣箱一端的供給管相連的方式，以規定壓力填充氣箱的流體可以是空氣、氮氣、二氧化碳或惰性氣體中的一種，它可與管路中的流體混合，而不會出現任何問題，當氣箱內的氣體壓力低於規定水平時，流經上述管路的流體就會填充氣箱，這樣就能夠使氣箱的氣體壓力保持在恆定水平。
如上所述，由於本發明的閥門驅動裝置利用氣體管路的氣體壓力作為動力源，驅動截流閥或切斷閥，它既不需要壓力缸這樣的動力源，也不需要補充或置換氣缸所需的動力，因此由於補充或置換的準備不足而導致裝置出現問題或問題加重的可能性不復存在。而且，由於裝置不將所用氣體放入大氣，所以它既不會浪費氣體，也不會對環境造成危害，可以安全使用。本裝置中所使用的一種Y分支型管路足夠用來從管路中抽取氣體，並將氣體返還至管路中，使設備如管路簡單化。
更進一步，由於作為動力源的壓力通過增壓器供給致動器，並且增壓器和致動器的選擇可以進行優化，因此所提供的閥門驅動裝置結構緊湊，價格合理。當氣體壓力不存在或動力供給停止時，重新設置增壓器的液壓泵可被用來作為動力源，使氣體返回到氣體管路。此泵可以手動操作，也可以自動運行。
由於本發明閥門驅動裝置增壓器設置在氣箱內，所以裝置本身可以製作緊湊。而且，氣箱絕對不需要進行氣體補充或氣缸置換，因為它可以通過常壓供給裝置的中介，以規定壓力提供管路氣體。氣箱內的氣體在任何情況下都不可能洩漏到大氣中，因此不會汙染環境。綜上所述，本發明能夠提供一種無需維護且在安全性、經濟性和可靠性方面都有很大優勢的閥門驅動裝置。
圖1是本發明閥門驅動裝置的第一個實施例的管路系統圖，圖2是圖1中所示裝置在閥門關閉狀態下的部分管路系統圖，圖3是閥門驅動裝置的輸出扭矩的對照圖，圖4是一個致動器的輸出扭矩的輔助說明圖，圖5是本發明閥門驅動裝置的第二個實施例的管路系統圖，圖6是本發明閥門驅動裝置的第三個實施例的管路系統圖，圖7是本發明閥門驅動裝置的第四個實施例的管路系統圖，圖8是圖7中的常壓供給裝置的供氣方法的一個實例的部分管路系統圖，圖9是截流閥關閉狀態下液壓線路轉換狀態的部分管路系統圖，圖10是增壓器配置在氣箱內的情形下的一個實例的截面視圖，圖11是氣箱壓力和致動器輸出扭矩的對比圖。
圖1是本發明閥門驅動裝置的第一個實施例的管路系統圖。
圖中氣體管路1沿箭頭表示的方向輸送氣體。截流閥2位於氣體管路1中，液壓缸式閥門驅動裝置3與截流閥2相連接，適用於打開或關閉截流閥2。截流閥2的打開或關閉是通過此致動器3的活塞3b在缸3a內的液力移動來實現的。圖1所示為截流閥2處於打開位置的情形。一個氣/油型增壓器6介於氣體管路4和油管5之間，其中氣體管路4是從氣體管路1的基本端分支出來的，油管5與缸3a相連。致動器3藉助於油管5內的液體壓力產生動作，驅動截流閥2，而油管5內的液壓是利用增壓器6得以提升壓力的，增壓器6以氣體管路1的基本端的壓力作為動力源。
對於截流閥2能夠產生多種(例如，兩種或三種)運動的情況，增壓器6就必須有能力產生這些運動所必需的油量。
油管5有一個液壓泵7，並且與油箱8相連。壓力經液壓泵7的加壓達到高於油管5內的壓力水平後，油管5內的油包括油箱8內的油向前推進，進入增壓器的油室6a，來重新設置增壓器，並使增壓器6的氣室6b內的氣體通過氣體管路4返回到管路1中。
關於增壓器6的增壓比率，閥門在正常運作時不與線路的壓力條件發生聯繫，只要供抽取作為動力源的線路的氣體壓力的變化範圍，藉助於增壓器的增壓比率，通過適當地增大閥門驅動裝置(缸的直徑和臂的長度)所得到的扭矩被保持在超過閥門在線路氣體壓力的變化範圍內所必需的扭矩水平，如圖3所示。
下面將參照圖4說明此情形。以使用一個必需扭矩為2200千克米的球形閥和一個活塞式止轉棒軛系統的致動器為例。運行中需要的動力源壓力在進入致動器之前由增壓器增壓，運行的輸出扭矩T的計算如下效率μ設定為1。
