CN114576420A - 一种弱电大扭力电液球阀执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液动元器件，具体涉及一种弱电大扭力电液球阀执行器，包括壳体和合盖于其上的盖体，所述壳体内设有电控安装板、无刷电机、减速机构、液压泵、液压缸、电池电源以及驱动轴，所述无刷电机的输出端通过减速机构与液压泵连接，所述液压泵通过设于壳体内的液路与至少一对液压缸相连接，所述液压缸的输出端通过齿条共轴且旋转对称地啮合连接于同一所述驱动轴的相反两侧，所述电池电源与电控安装板相连并供给电能给电控安装板与无刷电机。本发明在保证了提供超过700kg压力输出的大扭力前提之下，实现了轻量化和低成本化，结构可靠度也较高，易于安装和维护，可以更好地满足更多场合下的执行器的应用需求。
Description
技术领域
本发明属于液压元器件领域下的液压执行器技术分支，具体涉及的是一种弱电大扭力电液球阀执行器。
背景技术
目前市面上的球阀执行器主要存在有以下几种：气动执行器、电动执行器、液压执行器以及电液执行器，其中，气动执行器的扭矩较小，电动执行器大扭矩环境下需要大体积减速箱，液压执行器的高扭矩输出也离不开大体积箱体，因此电液执行器是较好兼顾了体积与扭矩输出的一种改良型执行器，但现有的电液执行器的扭矩仍做不到超过700kg的超高压力输出，导致一定程度上限制了其应用的范围，且其能耗普遍较大，需要动力电池或者是电源线进行供电，也不利于安装和使用，此外，由于体积问题，使得现有的产品很难做到多执行单元集成，一旦发生故障，很难有多余的备份单元来执行余下的动作，因此，在可靠性要求高及产生故障后有极危险的场合下存在应用的障碍。
因此需要一种小体积弱电环境下以及可靠性要求极高的大扭力电液球阀执行器来解决上述的技术问题。
发明内容
针对背景技术中存在的技术缺陷，本发明提出一种弱电大扭力电液球阀执行器，解决了上述技术问题以及满足了实际需求，具体的技术方案如下所示：
一种弱电大扭力电液球阀执行器，包括壳体和合盖于其上的盖体，所述壳体内设有电控安装板、无刷电机、减速机构、液压泵、液压缸、电池电源以及驱动轴，所述电控安装板固定于壳体内，所述无刷电机与电控安装板相连，且无刷电机的输出端通过减速机构与液压泵连接，所述液压泵通过设于壳体内的液路与至少一对液压缸相连接，所述液压缸的输出端通过齿条共轴且旋转对称地啮合连接于同一所述驱动轴的相反两侧，所述无刷电机、减速机构与液压泵串联组成单个的动力单元，所述动力单元的数量在2个或以上的场合，以串联或并联的形式接入液路并最终与液压缸相连形成可循环的回路，所述驱动轴的输出端连接有联轴器，所述电池电源与电控安装板相连并供给电能给电控安装板与无刷电机。
作为本发明进一步的技术方案，所述壳体内还设有油缸，所述油缸闭环地接入所述液压泵、液压缸、液路所形成的可循环的回路之内。
作为本发明进一步的技术方案，所述减速机构为行星减速器，减速比不小于1:14。
作为本发明进一步的技术方案，所述液压缸还包括与所述壳体固定连接的滑杆、设于所述滑杆中段的活塞以及套接在所述滑杆以及活塞外侧的缸体，所述齿条设于所述缸体的外表面。
作为本发明进一步的技术方案，所述液压泵的两端液路分别从所述滑杆的两端穿入后，连贯地从所述活塞端面穿出，且所述活塞的两侧端面的空间上不互通。
作为本发明进一步的技术方案，所述盖体包括与所述壳体配合的内盖以及合盖于内盖上方的外盖，所述内盖设有接口以及操作面板，并通过电路与电控安装板相连，所述外盖设有正对于操作面板的观察窗口。
作为本发明进一步的技术方案，所述电池电源为储能式锂电池或刀片电池。
