CN105020458A - 蝶阀用电液执行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蝶阀用电液式执行器，包括外壳、电控部分和液压系统，所述电控部分包括控制器、均与控制器连接的显示器、控制开关、角度传感器；所述液压系统包括双向齿轮定量液压泵、交流伺服电机、单向阀、压力油箱、双液控单向阀、齿轮齿条式液压缸、蝶阀，交流伺服电机与控制器连接，交流伺服电机的输出轴与定量液压泵的输入轴连接；压力油箱经单向阀与所述定量液压泵的低压吸油口连通，定量液压泵的两个出口经双液控单向阀与液压缸连通，角度传感器固定在液压缸的上部，液压缸内伸出的旋转轴的一端与角度传感器的旋转轴连接，液压缸的输出轴与蝶阀旋转轴连接。本发明液压缸驱动反应快速，液压缸集成化高，具有较高的市场竞争力。

Description

蝶阀用电液执行器

技术领域

本发明涉及一种阀门驱动执行器，尤其是一种蝶阀用电液执行器。

背景技术

阀门驱动执行器为一种智能型动力装置，可以快速稳定的对阀门及其它控制元件的工作位置进行精确控制，广泛应用在电力、冶金、航空航天等重要领域。传统的阀门执行器可分为气动执行器、电动执行器和电液执行器。气动执行器采用气体做动力介质，最大优点是清洁安全，对使用环境要求低，但由于气体的可压缩性，控制精度低，同时压缩空气压力低，体积大。电动执行器使用电机驱动齿轮或蜗轮蜗杆输出旋转或直线运动，可输出相对恒定的大驱动力，稳定性高，抗偏差能力强，但体积较大、结构复杂。电液执行器则是综合了电动和液压驱动两方面的优点，对阀门的控制灵活、输出力大、动态性能好，而执行器本身体积小、重量轻。

传统的伺服阀控式电液执行器通过电液伺服阀调节液压油的流动方向及流量大小，以线性位移或角度位移、输出力或输出力矩控制被控对象，具有输出驱动力大、反应速度快、控制精度高、运行平稳等特点，但其也存在明显的不足之处：

1.传统的电液伺服阀门对污染的液压油特别敏感。被污染的液压油会加快电液伺服阀门的磨损，严重的将导致伺服阀门的失效故障，缩短伺服阀门寿命。

2.阀控系统需要一套恒压液压油箱，液压油箱体积较大，因此增大了系统的体积和复杂程度。

3.由于液压系统采用的是节流阀控制，因此阀控系统节流发热较大，负载利用压力损失大，能量损耗严重，效率较低。

发明内容

为了克服了现有执行器整体体积庞大、重量重、执行器反应速度缓慢、能量损失大，根据大扭矩、快速反应的蝶阀驱动控制的需要，结合现场总线智能控制技术，本发明提供了一种蝶阀用电液执行器，实现驱动蝶阀的远程控制功能。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种蝶阀用电液执行器，其特征在于，包括外壳、电控部分和液压系统，所述电控部分包括控制器、显示器、控制开关、角度传感器、控制开关、角度传感器均与控制器连接，所述显示器、控制开关均固定在外壳的一个侧面的外表面上，所述控制器固定在所述外壳的内表面上，所述控制器用于接收控制电信号，驱动交流伺服电机；

所述液压系统包括双向齿轮定量液压泵、交流伺服电机、单向阀、压力油箱、双液控单向阀、齿轮齿条式液压缸、蝶阀，所述交流伺服电机与控制器通过电线连接，所述定量液压泵通过螺栓、螺母固定在外壳内表面上，所述交流伺服电机的输出轴与所述定量液压泵的输入轴连接；压力油箱经过单向阀与所述定量液压泵的低压吸油口相连通，所述定量液压泵的两个出口分别经双液控单向阀与液压缸连通，所述液压缸通过螺钉固定在外壳相对于显示器和控制器的一面上，所述角度传感器通过螺钉固定在液压缸的上部，液压缸内一端伸出的旋转轴与角度传感器内伸出的旋转轴配合连接，液压缸另一端伸出的旋转轴与蝶阀旋转轴连接。

优选地，所述液压系统还包括手摇泵，所述手摇泵一面固定在外壳上，一面固定在液压缸上，手摇泵内置有相连通的小型油箱和换向器，所述的换向器接头连接在液压缸的油口。

优选地，控制器上设有用于现场总线智能联网的通讯接口。

优选地，所述液压系统还包括溢流阀，所述溢流阀位于双液控单向阀和齿轮齿条式液压缸之间的油路上。

优选地，所述单向阀、压力油箱、溢流阀、双液控单向阀集成设置在控制器内。

优选地，所述蝶阀为中心式蝶阀。

本发明所述的蝶阀用电液执行器，通过控制伺服电机工作、停止以及改变交流伺服电机的转速和转向或正反转，带动双向齿轮定量液压泵，改变双向齿轮定量液压泵输出油液的流量大小和运动方向，进一步通过液压缸来控制蝶阀。