T＝π/4×d2×L×P×M×2(2限於止轉棒軛系統)＝π/4×92×10×70×2.58×2＝229,785千克釐米＝2,297千克米＞2,200千克米當動力源壓力P為70千克力/釐米2表壓時，它大於必需扭矩，如圖4所示。用於危急關閉的此致動器維持閥門在常開狀態，並產生三種動作，即開關開關，甚至在動力源斷掉期間。
圖1中，9表示的是一個開關限位電磁閥，10代表的是一個轉換限位電磁閥。電磁閥9和10可以選擇使用四通電磁閥，也可以使用一對二通電磁閥。11和12分別代表一個速控器，13代表一個減壓閥，14是一個逆止閥，而15代表一個截止閥，16表示的是一個流量控制閥，17是一個壓力開關，18也是一個逆止閥，19和20分別代表一個截止閥，21代表動力源。虛線表示控制電路線。
上述的開關限位電磁閥9的結構最好要保證即使在轉換限位電磁閥10洩漏的情況下，也能維持增壓器6的工作。特別是當其採用無洩漏(密封良好)式結構時能夠長時間地維持增壓器6的位置。
下面將描述一下上述實施例的運行情況。
如圖1所示，油管5被設置在增壓器6和缸3a的兩端之間，其上有開關限位電磁閥9、轉換限位電磁閥10、液壓泵7、速度控制器11和12、逆止閥14和減壓閥13。開關限位電磁閥9和轉換限位電磁閥10都分別安裝有手動操縱杆，它們由危急信號或來自控制室的操作信號驅動而產生動作。關於危急信號，將在下面進行專門的說明。
圖1中，截流閥2保持在打開狀態，允許正常狀態氣體沿箭頭表示的方向在管路1中流動。
從氣體管路1的基本端分支出的氣體管路4向氣/油型增壓器6的氣室6b排放氣體，向其施加氣體壓力。增壓器6的油室6a通過油管5與缸3a的閥門打開壓力端3c相連，增壓器6以氣體壓力作為動力源，將液體壓力提升，並施加到活塞3b的閥門打開壓力端3c。缸3a的另一面即閥門關閉壓力端3通過轉換限位電磁閥10與油箱8相連。由於開關限位電磁閥9保持在關閉位置，截流閥2也就保持打開狀態，同時限定了增壓器的位置。
如果氣體管路1的下遊端出現故障，洩漏了大量氣體，導致流量控制閥16的下遊端的壓力降低，或者下遊端的壓力由於某些原因而升高，壓力開關17反映這一故障，並發出危急切斷或斷開截流閥2的信號，或者控制室發出驅動截流閥2的信號。在此情形下，轉換限位電磁閥10改變限定位置，同時開關限位電磁閥9打開，使缸3a的閥門打開壓力端3c與油箱8接通，使得缸3a的閥門打開壓力端3c內的油排入到油箱8。這樣，經增壓器6加壓的液體壓力施加在缸3a的閥門關閉壓力端3e上，向右推動活塞3d，如圖1所示，關閉截流閥2。
在接下來的情形中，液壓泵7發生動作，油箱8內的油打開逆止閥14，並向前進入增壓器6的油室6a，液體壓力大於增壓器6的氣室6b內的氣體壓力，氣室6b內的氣體返回至管路1，重新設置增壓器6。
此外，當截流閥2由於響應來自控制室的操作信號或手動操作而打開時，轉換限位電磁閥10改變限定位置，使得來自增壓器6的液壓被施加在缸3a的閥門打開壓力端3c上，並且開關限位電磁閥9打開，使得油從缸3a的閥門關閉壓力端3e內排入到油箱8。這樣的結果是，上述的來自增壓器6的油室6a的液壓使缸3a動作，打開截流閥2。打開截流閥2之後，雖然開關限位電磁閥9恢復到圖1所示的位置，但增壓器6的液壓仍繼續施加在缸3a的閥門打開壓力端3c上，因為轉換限位電磁閥10仍保持不動的狀態。要關閉截流閥2，需通過改變轉換限位電磁閥10的限定位置，並同時打開開關限位電磁閥9。通過使用這兩個電磁閥9和10的手動杆，可以同樣實現打開和關閉截流閥2。
