CN107191660A - 60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器，阀门执行器包括外筒、支架以及控制器，外筒顶端设有顶盖，支架固定在外筒底部，外筒内部设有内缸筒，内缸筒内设置电磁泵及电磁阀，外筒与内缸筒之间留有调节空腔，在调节空腔内围绕内缸筒设有预压弹性装置，内缸筒底部通过联接螺母连接有用于开合液压阀门的万向联接器，预压弹性装置与内缸筒同步上下运动，通过内缸筒的上下运动控制液压阀门的闭合和打开操作；该执行器采用预压弹性装置来杜绝现有维修过程中安全隐患的发生，执行器的输出行程延长，多泵供压，保证行程的要求，使用安全可靠，并且在出现故障时，能够在预压弹簧的回弹力作用下，使内缸筒逐渐复位，阀门关闭。
Description
技术领域
本发明涉及一种60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器。
背景技术
多年来，执行器同类产品和和行业内产品，随着国内一些地区工作方式的变动，产品出现了一些问题:
1、阀门打不开。2、打开行程不够。3、因为设计缺陷，其装配与维修均需难以搬动的专用设备，4、产品存在极大的安全隐患：在装配和维修过程中容易造成弹簧突然的张开，因弹簧的力度比较大，操作者经常会因弹簧力作用被零部件打伤。由于1、2、的原因产品无法满足客户的需求，所以使用后存在的问题就是：不管是否为该品种的合格产品，因为行程和推力的原因都无法满足客户的使用要求，导致客户退货的事情经常发生。鉴于市场的需求和行业内产品存在的问题，我们根据客户的需要研发了新一代新品，以满足市场对产品新的使用要求：1、大推力。2、加长行程。3、生产与维修简便、安全、可靠。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明旨在60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器，该执行器采用预压弹性装置来杜绝现有维修过程中安全隐患的发生，执行器的输出行程延长，多泵供压，保证行程的要求，使用安全可靠，并且在出现断电或其他故障时，能够在预压弹簧的回弹力作用下，使内缸筒逐渐复位，阀门关闭。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器，所述阀门执行器包括外筒、支架以及控制器，所述外筒顶端设有顶盖，所述支架固定在所述外筒底部，并通过销钉定位和螺钉固定，确保内缸筒和支架不至于发生干涉和摩擦；所述顶盖中心位置向下连接有螺杆，所述外筒内部设有内缸筒，所述内缸筒内设置电磁驱动机构，所述外筒与内缸筒之间留有调节空腔，在所述调节空腔内围绕所述内缸筒设有预压弹性装置，所述内缸筒底部通过联接螺母连接有用于开合液压阀门的万向联接器，所述预压弹性装置与所述内缸筒同步上下运动，通过所述内缸筒的上下运动控制液压阀门的闭合和打开操作。
作为优选，所述调节空腔的下端设有与所述外筒固定连接的环形定位槽及密封装置，使产品具有防潮防尘功能。所述内缸筒顶边设有向外延伸的安装触角，所述预压弹性装置顶端嵌入所述安装触角的底部设置，且所述预压弹性装置的底端设置在所述环形定位槽内。
作为优选，所述预压弹性装置包括预压簧上套、预压簧下套、预压弹簧以及弹簧压紧环，所述预压簧上套套接在所述预压簧下套内，所述弹簧压紧环连接在所述预压簧上套顶端，所述预压弹簧设置在所述弹簧压紧环与所述预压簧下套底边之间，且所述预压弹簧围绕所述预压簧上套和预压簧下套外周设置。
作为优选，所述预压簧上套与预压簧下套均为上端和下端开口的圆筒形结构，所述预压簧上套顶边向外加工有若干个上套外卡齿，所述预压簧下套顶边向内加工有若干个下套内卡齿，且在所述预压簧下套底边外侧边加工有环形板。
作为优选，所述弹簧压紧环顶边内侧壁上开有与所述上套外卡齿相匹配的卡槽。
作为优选，所述外筒内侧还加工有移动腔，所述移动腔上端设有调节座，所述调节座内设置调节环，所述调节环与所述弹簧压紧环连接，所述移动腔内还设有杠杆机构，所述杠杆机构与设置在所述控制器内的移动板相连接。
作为优选，所述内缸筒上端通过密封盖密封设置。
