CN219827300U - 变矩型重锤式电液执行器及控制系统 - Google Patents

Abstract

一种变矩型重锤式电液执行器及控制系统。解决了现有重锤式执行器在开启时能耗大的问题。它包括传动桁架、驱动元件和重锤，所述的驱动元件通过传动杠杆与重锤相连接并用于驱动重锤转动，还包括重锤位置调节装置包括传动元件和传动杆，所述的传动元件通过传动杆与重锤相连接并用于驱动重锤相对传动杠杆轴向滑移。还包括油箱和油泵，所述的油泵选取油箱内的液压油并通过第一单向阀与驱动元件相连接，所述的驱动元件为油缸。本实用新型的有益效果是，开启时，自动改变力矩半径，同时改变了重锤产生的力，将重锤产生的力矩变小，即实现了开阀节能，提高了效率，降低了能耗，大大降低了生产成本。

Description

变矩型重锤式电液执行器及控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种执行器，具体涉及一种变矩型重锤式电液执行器及控制系统。

背景技术

执行器是自动控制系统中必不可少的一个重要组成部分。它的作用是接受控制器送来的控制信号，改变被控介质的大小，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内，执行器按其能源形式可分为气动、液动、电动三大类。目前国内外生产的重锤式电液执行器，均为恒臂的，由于重锤式电液执行器开阀采用油压，关阀靠重锤的力矩来实现，那么重锤的重量就非常重要，大阀门大锤子，小阀门小锤子。特别是大的阀门，力矩非常大，重锤非常重，一般在2吨以上。

重锤式执行器在驱动阀门在开启时，即要克服阀门本身的扭矩，也要克服重锤本身的扭矩，那么液压缸就消耗至少一半的功，来克服重锤的力，即无用功占了一半，效率非常低下。

实用新型内容

为解决背景技术中现有重锤式执行器在开启时能耗大的问题，本实用新型提供一种变矩型重锤式电液执行器及控制系统。

本实用新型的技术方案是：一种变矩型重锤式电液执行器，包括传动桁架、驱动元件和重锤，所述的驱动元件通过传动杠杆与重锤相连接并用于驱动重锤转动，还包括重锤位置调节装置包括传动元件和传动杆，所述的传动元件通过传动杆与重锤相连接并用于驱动重锤相对传动杠杆轴向滑移。

作为本实用新型的进一步改进，所述的重锤上设有连接孔，所述的传动杆插入连接孔内。

作为本实用新型的进一步改进，所述的连接孔内设有传动螺母，所述的传动杆与传动螺母螺纹配合，所述的传动元件通过驱动传动杆转动从而带动传动螺母及重锤沿传动杠杆轴向滑移。

作为本实用新型的进一步改进，所述的传动元件通过变矩变速箱与传动杆相连接并用于驱动传动杆转动。

作为本实用新型的进一步改进，所述的驱动元件通过传动摇臂与传动杠杆相连接并用于驱动传动杠杆转动，所述的驱动元件通过活塞杆与传动摇臂相连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述的传动桁架上设有用于传动摇臂转动限位的第一限位件、用于传动摇臂转动限位的第二限位件和用于传动桁架支撑的辅助支撑。

所述传动摇臂的转动中心处设有用于重锤转动位置指示的位置发询器。

一种用于上述的变矩型重锤式电液执行器的控制系统，还包括油箱和油泵，所述的油泵选取油箱内的液压油并通过第一单向阀与驱动元件相连接，所述的驱动元件为油缸。

作为本实用新型的进一步改进，还包括第二单向阀、手动泵和压力开关，所述的压力开关与油泵电连接并用于控制油泵动作，所述的手动泵的出油口设于第一单向阀和第二单向阀之间，所述的油泵选取油箱内的液压油通过第一单向阀、开阀流量控制阀、第二单向阀与驱动元件相连。