在氣體管路1的氣體壓力的正常變化範圍內，需要增壓器6具有一個恆定的增壓比率，使得相對於由氣體壓力變化引起的控制截流閥2所必需的扭矩的變化範圍，足夠用來驅動缸3a，使截流閥2產生動作。截止閥15、19和20用於維護、檢查等操作，減壓閥13保證管路包括油管5的安全。這種閥門驅動裝置除了可應用在氣體管路中之外，還可用在輸送液體物質的管路中，與截流閥配套使用。
上述的第一個實施例描述了閥門驅動裝置用於關閉截流閥的情形，它還可以用於驅動氣體管路中的切斷閥。更詳細地說，如圖2所示，這種閥門驅動裝置的結構是將氣/油型增壓器6和液壓泵7置於從氣體管路1的基本端分支出的氣體管4和致動器3的缸3a之間，並將它們與油管5相連，從而如圖1所示的那樣，增壓器6以氣體管路的基本端的壓力為動力源，將液壓提高，藉此驅動致動器3，打開切斷閥2。同時將液壓泵7置於增壓器6和致動器3之間，從而利用液壓泵7重新設置增壓器6，並使增壓器6內的氣體通過氣體管4返回氣體管路。除了此例中切斷閥的作用代替了前述第一個實施例中的截流閥的作用之外，本實施例的結構、操作及功能都大體與第一個實施例相同。
圖5是本發明閥門驅動裝置的第二個實施例的管路系統圖。此圖中，與圖1第一個實施例中相同的部分都用相同的參考數字來表示，並且它們與第一個實施例中的相應部分一樣，表示同樣的操作，起到相同的作用，因此在下面的描述中將省略對這些部分的描述。
減壓閥22與從氣體管路1的基本端分支出的氣體管4相連，逆止閥23沿同一方向連接在減壓閥22的前端，逆止閥23的前端接到氣/油型增壓器6的氣室6b上，逆止閥25沿同一方向接在另一根與氣室6b相連接的氣體管24上，逆止閥25的進氣端接在氣體管路1的另一端。在此情況下，壓力關係的設置要滿足下面的表達式管路1基本端的壓力＞管路1另一端的壓力＞增壓器6的氣室6b的壓力。
如圖5所示，油管5設置在增壓器6的油室6a和致動器3的缸3a之間，以使增壓器6以加在氣室6b上的氣體壓力作為動力源，將油管5內的液體壓力增高，來使致動器3產生動作，進而打開或關閉截流閥2。
油管5內設有液壓泵7，並與油箱8相連，這樣經液壓泵7加壓到高於油管5內的壓力的液體壓力可以向前推動液壓管5內的油包括油箱8內的油，使其進入增壓器6的油室6a內，進而重新設置增壓器6，並通過氣體管24，使增壓器6的氣室6b內的氣體向前推進到管路1的另一端。
下面將描述上述第二個實施例的操作過程。
氣體管4從截流閥2所在氣體管路1的基本端分支出來，經過減壓閥22，與氣/油型增壓器6的氣室6b相連，經減壓後的氣體壓力加在氣室6b上。逆止閥23的設置只允許來自減壓閥22的氣體通過。
氣室6b還與另一根氣體管24相連，該氣體管24的另一端接在氣體管路1的另一端。逆止閥25沿管路1的方向設置在氣體管24的中間部位。
壓力關係滿足表達式管路1基本端的壓力＞管路1另一端的壓力＞增壓器6的氣室6b的壓力，這一表達式的成立是因為相對於氣體管4與管路1相連接的位置，流量控制閥16位於上遊端。
增壓器6的氣室6b接受來自從氣體管路1的基本端分支出來的氣體管4的壓力。增壓器6的油室6a通過油管5與缸3a的閥門打開壓力端3c相接，這樣增壓器以氣體壓力作為動力源，使液體壓力增高，壓力增高后的液壓施加在活塞3b的閥門打開壓力端3c上。另一方面，即缸3a的閥門關閉壓力端3e通過轉換限位電磁閥10，與油箱相接，截流閥2保持其打開狀態，同時保持增壓器6的位置，因為開關限位電磁閥9保持在關閉狀態。
當氣體管路1的下遊端出現故障，洩漏了大量氣體，導致流量控制閥16的下遊端的壓力降低時，或者下遊端的壓力由於某種原因而升高時，壓力開關17反映這一故障，並發出危急切斷或斷開截流閥2的信號，或者控制室發出驅動截流閥2的信號。在此情形下，轉換限位電磁閥10換位，同時開關限位電磁閥9打開，使缸3a的閥門打開壓力端3c與油箱8接通，使得缸3a的閥門打開壓力端3c內的油排入到油箱8內。這樣結果是，經增壓器6加壓的液體壓力施加在缸3a的閥門關閉壓力端3e上，向右推動活塞3d，如圖5所示，關閉截流閥2。