作为本发明进一步的技术方案，所述壳体还设有充电与信号传输一体式的信号接口，所述信号接口通过线路与电控安装板相连，且同时接入所述电池电源。
本发明具有的有益效果在于：在保证了提供超过700kg系统压力输出的大扭力前提之下，很好地压缩了执行器整体的体积，有利于实现设备结构低成本化以及轻量化的产品优化，并且因可以进行多动力单元并存的架构，当单个动力单元失效时，系统整体性能仅会下降而不会发生失效的问题，故而整体结构可靠度也较高，易于安装和维护，可以更好地满足更多场合下的执行器的应用需求。
附图说明
图1为本发明球阀执行器的剖视结构示意图。
图2为本发明球阀执行器的外部结构示意图。
图3为盖体内侧的内部结构示意图。
图4为壳体内侧的内部结构示意图。
其中：壳体1、盖体2、内盖20、外盖21、接口22、操作面板23、观察窗口24、电控安装板3、无刷电机4、减速机构5、液压泵6、液压缸7、齿条70、滑杆71、活塞72、缸体73、电池电源8、驱动轴9、联轴器10、油缸11、信号接口12。
具体实施方式
下面结合附图与相关实施例对本发明的实施方式进行说明，本发明的实施方式不局限于如下的实施例中，并且本发明涉及本技术领域的相关必要部件，应当视为本技术领域内的公知技术，是本技术领域所属的技术人员所能知道并掌握的。
结合图1至图4所示，一种弱电大扭力电液球阀执行器，包括壳体1和合盖于其上的盖体2，所述壳体1内设有电控安装板3、无刷电机4、减速机构5、液压泵6、液压缸7、电池电源8以及驱动轴9，所述电控安装板3固定于壳体1内，所述无刷电机4与电控安装板3相连，且无刷电机4的输出端通过减速机构5与液压泵6连接，所述液压泵6通过设于壳体1内的液路与至少一对液压缸7相连接，所述液压缸7的输出端通过齿条70共轴且旋转对称地啮合连接于同一所述驱动轴的相反两侧，所述无刷电机、减速机构与液压泵串联组成单个的动力单元，所述动力单元的数量在2个或以上的场合，以串联或并联的形式接入液路并最终与液压缸相连形成可循环的回路，所述驱动轴的输出端连接有联轴器10，所述电池电源8与电控安装板3相连并供给电能给电控安装板3与无刷电机4。
具体参照图1、图3和图4所示，本发明的主要结构特点及其实施原理如下所示：本发明整体结构可做至整体长宽在40cm×25cm的范围内，其中，所述无刷电机4采用强磁500W的规格，转速可达30000r/s，在其输出端接入减速机构5将转速降低并放大扭矩。减速机构5的输出端与所述液压泵6相连，所述液压泵6结合机械原理以及液压动力原理，采用凸轮机构进行动力输出。而所述壳体1内置有连接液压泵、液压缸的液路，并使其形成封闭液路，利用高强度金属制作的壳体1确保液路的强度满足大扭矩输出的要求，而一对所述液压缸7的输出端通过齿条70共轴且旋转对称地啮合连接于同一所述驱动轴9的相反两侧，共同驱动轴9向着同一个方向进行转动。这样一来相当于再次将扭矩放大1倍，使得最终通过齿条70输出到驱动轴9上的扭矩相比于从无刷电机4输出端输出的扭矩而言放大了数十倍。因而，本发明在有效缩小了整体执行器的体积的基础之上，又确保了超高压力的输出，实现了产品的轻量化和高出力化。
参照图3所示，并且，本发明中，所述油缸11为可选结构，理想环境下，仅靠液路以及液压缸7自身的容量就能储存满足整体设备驱动的液压油，只需要确保液路的强度满足使用需要的前提即可，这样一来，油缸11的设置就可以免去，有利于整体内部空间利用率的进一步优化，可以增加电池电源8或者其他结构的使用空间，从而提高整体性能和可靠度。
