CN109058219A - 一种内置传感器式液压缸装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种内置传感器式液压缸装置，属于液压元件的设计与开发领域，特别是涉及一种内置传感器式液压缸装置。解决了现有冲击式水轮机喷针位置的控制大多采用手动旋转机械的方式精度差的问题。它包括负载、壳体、中间缸体、大螺纹端盖、活塞杆、小螺纹端盖和礠致伸缩位移传感器。它主要用于冲击式水轮机负载喷针位置的控制。

Description

一种内置传感器式液压缸装置

技术领域

本发明属于液压元件的设计与开发领域，特别是涉及一种内置传感器式液压缸装置。

背景技术

冲击式水轮机依靠由喷嘴喷射出的高速水流冲击水斗产生力矩来带动转轮做功，在我国的一些山区或水源充足、地势落差较大的地区得到广泛的应用。随着水电在能源领域的占比不断提高，提高冲击式水轮机装机量对于缓解区域资源紧张，发挥地域优势有着重大意义。目前国内对冲击式水轮机模型试验装置的研究工作也主要集中在水轮机调速器和喷针的安装工艺及喷针的位置控制方面，自动化程度较高的喷针位置控制系统的研究还是空白，研究精度较高的喷针控制系统具有十分重要的进步意义。

目前对冲击式水轮机模型喷针位置的控制大多采用手机械式的手动调节方法，将喷针固定在螺纹机构中，通过螺程的改变来控制喷针的行程。这种调节方法喷针的位置精度难以保证，同步问题更无从谈起。喷针在行进过程中的不同步会产生附加径向力，严重的影响机组的稳定性及调节效率，这种问题在大型机组中会变得尤为突出，存在安全隐患。考虑到液压系统精度高、可靠性强等优点，可利用液压系统来控制冲击式水轮机喷针的位移，同时，喷针位置控制系统的安装会受到空间的限制，因此，研究性能优良的内置传感器式液压缸装置以用于喷针位移控制系统具有重要的意义。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种内置传感器式液压缸装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种内置传感器式液压缸装置，它包括负载、壳体、中间缸体、大螺纹端盖、活塞杆、小螺纹端盖和礠致伸缩位移传感器，所述壳体为空腔结构，所述壳体上设有贯穿至内部且上下对称的第一液压油口和第二液压油口，所述壳体空腔内设有中间缸体，所述第一液压油口贯穿中间缸体，所述第二液压油口贯穿至中间缸体与中间缸体内部油路相连，所述大螺纹端盖位于壳体内部，其一端插入中间缸体腔内，所述大螺纹端盖通过螺纹与壳体固定连接，所述活塞杆位于中间缸体腔内，所述活塞杆中间位置设有凸台，所述活塞杆的一端设有开孔，另一端连接小螺纹端盖和负载，所述礠致伸缩位移传感器贯穿大螺纹端盖后插入活塞杆开孔内。

更进一步的，所述液压缸壳体上设有贯穿至内部且上下对称的排气口。

更进一步的，所述活塞杆与礠致伸缩位移传感器之间有一定的间隙。

本发明所述一种内置传感器式液压缸装置，当负载在外部控制系统的控制下位于最左端时，其相对于壳体不产生位移。当需要负载向右运动时，在外部控制系统的控制下，高压油路连接第一液压油口，低压油路连接第二液压油口，此时高压油液通入活塞杆和大螺纹端盖间形成的腔室，对腔室的壁面产生推力，但由于腔室左侧大螺纹端盖和壳体通过螺纹固定了相对位置，使作用在左侧壁面的推力产生不了位移，而右侧推力作用在活塞杆左侧凸台壁面上，因活塞杆和礠致伸缩位移传感器之间的间隙配合，使活塞杆产生一向右的位移量，进而推动与活塞杆连接的负载向右移动。

对于冲击式水轮机而言，负载即为所要控制的喷针。对冲击式水轮机射流量大小的控制可转变为对活塞杆相对位移的大小的控制，因为冲击式水轮机喷嘴的有效出流截面积等于冲击式水轮机原喷嘴出流截面直径和负载(喷针)在此截面上的圆面直径构成的环形面积，而负载(喷针)在冲击式水轮机喷嘴出流截面上的圆面直径和活塞杆的相对位移大小直接相关决定，所以相对位移大小则可由套入活塞杆的礠致伸缩位移传感器测定。

如需使控制系统控制冲击式水轮机能调节全流量工况，则负载(喷针)在活塞杆的带动下移动到最右端时，应能使负载(喷针)在冲击式水轮机喷嘴出口截面上的圆面直径和冲击式水轮机喷嘴出口截面直径相同，此时即达到零流量工况。当调节冲击式水轮机喷嘴由零流量工况逐渐增大时，在外部控制系统的控制下将高压油路连接第二液压油口，低压油路连接第一液压油口，高压油液进入第二液压油口后经过中间缸体将高压油液导入活塞杆右侧，此时活塞杆右侧和小螺栓端盖及中间缸体构成高压油液作用腔室，由于腔室左侧面积大于右侧面积，致使活塞杆凸台右侧壁面收到一向左的推力，进而推动与活塞杆连接的负载(喷针)向左移动。