接下來，液壓泵7發生動作，油箱8內的油打開逆止閥14，並向前進入增壓器6的油室6a，當所產生的液體壓力大於加在增壓器6的氣室6b上的氣體壓力，並大於管路的另一端的壓力時，氣體會向前進入管路的另一端，增壓器6由設置在氣體管24中的逆止閥25的動作而得到重新設置。
為更詳細地說明上述實施，假定氣體管路1的基本端的壓力為70千克/釐米2，氣體管路1的另一端的壓力為40千克/釐米2，在不同壓力狀況下產生必需的閥門扭矩所需的增壓器6的氣室6b的壓力為30千克力/釐米2。氣體管路1的另一端的線路上裝有逆止閥25。在增壓器6的運行中，流向減壓閥的反向流由逆止閥23阻止，增壓器由液壓泵7重新設置。當氣體壓力大於氣體管路1的另一端的壓力時，氣體通過逆止閥25，流向氣體管路1的另一端。
這樣的結果是，在增壓器的運行過程中所需的氣體既沒有被消耗掉，也沒有被放入大氣中。
增壓器6的廢氣也可以被供到流有同樣氣體的另一根管路26中，如圖5中點劃線所示，而不進入上述的氣體管路的另一端。
圖6是本發明閥門驅動裝置的第三個實施例的管路系統圖。此圖中，與圖1和圖5中第一個和第二個實施例中相同的部分都用相同的參考數字來表示，並且它們與第一個實施例中的相應部分一樣，表示同樣的操作，起到相同的作用，因此在下面的描述中將省略對這些部分的描述。
油管5a和5b位於致動器3的缸3a的兩端，分別與氣/油型增壓器6、27的油室6a、27a相連接。切換閥28是一個四通電磁閥，它位於這兩個增壓器6、27的氣室6b、27b之間。氣體管4和25分別從氣體管路1的基本端和另一端分支出來，這樣氣室6b和27b中的一個可以與從氣體管路另一端分支出的氣體管25相連，而另外一個與從氣體管路基本端分支出的氣體管4相連。圖6中，29、30和31分別代表截止閥。
下面將說明圖6所示的第三個實施例的操作過程。
作為四通電磁閥的切換閥28目前的狀態是從氣體管路1的基本端分支出的氣體管4與增壓器6的氣室6b接通，而增壓器6的氣室6b本身又與缸3a的閥門打開壓力端3c相連，與缸3a的閥門關閉壓力端3e相連的增壓器27的氣室27b又與從氣體管路1的另一端分支出的氣體管25接通。位於管路1中的截流閥2是打開狀態。由於直接位於截流閥2之後的控制閥16的作用，管路1的另一端的壓力(比方說，3～40千克力/釐米2)，即使在截流閥2位於打開狀態下，也要比管路1的基本端的壓力(比方說，20～70千克力/釐米2)低。
接下來，切換閥28變換到使從管路1的基本端分支出來的氣體管4與增壓器27的氣室27b相接，而增壓器27的氣室27b又與缸3a的閥門關閉壓力端3e相連接；切換閥28的變換同時使增壓器6的氣室6b與從管路1的另一端分支出來的氣體管25相接，而增壓器6的氣室6b又與缸3a的閥門打開壓力端3c相連接，由管路1的基本端的氣體壓力使其增壓的液體壓力向著閥門關閉壓力端3e的方向推動缸3a的活塞3d，將缸3a的閥門打開壓力端3e側的油推進入增壓器6，將增壓器6的氣室6b內的氣體推進入管路1的另一端，從而關閉截流閥2。
在此情況下，接在閥門打開壓力端3c上的增壓器6也將由管路1的另一端的壓力使其增壓的液體壓力施加在閥門打開壓力端3c上。為達到如上所述的使缸3a動作，從而打開截流閥2的目的，由氣體管路1的基本端的氣體壓力和另一端的氣體壓力分別作用在增壓器6和增壓器27上所產生的液體壓力之間的差值必須足夠大，大到使缸3a能夠產生打開截流閥2所需要的操作力。當管路1的另一端的壓力比基本端的壓力低時，就具備了這個條件。
更進一步地，由於本實施例中的致動器3的結構是為位於缸3a的兩端的壓力管5a和5b分別提供了單獨的增壓器6和增壓器27，因此增壓器6和增壓器27可允許有各自的最佳狀態能力。
