CN110966454B - 一种快速响应的恒速气液执行系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速响应的恒速气液执行系统，包括液压系统和气动系统，气动系统包括气动快速进气系统以及与气动快速进气系统输出端相连的气缸构成的执行器，前置储气罐的输入端连接气源，输出端通过气控阀与气缸两端分别连接(双作用气缸接双侧，单作用气缸则接单侧)，气缸两端的气控阀受相应的电磁阀控制。为了提升输出运动的快速响应时间，气控阀可以是一个或者两个以上的多个并联，但都是受该方向运动的一个电磁阀控制。本发明通过一个电磁阀控制多个并联的气控阀，增大了进气口气流的进气速度，提升了进气流量，进而提高了气缸的运动响应速度以及输出驱动速度，通过液压系统的压力补偿流量阀为气动系统提供缓冲阻尼以及恒速动作的功能。

Description

一种快速响应的恒速气液执行系统
技术领域
本发明涉及一种执行系统，尤其涉及一种快速响应的恒速气液执行系统。
背景技术
随着现代能源、钢铁、电力、军工、航空航天工业的崛起以及石油、天然气、现代化工等行业的兴起，阀门及阀门执行器成为工业控制不可或缺的一个重要产品。在流体控制领域及阀门自动化行业，阀门执行器是实现阀门程控、自控和遥控不可缺少的阀门驱动装置。由于控制工艺、控制要求不断提高，传统阀门执行器在电气防爆、动作速度、响应时间等方面，电动执行器已不能满足要求，气动、液动、以及气液联动和电液联动等执行器由此应运而生。
现有气液联动执行器，输出轴受负载影响，速度不可控，而各个阀门开启所需的力不一样，阀门开启过慢会影响工作效率，阀门开启过快可能会造成阀门损坏。而且响应速度、动作速度较慢，气液联动会出现偏差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种不受负载影响的、恒速恒压差恒流量的、稳定的、快速响应快速驱动的气液执行系统。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种快速响应的恒速气液执行系统，包括液压系统和气动系统；所述的液压系统包括油液补偿器、液压缸，油液补偿器与干路的一端连接，干路的另一端连接第一进排油支路与第二进排油支路，第一进排油支路连接液压缸第一进排油口，第二进排油支路连接液压缸第二进排油口，第一进排油支路上设有一号压力补偿流量阀，第二进排油支路上设有二号压力补偿流量阀；所述的气动系统包括气动快速进气系统以及与气动快速进气系统输出端相连的气缸，所述的气动快速进气系统包括前置储气罐，前置储气罐的输入端连接气源，前置储气罐的输出端通过第一进气支路连接气缸的第一进排气口，第一进气支路上设有气控阀，气控阀与前置储气罐之间设有用于控制第一进气支路上气控阀的一号电磁阀；所述液压缸的活塞杆与所述气缸的活塞杆串联。
优选的，所述的液压系统和气动系统之间连接执行器，液压缸的活塞杆与所述气缸的活塞杆串联后与执行器配合。
优选的，所述的液压系统、气动系统、执行器三者的位置可互换。
优选的，所述的执行器包括拨叉传动箱，所述液压缸的活塞杆与所述气缸的活塞杆相向连接，且同轴连接构成拨叉传动块，拨叉传动块上设有拨叉驱动滑块，所述拨叉传动箱的拨叉上设有与该拨叉驱动滑块相配合的条形滑槽。
优选的，所述的液压系统还包括调速模块、连接件，油液补偿器通过连接件与调速模块相连，干路设在连接件内，第一进排油支路与第二进排油支路均设在调速模块内部，一号压力补偿流量阀、二号压力补偿流量阀均设在调速模块内部。
优选的，所述的一号压力补偿流量阀、二号压力补偿流量阀均为调速阀。
优选的，所述前置储气罐的输出端通过第二进气支路连接气缸的第二进排气口，第二进气支路上设有气控阀，气控阀与前置储气罐之间设有用于控制第二进气支路上气控阀的二号电磁阀。
优选的，第一进气支路上设有一个或并联有至少两个气控阀，第二进气支路上设有一个或并联有至少两个气控阀。
优选的，所述的气控阀与气缸之间设有快排阀。
本发明的有益效果是：
(1)通过一个电磁阀控制多个并联的气控阀，多个并联的气控阀增大了通过气缸第一进排气口和\或第二进排气口的气流进气速度、提升了进气流量，进而提高了气缸的运动响应速度以及输出驱动速度，气缸的第一进排气口和第二进排气口均设有快排阀，方便快速卸载，进一步提高动作速度。
