CN100398844C - 集成的电动液压致动器的控制装置 - Google Patents

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Abstract

用于控制一阀的液压致动器的装置，它包括一电动机(7)、一液压泵(10)、一液压储油器以及用于控制装置的局部控制和监控的一电子组件(9)。

Description

集成的电动液压致动器的控制装置
技术领域
本发明涉及包括一阀、用于致动该阀的电动液压致动器以及用于致动器的一控制装置的阀和配件系统，特别是在大量阀一方面分别连接至一公共电流源、另一方面分别连接至一中央数据处理系统的环境中的所述系统，且特别是在所谓的恶劣环境中、例如在小船中的所述系统。控制装置包括一电动机、一包括一液压泵和一液压蓄油器的液压单元、以及一用于局部地控制阀的电子组件。
背景技术
在现有技术中，特别是在小船结构的领域，这种类型的阀和配件系统是已知的。用于在其中控制致动器的装置大体包括两个部分，即包括其中设置电动机和液压单元的一壳体的以及包括一泵和一蓄油器的一第一部分，和包括其中设置一局部控制电子单元、特别是一PLC的一腔室或小柜的一第二部分。
这种类型的现有技术装置存在若干的缺点。首先，这些装置没有向最终的使用者提供较多的功能。其次，这些装置很易于失效，尤其是当它们被安装在所谓的恶劣环境、例如船舶环境下时。此外，事实表明，这些装置所提供的功能越多，它们越可能在暴露于恶劣环境的过程中发生损坏。最后，即使在某些恶劣环境、例如小船、船舶或其它受到约束的安装条件下，可用的空间是一重要的因素，但这些装置由于它们这样的两部分设计，体积只能是较大。
发明内容
本发明旨在通过提供一种新型的用于控制阀的电动液压致动器的装置来克服这些缺陷，所述新型的装置提供控制和监控阀方面的更多功能，例如，可以监控电动机的温度、其安培值以及工作时间、分辨行程终点、监控油位、指示运动状态等，且这样做不会增加当装置暴露于恶劣环境、特别是在一船中时其失效的倾向性。与之相反，根据本发明，该系统对恶劣环境、尤其是对于船舶环境(例如高湿度因素)的敏感度降低。最后，本系统比现有技术的系统体积小，使其尤为适合用作小船或船舶中。
根据本发明，提供一种阀和配件系统，它包括：至少两个阀，每一阀由与之相连的一液压致动器致动，每一液压致动器由一控制装置控制，每一控制装置包括驱动从液压储油器抽入流体的一液压泵的一电动机和一用于阀的局部控制的电子组件，该至少两个电动机由一中央电源供应电路供电，并由用于处理数据的一中央数据处理单元中央地加以控制，电动机通过一数据总线连接至中央单元。该系统的特点在于，对于每一控制装置，电动机、液压泵、储油器以及电子组件封闭在一公共壳体内，且以流体密封的方式封闭；公共壳体包括接近连接系统以将电动机与电子组件连接至电源和数据网络的一孔；以及公共壳体包括一辅助腔，在其中设置了用于连接系统的接线端，并且该辅助腔相对于所述电子组件和公共壳体的其余部分是流体和灰尘不能透入的。
通过这样地提供在同一壳体中集成有电动机、液压单元以及电子控制组件，为了使系统获得多种功能，无需在一控制腔室(在现有技术中，局部控制和监控电子组件是设置在该控制腔室中的)与电动机设置于其中的一壳体之间提供许多数据传送导线。目前，如果在现有技术的传送数据的装置中设置许多导线以增加向阀的最终使用者提供更多的功能，就必须为这些导线穿过容纳电动机和液压单元的壳体而设置许多的孔。因而，用于传送与这些功能相关的控制所需的导线的大数量和复杂性使得这些功能的可靠度没有处于可接受的程度。与之相反，根据本发明，能提供所需的许多功能，且无需必须提供大量的导线或者大量的通道孔。因此可以进行局部控制、亦即独立于中央供给、控制和监控系统，并对致动器可以进行的控制。特别是，一操作者或一使用者能在阀紧接的附近处、以专用于其的方式手动地控制该阀。
根据本发明的一个改进形式，公共壳体包括提供到达电子组件的一个部分、尤其是用于局部控制的一个部分的通路的一孔。
通过这样地在壳体中的一孔以使使用者能直接控制阀的电子控制系统，就可以保证在中央系统失效或者想要操作阀时无需取出整个壳体并使每个元件暴露在恶劣条件下、尤其是高湿度因素下，暴露在恶劣条件下对于电路、尤其是对于印刷电路板是尤为有害的。
根据本发明的一个改进的形式，该公共壳体包括接近连接系统以将电动机与电子组件连接至电源和数据网络的一第二孔。因此，如在用于接近电子控制部分的孔的情况那样，当连接来自中央控制系统和中央电源供应网络的两个网络、即电源和数据网络，无需取出壳体，并且因此，防止控制致动器的装置经受恶劣的条件、尤其是高湿度因素。
根据本发明的另一改进的形式，公共壳体包括一辅助腔，在其中设置了用于连接系统的接线端，并且该辅助腔相对于壳体的其余部分是流体和灰尘不能透入的。
因此，当进行了连接之后，灰尘和潮气都不能进入壳体内部，尤其是不能到达电子组件的印刷电路上。