圖7是具有本發明的應用於管路中的截流閥的閥門驅動裝置的第四個實施例的管路系統圖。此圖中，與第一至第三個實施例的相關系統圖中相同的部分，都以相同的參考數字表示，並且它們與第一個實施例中的相應部分一樣，表示同樣的操作，起到相同的作用，因此在下面的描述中將省略對這些部分的描述。
上面說到的致動器3由藉助增壓器6提升氣箱32的氣體壓力所產生的液體壓力驅動，並且致動器3與增壓器6通過油管5連接起來。在此情形下，氣箱32內密封有惰性氣體如氮氣或空氣。在氣箱32內部設置有氣/油型增壓器6，對於增壓器6，下面還將進行更詳細地說明。
缸3a的閥門打開壓力端3c和閥門關閉壓力端3e分別與油管5c和油管5d相連，分別接到油箱8上。與油箱8相連接的油管5e上設置有液壓泵34，液壓泵34根據從傳感器33那裡得到增壓器6的位移的檢測信號而自行動作。
壓力經液壓泵34加壓到高於油管5c內的壓力水平，藉助於這一壓力，油管5內的油包括油箱8內的油向前進入增壓器6的油室6a中，導致增壓器6被重新設置，並且增壓器6的油室6a內的油量也將自動補充。增壓器6的油室6a內的油的補充也可以通過在油管5c的中間位置設置手動轉換閥35和在油管5e上設置手動泵7來實現。
電磁閥10作為油管5的切換閥設置在油管5c和5d的中間部位。截流閥2的打開和關閉由致動器中的活塞3b和3d的移動來完成，而這一移動是由電磁閥10實現的油管5的切換而產生的。圖7中，參考數字36代表一個截止閥。
在此實施例中，氣箱32和管路1通過一個供給管101連接起來，並且在此供給管101的中間部位設置有常壓供給裝置100。常壓供給裝置100是由一個反壓閥103和一個逆止閥104並聯組合而成。更詳細地說，裝置構成時，反壓閥103的另一端與逆止閥104的入口端連接在一起，同時，反壓閥103的基本端與逆止閥104的出口端連接在一起。反壓閥103的另一端與管路1一端的供給管101相連，而反壓閥103的基本端與氣箱32一端的供給管101相連。管路1一端的供給管101上設置有截止閥102。
假定此情形中，反壓閥103和逆止閥104在各自規定的可以設置為任意大小的氣體壓力下運行。應該說明的是，前面描述中提到的常壓供給裝置100僅是一個例子，不構成對其具體結構的任何限制，因此，此裝置在保證能產生與上述結構相同的運動的情況下可以是任意的其它結構。與常壓供給裝置100一併提供的供給管101可以不與管路1相連，而與圖7中以點劃線表示的管路1′相連接。
附帶說一下，氣體填充氣箱32的完成效率隨著填充壓力的增加而提高，因此，與氣箱32相接的供給管101最好是與具有較高壓力的管路1的部分相連。在本實施例中，可以另外提供一個如圖8所示的輔助迴路。
輔助迴路中，供給管101a的一端與管路1中截流閥2的入口端相接，供給管101b的一端與截流閥2的出口端相接，而後二供給管101a和101b的剩下的那兩端接在一個往復閥107上。供給管101接在往復閥107的輸出端上，再通過常壓供給裝置100與氣箱32連接。參考數字105和106各代表一個噴射閥。有了這樣的結構，氣箱32就可以在需要的情況下，被有效填充，因為往復閥107能夠自動選擇管路1具有較高壓力的那一端，並將其與供給管101接通。
為例舉一個氣箱32和氣/油型增壓器6結合在一起的例子，在圖10中描述了一個置於氣箱32內部的氣/油型增壓器6。利用焊接或使用0型墊圈的方式，以球形蓋37b和37c密封氣缸37a的兩端。連結杆37d的使用使它們之間的連結更緊密，增強了密封條件。油缸38a與氣缸37a同軸設置。圍繞油缸38a的空間作為氣箱32的氣室37e。活塞38b和活塞杆38c設置在增壓器6的內部。油缸38a和活塞杆38c之間的空間作為空氣室38d使用。與氣孔37h一同提供的通孔37g使氣室37e和氣室37i相通。在置於活塞杆38c的前端的油室38e的前端，有一個油孔38f。它與致動器3的缸3a相連接。為了檢測活塞杆38c的移動位置，設置了一個利用空氣孔38g的裝置(比如說，一個傳感器33)。