(2)液压系统为气动系统提供缓冲和阻尼功能，在液压缸第一进排油支路和第二进排油支路设置压力补偿流量阀，自动补偿负载变化的影响，使压差为定值，消除了负载变化对流量的影响，实现输出轴恒速运动，即执行器恒速动作，提高开关阀门的可靠性以及稳定性。
(3)设置前置储气罐，提前储存大量气体，在收到动作信号时迅速驱动气缸，充足的气量使气缸随时可以快速响应快速驱动，提高工作效率以及工作稳定性(如果气源直接连接第一进排气口和第二进排气口，由于输送线路较长、输送流量有限，会导致气体供应速度缓慢、供应不足，导致动力不足，影响气缸响应时间以及动作时间)。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明另一种实施例液压系统、气动系统、执行器配合示意图；
图3为油液补偿器与调速模块结构示意图；
图4为液压缸、执行器、气缸配合结构示意图；
图5为拨叉结构的示意图；
图中，1-拨叉驱动滑块，2-拨叉，3-条形滑槽，4-一号压力补偿流量阀，5-二号压力补偿流量阀，11-油液补偿器，12-第二进排油支路，21-液压缸，22-气缸，23-第一进排油支路，24-执行器，25-干路，26-调速模块，27-连接件，28-前置储气罐，29-过滤器，30-一号电磁阀，31-二号电磁阀，32-气控阀，33-快排阀，34-防爆接线盒。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：
一种快速响应的恒速气液执行系统，包括液压系统和气动系统。
所述的液压系统包括油液补偿器11、液压缸21，油液补偿器11与干路25的一端连接，干路25的另一端连接第一进排油支路23与第二进排油支路12，第一进排油支路23连接液压缸21第一进排油口，第二进排油支路12连接液压缸21第二进排油口，第一进排油支路23上设有一号压力补偿流量阀4，第二进排油支路12上设有二号压力补偿流量阀5，所述的液压系统还包括调速模块26、连接件27，油液补偿器11通过连接件27与调速模块26相连，干路25设在连接件27内，第一进排油支路23与第二进排油支路12均设在调速模块26内部，一号压力补偿流量阀4、二号压力补偿流量阀5均设在调速模块26内部。油液补偿器11用于液压缸21的有杆腔和无杆腔中油液互换暂存，保证液压缸21活塞杆能运动到极限距离。调速模块26将液压系统重要部分集成设置在液压缸21旁，占用空间小，由于干路25、第一进排油支路23、第二进排油支路12较短，提高了液压缸21的反应灵敏度以及稳定性。
进一步的，所述的一号压力补偿流量阀4、二号压力补偿流量阀5均为调速阀，调速阀是由定差减压阀与节流阀串联而成的组合阀，节流阀用来调节通过的流量，定差减压阀则自动补偿负载变化的影响，使节流阀前后的压差为定值，消除了负载变化对流量的影响，节流阀前、后的压力分别引到减压阀阀芯右、左两端，当负载压力增大，于是作用在减压阀芯左端的液压力增大，阀芯右移，减压口加大，压降减小，从而使节流阀的压差保持不变，反之亦然。这样就使调速阀的流量恒定不变(不受负载影响)，实现活塞杆恒速运动。两调速阀设置相同速度即可实现恒速，设置不同速度则为变速。
所述的气动系统包括气动快速进气系统以及与气动快速进气系统输出端相连的气缸22，所述的气动快速进气系统包括前置储气罐28，前置储气罐28的输入端连接气源，前置储气罐28的输出端通过第一进气支路连接气缸22的第一进排气口(如果气源直接连接进气口与排气口，会导致气量不足，影响气缸动作时间及动作力，设置前置储气罐28使气动系统中气量增大，弥补动作力不够的问题，使气缸22快速驱动，增大工作效率以及工作稳定性)，第一进气支路上设有气控阀32，气控阀32与前置储气罐28之间设有用于控制第一进气支路上气控阀32的一号电磁阀30。上述为单作用气缸的情形，本实施例采用双作用气缸，所述前置储气罐28的输出端通过第二进气支路连接气缸22的第二进排气口，第二进气支路上设有气控阀32，气控阀32与前置储气罐28之间设有用于控制第二进气支路上气控阀32的二号电磁阀31。进一步的，第一进气支路上并联有至少两个气控阀32，第二进气支路上并联有至少两个气控阀32，通过一个电磁阀控制多个并联的气控阀32，第一进气支路上的气控阀32只受一号电磁阀30控制，第二进气支路上的气控阀21只受二号电磁阀31控制，多个并联的气控阀32增大了通过气缸第一进排气口和第二进排气口的气流进气速度、提升了进气流量，进而提高了气缸的运动响应速度以及输出驱动速度。