作为优选，所述电磁驱动机构包括至少一至二个电磁阀、活塞以及至少一至三个电磁泵，每个所述电磁阀与每个所述电磁泵均设置在所述活塞上，在所述活塞的活塞杆上套接用于定位每个所述电磁泵的定位架，所述定位架上等间距设置一圈定位卡齿。
作为优选，所述顶盖上还设有断电手动开合机构。
作为优选，所述断电手动开合机构包括摇把以及小齿轮、大齿轮，所述小齿轮连接在摇把的底端，所述大齿轮连接在螺杆上，所述小齿轮与所述大齿轮啮合。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的改进之处在于，1.活塞直径设计为140，在市购电磁泵固定的压力范围内，其推力可达0N至20000N，远大于行业内现有产品，克服了阀门打不开的状况；
2. 结构全新设计，执行器的输出行程可达0-60mm，满足了市场的要求；
3. 采用多泵供压，内设的电磁泵为1~3个，电磁阀1~2个，保证了客户要求的60mm行程上升时间在0~150秒，下降时间为0~50秒；
4. 机器的断电复位装置采用了预压弹性装置，其优点是：
1. 安全，目前现有产品在整机装配时采用专用工装将弹簧（9000N左右）强行压入，然后再用螺钉将支架固定在外筒上。在拆卸维修过程中曾出现弹簧弹出而伤人的情况；而本发明的预压弹性装置是通过2约束套将弹簧约束在仅需的工作范围内，并加装防转装置，确保了其装配、维修及工作时的安全性，并且预压弹性装置在升降的过程中能够保持不倾斜、不偏移，始终保持内缸筒的上下移动在同一直线上。
2. 目前现有产品的装配与维修因其弹簧装配的原因，其装配与维修均需难以搬动的专用设备，现通过预压弹性装置设计使得执行器的装配与维修均不需专用设备，更方便了客户的现场维修。
附图说明
图1为本发明主视示意图。
图2为本发明左视示意图。
图3为本发明剖面图。
图4为本发明内缸筒向下运动的剖面图。
图5为本发明内缸筒与预压簧上套、预压簧下套安装示意图。
图6为本发明预压簧上套立体图。
图7为本发明预压簧下套立体图。
图8为本发明弹簧压紧环的立体图。
图9为本发明预压弹簧的立体图。
图10为本发明活塞的立体图。
图11为本发明活塞的俯视示意图。
图12为本发明电磁驱动机构的立体图。
图13为本发明阀门执行器与液压阀门相连接的主视示意图。
图14为本发明阀门执行器与液压阀门相连接的左视示意图。
其中：1-顶盖，2-12芯插头插座，3-2芯插头插座，4-外筒，5-液晶板，6-按键，7-联接螺母，8-万向联接器，9-支架，10-夹紧块，11-螺杆，12-密封盖，13-泵压紧块，14-电磁泵，15-聚四氟圈，16-单向阀，17-Y型密封圈，18-活塞压板，19-万向联接销，20-六角螺母，21-调节座，22-调节环，23-O型圈，24-控制板，25-移动板，26-杠杆机构，27-预压弹性装置，271-预压簧上套，272-预压簧下套，273-预压弹簧，274-弹簧压紧环，28-电磁阀，29-内缸筒，30-活塞，31-调节空腔，32-移动腔，33-上套外卡齿，34-下套内卡齿，35-环形板，36-安装触角，37-环形定位槽，38-定位架，39-定位卡齿，40-卡槽，41-控制器，42-外圆环边，43-液压阀门，44-报警指示灯，45-大齿轮，46-小齿轮，47-摇把，A-无压腔，B-有压腔。
具体实施方式
为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
参照附图1-14所示的智能液压阀门执行器，所述阀门执行器包括外筒4、支架9以及控制器41，所述外筒4顶端设有顶盖1，顶盖1上端面还增设有报警指示灯44，该报警指示灯44可进行各种故障显示，起到报警及预警的作用，报警指示灯44包括LED灯以及灯罩，顶盖1上中心位置向下设有螺杆11，螺杆11作用：1、调节内缸筒29的初始位置，2、调节万向联接器8与阀门之间的距离，便于两者的配合，顶盖1通过六角螺母20可拆卸设置在所述外筒4上，控制器41上设有12芯插头插座32、2芯插头插座3、液晶板5以及按键6，控制器41内部设有控制板24，所述支架9固定在所述外筒4底部，所述外筒4内部设有内缸筒29，所述内缸筒29上端通过密封盖12密封设置，密封盖12与内缸筒29之间通过O型圈23密