下面將討論使用圖7和圖10所示的氣箱32作為動力源的情形。用下述公式表示初始壓力和容積。用於危急切斷的致動器3，通常閥門保持在打開狀態，並能產生三種動作，即打開關閉打開關閉，即使是在出現動力故障期間。在此情況下，第二種動作關閉打開具有較大的扭矩，需要達到前述的必需扭矩。
致動器3的運動油量如下π/4×92×10×2＝1,272.3cm3增壓器6的杆的運動量如下1,272.3/π/4×11.22×1111＝12.91cm動力源端的容積W，增壓器6的杆的一個動作所需要的W＝π/4×182×12.91
＝3,285cm3≈3.31假定氣箱32的容積是20升，初始壓力為80千克力/釐米2表壓，一個動作完成之後(第二個動作之前)的氣箱32的壓力P1將如下式所示P1＝(80+1033)×20/20+3.3＝69.556千克力/釐米2＝68.523千克力/釐米2(表壓)兩個動作之後(第三個動作之前)的氣箱32的壓力P2如下P2＝(68.523+1.033)×(20+3.3)/20+3.3+3.3＝60.927千克力/釐米2＝59.894千克力/釐米2(表壓)三個動作完成之後的氣箱32的壓力P3如下P3＝(59.894+1.033)×(20+3.3+3.3)/20+3.3+3.3+3.3＝54.203千克力/釐米2＝53.170千克力/釐米2(表壓)在兩個動作期間的輸出扭矩T2為T2＝π/4×92×10×68.523×2.58×2＝224,937千克釐米＝2,249千克米在三個動作過程中的輸出扭矩T3為T3＝π/4×92×10×59.894×2.58×2＝196,611千克釐米＝1,966千克米三個動作之後的輸出扭矩T3為T3＝π/4×92×10×53.170×2.58×2＝174,538千克釐米＝1,745千克米這些結果均在圖11中表示出來。
對本實施例的截流閥2，打開關閉動作過程中所需的扭矩大約為450千克米。從以上給出的數據可以看出，從以上計算發現的20升的容積和80千克力/釐米2表壓的初始壓力對氣箱32來說是足夠的，這一點是勿庸置疑的。
以上討論的例子只是從前述實施例中選擇的一個，當然沒有任何意義上的限定作用。
下面將說明上述的第四個實施例的操作過程。
如圖7所示，在增壓器6和致動器3的缸3a的兩端之間設置有油管5c、5d和5e，同時還設置了用來切換油管5的電磁閥10、液壓泵34、手動泵7a、速度控制器11和12、逆止閥14和14a和減壓閥13。雖然電磁閥10裝備有手動的操縱杆，但它還是適用於由壓力開關17發出的危急信號或控制室發出的操作信號來使其產生動作。
此結構中，氣箱32中的氣體壓力由增壓器6使其加壓，此時所產生的液體壓力用來驅動致動器3，從而打開和關閉管路1中的截流閥2。
氣箱32內密封的惰性氣體如氮氣所產生的氣體壓力向前經過一個通孔6c，在規定的變化範圍內，作用在氣/油型增壓器6的氣室6b上。在增壓器6的油室6a內，油口和致動器3的缸3a的閥門打開壓力端3c通過油管5c連接起來。增壓器6以氣體壓力做為動力，將液體的壓力升高，壓力升高後的液壓作用在閥門打開壓力端3c的活塞3b上。缸3a的另一面即閥門關閉壓力端3b通過電磁閥10，並以油管5d為中介與油箱8相連。
當氣體管路1的下遊端出現故障，導致洩漏時，管路1中的壓力會下降，壓力開關17反映這一故障，並發出危急切斷信號，或斷開截流閥2，或者控制室發出驅動截流閥2的信號。在此情況下，電磁閥10接通油管5，如圖9所示。