进一步的，所述前置储气罐28的输出端设有过滤器29，用于过滤气体，防止杂质进入执行器影响使用效果及使用寿命。所述气缸22的输出端连接执行器24，用于执行阀门开关动作。所述一号电磁阀30与二号电磁阀31均与防爆接线盒34连接，提高安全性。所述一号电磁阀30与二号电磁阀31均为先导式高压电磁阀。所述的气控阀32与气缸22之间设有快排阀33，气体从第一进气支路上的快排阀33进入气缸的有杆腔，无杆腔内气体从第二进气支路上的快排阀33迅速排出，反之亦然，设置快排阀33方便快速卸载，进一步提高了动作速度。
所述液压缸21的活塞杆与所述气缸22的活塞杆串联。进一步的，所述的液压系统和气动系统之间连接执行器24，液压缸21的活塞杆与所述气缸22的活塞杆串联后与执行器24配合。其中，所述的液压系统、气动系统、执行器24三者的位置可互换(图2为另一种实施例)。
所述的执行器24包括拨叉传动箱，所述液压缸21的活塞杆与所述气缸22的活塞杆相向连接(即液压缸21的活塞杆与气缸22的活塞杆同轴设置，同步运动)，且同轴连接构成拨叉传动块，拨叉传动块上设有拨叉驱动滑块1，所述拨叉传动箱的拨叉2上设有与该拨叉驱动滑块1相配合的条形滑槽3。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种快速响应的恒速气液执行系统，其特征在于：包括液压系统和气动系统；
所述的液压系统包括油液补偿器（11）、液压缸（21），油液补偿器（11）与干路（25）的一端连接，干路（25）的另一端连接第一进排油支路（23）与第二进排油支路（12），第一进排油支路（23）连接液压缸（21）第一进排油口，第二进排油支路（12）连接液压缸（21）第二进排油口，第一进排油支路（23）上设有一号压力补偿流量阀（4），第二进排油支路（12）上设有二号压力补偿流量阀（5）；
所述的气动系统包括气动快速进气系统以及与气动快速进气系统输出端相连的气缸（22），所述的气动快速进气系统包括前置储气罐（28），前置储气罐（28）的输入端连接气源，前置储气罐（28）的输出端通过第一进气支路连接气缸（22）的第一进排气口，第一进气支路上设有气控阀（32），气控阀（32）与前置储气罐（28）之间设有用于控制第一进气支路上气控阀（32）的一号电磁阀（30）；
所述液压缸（21）的活塞杆与所述气缸（22）的活塞杆串联；
所述的液压系统和气动系统之间连接执行器（24），液压缸（21）的活塞杆与所述气缸（22）的活塞杆串联后与执行器（24）配合；
所述的一号压力补偿流量阀（4）、二号压力补偿流量阀（5）均为调速阀；
所述的第一进气支路上并联有至少两个气控阀（32）。
2.根据权利要求1所述的一种快速响应的恒速气液执行系统，其特征在于：所述的液压系统、气动系统、执行器（24）三者的位置可互换。
3.根据权利要求1所述的一种快速响应的恒速气液执行系统，其特征在于：所述的执行器（24）包括拨叉传动箱，所述液压缸（21）的活塞杆与所述气缸（22）的活塞杆相向连接，且同轴连接构成拨叉传动块，拨叉传动块上设有拨叉驱动滑块（1），所述拨叉传动箱的拨叉（2）上设有与该拨叉驱动滑块（1）相配合的条形滑槽（3）。
4.根据权利要求1所述的一种快速响应的恒速气液执行系统，其特征在于：所述的液压系统还包括调速模块（26）、连接件（27），油液补偿器（11）通过连接件（27）与调速模块（26）相连，干路（25）设在连接件（27）内，第一进排油支路（23）与第二进排油支路（12）均设在调速模块（26）内部，一号压力补偿流量阀（4）、二号压力补偿流量阀（5）均设在调速模块（26）内部。
5.根据权利要求1所述的一种快速响应的恒速气液执行系统，其特征在于：所述前置储气罐（28）的输出端通过第二进气支路连接气缸（22）的第二进排气口，第二进气支路上设有气控阀（32），气控阀（32）与前置储气罐（28）之间设有用于控制第二进气支路上气控阀（32）的二号电磁阀（31）。
6.根据权利要求5所述的一种快速响应的恒速气液执行系统，其特征在于：所述的第二进气支路上并联有至少两个气控阀（32）。
7.根据权利要求1所述的一种快速响应的恒速气液执行系统，其特征在于：所述的气控阀（32）与气缸（22）之间设有快排阀（33）。
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