与现有的伺服阀控式电液执行器相比，本发明的蝶阀用电液执行器的有如下优点：

1.所述液压系统为封闭式循环液压系统，没有节流损失，因此使用效率高，节能效果较为明显.。

2.系统中的液压元件数目少，可实现集成化、一体化，因此整个系统的体积小、重量轻；

3.交流伺服电机控制灵活快速，当执行元件不工作的时候，伺服电机停止工作，而传统阀控系统的液压泵站需要始终处于工作状态，本发明蝶阀用电液执行器采用闭式油液系统，油箱的体积很小；

4.本发明蝶阀用电液执行器采用的是无管路的连接，极大地消除了管道对伺服系统的影响，因此不存在液压系统由于高压引起的管路震动的问题；

5.选用价格低廉但可靠性高的齿轮式定量液压泵，因此系统对油液的过滤要求较低，将极大的减少泵的磨损和系统的噪音影响，提高了液压元件的使用寿命和系统的可靠性。

6.结合现场总线智能控制技术，满足大扭矩蝶阀的现场控制功能，液压缸驱动反应快速，液压缸集成化高，具有较高的市场竞争力。

附图说明

图1为本发明所述蝶阀用电液执行器的结构图。

图2为本发明所述蝶阀用电液执行器的的控制原理框图。

图3为所述液压系统结构示意图。

图中：

1.定量液压泵，2.外壳，3.控制开关，4.显示器，5.控制器，6.角度传感器，7.液压缸，8.手摇泵，9.交流伺服电机，10.蝶阀，11.单向阀，12.压力油箱，13.溢流阀，14.双液控单向阀。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述蝶阀用电液式执行器，包括外壳2、电控部分和液压系统。所述电控部分包括控制器5、显示器4、控制开关3、角度传感器6、控制开关3、角度传感器6均与控制器5连接。操作控制开关3可以控制控制器5。所述显示器4、控制开关3均固定在外壳2的一个侧面的外表面上。所述控制器5用于接收控制电信号，驱动交流伺服电机9来控制液压回路流量大小以驱动齿轮齿条液压缸7运行从而实现蝶阀10启闭；所述控制器5固定在所述外壳2的内表面上。控制器5上设有用于现场总线智能联网的通讯接口。

如图3所示，所述液压系统为封闭式循环液压系统，液压回路采用等量泵入、泵出原理进行工作，系统效率较高。包括双向齿轮定量液压泵1、交流伺服电机9、单向阀11、压力油箱12、双液控单向阀14、齿轮齿条式液压缸7、蝶阀10。所述交流伺服电机9通过电线与控制器5连接，所述定量液压泵1通过螺栓、螺母固定在外壳2内表面上，所述交流伺服电机9的输出轴与所述定量液压泵1的输入轴连接，实现交流伺服电机9对定量液压泵1的驱动。单向阀11与所述定量液压泵1的低压吸油口相连通，所述定量液压泵1压的两个出口分别经双液控单向阀14与液压缸7连通，所述液压缸7通过螺钉固定在外壳2相对于显示器4和控制器5的一面上，所述角度传感器6通过螺钉固定在液压缸7的上部，液压缸7内一端伸出的旋转轴与角度传感器6内伸出的旋转轴配合连接，液压缸7另一端伸出的旋转轴与蝶阀10旋转轴连接。所述的蝶阀10为中心式蝶阀，蝶阀10中间的旋转轴转动带动蝶阀10阀板的旋转实现蝶阀10启闭动作。

液压回路中的液压油流入液压缸7内，液压缸7旋转轴另一端与蝶阀10旋转轴连接，带动蝶阀10旋转轴旋转，蝶阀10因此得以实现开合；液压缸7内伸出的旋转轴带动角度传感器6的旋转轴同步旋转，角度传感器6显示蝶阀旋转角度，同时角度传感器6产生电信号传输到控制器5中；显示器4接收角度传感器6发出的电信号显示蝶阀10工作状态，以激发液压回路实现蝶阀10驱动的作用。

本实施例中，所述液压系统还包括手摇泵8，所述手摇泵8一面固定在外壳2上，一面固定在液压缸7上，手摇泵8内置有小型油箱和换向器，所述的换向器接头连接在液压缸7的油口起改变液压油流向的作用，小型油箱连接在换向器上为液压缸7提供液压油。当电控部分遇到故障或断电，系统无法工作时，将手摇泵8打开，操作手摇泵8将液压油输入液压缸7中。通过改变手摇泵8的工作状态，来改变油液的流向，从而实现液压缸的正、反向运动.