然後，缸3a的閥門打開壓力端3c與油箱8相通，同時缸3a的閥門關閉壓力端3e和增壓器6的油室6a相通。這樣，經增壓器6增壓的液體壓力作用在缸3a的閥門關閉壓力端3e上，向右推動活塞3d，進而關閉截流閥2，同時，與活塞3d相連結的活塞3b使缸3a的閥門打開壓力端內的油排入油箱8。
傳感器33或一個位置檢測裝置測出增壓器6的活塞6d的位移變化時，液壓泵34動作，油箱8內的油打開逆止閥14，向前進入增壓器6的油室6a，產生的液體壓力重新設置增壓器6的活塞6d，迫使增壓器6的氣室6b內的氣體返回到圍繞增壓器6的周邊形成的氣箱32中。
氣箱32內的氣體壓力規定是由一種惰性氣體如氮氣密封在氣箱32內形成，它經過通孔6c在規定的變化範圍內，作用在氣/油型增壓器6的氣室6b上。在增壓器6的油室6a內，油口和致動器3的缸3a的閥門打開壓力端3c通過油管5c相接。增壓器6以氣體壓力為動力，將液體壓力增壓，增壓後的液體壓力作用在閥門打開壓力端3c的活塞3b上。缸3a的另一面即閥門關閉壓力端3b通過電磁閥10，以油管5d為中介，與油箱8相連接。
當氣體管路1的下遊端出現故障，導致洩漏時，管路1中的壓力會下降；壓力開關17反映這一故障，並發出危急切斷信號或斷開截流閥2，或者控制室發出驅動截流閥2的信號。在此情況下，電磁閥10接通油管5，如圖9所示。
缸3a的閥門打開壓力端3c與油箱8相通，同時缸3a的閥門關閉壓力端3e和增壓器6的油室6a相通。這樣，經增壓器6增壓的液體壓力作用在缸3a的閥門關閉壓力端3e上，向右推動活塞3d，進而關閉截流閥2，同時，與活塞3d相連結的活塞3b使缸3a的閥門打開壓力端內的油排入油箱8。
傳感器33或一個位置檢測裝置測出增壓器6的活塞6d的位移時，液壓泵34動作，油箱8內的油經過逆止閥14，向前進入增壓器6的油室6a，產生的液體壓力重新設置增壓器6的活塞6d，迫使增壓器6的氣室6b內的氣體返回到圍繞增壓器6的周邊形成的氣箱32中。
為驅動增加器6，氣箱32內的氣體壓力的大小應在規定的變化範圍之內。當氣箱32內的氣體壓力由於致動器3的重複操作(打開和關閉截流閥2)而減弱，並低於正常的變化範圍時，氣箱32由通過常壓供給裝置100導入管路1中的流體來補充。
更具體地說，由於常壓供給裝置100由反壓閥103和逆止閥104組成，因此，當氣箱32內的氣體壓力低於規定水平時，流經管路1的流體通過逆止閥104進入氣箱32，直到氣體壓力升高到高於規定水平為止。當氣箱32內的氣體壓力由於液壓泵34的作用而高於規定水平時，反壓閥103動作，將過剩的氣體放入反壓閥103的另一端(管路1)，這樣就使得氣箱32內的氣體壓力能夠保持在規定的水平。如將供給管101與另一管路1′相連接，如圖7中點劃線所示，則上述的過剩氣體將被放入另一管路1′。
這樣結果是，氣箱32內的氣體壓力能夠在規定的水平保持穩定。所以氣箱32絕對不需要再進行氣體補充或缸的置換，而且還安全可靠，具有良好的經濟性，即使在其中的氣體壓力高於規定水平的情況下，過剩的氣體也將返回到管路1而不放入大氣中。圖8所示的輔助迴路還使氣箱32的氣體填充能夠高效率地完成，因為它能夠自動選擇管路1的壓力較高的一端，將其接到供給管101上。
權利要求
1.一種驅動氣體管路中的截流閥或切斷閥的閥門驅動裝置，其特徵在於在從氣體管路的基本端分支出的一個氣體管和致動器的缸之間，設置一個氣/油型增壓器和一個液壓泵，並用一根管子將兩者連接起來，增壓器以氣體管路的基本端的壓力作為動力源，使液體壓力升高，進而驅動致動器，關閉截流閥或打開切斷閥，同時以置於增壓器和致動器之間的液壓泵重新設置增壓器，使增壓器內的氣體通過上述氣體管返回氣體管路中。