封连接，所述内缸筒29内设置电磁泵体，所述电磁驱动机构包括至少一个电磁阀28、活塞30以及至少一个电磁泵14，电磁阀28实际设置1~2个，电磁泵14实际设置1~3个，根据不同的推力要求设定不同的个数，电磁泵14上设有泵压紧块13，保证电磁泵14工作的稳定性，电磁泵14的底部还设有单向阀16，所述电磁阀28与多个所述电磁泵14均设置在所述活塞30上，活塞30与内缸筒29之间设有聚四氟圈15和Y型密封圈17，通过聚四氟圈15和Y型密封圈17提高活塞30与内缸筒29之间的密封性，在所述活塞30底部还设有活塞压板18，在所述活塞30的活塞杆上套接用于定位每个所述电磁泵14的定位架38，所述定位架38上等间距设置一圈定位卡齿39，两个定位卡齿39之间设置一个电磁泵14，通过定位卡齿39对每个电磁泵14进行定位，固定，保证电磁泵14的稳定性；所述外筒4与内缸筒29之间留有调节空腔31，在所述调节空腔31内围绕所述内缸筒29设有预压弹性装置27，所述内缸筒29底部通过联接螺母7连接有用于开合液压阀门43的万向联接器8，万向联接器8上设有万向联接销19，所述预压弹性装置27与所述内缸筒29同步上下运动，通过所述内缸筒29的上下运动控制液压阀门43的闭合和打开操作。
在本发明中，所述调节空腔31的下端设有与所述外筒4固定连接的环形定位槽37，所述内缸筒29顶边设有向外延伸的安装触角36，所述预压弹性装置27顶端嵌入所述安装触角36的底部设置，且所述预压弹性装置27的底端设置在所述环形定位槽37内，所述预压弹性装置27包括预压簧上套271、预压簧下套272、预压弹簧273以及弹簧压紧环274，所述预压簧上套271套接在所述预压簧下套272内，所述弹簧压紧环274连接在所述预压簧上套271顶端，所述预压弹簧273设置在所述弹簧压紧环274与所述预压簧下套272底边之间，且所述预压弹簧273围绕所述预压簧上套271和预压簧下套272外周设置，所述预压簧上套271与预压簧下套272均为上端和下端开口的圆筒形结构，所述预压簧上套271顶边向外加工有若干个上套外卡齿33，所述预压簧下套272顶边向内加工有若干个下套内卡齿34，且在所述预压簧下套272底边外侧边加工有环形板35，所述弹簧压紧环274顶边内侧壁上开有与所述上套外卡齿33相匹配的卡槽40；装配时，预压簧下套272得内径大于预压簧上套271的内径，旋转安装预压簧上套271和预压簧下套272，通过调整预压簧上套271底边的上套外卡齿33与下套内卡齿34，使上套外卡齿33卡在下套内卡齿34下方，然后将预压簧下套272顶边的上套外卡齿33对应卡在弹簧压紧环274的卡槽40内，弹簧压紧环274顶边加工有外圆环边42，预压弹簧273安装时，安装在弹簧压紧环274顶边的外圆环边42与预压簧下套272的环形板35之间，在活塞30的带动下，弹簧压紧环274与预压簧上套271一起上下伸缩，预压簧上套271在预压簧下套272内上下移动，活塞30推动内缸筒29上下移动的过程中，对液压阀门43实现打开或者闭合操作，在内缸筒29上下移动的过程中，预压弹簧273装置在预压弹簧273的缓冲作用下伸缩，预压簧下套272的环形板35设置在环形定位槽37内，这样能够保证在维修过程中的安全性，防止预压弹簧273突然弹出且具有较长的射程而造成的人员受伤问题发生；本发明中的预压弹簧273为圆形弹簧，该预压弹簧273的形状还可以是矩形，矩形结构的预压弹簧适合较大推力要求使用。
在本发明中，所述外筒4内侧还加工有移动腔32，所述移动腔32上端设有调节座21，所述调节座21内设置调节环22，所述调节环22与所述弹簧压紧环274连接，所述移动腔32内还设有杠杆机构26，所述杠杆机构26与设置在所述控制器41内的移动板25相连接；杠杆机构26的作用：内缸筒29向下移动60mm的过程中，通过调节环22、调节座21带动杠杆机构26的长臂，杠杆机构26长短臂之比为3：1，则短臂摆动20mm，短臂再带动移动板25移动20mm，移动板25再带动控制板24上的线性电位器移动20mm，以此为基础实现执行器的各项功能。
