CN105805065B - 变速的esd阀门电液执行机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种变速的ESD阀门电液执行机构，油泵的吸油端与油箱相连，油泵的出油端连接有第一单向阀，油泵的压力油路通过第一单向阀后分为两条油路，第一条油路上连接有液压蓄能器，第二条油路连接ESD电磁阀的进油端，液压蓄能器的出口设置有比例调速阀和压力传感器，压力传感器用于检测液压蓄能器出口压力和阀门负载，比例调速阀用于调节液压蓄能器的流量，ESD电磁阀的出油端依次经开关换向阀、液压锁与油缸相连，油泵用于为液压蓄能器补压，通过液压蓄能器带动油缸动作；手动泵的吸油端与油箱相连，手动泵的出油端连接有第二单向阀，第二单向阀连接在开关换向阀的进油端，手动泵带动油缸动作。本发明电液执行机构能快速动作，柔性减速精确定位。

Description

变速的ESD阀门电液执行机构
技术领域
本发明涉及阀门控制装置，具体涉及变速的ESD阀门电液执行机构。
背景技术
目前ESD（紧急停车系统）阀门的电液执行机构中ESD动作最常规的方式是采用弹簧复位，然而因为弹簧储能与产品动作是同一个过程，因此该方式不仅需要2倍以上的驱动功率，而且全关状态恰好是弹簧全舒张状态，其输出力与实际负载并不对应。某些进口产品采用了液压蓄能器作为ESD驱动动力，虽然很好地将做功与储能过程分开，降低了驱动功率，但是ESD动作速率不能根据负载实时调节，往往产生冲击，没能发挥出液压技术柔性可控的特点。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种变速的ESD阀门电液执行机构，该电液执行机构既能快速动作，又能柔性减速精确定位。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种变速的ESD阀门电液执行机构，其特征在于：包括油缸、油箱、油泵、手动泵、液压锁、压力传感器、开关换向阀、比例调速阀、ESD电磁阀和液压蓄能器，所述油泵的吸油端与油箱相连，所述油泵由电机驱动，油泵的出油端连接有第一单向阀，油泵的压力油路通过第一单向阀后分为两条油路，第一条油路上连接有液压蓄能器，第二条油路连接ESD电磁阀的进油端，所述液压蓄能器的出口设置有比例调速阀和压力传感器，所述压力传感器用于检测液压蓄能器出口压力和阀门负载，所述比例调速阀用于调节液压蓄能器的流量，所述ESD电磁阀的出油端依次经开关换向阀、液压锁与油缸相连，所述油泵用于为液压蓄能器补压，通过液压蓄能器带动油缸动作；所述手动泵的吸油端与油箱相连，手动泵的出油端连接有第二单向阀，第二单向阀连接在开关换向阀的进油端，所述手动泵带动油缸动作。
所述第一条油路上设置有用于泄压的安全阀，所述安全阀与油箱相连。
所述第一条油路上还设置有用于检查油路压力的压力表。
所述油缸上设有阀位传感器，所述阀位传感器用于检测油缸活塞位置。
所述液压蓄能器采用活塞式储能器。
所述手动泵采用手轮式油泵。
所述电机采用伺服电机。
本发明的有益效果：本发明油泵的吸油端与油箱相连，所述油泵由电机驱动，油泵的出油端连接有第一单向阀，油泵的压力油路通过第一单向阀后分为两条油路，第一条油路上连接有液压蓄能器，第二条油路连接ESD电磁阀的进油端，所述液压蓄能器的出口设置有比例调速阀和压力传感器，所述ESD电磁阀的出油端依次经开关换向阀、液压锁与油缸相连，所述比例调速阀用于调节液压蓄能器的流量，当执行ESD动作时，可柔性地调节阀门动作速度，实现水锤防护，同时避免对阀门形成冲击。本发明不动作时，压力传感器连续检测蓄能器压力；当本发明动作时，压力传感器连续检测阀门负载力的大小。当压力传感器检测到液压蓄能器内部压力低于设定的下限值时，压力传感器将检测的信号传递给与电液执行机构内部控制系统，通过控制系统控制电机动作，通过电机驱动油泵向液压蓄能器补压，当液压蓄能器内的压力达到设定的上限值时，电机停止动作，补压动作停止。