CN105135033A - 电液伺服驱动的阀门控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电液伺服驱动的阀门控制器，包括齿轮齿条式液压缸、两套电液伺服动力源、电控部分，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；角度传感器固定在齿轮齿条式液压缸上部，齿轮齿条式液压缸的旋转轴与角度传感器的旋转轴连接，所述液压缸的旋转轴与阀门的旋转轴连接。两套电液伺服动力源均包括与控制器连接的双向齿轮定量液压泵、交流伺服电机、压力油箱、双液控单向阀，交流伺服电机的输出轴与所述液压泵输入轴连接；压力油箱经单向阀与所述液压泵的低压吸油口连通；两套电液伺服动力源的双向齿轮定量液压泵的两个出口均分别经双液控单向阀与所述液压缸连通。本发明具有可靠性好、节能高效的优点。

Description

电液伺服驱动的阀门控制器

技术领域

本发明涉及一种阀门控制器，尤其是一种电液伺服驱动的阀门控制器。

背景技术

阀门驱动控制器为一种可快速对阀门的工作位置进行精确控制及监测的一种控制器，因此广泛应用在工业管路、船舶压载水、消防水系统等重要领域。阀门控制器的远程遥控，可以操纵阀门在管路中的开启、闭合及开度大小，从而达到控制管路中油液流速、负载及保护快速关闭管路流通到达安全的目的。

传统的阀门控制器系统结构示意图如图1所示。上位机监测阀门位置后发出指令信号，指令信号经由伺服放大器、伺服阀、液压缸和角度传感器共同作用，其中，输入阀门的行程信号和角度传感器反馈信号经由伺服放大器比较和放大后输出到伺服阀上，伺服阀接收电控信号后驱动液压缸运动，液压缸驱动阀门实现开启、闭合及开度大小；当角度传感器发出的反馈信号与输入的阀门控制信号之间的误差为零时，伺服阀控制液压缸停止工作，从而控制阀门的开启、闭合及开度大小。但传统的阀门控制器系统的缺点是采用伺服阀作为液压缸工作的控制元件，伺服阀对液压油液的清洁度非常敏感，使用一段时间后液压油污染会损耗伺服阀中液压元件，因此对阀门在管路的使用来说是很危险的一种的情况，存在着巨大的安全隐患；且伺服阀在整个控制过程中始终工作，对能源的利用较多，造成能源的浪费；另外，现有的阀门控制器只有单只的伺服阀控制液压缸，一旦伺服阀产生故障，必然将造成阀门控制的失灵。

发明内容

本发明专利的目的是提供一种基于电液伺服驱动的阀门控制器，采用双电液伺服动力源和电控部分的结构，可以防止传统的单个电液伺服动力源在故障后阀门无法控制的情况，且该控制器高效、安全、节能，具有市场先进性。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

电液伺服驱动的阀门控制器，其特征在于，包括外壳、齿轮齿条式液压缸、两套电液伺服动力源、电控部分，所述电控部分包括控制器、显示器、控制开关、角度传感器；显示器、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，用于接收控制电信号以驱动交流伺服电机；

所述齿轮齿条式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齿轮齿条式液压缸的上部，齿轮齿条式液压缸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阀门的旋转轴连接；

两套所述电液伺服动力源均包括双向齿轮定量液压泵、交流伺服电机、压力油箱、双液控单向阀、阀门，所述交流伺服电机与控制器连接，所述双向齿轮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双向齿轮定量液压泵的输入轴连接；压力油箱经过单向阀与所述双向齿轮定量液压泵的低压吸油口相连通；

两套所述电液伺服动力源的双向齿轮定量液压泵的两个出口均分别经双液控单向阀与齿轮齿条式液压缸连通。

优选地，还包括手动应急泵，所述手动应急泵一面固定在外壳上，一面固定在齿轮齿条式液压缸上，手动应急泵内置有手动换向器和小型油箱，小型油箱连接手动换向器，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，所述电液伺服动力源还包括溢流阀，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。

本发明所述的电液伺服驱动的阀门控制器，通过控制器控制交流伺服电机工作、停止以及改变交流伺服电机的转速和转向，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，进一步通过齿轮齿条式液压缸来控制阀门。另外，所述电液伺服动力源采取冗余结构，即设有两套电液伺服动力源互为备用，两套电液伺服动力源分别置于齿轮齿条式液压缸两边。当一套电液伺服动力源发生故障时，控制器可根据工况切换到第二套电液伺服动力源上，提高了系统的稳定性和可靠性，另外，在突发状况下需要快速关闭阀门的时候，可以控制两套动力源和电控部分同时工作，加快阀门的开启、关闭速度，为阀门在管路中的安全性、可靠性提供有力保障。