作为本实用新型的进一步改进，还包括蓄能器、第一换向阀、第一节流阀、第二换向阀和第二节流阀，所述的第一换向阀与第一节流阀为一组，所述的第二换向阀和第二节流阀为一组且与第一换向阀、第一节流阀并联设置。

本实用新型的有益效果是，开启时，自动改变力矩半径，同时改变了重锤产生的力，将重锤产生的力矩变小，即实现了开阀节能，提高了效率，降低了能耗，大大降低了生产成本。关阀时，力臂可在重锤位置调节装置的作用下，恢复到满足关阀要求的半径，这样关阀不受任何影响。本实用新型还具有结构简单，装配方便，动作可靠，使用寿命长等优点。

附图说明

附图1为本实用新型实施例的结构示意图。

附图2为附图1中重锤部分的结构示意图。

附图3为附图2另一方向的结构示意图。

附图4为附图1中油箱处的结构示意图。

附图5为本实用新型实施例控制系统的液压原理图。

图中，1、传动桁架；11、第一限位件；12、第二限位件；2、驱动元件；21、活塞杆；3、重锤；31、连接孔；4、传动杠杆；5、重锤位置调节装置；51、传动元件；52、传动杆；53、传动螺母；54、变矩变速箱；6、传动摇臂；61、位置发询器；71、油箱；72、油泵；73、第一单向阀； 74、手动泵；75、压力开关；76、开阀流量控制阀；77、蓄能器；78、第一换向阀；79、第一节流阀；80、第二换向阀；81、第二节流阀；82、第二单向阀；9、辅助支撑。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例作进一步说明：

由图1结合图2-5所示，一种变矩型重锤式电液执行器，包括传动桁架1、驱动元件2和重锤3，所述的驱动元件2通过传动杠杆4与重锤3相连接并用于驱动重锤3转动，还包括重锤位置调节装置5，所述的重锤位置调节装置5包括传动元件51和传动杆52，所述的传动元件51通过传动杆52与重锤3相连接并用于驱动重锤3相对传动杠杆4轴向滑移。本实用新型的有益效果是，开启时，自动改变力矩半径，同时改变了重锤产生的力，将重锤产生的力矩变小，即实现了开阀节能，提高了效率，降低了能耗，大大降低了生产成本。关阀时，力臂可在重锤位置调节装置的作用下，恢复到满足关阀要求的半径，这样关阀不受任何影响。本实用新型还具有结构简单，装配方便，动作可靠，使用寿命长等优点。

所述的重锤3上设有连接孔31，所述的传动杆52插入连接孔31内。具体地说，所述的连接孔31内设有传动螺母53，所述的传动杆52与传动螺母53螺纹配合，所述的传动元件51通过驱动传动杆52转动从而带动传动螺母53及重锤3沿传动杠杆4轴向滑移。更具体地说，所述的传动元件51通过变矩变速箱54与传动杆52相连接并用于驱动传动杆52转动。具体地说，所述的传动杆为丝杆，传动元件可以为电机，当电机动作时通过变矩变速箱驱动传动杆转动，传动螺母可以在连接孔内并被转动限位，如传动螺母为六角螺母，此时丝杆的转动便被转化为重锤的直线运动。更具体地说，所述的变矩变速箱可以设置齿轮传动组件。

所述的驱动元件2通过传动摇臂6与传动杠杆4相连接并用于驱动传动杠杆4转动，所述的驱动元件2通过活塞杆21与传动摇臂6相连接。具体地说，所述的传动桁架1上设有用于传动摇臂6转动限位的第一限位件11、用于传动摇臂6转动限位的第二限位件12和用于传动桁架1支撑的辅助支撑9。第一限位件和第二限位件的设置可以限位传动摇臂的位置，避免传动摇臂运动过量，造成零部件损伤，通常来说，本实用新型的执行器可以用于带动阀门启闭，通过重锤带动阀门为现有技术，再次不作赘述。具体地说，所述传动摇臂6的转动中心处设有用于重锤3转动位置指示的位置发询器61。位置发询器的设置可以将重锤的位置发生到油泵或传动电机，从而控制重锤相对传动杠杆可靠运动。具体的说，所述的第一限位件、第二限位件可以为限位螺栓，当然也可以通过位置传感器等进行到位停机限位。

