CN220134321U - 一种调节型电液执行器 - Google Patents

Abstract

一种调节型电液执行器，包括液压组件、第一蓄能组件、第二蓄能组件、液压锁和油缸；液压组件包括伺服电机、双向泵、第一单向阀、第二单向阀、第一安全阀、第二安全阀和油箱，油箱出油分别经第一、第二单向阀通入第一、第二油口，第一、第二油口分别经管路接第一、第二安全阀至油箱，第一油口并接第一蓄能组件和第一进油口，第二油口并接第二蓄能组件和第二进油口，第一出油口与油缸无杆腔连通，第一回油口与油箱连通，第一液控油口与第二进油口和第二蓄能组件之间的管路连通，第二出油口与油缸有杆腔连通，第二回油口与油箱连通，第二液控油口与第一进油口和第一蓄能组件之间的管路连通。本执行器控制精度高，吸收液压冲击，实现断电关/开阀门。

Description

一种调节型电液执行器

技术领域

本实用新型涉及执行器技术领域，具体说的是一种调节型电液执行器。

背景技术

随着工业自动化的发展，对自动化控制系统中配套的执行机构，提出了大推力、高精度、多功能、快速切断及快速调节等高难度的技术要求。传统的电液执行器一般采用单向泵+换向阀组来实现油路切换，从而控制执行器关闭/打开，换向阀组换向时有延迟和液压冲击，且换向阀组内泄漏大，换向不灵敏，控制精度较差，不能满足需要微调阀门开度的场合。同时，传统的电液执行器一般需要外接液压站，占用空间大，外接管路多，不利于设备排布。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种调节型电液执行器，换向灵敏，控制精度高，可吸收液压冲击，实现断电关闭/打开阀门。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种调节型电液执行器，包括液压组件、第一蓄能组件、第二蓄能组件、液压锁和油缸；

液压组件包括伺服电机、双向泵、第一单向阀、第二单向阀、第一安全阀、第二安全阀和油箱，油箱的出油口经管路分别连接第一单向阀的进油口和第二单向阀的进油口，第一单向阀的出油口和第二单向阀的出油口通过管路分别与双向泵的第一油口、第二油口连接，第一油口、第二油口分别经管路连接第一安全阀、第二安全阀的进油口，第一安全阀、第二安全阀的出油口经管路接回至油箱的出油口，第一油口通过管路分别连接第一蓄能组件和液压锁的第一进油口，第二油口通过管路分别连接第二蓄能组件和液压锁的第二进油口，液压锁的第一出油口与油缸的无杆腔油口连通，其第一回油口与油箱连通，其第一液控油口与液压锁的第二进油口和第二蓄能组件之间的管路连通，液压锁的第二出油口与油缸的有杆腔油口连通，其第二回油口与油箱连通，其第二液控油口与液压锁的第一进油口和第一蓄能组件之间的管路连通。

本实用新型所述的液压锁由第一液控单向阀、第二液控单向阀、第三单向阀和第四单向阀组成，第一液控单向阀的进油口通过管路与油箱连通，其出油口通过管路与油缸的无杆腔油口连通，其液控油口与液压锁的第二进油口和第二蓄能组件之间的管路连通，第二液控单向阀的进油口通过管路与油箱连通，其出油口通过管路与油缸的有杆腔油口连通，其液控油口与液压锁的第一进油口和第一蓄能组件之间的管路连通，第三单向阀的进油口通过管路与第一油口连接，其出油口通过管路与油缸的无杆腔油口连通，第四单向阀的进油口通过管路与第二油口连接，其出油口通过管路与油缸的有杆腔油口连通。

本实用新型所述的第一蓄能组件和第二蓄能组件均包括电磁阀、压力传感器和至少一个蓄能器，电磁阀的一端通过管路与蓄能器连接，另一端通过管路与第一油口或第二油口连接，电磁阀与蓄能器连接的管路上设置有压力传感器。

本实用新型所述液压锁的第一出油口与油缸的无杆腔油口连接的管路上设有第一应急手动泵接口。

本实用新型所述液压锁的第二出油口与油缸的有杆腔油口连接的管路上设有第二应急手动泵接口。

本实用新型所述的油缸为产生直线行程推力的直线油缸或产生角行程扭矩的回转油缸。

本实用新型所述的电磁阀为2位2通电磁开关阀或电磁比例阀。

本实用新型所述的电磁阀与蓄能器连接的管路上还设置有截止阀。

本实用新型有益效果是：

1、电液执行器采用电信号控制，液压信号驱动，克服了气动执行器的控制精度低、电动执行器的可控性差等问题。而且，在相同的体积下，可以提供更大的推力，以满足大尺寸阀门的使用要求。