根据本发明的一个改进的形式，壳体包括一第二辅助腔，电子线路的所述局部控制、特别是手动控制部分设置在该第二辅助腔中。
根据一特别有利的实施例，电子组件包括一微型控制器，以可以结合有电动机和泵的控制和监控功能。也可以设置用于解释操作者指令的装置。也可以设置用来恢复行程终点位置和数字的或成比例的电信号的一系统。也可以设置用于监控电动机温度、电动机的安培值、或者电动机工作时间的装置。也可以设置分辨行程终点的装置。也可以设置一装置来监控高和低油位。也可以设置指示运动状态的装置。也可以设置诊断和保护性维护的装置。
一般来说，可以设置所需的许多功能，且已知不存在由于在腔室和壳体之间必须要设置如功能那样多的导线而造成的限制。
本发明还涉及一种包括根据本发明的一电动液压致动器和一控制设备的阀和配件的一系统。特别是，阀可以是一线性阀的一四分之一转阀。
附图说明
在仅仅作为一例子给出的附图中，图1是在小船中的阀和配件系统的总图，该系统包括一中央数据处理系统、一中央电流供应系统以及各与中央中央系统相连的多个阀和电动液压致动器。
图2是根据本发明的一公共壳体的分解立体图。
图3示出了用于控制诸如结合在图2中所示的壳体中的电动液压致动器的装置。
图4是液压致动器、其控制装置以及其相连的阀的总图。
图5是图2中所示的壳体的横剖面图，该壳体包含用于根据本发明的液压致动器的控制装置。
具体实施方式
图1示出了在一小船中的阀和配件系统。若干阀R各自包括它们自己的液压致动器1。各阀和液压致动器组件一方面通过电缆2连接至一用于供应电能3的中央系统，另一方面通过通讯总线、亦即数据传输线连接至一管理中央控制并监控这些阀R的中央处理系统4。
图3以更为详细的方式示出了根据本发明的液压致动器的控制装置。液压致动器的控制装置5包括一壳体6，壳体中装有一电动机7、一液压单元8以及使液压致动器的控制装置5能进行局部控制和监控的一电子组件9(例如以印刷电路板的形式)。液压单元8包括一齿轮泵10、一储油器11以及液压回路12，所示液压回路12包括用于与液压致动器2连接以通过液压对其进行控制的液压阀12。公共壳体6包括完整地围绕一底部14和一顶部15的一侧向壁18，该顶部15通过旋入从侧向壁18向内凸伸的一上缘17中的螺钉18来固定在壳体的其余部分上。在壳体6的该顶部15中，形成有一孔20，通过取出以流体密封方式装配的一塞子21，该孔使人们能接近用于致动器控制装置5的一局部手动控制部分22，并从而能对阀进行局部控制。这些控制是以按钮23的形式来进行的，这些按钮可以被按下以直接控制用于控制致动器的电子组件。
在按钮23和外部之间可以插设一流体密封的柔性膜片24，以使操作者可以通过按压在膜片上、膜片将操作者的推力传递到按钮23来按压按钮，并且该膜片以流体密封方式设置，因而当操作者通过按压按钮从而给出一命令时，他不会将公共壳体的内部暴露于恶劣外部环境、特别是带有高湿度因素的环境。
此外，在公共壳体中设有一辅助腔29，其中容纳了控制装置的局部手动控制部分22。
类似地，在侧向部分形成有一孔30，一塞子31可以流体密封方式旋紧到该孔上，并通过拧下该塞子31来露出该孔。该孔提供接近诸接线板32的通路，所述接线板32分别用于将电气主线和数据网络连接至位于壳体内部的电动机和电子组件9。这些接线板32自身被容纳在一辅助腔34中，以使当电力和数据网络进行连接时，壳体的其余部分不经受恶劣环境、特别是具有高湿度因素的环境。
该液压泵是一齿轮泵。显然，根据本发明也可以设置其它类型的泵。
局部控制组件9包括印刷电路板40，该印刷电路板40上设有电子线路，这些电子线路能根据从设置在阀中、或者致动器中、或者在致动器的控制装置中的若干不同的传感器获得的一定数量的数据来控制电气致动器。
因此，就不再需要为阀设置一额外的功能以提供让额外的导线穿过电动机和液压单元所位于的壳体的通道。因为电子组件也设置在同一壳体的内部，所以电动机与液压单元以及该组件之间的连接无需取出壳体以进行连接就可以进行，且也无需为每一导线提供密封系统。一单个和唯一的数据连接横穿壳体、亦即在中央单元4和电子组件9之间。此外，当想要局部地控制阀时，无需为了能接近电子控制组件9的局部控制、特别是手动控制部分而取出壳体。
可以提供如下所述的各种功能(但该以下清单既不是穷尽的，也不是限制性的)：
——用于集成电动机和泵的局部控制和监控功能的微型控制器。
——解释用户的指令。
——恢复行程终点位置。
——监控电动机的温度、其安培数或者其操作时间。
——分辨行程的终点。
——监控高或低油位。
——指示运动状态。
——诊断和保护性维护。
这些功能是人们所熟知的。它们易于通过人们所熟知的电路和传感器实现，这里不再更加详细地描述这些电路和传感器，且这些电路设置在电子组件9中。
数据信号可以是模拟信号或者数字信号。在模拟信号的情况下，可以在壳体的上游设置在信号发送到电子组件9的印刷电路片或板之前将它们转换成数字信号的模拟-数字转换器。