一种用于上述的变矩型重锤式电液执行器的控制系统，还包括油箱71和油泵72，所述的油泵72选取油箱71内的液压油并通过第一单向阀73与驱动元件2相连接，所述的驱动元件2为油缸。具体地说，还包括第二单向阀82、手动泵74和压力开关75，所述的压力开关75与油泵72电连接并用于控制油泵72动作，所述的手动泵74的出油口设于第一单向阀73和第二单向阀82之间，所述的油泵72选取油箱71内的液压油通过第一单向阀73、开阀流量控制阀76、第二单向阀82与驱动元件2相连。通过压力开关的设置可以起到对系统保压的左右，具体地说，还包括蓄能器77、第一换向阀78、第一节流阀79、第二换向阀80和第二节流阀81，所述的第一换向阀78与第一节流阀79为一组，所述的第二换向阀80和第二节流阀81为一组且与第一换向阀78、第一节流阀79并联设置。第一换向阀和第二换向阀可以为电磁阀。这样可以控制从第一换向阀或者第二换向阀处回油，实现快速或慢速回油。

开阀时：

按就地开阀按钮SB1，传动电机（传动元件）顺时针运行，则传动杠杆半径变短；同时油泵运行打压，液压油经第一单向阀、开阀流量控制阀(开阀速度调节)等、高压胶管进入油缸，推动活塞，带动与之相连的传动杠杆举起重锤开阀；变矩半径到达最短终点时自动停止，重锤传动装置到达全开后也自动停止。

开阀过程中，位置发询器凸轮压合开15度行程开关SQ3，发出开15度信号，以便上位机联锁控制水泵。15度位置可调，在传动装置发询器内调节凸轮角度位置。当然在实际生产工作中也可以是任意其他角度。

开阀到全开位后行程开关SQ1压合，全开指示灯亮；同时自动保压系统启动：继续给蓄能器充压；当压力达设定点KP时(此时KP断开，KP闭合时为压力低)，油泵延时5-10秒停机。

调整开阀时间可通过旋转开阀流量控制阀来实现，其开度变化后可以达到不同的开阀时间以适应实际工况。

自动保压

阀门在全开位保压完成后，系统泄漏，压力降至压力开关KP设定值时，KP闭合，油泵自动启动补压，达到压力开关设定点断合后延时6-10秒电机停止。KP设定约为8-12MPa，一般出厂时均已调好。

若KP设置有误（偏低），重锤开始下降而油泵仍未启动，当全开位行程开关释放(断开)时，油泵也会自动补压至KP值。

若KP与溢流阀设置配合有误，油压先到达溢流点，则油泵不能停机；当油泵运行超过预定时间时(超时2分钟)，系统即发出报警信号，提醒操作人员检漏或重新设置。

关阀

按就地关阀按钮SB2，PLC接受到此命令，令快关第一换向阀（电磁阀）YV1得电，油缸内压力油经高压胶管、主电磁阀、第一节流阀回（可调阀）到油箱，重锤下落，阀杆及蝶板旋转实现快速关阀。快关时间可通过旋转快关调节阀进行调整。

关阀到约70°位置（可根据实际工况调整，在位置发询器内调节凸轮位置）时，杠杆基本处于水平位置，此时变矩传动电机逆时针运行，将传动杠杆变长（重锤在传动杠杆上的位置），重锤力矩变大，满足了关阀力矩的要求。此时缓闭行程开关SQ4压合，，发出关75度信号，以便上位机联锁停泵。

阀门快关至设定的缓闭角度时，缓闭行程关SQ5闭合，第二换向阀（缓闭电磁阀）YV2得电，第一换向阀（快关电磁阀）YV1失电，阀门进入缓闭状态。缓闭时间可通过缓闭节流阀进行调整，以有效消除管道水锤。