所述电液伺服驱动阀门控制器去除了对油液清洁度比较敏感的电液伺服阀，可以减少液压元件的损耗，减少发生故障的几率，同时该电液伺服动力源和电控部分采用冗余结构，当一套动力源或电控部分发生故障时，上位机可根据工况切换到第二套电液伺服动力源或电控部分上，提高了系统的稳定性和可靠性，另外，在突发状况下需要快速关闭阀门的时候，可以控制两套动力源和电控部分同时工作，加快阀门的开启、关闭速度，为阀门在管路中的安全性、可靠性提供有力保障；电液伺服动力源通过交流伺服电机转速控制双向齿轮定量液压泵，从而控制齿轮齿条式液压缸的工作速度，避免了传统控制器通过溢流阀控制造成的溢流损失，这也是本发明节能效果的关键所在。与传统的电液伺服驱动的阀门控制器相比，本发明的阀门控制器具有可靠性好、节能高效的优点。

附图说明

图1是传统阀门控制器控制原理框图。

图2是本发明专利的电液伺服阀门控制器控制原理框图。

图3是本发明专利的电液伺服驱动阀门控制器结构示意图。

图4是本发明专利的电液伺服驱动阀门控制器液压系统结构示意图。

图5是本发明专利的电液伺服驱动阀门控制器液压系统结构示意图。

图中

1-伺服放大器，2-伺服阀，3-齿轮齿条式液压缸，4-阀门，5-角度传感器，6-交流伺服电机，7-双向齿轮定量液压泵，8-单向阀，9-压力油箱，10-双液控单向阀，11-溢流阀，12-手动应急泵，13-控制开关，14-显示器，15-控制器，16-外壳。

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2所示，本发明所述的电液伺服阀门控制器的控制原理为：上位机控制信号将驱动阀门的指令输入到伺服放大器1中，角度传感器5测量齿轮齿条式液压缸3的角度位移反馈信号到伺服放大器1中，伺服放大器1对这两个信号进行放大比较后输出到交流伺服电机6上，交流伺服电机6接收伺服放大器1的电控信号后带动双向齿轮定量液压泵7运转，从而通过液压回路驱动液压缸3运动，阀门4根据齿轮齿条式液压缸3的运动实现阀门的开启、闭合及开度变化。当角度传感器5反馈的齿轮齿条式液压缸3的位置信号与输入的信号是一致的时候，交流伺服电机6停止运转。

如图4、图5所示，本发明所述电液伺服驱动的阀门控制器，包括外壳16、电控部分和液压系统。如图3所示，所述电控部分包括控制器15、显示器14、控制开关13、角度传感器显示器14、控制开关13、角度传感器均与控制器15连接。操作控制开关133可以控制控制器15。所述显示器14、控制开关13均固定在外壳16的一个侧面的外表面上。所述控制器15固定在所述外壳16的内表面上。控制器155上设有用于现场总线智能联网的通讯接口。

如图3所示，本发明的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。包括齿轮齿条式液压缸3和两套电液伺服动力源。两套所述电液伺服动力源均包括双向齿轮定量液压泵7、交流伺服电机6、单向阀8、压力油箱9、双液控单向阀10、阀门4。所述交流伺服电机6与控制器15连接，所述双向齿轮定量液压泵7通过螺栓、螺母固定在外壳16内表面上，所述交流伺服电机6的输出轴与所述双向齿轮定量液压泵7的输入轴连接；交流伺服电机6运转后带动双向齿轮定量液压泵7转动。压力油箱9经过单向阀8与所述双向齿轮定量液压泵7的低压吸油口相连通。两套所述电液伺服动力源的双向齿轮定量液压泵7的两个出口均分别经双液控单向阀10与齿轮齿条式液压缸3连通。双向齿轮定量液压泵7与齿轮齿条式液压缸3之间的两条油路组成了闭式回路，因此可以实现油源的双向出油，又能在油源停止工作的时候封闭液压回路；两个单向阀8分别连接双向齿轮定量液压泵7和齿轮齿条式液压缸3之间的两条回路上，两个单向阀8中间的出油口连接压力油箱9的油口，可以在回路中油液不足时从压力油箱9中补充油液和回路中多余油液排回压力油箱9中。

本实施例中，还包括手动应急泵12，所述手动应急泵12一面固定在外壳16上，一面固定在液压缸7上，手动应急泵12内置有手动换向器和小型油箱，手动换向器连接液压缸的油孔起油液换向的作用，小型油箱连接手动换向器，为齿轮齿条式液压缸3提供紧急情况下的油源，手动应急泵12的作用是运用于断电时或是紧急情况下实现手动应急泵12供油以驱动齿轮齿条式液压缸3运动，带动阀门4工作。