2.根據權利要求1所述的一種閥門驅動裝置，其特徵在於有一個油箱與上述的液壓泵相連接。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的一種閥門驅動裝置，其特徵在於上述的增壓器的一個衝程所排出的油量足以用來引導不少於兩個上述的缸的衝程。
4.一種用來打開或關閉氣體管路中的截流閥或切斷閥的閥門驅動裝置，其結構如下構成將從上述的氣體管路的基本端分支出的一個氣體管通過一個減壓閥，與一個氣/油型增壓器的氣室相連接，在減壓閥和氣/油型增壓器之間設置有一個逆止閥，同時將與上述的氣室相連接的氣體管通過一個減壓閥，接到氣體管路的另一端，使上述的氣體管和增壓器之間的氣體壓力關係滿足表達式，氣體管路的基本端的壓力＞氣體管路的另一端的壓力＞增壓器的氣室內的壓力，在增壓器的油室和致動器的缸之間設置有一個油管，增壓器以施加在其氣室內的氣體壓力作為動力源，將油管內的液體的壓力增高，利用此液體壓力使致動器動作，關閉或打開所說的截流閥或切斷閥，使位於上述油管中的液壓泵，用位於上述油管中的進一步被增壓的液體壓力重新設置上述增壓器，使位於增壓器中的氣體，經上述氣體管被導向上述氣體管路的另一端。
5.根據權利要求4所述的一種閥門驅動裝置，其特徵在於上述的氣體可以供到流有同樣氣體的另一個管路中，而不進入上述的氣體管路的另一端。
6.一種閥門驅動裝置，其結構為在氣體管路中，提供一個截流閥或切斷閥，設置一個液壓缸式致動器，以便當上述的管路的另一端的壓力低於基本端的壓力時，打開或關閉截流閥或切斷閥，並將置於致動器的缸的每一端的油管與上述各氣油型增壓器的油室相連接，從而使其中的一個增壓器的氣室與從上述的氣體管路的另一端分支出的一個氣體管相連接，而另一個增壓器的氣室與從上述的氣體管路的基本端分支出的一個氣體管相連。
7.根據權利要求6所述的一種閥門驅動裝置，其特徵在於在上述缸的一端或另一端與上述增壓器之間設置的油管可以有選擇地與上述的油箱接通或斷開，進而油箱內的油可經由液壓泵的作用，返回到上述的缸或增壓器中。
8.一種用於驅動位於輸送流體的管路中的截流閥或切斷閥的閥門驅動裝置，其結構為在一個氣箱內部設置一個增壓器，與一個閥門驅動致動器相連，藉此使上述的氣箱和增壓器的部分在內部相連通，同時，藉助一供給管，通過常壓供給裝置，將上述的氣箱和上述的管路連接起來，從而使經以上述氣箱的壓力為動力源的增壓器加壓後的壓力驅動閥門驅動致動器，進而驅動截流閥或切斷閥。
9.根據權利要求8所述的一種閥門驅動裝置，其特徵在於反壓閥的另一端與逆止閥的入口端相連接，反壓閥的基本端與逆止閥的出口端相連，從而形成常壓供給裝置，並且上述反壓閥的另一端與管路一端的供給管相連接，同時上述反壓閥的基本端與氣箱一端的供給管相連。
10.根據權利要求8或權利要求9所述的一種閥門驅動裝置，其特徵在於以規定壓力填充氣箱的氣體可以是空氣、氮氣、二氧化碳或惰性氣體中的一種，它可與管路中的流體混合，而不會出現任何問題，當上述氣箱內的氣體壓力低於規定水平時，流經上述管路的流體就會填充氣箱，這樣就能夠使氣箱的氣體壓力保持在恆定水平。
全文摘要
本發明涉及用於驅動位於輸送氣體或液體物質的管路中的截流閥或切斷閥的一種閥門驅動裝置。此閥門驅動裝置的結構為,在從氣體管路的基本端分支出的一氣體管和一個致動器的缸之間設置有一個氣油型增壓器和一個液壓泵,並用一管路將它們連接起來,增壓器以氣體管路的基本端的壓力作為動力源,將液體壓力增高,藉此驅動致動器,關閉截流閥或打開切斷閥,同時置於增壓器和致動器之間的液壓泵使增壓器得到重新設置,從而使增壓器內的氣體能夠通過氣體管返回到氣體管路中。
文檔編號F16K31/122GK1171838SQ9519719
公開日1998年1月28日 申請日期1995年9月20日 優先權日1995年9月20日
發明者中西定之, 佐藤好治, 福永昭男 申請人:株式會社基茨