关阀到位后行程开关SQ2压合，全关指示灯亮；延时约10秒电磁阀均失电，关阀结束。

停止

在正常开阀或关阀过程中，均可以通过停止按钮SB3中止动作，停止时，变矩传动电机也停止在原位。油泵停止或电磁阀失电，让阀门停止在任意位置，以方便用户调试。

快关过程中应避免使用此功能，以免对液压系统形成冲击。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

各位技术人员须知：虽然本实用新型已按照上述具体实施方式做了描述，但是本实用新型的实用新型思想并不仅限于此实用新型，任何运用本实用新型思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (10)

1.一种变矩型重锤式电液执行器，包括传动桁架（1）、驱动元件（2）和重锤（3），所述的驱动元件（2）通过传动杠杆（4）与重锤（3）相连接并用于驱动重锤（3）转动，其特征在于:还包括重锤位置调节装置（5），所述的重锤位置调节装置（5）包括传动元件（51）和传动杆（52），所述的传动元件（51）通过传动杆（52）与重锤（3）相连接并用于驱动重锤（3）相对传动杠杆（4）轴向滑移。

2.根据权利要求1所述的变矩型重锤式电液执行器，其特征在于所述的重锤（3）上设有连接孔（31），所述的传动杆（52）插入连接孔（31）内。

3.根据权利要求2所述的变矩型重锤式电液执行器，其特征在于所述的连接孔（31）内设有传动螺母（53），所述的传动杆（52）与传动螺母（53）螺纹配合，所述的传动元件（51）通过驱动传动杆（52）转动从而带动传动螺母（53）及重锤（3）沿传动杠杆（4）轴向滑移。

4.根据权利要求1所述的变矩型重锤式电液执行器，其特征在于所述的传动元件（51）通过变矩变速箱（54）与传动杆（52）相连接并用于驱动传动杆（52）转动。

5.根据权利要求1所述的变矩型重锤式电液执行器，其特征在于所述的驱动元件（2）通过传动摇臂（6）与传动杠杆（4）相连接并用于驱动传动杠杆（4）转动，所述的驱动元件（2）通过活塞杆（21）与传动摇臂（6）相连接。

6.根据权利要求5所述的变矩型重锤式电液执行器，其特征在于所述的传动桁架（1）上设有用于传动摇臂（6）转动限位的第一限位件（11）、用于传动摇臂（6）转动限位的第二限位件（12）和用于传动桁架（1）支撑的辅助支撑（9）。

7.根据权利要求5所述的变矩型重锤式电液执行器，其特征在于所述传动摇臂（6）的转动中心处设有用于重锤（3）转动位置指示的位置发询器（61）。

8.一种用于权利要求1-7中任意一项所述的变矩型重锤式电液执行器的控制系统，其特征在于：还包括油箱（71）和油泵（72），所述的油泵（72）选取油箱（71）内的液压油并通过第一单向阀（73）与驱动元件（2）相连接，所述的驱动元件（2）为油缸。

9.根据权利要求8所述的变矩型重锤式电液执行器的控制系统，其特征在于还包括第二单向阀（82）、手动泵（74）和压力开关（75），所述的压力开关（75）与油泵（72）电连接并用于控制油泵（72）动作，所述的手动泵（74）的出油口设于第一单向阀（73）和第二单向阀（82）之间，所述的油泵（72）选取油箱（71）内的液压油通过第一单向阀（73）、开阀流量控制阀（76）、第二单向阀（82）与驱动元件（2）相连。

10.根据权利要求8所述的变矩型重锤式电液执行器的控制系统，其特征在于还包括蓄能器（77）、第一换向阀（78）、第一节流阀（79）、第二换向阀（80）和第二节流阀（81），所述的第一换向阀（78）与第一节流阀（79）为一组，所述的第二换向阀（80）和第二节流阀（81）为一组且与第一换向阀（78）、第一节流阀（79）并联设置。