所述电机仅作补压控制，对其可靠性要求不高，成本降低。与电液执行机构接收到上位机的开阀（关阀）指令时，ESD电磁阀和开关换向阀动作，开启液压蓄能器，蓄能器内部的压力油经过比例调速阀、ESD电磁阀、开关换向阀、液压锁进入油缸，驱动油缸伸出（退回）动作，通过液压蓄能器带动油缸动作；当快接近目标位置时，与电液执行机构相连控制系统控制比例调速阀节流孔大小，实现减速运行，最终稳定地达到目标位置。液压锁可靠地保证被连接的阀门在不动作的时候处于自锁保位状态。针对不同的负载，通过比例调速阀实现调速控制，避免了对阀门的冲击，不仅能快速动作，还能精确定位，大大提高产品柔性化、智能化程度。同时，本发明可实现阀门的快关慢开、快开慢关、快慢任意转换等特殊要求工况。既能做开关型执行机构，还能做调节型执行机构。所述手动泵的吸油端与油箱相连，手动泵的出油端连接有第二单向阀，第二单向阀连接在开关换向阀的进油端，所述手动泵带动油缸动作。ESD电磁阀将电控与手动回路双向隔开，避免了内部泄露和干扰。当需要手动操作时，人工可通过旋转手动泵实现人工泵油，压力油通过开关换向阀进入油缸，实现开阀或关阀动作。
由于ESD控制信号直接驱动系统中的ESD电磁阀，因此与产品内部控制系统关联度极低，所以产品功能安全等级较高，可达到SIL3级。进一步的，当系统失电时，可通过有源24VDC控制信号控制执行机构实现ESD动作。
所述第一条油路上设置有用于泄压的安全阀，所述安全阀与油箱相连。当系统超压时，安全阀会自动打开，第一条油路中的压力油回到油箱，实现安全保护。
所述第一条油路上还设置有用于检查油路压力的压力表。所述压力表将检测第一条油路上的压力值，便于人工直观监测系统内部压力状况，作为执行机构状态诊断的依据。
所述油缸上设有阀位传感器，所述阀位传感器用于检测油缸活塞位置。
所述液压蓄能器采用活塞式储能器，采用活塞式蓄能器作为储能部件，可避免突然的失效故障。
所述手动泵采用手轮式油泵。手轮式油泵，与普通杠杆式相比，操作更方便，且没有杠杆丢失的风险。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
附图中1为旋转手动泵；2为第二单向阀、3为电机、4为油泵、5为第一单向阀、6为安全阀、7为ESD电磁阀、8为压力表、9为压力传感器、10为比例调速阀、11为液压蓄能器、12为开关换向阀、13为液压锁、14为油缸、15为阀位传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步地说明。
参见图1所示，一种变速的ESD阀门电液执行机构，包括油缸14、电机3、油箱、油泵4、手动泵1、液压锁13、压力传感器9、开关换向阀12、比例调速阀10、ESD电磁阀7和液压蓄能器11，所述油泵4的吸油端通过进油管与油箱相连，所述油泵4与电机3相连，所述电机3驱动油泵4动作，油泵4的出油端连接有出油管，所述出油管上安装有第一单向阀5，油泵4的压力油路通过第一单向阀5后分为两条油路，两条油路相通，第一条油路上连接有液压蓄能器11，第二条油路连接ESD电磁阀7的进油端，所述液压蓄能器11的出口设置有比例调速阀10和压力传感器9，所述比例调速阀10位于液压蓄能器11和压力传感器9之间，所述压力传感器9用于检测液压蓄能器出口压力和阀门负载力的大小，所述比例调速阀10用于调节液压蓄能器的流速，所述ESD电磁阀7的出油端依次经开关换向阀12、液压锁13与油缸14相连，所述液压锁13可以采用双向液压锁，液压锁可靠地保证阀门在不动作的时候处于自锁保位状态。所述油泵4用于为液压蓄能器11补压，通过液压蓄能器11带动油缸动作；所述手动泵1的吸油端通过进油管与油箱相连，手动泵1的出油端连接有出油管，出油管上设有第二单向阀2，第二单向阀2连接在开关换向阀的进油端，所述手动泵带动油缸动作。
