撥叉執(zhí)行器(英文:Scotch Yoke Pneumatic Actuator),是一種程活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu),適用90°轉(zhuǎn)角的閥門(如球閥、蝶閥、旋塞閥)的開關(guān)切斷或計量控制。
撥叉執(zhí)行器工作原理
撥叉執(zhí)行器壓縮空氣進(jìn)入氣缸,推動活塞作直線運(yùn)動,活塞通利用活塞銷與撥叉U型槽設(shè)計將活塞的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)為撥叉的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,撥叉旋轉(zhuǎn)帶動輸出軸轉(zhuǎn)動,從而實現(xiàn)撥叉執(zhí)行器對閥門的控制。
按照作用類型的不同,撥叉執(zhí)行器可分為單作用撥叉執(zhí)行器和雙作用撥叉執(zhí)行器。撥叉執(zhí)行器的開關(guān)動作都是通過氣源驅(qū)動完成的,就是雙作用撥叉執(zhí)行器;而只有開動作是由氣源驅(qū)動完成,關(guān)動作為彈簧復(fù)位的就是單作用撥叉執(zhí)行器。
按照撥叉執(zhí)行器結(jié)構(gòu)的不同,可分為單氣缸活塞式撥叉執(zhí)行器和雙氣缸活塞式撥叉執(zhí)行器。
按撥叉執(zhí)行器的主要材質(zhì)不同,可分為鋁合金型撥叉執(zhí)行器、不銹鋼型撥叉執(zhí)行器、碳鋼型撥叉執(zhí)行器等。
高于7000Nm的扭矩要求時,齒輪齒條執(zhí)行器往往不符合成本效益。由于這個原因,在選用氣動執(zhí)行器一般建議選擇大功率撥叉執(zhí)行器,撥叉執(zhí)行器可以提供更高的扭矩輸出。
大功率撥叉執(zhí)行器對稱和傾斜的鋼撥叉機(jī)構(gòu)允許兩種類型的扭矩輸出特性。其中,傾斜式的鋼撥叉機(jī)構(gòu)撥叉執(zhí)行器,具有非常高的啟動扭矩,較低的運(yùn)行扭矩,適合于蝶閥的控制;對稱式的鋼撥叉機(jī)構(gòu)撥叉執(zhí)行器,具有更加平衡的扭矩曲線,主要適用于球閥、旋塞閥的控制。
所謂撥叉執(zhí)行器,是因其采用“單氣缸雙活塞-撥叉式變扭矩”傳動結(jié)構(gòu)撥叉執(zhí)行器,使得輸出力矩能隨角度的改變而改變,在閥門開啟或關(guān)閉位置,力矩值最大,與閥門的規(guī)律相符,沒有力矩浪費,因而所需缸徑可以更小;其次,撥叉執(zhí)行器的撥叉和撥叉臂高度重合,大大節(jié)省空間。
撥叉執(zhí)行器的好處用來跟傳統(tǒng)使用的齒輪齒條執(zhí)行器對比起來,撥叉執(zhí)行器的尺度更加的精確不同于齒輪式齒輪執(zhí)行器之間有這間距,其次因為結(jié)構(gòu)關(guān)系,摩擦力更小效率與壽命有著明顯提高。
撥叉執(zhí)行器不僅符合防爆要求,而且體積小,重量輕,扭矩大,因其采用了獨特的“單氣缸雙活塞-撥叉式變扭矩”傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計。
作為單缸設(shè)計的撥叉執(zhí)行器,其比齒輪齒條執(zhí)行器的雙缸設(shè)計,無疑在體積上小了一半。
其次,撥叉執(zhí)行器運(yùn)作時,輸出力扭能隨角度改變而改變,而且撥叉執(zhí)行器在閥門開啟或關(guān)閉位置,力矩值最大,這正好與閥門的規(guī)律相符。 相比齒輪齒條執(zhí)行器,撥叉執(zhí)行器和更能節(jié)省力矩,因為齒輪齒條執(zhí)行器的力矩是恒定。
撥叉執(zhí)行器,是根據(jù)工況的高要求而產(chǎn)生,未來,將會是撥叉執(zhí)行器占據(jù)主導(dǎo)地位的時代。通過撥叉將活塞的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為圓盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,圓盤與撥叉,軸與圓盤均通過銷連接,圓盤尺寸可以趨近缸徑,撥叉與圓盤連接的銷接近圓盤邊緣,因而撥叉執(zhí)行器能以較小的尺寸獲得較大的扭矩。同時,圓盤的結(jié)構(gòu)獨特,其與銷連接處有特殊曲線式設(shè)計,旋轉(zhuǎn)時的扭轉(zhuǎn)特性與蝶閥啟閉所需扭矩特性相符。