在本发明中还设有断电手动开合机构，所述断电手动开合机构包括大齿轮45、小齿轮46以及摇把47，所述小齿轮46连接在摇把47的底端，所述大齿轮45连接在螺杆11上，所述小齿轮46与所述大齿轮45啮合；当断电后不能通过电磁驱动机构进行液压阀门的打开和闭合操作时，通过摇把47旋转带动小齿轮46旋转，小齿轮46带动大齿轮45旋转，然后带动螺杆11旋转，驱动活塞和内缸筒往下移动至适当位置，通过7联接螺母与8万向联接器联接，然后再通过摇反向重复上述动作将内缸筒恢复到原位；螺杆11上端通过键与大齿轮45的键槽连接，下端与活塞30通过螺纹连接，中部台阶被限制在外缸筒内部，只能旋转而不能上移，所述大齿轮通过键与键槽连接在螺杆11上，所述螺杆11通过限位台阶被限制在外缸筒顶部并通过螺纹与活塞连接在一起，螺杆11只能旋转不能上升。
操作过程：
1、卸下夹紧块10，支架9与阀体配合，再将夹紧块10用2只M6螺钉与支架9联接，与阀体固定。
2、万向联接器8与阀轴联接并固定，若与阀的联接槽存在距离，可卸下顶盖1，用扳手旋转六角螺母20，以调整2者之间的距离，调整完毕再将六角螺母20旋回到原来位置。
3、通过摇把、小齿轮、大齿轮、螺杆将活塞下推至适当位置，通过联接螺母与万向联接器联接，然后再通过摇把将内缸筒恢复到原位。
4、根据客户需要，通过芯插头插座接入相应的传感器。
5、通过芯插头插座接入交流24V电源，显示屏亮。
6、根据说明书通过按键6进行操作。
工作原理简述
a) 内缸筒29通过活塞30与Y型密封圈17将内缸筒29上下分成无压腔A与有压腔B。
b) 工作时电磁阀28通电关闭，电磁泵14开始工作建立压力，有压腔形成，因活塞30是固定不动，所以内缸筒29向下移动打开阀门至设定的行程，内缸筒29在向下移的过程中同时压缩弹簧。
c) 停止工作或突然断电时，电磁阀28打开，有压腔的液压油进入无压腔，因压力腔无压了，在预压弹簧273回弹力的作用下，内缸筒29复位，阀门关闭。
d) 内缸筒29在上下移动的过程中，通过调节环22、调节座21、杠杆机构26、移动板25带动控制板24上的线性电位器做相应的移动，以此来实现各项功能。
E）机器正常时，LED灯为绿色；机器出现故障时LED灯为红色。
关于60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器控制电路板的功能说明：
1. 执行器的功能说明；60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器具有以下功能；8种控制模式可选；A、供暖模式控制B、制冷模式控制 C、湿度模式空置D、压力模式控制、E、液位模式控制F、无单位模式控制、G、PLC模式控制H、GPRS模式控制及以太网控制。
2. 4种传感的的输入方式；电压信号的输入和电流的信号输入、可变电阻的传感器PT1000和NI1000的方式作为传感器可选项使用。
3. 执行器实现的功能叙述；1、执行器带有LED的显示报警功能、在执行器的上部带有一圈三色的LED灯工作显示功能、在执行器往下行走时（显示蓝色）执行器往回收缩时(显示红色)在执行器出现故障时（显示黄色）、以上三种灯的亮度都可以通过执行器的电路板上的参数可调节、LED灯可以选择；亮与不亮、如果执行器上的灯不亮就是一个装饰品、起到执行器的装饰效果。
4. 自整定功能；执行器在与阀门链接时需要与阀门做一下行程校准保证行程的可靠性、执行器的行程从0-60毫米都可以设定。
5. 老化试验功能；执行器在工厂装配好后、进行老化试验的功能、包括上升时间、下行时间、工作计时 、动作次数、根据这些参数来保证执行器的品质。
6. 数据保存功能；执行器的通电次数、通电时间、上升总的运行时间、下行总的运行时间、生产时间、出现问题的时间等数据作为执行器的使用个人标签。
7. 保护功能；执行器在动作过程中出现阀门内部有焊渣、及其堵住的情况可以进行保护、达到保证设备的安全工作、等人为处理后再恢复运行。
8. 执行器变频方式的工作功能；执行器可以根据使用现场的情况进行选择性的速度的调整、包括执行器的下行速度。
9、可支持多种0-10V或4-20mA输出传感器的接入，并提供可供用户操作的接口以设置传感器目标之参数，并通过一定的算法，通过调节阀门使打到所设置传感器目标之参数；
10、能够进行行程自校准，通过自动运行，自动校准行程之初始位置与最大限位；