本发明专利采用两套电液伺服动力源液压回路连接在齿轮齿条式液压缸3上。两套电液伺服液压回路并联在液压缸3的进出口，从而实现了冗余结构；当阀门4开启、闭合或是调整开合角度时，采用一套电液伺服动力源液压回路工作；当阀门4关闭速度需要加快时，可采取两套电液伺服动力源液压回路同时工作驱动齿轮齿条式液压缸3；当一套电液伺服液压回路发生故障无法工作时，系统切换到第二套电液伺服液压回路上，以保证阀门4的正常工作，这就避免了在紧急情况下阀门无法工作的可能性。

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9中的液压油经过单向阀8被吸入双向齿轮定量液压泵7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伺服驱动阀门控制器要小；所述定双向齿轮定量液压泵7和手动应急泵12回油端与压力油箱9相连，当工作过程中油液不足时，起到补充油液的作用。

所述电液伺服动力源液压回路还包括溢流阀11，所述溢流阀11位于双液控单向阀10和齿轮齿条式液压缸3之间的油路上。若回路中油压超过溢流阀11的设定压力时，溢流阀11开启溢流，起到过载保护的作用。所述单向阀8、压力油箱9、溢流阀11、双液控单向阀10集成设置在控制器15内。

在工作中，操作控制开关13启动控制器15发出工作指令，交流伺服电机6驱动所述双向齿轮定量液压泵7运转，所述双向齿轮定量液压泵7的A口输出的压力油经双液控单向阀10进入齿轮齿条式液压缸3，液压油的液压力驱动所述齿轮齿条式液压缸3输出轴做旋转运动，从而输出驱动阀门4转动，同时，所述齿轮齿条式液压缸3回油直接作用在定量液压泵7的所述双向齿轮定量液压泵7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6的功耗；当得到相反的指令信号时，交流伺服电机6驱动所述双向齿轮定量液压泵7反向旋转，压力油推动所述齿轮齿条式液压缸3内部件移动；当所述齿轮齿条式液压缸3内部件移动到预定位置时，交流伺服电机6及所述双向齿轮定量液压泵7停止转动，双液控单向阀10确保齿轮齿条式液压缸3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 (5)

1.电液伺服驱动的阀门控制器，其特征在于，包括外壳(16)、齿轮齿条式液压缸(3)3、两套电液伺服动力源、电控部分，所述电控部分包括控制器(15)、显示器(14)、控制开关(13)、角度传感器(5)；显示器(14)、控制开关(13)、角度传感器(5)均与控制器(15)连接，所述显示器(14)、控制开关(13)均固定在外壳(16)的一个侧面的外表面上，所述控制器(15)固定在所述外壳(16)的内表面上，用于接收控制电信号以驱动交流伺服电机(6)；

所述齿轮齿条式液压缸(3)通过螺钉固定在外壳(16)相对于显示器(14)和控制器(15)的一面上，所述角度传感器(5)通过螺钉固定在齿轮齿条式液压缸(3)的上部，齿轮齿条式液压缸(3)一端伸出的旋转轴与角度传感器(5)内伸出的旋转轴配合连接，液压缸(3)另一端伸出的旋转轴与阀门(4)的旋转轴连接；

两套所述电液伺服动力源均包括双向齿轮定量液压泵(7)、交流伺服电机(6)、压力油箱(9)、双液控单向阀(10)、阀门(4)，所述交流伺服电机(6)与控制器(15)连接，所述双向齿轮定量液压泵(7)通过螺栓、螺母固定在外壳(16)内表面上，所述交流伺服电机(6)的输出轴与所述双向齿轮定量液压泵(7)的输入轴连接；压力油箱(9)经过单向阀(8)与所述双向齿轮定量液压泵(7)的低压吸油口相连通；

两套所述电液伺服动力源的双向齿轮定量液压泵(7)的两个出口均分别经双液控单向阀(10)与齿轮齿条式液压缸(3)连通。

2.根据权利要求1所述的电液伺服驱动的阀门控制器，其特征在于，还包括手动应急泵(12)，所述手动应急泵(12)一面固定在外壳(16)上，一面固定在齿轮齿条式液压缸(3)上，手动应急泵(12)内置有手动换向器和小型油箱，小型油箱连接手动换向器，所述的换向器接头连接在液压缸(3)的油口。

3.根据权利要求1所述的电液伺服驱动的阀门控制器，其特征在于，控制器(15)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所述的电液伺服驱动的阀门控制器，其特征在于，所述电液伺服动力源还包括溢流阀(11)，所述溢流阀(11)位于双液控单向阀(10)和齿轮齿条式液压缸(3)之间的油路上。

5.根据权利要求4所述的电液伺服驱动的阀门控制器，其特征在于，所述单向阀(8)、压力油箱(9)、溢流阀(11)、双液控单向阀(10)集成设置在控制器(15)内。