Claims (11)

1.一种阀和配件系统，它包括：至少两个阀，每一阀由与之相连的一液压致动器致动，每一液压致动器由一控制装置控制，每一控制装置包括驱动从液压储油器抽入流体的一液压泵的一电动机和一用于阀的局部控制的电子组件(9)，该至少两个电动机由一中央电源供应电路供电，并由一用于处理数据的中央单元(4)中央地加以控制，所述电动机通过一数据总线连接至所述中央单元(4)，其特征在于，
对于每一控制装置，电动机、液压泵、储油器以及电子组件封闭在一公共壳体内，且以流体密封的方式封闭；
公共壳体(6)包括一第一孔(30)以提供通路接近连接系统而将电动机(7)与电子组件(9)连接至电源和数据网络(2，3，4)；以及
公共壳体(6)包括一辅助腔(34)，在其中设置了用于连接系统的接线端(33)，并且该辅助腔(34)相对于所述电子组件(9)和公共壳体的其余部分是流体和灰尘不能透入的。
2.如权利要求1所述的阀和配件系统，其特征在于，公共壳体(6)包括提供到达电子组件(9)的一个部分(22)的通路的一第二孔(20)。
3.如权利要求2所述的阀和配件系统，其特征在于，电子组件(9)所述的部分(22)是用于所述局部控制的部分。
4.如权利要求3所述的阀和配件系统，其特征在于，电子组件(9)的所述部分(22)是用于所述局部控制的手动控制的部分。
5.如权利要求1至4中任一项所述的阀和配件系统，其特征在于，公共壳体(6)包括一第二辅助腔(29)，电子组件的所述部分(22)设置在该第二辅助腔中。
6.如权利要求5所述的阀和配件系统，其特征在于，设置一插设在第二辅助腔(29)与公共壳体外部之间的流体密封的膜片(24)。
7.如权利要求1所述的阀和配件系统，其特征在于，在中央单元(4)和每一控制装置之间交换的信号是数字信号。
8.如权利要求1所述的阀和配件系统，其特征在于，每一控制装置与中央单元(4)交换的信号是模拟信号，并在公共壳体的上游、公共壳体与中央单元(4)之间设置一模拟数字转换器。
9.一种包括根据权利要求1所述的阀和配件系统的船舶。
10.如权利要求9所述的船舶，其特征在于，该船舶是小船。
11.一种包括根据权利要求1所述的阀和配件系统的飞行器。
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