2、电液执行器无需外接液压站，结构紧凑，采用伺服电机+双向泵来代替传统方案，油路切换时仅需改变伺服电机转向和转速，换向灵敏，而且与执行器输出口相连的阀门开度可通过微调伺服电机转动的角度来实现，控制精度较高。同时本电液执行器系统设有蓄能器，可提供瞬时大流量，吸收液压系统冲击、并可实现断电关闭/打开阀门。内置液压锁，阀门需要在某个开度停止时，可锁定在当前位置，阀门开度不会受负载影响。

3、液压锁的结构简单，与另一路的管路相结合可配合使用，在一路使用时，另一路可以放油，实现循环操作。

4、本方案还预留了应急手动泵接口，在断电且蓄能器无法使用时，依然可以通过在应急手动泵接口接入手动泵控制电液执行器驱动的阀门开关。

5、根据工况选择不同的油缸可使阀门实现直线行程运动或角行程运动。

6、电磁阀可采用2位2通电磁开关阀，通过开关信号控制蓄能器油口的通断，从而控制蓄能器是否输出压力油和充能，当采用电磁比例阀时，可通过比例信号微调蓄能器作为辅助动力源输出压力油的流量，使得本电液执行器的开关速度调节范围更大、应用场景更灵活。

7、截止阀默认为全开状态，当需要检修或更换蓄能器时，可将截止阀关闭，防止系统管路内油液泄漏。

附图说明

图1为本实用新型的第一种液压原理图；

图2为本实用新型的第二种液压原理图；

图3为本实用新型的第三种液压原理图；

图4为本实用新型的第四种液压原理图。

具体实施方式

下面结合附图给出实用新型的较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。这里，将给出相应附图对本实用新型进行详细说明。需要特别说明的是，这里所描述的优选实施例子仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制或限定本实用新型。

在本实施方式的描述中，术语“第一”、“第二”“第三”“第四”仅用于区别类似的对象，而不能理解为特定的顺序或先后次序，应该理解这样的使用在适当情况下可以互换。

如图1、图2、图3、图4所示，一种调节型电液执行器，包括液压组件、第一蓄能组件、第二蓄能组件、液压锁和油缸1；由液压组件供油，通过液压锁，可以实现本执行器在任意位置停止并保持原位；通过调整断电后第一蓄能组件或者第二蓄能组件工作，还可实现断电执行器关闭或断电执行器打开。

如图1、图2、图3、图4所示，液压组件包括伺服电机10、双向泵11、第一单向阀A1、第二单向阀B1、第一安全阀13、第二安全阀14和油箱12，油箱12的出油口P经管路分别连接第一单向阀A1的进油口和第二单向阀B1的进油口，由控制器控制伺服电机10的转速和转向，可选择液压油是将第一单向阀A1顶开还是第二单向阀B1顶开，第一单向阀A1的出油口和第二单向阀B1的出油口通过管路分别与双向泵11的第一油口A2、第二油口B2连接，第一油口A2、第二油口B2分别经管路连接第一安全阀13、第二安全阀14的进油口，第一安全阀13、第二安全阀的出油口经管路接回至油箱12的出油口P，通过第一安全阀13、第二安全阀14对管路内过高的压力进行泄压，保证整个系统管路压力稳定，第一油口A2通过管路分别连接第一蓄能组件和液压锁的第一进油口A4，第二油口B2通过管路分别连接第二蓄能组件和液压锁的第二进油口B4，液压锁的第一出油口A6与油缸1的无杆腔油口A7连通，其第一回油口T1与油箱12连通，其第一液控油口与液压锁的第二进油口B4和第二蓄能组件之间的管路连通，液压锁的第二出油口B6与油缸1的有杆腔油口B7连通，其第二回油口T2与油箱12连通，其第二液控油口与液压锁的第一进油口A4和第一蓄能组件之间的管路连通。