由于泄漏、溢流等因素引起循环液压油不足时，系统会产生一定真空，压力油箱12中的液压油经过单向阀11被吸入定量液压泵1低压吸油口，补充系统液压油损失，防止气穴等现象的发生；因为系统运行时需要的油量很小所以不需要很大的油箱，这也使得系统的体积比传统的电液执行器要小；所述定量液压泵1和手摇泵8回油端与压力油箱12相连，当工作过程中油液不足时，起到补充油液的作用。

所述液压系统还包括溢流阀13，所述溢流阀13位于双液控单向阀和齿轮齿条式液压缸7之间的油路上。若回路中油压超过溢流阀13的设定压力时，溢流阀13开启溢流，起到过载保护的作用。所述单向阀11、压力油箱12、溢流阀13、双液控单向阀14集成设置在控制器5内。

本发明的控制原理如图2所示，控制器5内置有电动机驱动器模块，电动机驱动器模块在目标指令信号与位置反馈信号比较放大后控制交流伺服电机9，通过调节交流伺服电机9的转向和转速来控制定量液压泵1的转向和转速，继而控制压力油输出方向和流量大小；液压缸7的当前位置通过装在液压缸7上的角度传感器6测定，控制器5外部送入的指令信号转化为目标位置；目标位置和当前位置的差值为控制偏差，只要控制偏差超出了设定范围，将启动交流伺服电动机9，驱动液压泵7旋转，调节液压缸7输出到预定位置。

在工作中，操作控制开关3启动控制器5发出工作指令，交流伺服电机9驱动所述定量液压泵1运转，所述定量液压泵1的A口输出的压力油经双液控单向阀14进入液压缸7，液压油的液压力驱动所述液压缸7输出轴做旋转运动，从而输出驱动蝶阀10转动，同时，所述液压缸7回油直接作用在定量液压泵1的所述定量液压泵1的吸入口B上，回油产生背压变为推动定量液压泵1旋转的动力，可减少交流伺服电机9的功耗；当得到相反的指令信号时，交流伺服电机9驱动所述定量液压泵1反向旋转，压力油推动所述液压缸7内部件移动；当所述液压缸7内部件移动到预定位置时，交流伺服电机9及所述定量液压泵1停止转动，双液控单向阀14确保液压缸7原位锁定。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种蝶阀用电液执行器，其特征在于，包括外壳(2)、电控部分和液压系统，所述电控部分包括控制器(5)、显示器(4)、控制开关(3)、角度传感器(6)、控制开关(3)、角度传感器(6)均与控制器(5)连接，所述显示器(4)、控制开关(3)均固定在外壳(2)的一个侧面的外表面上，所述控制器(5)固定在所述外壳(2)的内表面上，所述控制器(5)用于接收控制电信号，驱动交流伺服电机(9)；

所述液压系统包括双向齿轮定量液压泵(1)、交流伺服电机(9)、单向阀(11)、压力油箱(12)、双液控单向阀(14)、齿轮齿条式液压缸(7)、蝶阀(10)，所述交流伺服电机(9)与控制器(5)通过电线连接，所述定量液压泵(1)通过螺栓、螺母固定在外壳(2)内表面上，所述交流伺服电机(9)的输出轴与所述定量液压泵(1)的输入轴连接；压力油箱(12)经过单向阀(11)与所述定量液压泵(1)的低压吸油口相连通，所述定量液压泵(1)压的两个出口分别经双液控单向阀(14)与液压缸(7)连通，所述液压缸(7)通过螺钉固定在外壳(2)相对于显示器(4)和控制器(5)的一面上，所述角度传感器(6)通过螺钉固定在液压缸(7)的上部，液压缸(7)内一端伸出的旋转轴与角度传感器(6)内伸出的旋转轴配合连接，液压缸(7)另一端伸出的旋转轴与蝶阀(10)旋转轴连接。

2.根据权利要求1所述的蝶阀用电液执行器，其特征在于，所述液压系统还包括手摇泵(8)8，所述手摇泵(8)一面固定在外壳(2)上，一面固定在液压缸(7)上，手摇泵(8)内置有相连通的小型油箱和换向器，所述的换向器接头连接在液压缸(7)的油口。

3.根据权利要求1所述的蝶阀用电液执行器，其特征在于，控制器(5)上设有用于现场总线智能联网的通讯接口。

4.根据权利要求1所述的蝶阀用电液执行器，其特征在于，所述液压系统还包括溢流阀(13)，所述溢流阀(13)位于双液控单向阀(14)和齿轮齿条式液压缸(7)之间的油路上。

5.根据权利要求4所述的蝶阀用电液执行器，其特征在于，所述单向阀(11)、压力油箱(12)、溢流阀(13)、双液控单向阀(14)集成设置在控制器(5)内。

6.根据权利要求2所述的蝶阀用电液执行器，其特征在于，所述定量液压泵(1)和手摇泵(8)回油端与压力油箱(12)相连。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的蝶阀用电液执行器，其特征在于，所述蝶阀(10)为中心式蝶阀。