气动闸阀双气缸驱动构造的设计及应用

气动闸阀双气缸驱动构造的设计及应用介绍了双气缸气动闸阀的工作原理、构造特点及工业应用情况。针对目前闸阀，设计采用双气缸气动闸阀，分析了双气缸气动构造设计特点，双气缸气动闸阀与普通闸阀相比有显著的优势。

1、概述

闸阀适用于水、油、气及含酸、碱类腐蚀性等工艺介质环境，也适用在易燃、易爆、导热油、高纯度和有毒等介质的管路上。但在煤炭、冶金及石油化工等行业中，由于管路中含有大量颗粒状物料和矿砂，所以对管路中阀门的磨损比较严重，特别是煤炭系统中的重介质选煤过程尤为突出。使用普通的闸阀一般使用寿命仅3个月左右，且多数是手动操作，开关费力又不方便，经常由于闸板下部堆料而关闭不严，这种方式劳动强度较大，操作手段落后，在一定程度上阻碍了自动化生产的发展，已经不适应当前工业生产高速发展的需要，所以很有必要研究开发各种驱动装置闸阀。随着现代核工业、石油化学工业、电子工业和航天工业的发展，以及流程工艺自动控制和远距离流体输送的发展，促进了现代闸阀的发展。用于远距离控制和程序控制的闸阀驱动装置(电动、气动、液动、电-液联动或气-液联动等)开始得到应用。双气缸气动闸阀的应用会大大减轻劳动强度，提高工作效率，并能在事故状态下节省开关阀时间，减少事故造成的经济损失，而且其技术先进，性能可靠，操作和维修方便。

2、构造特性

双气缸气动闸阀主要由阀体、阀盖、闸板、阀杆、密封圈、双层气缸及活塞、活塞杆、隔板连同缓冲机构、手动机构、气动-手动转换装置和阀盖填料箱装置等组成。

(1)弹性闸板和阀座密封可靠，零渗漏。且弹性阀座流阻小，水头损失少。

(2)气动-手动转换机构装在气缸盖的上部，在闸阀开启和关闭过程的任何位置上，都可十分方便地转动操作手柄，直接地开展由气动至手动或由手动至气动的操作方式转换。转换操作手柄采用定位销式自锁设计，定位可靠。电磁阀及其控制电路或供风系统发生故障时，不需其他辅助工具，即可迅速转换成手动操作状态，保证线路正常运行，防止事故发生。在新建工程的自控系统未完成之前，本系列闸阀可以作为手动闸阀使用，操作时灵活轻快。

(3)关阀时间可调，通过调整安装在隔板上的缓冲机构，还可以在一定范围内调整闸阀关闭的时间。

(4)闸阀可以配用电的或气的回讯器，用以发送阀门开关状态信息(其中防爆行程开关有国产和进口两种)。因此，使用本阀可以实现远距离控制、集中控制和自动控制。

(5)闸阀的气缸选用无缝钢管制造，内表面镀铬，并经抛光处理，具有摩擦力小、不易锈蚀、高硬度和寿命长等优点。

(6)气缸中的密封圈采用耐油橡胶O形圈，密封性能可靠，维修时更换方便。

3、工作原理

双气缸气动闸阀以0.4～0.6MPa(表压)净化压缩空气作为工作动力，推动活塞，带动闸板作垂直于流体的位移，实现开启或关闭阀门的目的。双层气缸和缓冲机构的工作原理，按闸阀工作的4个阶段完成(图1)。

(a)开启前阶段(b)开启后阶段(c)关闭前阶段(d)关闭后阶段

图1双气缸工作原理

3.1、开启的前阶段

在闸阀开启的前阶段，上层气缸的活塞(以下简称上活塞)和下层气缸的活塞(以下简称下活塞)同时受力，阀杆在上、下活塞的推动下，以单活塞近二倍的提升力，克服闸板密封面和阀体密封面之间的最大静摩擦力，带动闸板上升。压缩空气由上气缸的下气室，经由设置在隔板内的特定通道，通过连通管，到达下气缸的下气室，推动上下活塞同时工作。下气缸上气室中的气体，经过设置在隔板内的另—特定通道排出气缸体外。