液压锁由第一液控单向阀15、第二液控单向阀16、第三单向阀A5和第四单向阀B5组成，第一液控单向阀15的进油口通过管路与油箱12连通，其出油口通过管路与油缸1的无杆腔油口A7连通，其液控油口与液压锁的第二进油口B4和第二蓄能组件之间的管路连通，液压锁的第二进油口B4和第二蓄能组件之间的管路内的液压油通过液控油口将第一液控单向阀15导通，无杆腔内的油可通过第一液控单向阀15流回油箱，第二液控单向阀16的进油口通过管路与油箱12连通，其出油口通过管路与油缸1的有杆腔油口B7连通，其液控油口与液压锁的第一进油口A4和第一蓄能组件之间的管路连通，液压锁的第一进油口A4和第一蓄能组件之间的管路内的液压油通过液控油口将第二液控单向阀16导通，有杆腔内的油可通过第二液控单向阀16流回油箱，第三单向阀A5的进油口通过管路与第一油口A2连接，其出油口通过管路与油缸1的无杆腔油口A7连通，通过导通第三单向阀A5实现向油缸1的无杆腔供油，第四单向阀B5的进油口通过管路与第二油口B2连接，其出油口通过管路与油缸1的有杆腔油口B7连通，通过导通第四单向阀B5实现向油缸1的有杆腔供油。

第一蓄能组件和第二蓄能组件均包括电磁阀、压力传感器和至少一个蓄能器，第一蓄能组件包括第一蓄能器2、第一压力传感器4、第一电磁阀5，第二蓄能组件包括第二蓄能器6、第二压力传感器8、第二电磁阀9，电磁阀的一端通过管路与蓄能器连接，默认为常闭，由控制器控制打开或关闭，当电液执行器关闭/打开或蓄能器需要充能时，电磁阀由控制器控制打开，电磁阀的另一端通过管路与第一油口A2或第二油口B2连接，第一电磁阀5连接第一油口A2，第二电磁阀9连接第二油口B2，电磁阀与蓄能器连接的管路上设置有压力传感器，用于检测管路内压力，压力传感器检测数据传输给控制器，控制器控制伺服电机继续运行一段时间后，为蓄能器补能后停转。

液压锁的第一出油口A6与油缸1的无杆腔油口A7连接的管路上设有第一应急手动泵接口17，液压锁的第二出油口B6与油缸1的有杆腔油口B7连接的管路上设有第二应急手动泵接口18，当设备异常断电且蓄能器无法使用时，可在第一应急手动泵接口17和第二应急手动泵接口18分别接入手动泵的两根油管，手动打压控制阀门关闭或打开。

油缸1为产生直线行程推力的直线油缸或产生角行程扭矩的回转油缸，如图1、图3所示，需要直线推动打开时选用直线油缸，执行器可控制阀芯为直行程运动的各类阀门。如图2、图4所示，需要回转推动打开时选用回转油缸，执行器可控制阀芯为角行程运动的各类阀门。

电磁阀为2位2通电磁开关阀或电磁比例阀，如图1、图2所示，2位2通电磁阀为电磁开关阀，为默认的选用电磁阀种类，如图3、图4所示，若更换为 2 位 2 通电磁比例阀，则可在原有功能基础上增加对蓄能器输出流量的比例控制， 即微调作为辅助动力源的输出流量， 使得本发明执行器的开关速度调节范围更大、 应用场景更灵活。

电磁阀与蓄能器连接的管路上还设置有截止阀，第一蓄能器2与第一电磁阀5之间安装有第一截止阀3，第二蓄能器6和第二电磁阀9之间安装有第二截止阀7，截止阀默认为打开状态，当需要检修或更换蓄能器时，可将截止阀关闭，防止系统管路内油液泄漏。

如图1、图2、图3、图4的液压原理图所示，油缸1的活塞杆端部与阀门的阀杆通过联轴器连接，活塞杆的伸出对应阀门关闭，活塞杆收回对应阀门打开。液压系统采用伺服电机10带动一个双向泵11工作，双向泵11有两个出油口，即第一油口A2和第二油口B2，通过控制程序微调伺服电机10的转速与转向，可对油缸1活塞杆位置（对应阀门开度位置）的精确调节。配合内置的液压锁（由第一液控单向阀15、第二液控单向阀16、第三单向阀A5和第四单向阀B5组成），可实现阀门在任意开度位置停止。第一安全阀13和第二安全阀14默认为关闭状态，防止系统油压过高；第一蓄能器2和第二蓄能器6在执行器工作时作为辅助动力源提供瞬时大流量，并可吸收系统液压冲击，同时可在断电时实现应急操作。第一电磁阀5和第二电磁阀9默认为左位（常闭），当电液执行器关闭/打开或蓄能器需要充能时，切换至右位，导通进出蓄能器的油路。第一截止阀3和第二截止阀7分别位于第一蓄能器2和第二蓄能器6的下方，默认为打开状态，当需要检修或更换蓄能器时，可将截止阀关闭，防止系统管路内油液泄漏。在第三单向阀A5、第四单向阀B5和A7、B7之间分别设有第一应急手动泵接口17和第二应急手泵接口18，当设备异常断电且蓄能器无法使用时，可在此外接手动泵实现断电应急关闭/打开阀门。