所述第一条油路上设置有用于泄压的安全阀6和用于检查油路压力的压力表8，所述安全阀与油箱相连。
所述油缸14上设有阀位传感器15，所述阀位传感器用于检测油缸活塞位置，阀位传感器与ESD系统相连，检测到的信息发送给ESD系统，通过ESD系统控制各执行机构动作。
所述液压蓄能器11采用活塞式储能器，采用活塞式蓄能器作为储能部件，可避免突然的失效故障。所述手动泵1采用手轮式油泵，所述电机3采用伺服电机，电机3仅作补压控制，对其可靠性要求不高，成本降低。
本发明的工作原理：
当压力传感器9检测到液压蓄能器11内部压力低于设定的下限时，ESD系统的控制程序控制电机油泵补压，电机3驱动油泵4旋转，仅为液压蓄能器11补压控制用。当压力传感器9检测到液压蓄能器11内部压力达到设定的上限时，电机3停止旋转，补压动作停止。
本发明电液执行机构收到监控中心上位机的开阀（关阀）指令时，ESD电磁阀7和开关换向阀12动作，蓄能器内部的压力油经过比例调速阀10、ESD电磁阀7、开关换向阀12、液压锁13进入油缸14，驱动油缸14的活塞杆伸出（退回）动作，活塞杆与阀门相连，带动阀门打开或关闭，当快接近目标位置时，CPU控制比例调速阀10节流孔大小，实现减速运行，最终稳定地达到目标位置。ESD控制不依靠产品内部控制系统实现，因此电液执行机构功能安全等级较高，可达到SIL3级。当系统失电时，可通过有源24VDC控制信号控制执行机构实现ESD动作。ESD电磁阀7将电控与手动回路双向隔开，避免了内部泄露和干扰。
针对不同的负载，通过比例调速阀实现调速控制，避免了对阀门的冲击，不仅能快速动作，还能精确定位，大大提高产品柔性化、智能化程度。与此同时，产品可实现快关慢开、快开慢关、快慢任意转换等特殊要求工况。既能做开关型产品 ，还能做调节型产品。
电液执行机构接收到上位机的ESD指令时，无需程序控制，ESD电磁阀7接受上位机的ESD控制，产品实现ESD快速关断动作。该动作无需系统控制系统参与。
当需要手动操作时，人工可通过旋转手动泵1实现人工泵油，压力油通过开关换向阀12进入油缸，实现开阀或关阀动作。
当系统超压时，安全阀6会自动打开，压力油回到油箱，实现安全保护。

Claims (7)

1.一种变速的ESD阀门电液执行机构，其特征在于：包括油缸、油箱、油泵、手动泵、液压锁、压力传感器、开关换向阀、比例调速阀、ESD电磁阀和液压蓄能器，所述油泵的吸油端与油箱相连，所述油泵由电机驱动，油泵的出油端连接有第一单向阀，油泵的压力油路通过第一单向阀后分为两条油路，第一条油路上连接有液压蓄能器，第二条油路连接ESD电磁阀的进油端，所述液压蓄能器的出口设置有比例调速阀和压力传感器，所述压力传感器用于检测液压蓄能器出口压力和阀门负载，所述比例调速阀用于调节液压蓄能器的流量，所述ESD电磁阀的出油端依次经开关换向阀、液压锁与油缸相连，所述油泵用于为液压蓄能器补压，通过液压蓄能器带动油缸动作；所述手动泵的吸油端与油箱相连，手动泵的出油端连接有第二单向阀，第二单向阀连接在开关换向阀的进油端，所述手动泵带动油缸动作。
2.根据权利要求1所述的变速的ESD阀门电液执行机构，其特征在于：所述第一条油路上设置有用于泄压的安全阀，所述安全阀与油箱相连。
3.根据权利要求1或2所述的变速的ESD阀门电液执行机构，其特征在于：所述第一条油路上还设置有用于检查油路压力的压力表。
4.根据权利要求1所述的变速的ESD阀门电液执行机构，其特征在于：所述油缸上设有阀位传感器，所述阀位传感器用于检测油缸活塞位置。
5.根据权利要求1所述的变速的ESD阀门电液执行机构，其特征在于：所述液压蓄能器采用活塞式储能器。
6.根据权利要求1所述的变速的ESD阀门电液执行机构，其特征在于：所述手动泵采用手轮式油泵。
7.根据权利要求1所述的变速的ESD阀门电液执行机构，其特征在于：所述电机采用伺服电机。
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