11、自动识别行程故障，当行程无法达到100%时，自动判断行程之故障，并重新整定最大行程；
12、具有断电保护系统，控制电路断电时，能自动将阀门关闭；
13、自动记录总行程数、运行次数、运行时间，并以屏幕、文本形式等输出数据；
14、提供可供用户设置阀门之调节速度的操作接口；
15、可提供蓝牙、WIFI无线控制方式。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器，所述阀门执行器包括外筒、支架以及控制器，所述外筒顶端设有顶盖，所述支架固定在所述外筒底部，其特征在于：所述顶盖中心位置向下连接有螺杆，所述外筒内部设有内缸筒，所述内缸筒内设置电磁驱动机构，所述外筒与内缸筒之间留有调节空腔，在所述调节空腔内围绕所述内缸筒设有预压弹性装置，所述内缸筒底部通过联接螺母连接有用于开合液压阀门的万向联接器，所述预压弹性装置与所述内缸筒同步上下运动，通过所述内缸筒的上下运动控制液压阀门的闭合和打开操作。
2.根据权利要求1所述的60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器，其特征在于：所述调节空腔的下端设有与所述外筒固定连接的环形定位槽，所述内缸筒顶边设有向外延伸的安装触角，所述预压弹性装置顶端嵌入所述安装触角的底部设置，且所述预压弹性装置的底端设置在所述环形定位槽内。
3.根据权利要求1所述的60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器，其特征在于：所述预压弹性装置包括预压簧上套、预压簧下套、预压弹簧以及弹簧压紧环，所述预压簧上套套接在所述预压簧下套内，所述弹簧压紧环连接在所述预压簧上套顶端，所述预压弹簧设置在所述弹簧压紧环与所述预压簧下套底边之间，且所述预压弹簧围绕所述预压簧上套和预压簧下套外周设置。
4.根据权利要求3所述的60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器，其特征在于：所述预压簧上套与预压簧下套均为上端和下端开口的圆筒形结构，所述预压簧上套顶边向外加工有若干个上套外卡齿，所述预压簧下套顶边向内加工有若干个下套内卡齿，且在所述预压簧下套底边外侧边加工有环形板。
5.根据权利要求4所述的60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器，其特征在于：所述弹簧压紧环顶边内侧壁上开有与所述上套外卡齿相匹配的卡槽。
6.根据权利要求5所述的60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器，其特征在于：所述外筒内侧还加工有移动腔，所述移动腔上端设有调节座，所述调节座内设置调节环，所述调节环与所述弹簧压紧环连接，所述移动腔内还设有杠杆机构，所述杠杆机构与设置在所述控制器内的移动板相连接。
7.根据权利要求1所述的60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器，其特征在于：所述内缸筒上端通过密封盖密封设置。
8.根据权利要求1所述的60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器，其特征在于：所述电磁驱动机构包括至少一个电磁阀、活塞以及至少一个电磁泵，每个所述电磁阀与每个所述电磁泵均设置在所述活塞上，在所述活塞的活塞杆上套接用于定位每个所述电磁泵的定位架，所述定位架上等间距设置一圈定位卡齿。
9.根据权利要求1-8任一项所述的60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器，其特征在于：所述顶盖上还设有断电手动开合机构。
10.根据权利要求9所述的60毫米直行程断电复位智能变频液压电动执行器，其特征在于：所述断电手动开合机构包括摇把、小齿轮以及大齿轮、螺杆，所述小齿轮连接在摇把的底端，所述小齿轮与所述大齿轮啮合。
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