3.2、开启的后阶段

在闸板稍开启以后，下活塞就运行到了上止点，闸板在上活塞带动下，继续提升，直至到了全开位置。

3.3、关闭的前阶段

在阀门关闭的前阶段，在上活塞的推动下，闸板离开全开位置，开始下降。

3.4、关闭的后阶段

当上活塞接触到下活塞凸台，并带动下活塞一起继续下降时，由于下气缸上气室的进气通道和下气缸下气室的排气通道设有阻碍，明显地减慢了下行的速度，直至闸板下降到了全关位置。减缓闸板下行的冲击，自行可关严阀门，又不使闸板楔得过紧，同时还保护了密封面，免受猛烈冲击而损坏。

4、使用过程

(1)阀门气动时，上活塞行至行程上端点触动上回讯器，使之发讯，下活塞行至行程下端触动下回讯器，使之发讯，以作为闸阀开闭信息在中央操作室的模拟仪表盘上开展显示。

(2)手轮上部的外伸指示杆的上升和下降，标示着该阀的闸板是处于提升还是下降状态。闸阀关闭时，外伸指示杆位于最低位置。反之，闸阀全开时，外伸指示杆位于最高位置。此即为阀门启闭状态的现场指示。

(3)气缸盖上部装有气动-手动转换装置。将转换手柄顺时针方向提转到“气动”定位孔处定位，闸阀处于气动操作状态。反之，将转换手柄逆时针方向提转到“手动”定位孔处定位，闸阀即可开展手动操作。手动操作闸阀时，手轮顺时针旋转为关，逆时针旋转为开，其中带锥齿轮传动的，其手轮旋向相反。

5、维护保养

(1)在使用中，应将闸板全开全关，不允许开启一部分作为调节流量的节流阀使用。否则，在介质的冲刷下易造成密封面损坏。

(2)应经常检查气源的分水过滤器、减压阀和油雾器。必要时应定期在气缸内壁加注少量润滑油。

(3)阀门使用期间，应视其动作频繁程度开展定期检查和维护。

(4)供气故障时，应及时将气动转换为手动，转换时应先将转换手柄向外拉出定位销，手柄沿逆时针方向扳转，并适度转动手轮使手柄扳到位后，即可对阀门开展手动控制。当手动转换为气动时，手沿顺时针方向扳转复位。在操作中必须注意气动与手动不得混乱，特别是转换手柄在手动位置时，不许开展气动。

6、工业应用

双气缸气动闸阀应用在柴油罐区时，储运调和柴油罐区拥有柴油罐共10座，该气动阀是安装在柴油罐的生产线、新生产线、调合入口线，共安装气动阀24个。该气动阀正常情况下由操作室中计算机控制开关，在控制阀回讯信号失灵时要使用手气动，若手气动仍然失灵，则将气动阀切换到手动操作，即与一般闸阀一样操作。该气动阀在柴油罐区的使用已有一段时期，从使用和维护情况看，该阀技术先进，性能可靠，操作切换和维修方便，完全满足生产操作要求，操作使用中基本无泄漏，可保持周围环境整洁，极大地降低了维护的工作量和费用。该双气缸气动闸阀经过在柴油罐区一段时期的应用，通过与普通闸阀相比，具有显著的优势。

(1)该阀只须在操作室内即可完成切换操作，既减轻了劳动强度，又提高了工作效率。

(2)阀门具有灵活可靠的气动-手动转换机构。当控制电路或供风系统发生故障时，不需其他辅助工具，即可迅速转换成手动操作状态，保证线路正常运行，防止事故发生。而普通闸阀在出现故障后只能维修、更换或停用。

(3)该阀的气缸选用无缝钢管，内表面镀铬，具有不易腐蚀、使用寿命长等优点。而普通闸阀大多是由铸铁制造，易腐蚀，维护费用高，且容易泄漏，污染环境。

(4)阀门气缸中的密封圈采用耐油橡胶O形圈，密封性能可靠，维修时更换方便。而普通闸阀一般都使用软填料密封，其密封效果不太理想，泄漏率较大。尤其是阀杆腐蚀后，其泄漏情况更为严重。即使压完填料后，再开关几次，密封又失效，所以只能更换。

7、结语

双气缸气动闸阀采用气动驱动装置，安全，可靠，成本低，维修方便。气动机构