同时，本发明中，所述无刷电机4、减速机构5以及对应的液压泵6组成一个完整的动力单元，可以根据需要，再以串联、或并联的形式使得单个执行器中存在至少2组动力单元为液压缸7提供动力，形成多单元的微型密闭液压系统。且由于油缸11设置的取消，设备的壳体1与盖体2内的空间实际上是足够容纳更多的动力单元的，所以整体的密闭强度也能够达到更高的水平。同时，因单个执行器设备存在有多个动力单元，且无论是并联或者是串联的条件下，一旦发生某个动力单元发生故障的情况，在整体性能有所下降的前提下，剩余的动力单元依旧可以支持整个执行器继续发挥效能，而不至于发生设备完全失效的情况，将多个元器件视为一个的单元化确保了运行的安全性，且仅需要对故障的部分进行更选择性更替，操作起来十分灵活且易于实施，也因此降低了设备维护时候的难度。
参照图3所示，本发明较优的实施例之一，所述壳体1内还设有油缸11，所述油缸11闭环地接入所述液压泵6、液压缸7、液路所形成的可循环的回路之内，在壳体1与盖体2内空间允许的情况下，本发明可选设置油缸11，通过油缸11来提高设备整体的储油量，进一步提高运转时候的可靠性。
本发明较优的实施例之一，所述减速机构5为行星减速器，减速比不小于1:14，这样一来才能满足大扭矩输出时候的整体结构强度要求，并且有效将无刷电机4的高转速变为可以接入液压泵6的较低转速，并且提供足够的高压力来提供泵送力，供液压泵6输出高压油液驱动液压缸7进行动作。
参照图1和图4所示，本发明较优的实施例之一，所述液压缸7还包括与所述壳体1固定连接的滑杆71、设于所述滑杆71中段的活塞72以及套接在所述滑杆71以及活塞72外侧的缸体73，所述齿条70设于所述缸体73的外表面。
本实施例下，所述滑杆71作为缸体73的移动轨道，通过改变活塞72两侧的缸体73内的油容量从而让缸体73向着泵入油的一侧移动，同时，泵出油的一侧同样也会给予活塞72一个作用力，因此一个缸体73在活塞72的作用下实现了力的放大，保证了高扭矩的输出基础环境，而所述缸体73通过外部的齿条70与所述驱动轴9相连，所述驱动轴9的接入端同样设置与齿条70一致模数的外齿进行啮合，保障力矩的传输稳定性和力矩大小。
参照图4所示，本发明较优的实施例之一，所述液压泵6的两端液路分别从所述滑杆71的两端穿入后，连贯地从所述活塞72端面穿出，且所述活塞72的两侧端面的空间上不互通。
本实施例为基于上一实施例的进一步优选实施例，该实施例下，接入液压缸7的液路设置通过滑杆71以及活塞72实现，这样一来就能确保液压缸7自身的液路强度满足使用需求，同时，利用活塞72将缸体73分隔为2个互不相通的区间，使得液压油在从一侧腔体转移到另一侧腔体的时候，相当于从活塞72的两侧同时施加压力，令液压缸7自身就能输出大于单个缸体空间所能提供的液动力，进而保障了小体积高扭矩的性能水平，再配合双液压缸7旋转对称的设置方式，令执行器本身能够输出超过20000N的力，且峰值数据甚至可以达到50000N以上。
参照图1和图2所示，本发明较优的实施例之一，所述盖体2包括与所述壳体1配合的内盖20以及合盖于内盖20上方的外盖21，所述内盖20设有接口22以及操作面板23，并通过电路与电控安装板3相连，所述外盖20设有正对于操作面板的观察窗口24。
利用内外盖的组合形式，本发明的整体结构可以做到更好的防水效果，平时在操作的时候仅需要开启外盖21就能进行基础控制以及电线路的接入操作，在检修的时候再开启内盖20进行内部结构的维护，使得整体的防水等级可以达到IP68的水平，而所述观察窗口24可以让日常操作人员直接观察控制面板等结构，方便实时确认设备的运转状态。