所述各运行工况下的低压油路负责将对应工况时低压腔室内的液压油导出，所述各运行工况下排气口是为了防止产生封闭容腔阻碍装置的正常运行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：针对有限制空间的场合下为了节省空间将液压缸进行了优化设计，使其能够在有限空间内对负载位置进行精确的控制，所提出的装置能实现负载位移的精确调节。本发明集电磁和液压于一体，能充分利用有限空间实现最简单的实用性布置，最大限度地减小调节误差。本发明具有结构相对简单、响应迅速、控制精确等优点。

附图说明

图1为本发明所述的一种内置传感器式液压缸装置结构示意图

1-负载，2-壳体，3-中间缸体，4-大螺纹端盖，5-活塞杆，6-小螺纹端盖，7-礠致伸缩位移传感器，P1-第一液压油口，P2-第二液压油口，P3-排气口

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。

参见图1说明本实施方式，一种内置传感器式液压缸装置，它包括负载1、壳体2、中间缸体3、大螺纹端盖4、活塞杆5、小螺纹端盖6和礠致伸缩位移传感器7，所述壳体2为空腔结构，所述壳体2上设有贯穿至内部且上下对称的第一液压油口P1和第二液压油口P2，所述壳体2空腔内壁上设有中间缸体3，所述第一液压油口P1贯穿中间缸体3，所述第二液压油口P2贯穿至中间缸体3与中间缸体3内部油路相连，所述大螺纹端盖4位于壳体2内部，其一端插入中间缸体3腔内，所述大螺纹端盖4通过螺纹与壳体2固定连接，所述活塞杆5位于中间缸体3腔内，所述活塞杆5中间位置设有凸台，所述活塞杆5的一端设有开口，另一端连接小螺纹端盖6和负载1，所述礠致伸缩位移传感器7贯穿大螺纹端盖4后插入活塞杆5开口内。

本发明所述一种内置传感器式液压缸装置，当负载1位于装置最左侧位置时，外部系统电液伺服阀不作用，此时负载1不发生位移；当负载1需要向右运动至某一位置时，外部系统电液伺服阀控制高压油液通入第一液压油口P1中，作用活塞杆5一向右的推力，使之产生向右的位移，位移的大小由礠致伸缩位移传感器7控制，当礠致伸缩位移传感器7监测到活塞杆5的相对位移等于设定位移时，外部系统电液伺服阀关闭高压油液的通入和低压油液的输出，使负载1的相对位移固定；当负载1位置需要从右侧向左运动时，外部系统电液伺服阀控制高压油液通入第二液压油口P2，低压油液通过第一液压油口P1，此时高压油液经由中间缸体3的内部油路通向活塞杆5右侧，对活塞杆5产生一向左的推力，从而带动连接活塞杆5的负载1向左移动，当礠致伸缩位移传感器7监测到负载1的相对位移等于设定值时，外部系统电液伺服阀关闭高压油液的通入和低压油液的输出，使负载1的相对位移固定，也可通过改变实现负载1的往复运动。

以上对本发明所提供的一种内置传感器式液压缸装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种内置传感器式液压缸装置，其特征在于：它包括负载(1)、壳体(2)、中间缸体(3)、大螺纹端盖(4)、活塞杆(5)、小螺纹端盖(6)和礠致伸缩位移传感器(7)，所述壳体(2)为空腔结构，所述壳体(2)上设有贯穿至内部且上下对称的第一液压油口(P1)和第二液压油口(P2)，所述壳体(2)空腔内壁上设有中间缸体(3)，所述第一液压油口(P1)贯穿中间缸体(3)，所述第二液压油口(P2)贯穿至中间缸体(3)与中间缸体(3)内部油路相连，所述大螺纹端盖(4)位于壳体(2)内部，其一端插入中间缸体(3)腔内，所述大螺纹端盖(4)通过螺纹与壳体(2)固定连接，所述活塞杆(5)位于中间缸体(3)腔内，所述活塞杆(5)中间位置设有凸台，所述活塞杆(5)的一端设有开口，另一端连接小螺纹端盖(6)和负载(1)，所述礠致伸缩位移传感器(7)贯穿大螺纹端盖(4)后插入活塞杆(5)开口内。

2.根据权利要求1所述的一种内置传感器式液压缸装置，其特征在于：所述壳体(2)上设有贯穿至内部且上下对称的排气口(P3)。

3.根据权利要求1所述的一种内置传感器式液压缸装置，其特征在于：所述活塞杆(5)与礠致伸缩位移传感器(7)之间为间隙配合。