本发明较优的实施例之一，所述电池电源8为储能式锂电池或刀片电池，由于采用了无刷电机4以及一系列的减速、力放大的结构，因此采用上述的电池电源类型可以满足设备的长时间运作而不需要再次充电，并且在需要替换电池的时候，上述电池类型也能满足操作人员的快速更换要求，十分的方便且高效。
参照图4所示，本发明较优的实施例之一，所述壳体1还设有充电与信号传输一体式的信号接口12，虚线部分表示该信号接口12置于外盖21内而位于内盖20的表面，所述信号接口12通过线路与电控安装板3相连，且同时接入所述电池电源8，基于电池电源类型的基础之上，本发明的供能系统可以通过网线口实现充电的需要，由于网线口的电压往往为4V左右，而上述的电池电源类型在4V电压下也能进行充电，同时该接口还能作为信号输入口进行使用，从而实现了本设备接口类型的简化以及充电方式的简化，有助于节约成本以提高设备的可靠度。
本发明具有的有益效果在于：在保证了提供超过700kg系统压力输出的大扭力前提之下，很好地压缩了执行器整体的体积，有利于实现设备结构低成本化以及轻量化的产品优化，并且因可以进行多动力单元并存的架构，当单个动力单元失效时，系统整体性能仅会下降而不会发生失效的问题，故而整体结构可靠度也较高，易于安装和维护，可以更好地满足更多场合下的执行器的应用需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种弱电大扭力电液球阀执行器，包括壳体和合盖于其上的盖体，其特征在于，所述壳体内设有电控安装板、无刷电机、减速机构、液压泵、液压缸、电池电源以及驱动轴，所述电控安装板固定于壳体内，所述无刷电机与电控安装板相连，且无刷电机的输出端通过减速机构与液压泵连接，所述液压泵通过设于壳体内的液路与至少一对液压缸相连接，所述液压缸的输出端通过齿条共轴且旋转对称地啮合连接于同一所述驱动轴的相反两侧，所述无刷电机、减速机构与液压泵串联组成单个的动力单元，所述动力单元的数量在2个或以上的场合，以串联或并联的形式接入液路并最终与液压缸相连形成可循环的回路，所述驱动轴的输出端连接有联轴器，所述电池电源与电控安装板相连并供给电能给电控安装板与无刷电机。
2.根据权利要求1所述的弱电大扭力电液球阀执行器，其特征在于，所述壳体内还设有油缸，所述油缸闭环地接入所述液压泵、液压缸、液路所形成的可循环的回路之内。
3.根据权利要求1所述的弱电大扭力电液球阀执行器，其特征在于，所述减速机构为行星减速器，减速比不小于1:14。
4.根据权利要求1所述的弱电大扭力电液球阀执行器，其特征在于，所述液压缸还包括与所述壳体固定连接的滑杆、设于所述滑杆中段的活塞以及套接在所述滑杆以及活塞外侧的缸体，所述齿条设于所述缸体的外表面。
5.根据权利要求4所述的弱电大扭力电液球阀执行器，其特征在于，所述液压泵的两端液路分别从所述滑杆的两端穿入后，连贯地从所述活塞端面穿出，且所述活塞的两侧端面的空间上不互通。
6.根据权利要求1所述的弱电大扭力电液球阀执行器，其特征在于，所述盖体包括与所述壳体配合的内盖以及合盖于内盖上方的外盖，所述内盖设有接口以及操作面板，并通过电路与电控安装板相连，所述外盖设有正对于操作面板的观察窗口。
7.根据权利要求1所述的弱电大扭力电液球阀执行器，其特征在于，所述电池电源为储能式锂电池或刀片电池。
8.根据权利要求1或7所述的弱电大扭力电液球阀执行器，其特征在于，所述壳体还设有充电与信号传输一体式的信号接口，所述信号接口通过线路与电控安装板相连，且同时接入所述电池电源。
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