本发明的一种调节型电液执行器，共有关闭阀门（执行器油缸活塞杆伸出）、打开阀门（执行器油缸活塞杆收回）、断电保位、断电关闭阀门、断电打开阀门以及应急操作模式，具体如下：

关闭阀门：伺服电机10正转，带动双向泵11从油箱12经过P口吸油，油箱中的油在大气压力作用下将第二单向阀B1顶开由第二油口B2进入双向泵11，经双向泵11加压后变为压力油从第一油口A2输出，与此同时，第一电磁阀5得电右位工作，第一蓄能器内部的压力油通过A3与双向泵11的液压油汇集，顶开第三单向阀A5经A7油口进入执行器油缸无杆腔。在汇集的压力油进入无杆腔的同时，压力油经分支油口A4进入液控油路，并进入第二液控单向阀16的液控油口，使第二液控单向阀16导通，油缸1有杆腔的油可通过第二液控单向阀16的出口T2流回油箱，油缸1的活塞杆伸出，从而控制与活塞杆相连的阀门关闭。第一压力传感器4监测阀门关闭过程的油压，当阀门完全关闭时，油压会立即产生变化，第一压力传感器4将变化的信号及时反馈给控制器，超出设定值后再控制伺服电机继续运行一段时间后（为第一蓄能器2补能）停转，第三单向阀A5、第四单向阀B5以及第二液控单向阀16关闭并被A6→A7、B6→B7管段内的液压油压紧，形成液压锁，保证阀门的阀芯位置不被负载移动。通过程序调节伺服电机的转速，可实现阀门关闭动作速度的调节。

打开阀门：伺服电机10反转，带动双向泵11从油箱12经过P口吸油，油箱中的油在大气压力作用下将第一单向阀A1顶开由第一油口A2进入双向泵11，经双向泵11加压后变为压力油从第二油口B2输出，与此同时，第二电磁阀9得电右位工作，第二蓄能器6内部的压力油通过B3与双向泵11的液压油汇集，顶开第四单向阀B5经B7油口进入油缸1的有杆腔。在汇集的压力油进入有杆腔的同时，压力油经分支油口B4进入液控油路，并进入第一液控单向阀15的液控油口，使第一液控单向阀15导通，油缸1无杆腔的油可通过第一液控单向阀15的出口T1流回油箱12，油缸1的活塞杆收回，从而控制与活塞杆相连的阀门打开。第二压力传感器8监测阀门打开过程的油压，当阀门完全打开时，油压会立即产生变化，第二压力传感器8将变化的信号及时反馈给控制器，从而控制伺服电机继续运行一段时间后（为第二蓄能器6补能）停转，第三单向阀A5、第四单向阀B5以及第一液控单向阀15关闭并被A6→A7、B6→B7管段内的液压油压紧，形成液压锁，保证阀门的阀芯位置不被负载移动。通过程序调节伺服电机的转速，可实现阀门打开动作速度的调节。

断电保位：默认模式为断电保持当前位置（蓄能器不工作）。

断电关闭阀门：第一电磁阀5和第二电磁阀9设有应急断电操作按钮，若断电时通过第一电磁阀5的应急按钮使其切换至右位，则第一蓄能器2内储存的压力油经过A3→A5→A6→A7进入油缸1的无杆腔，压力油经分支油口A4进入液控油路，并进入第二液控单向阀16的液控油口，使第二液控单向阀16导通，油缸1有杆腔的油可通过第二液控单向阀16的出口T2流回油箱，油缸1活塞杆伸出，从而实现断电阀门关闭。

断电打开阀门：第一电磁阀5和第二电磁阀9设有应急断电操作按钮，若断电时通过第二电磁阀9的应急按钮使其切换至右位，则第二蓄能器6内储存的压力油经过B3→B5→B6→B7进入油缸1的有杆腔，压力油经分支油口B4进入液控油路，并进入第一液控单向阀15的液控油口，使第一液控单向阀15导通，油缸1无杆腔的油可通过第一液控单向阀15的出口T1流回油箱，油缸1活塞杆收回，从而实现断电阀门打开。

应急操作：通过在第一应急手动泵接口17和第二应急手泵接口18连接应急手动泵，可实现应急手动操作。

以上仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制或限定本实用新型。对于本领域的研究或技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型所声明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种调节型电液执行器，其特征在于：包括液压组件、第一蓄能组件、第二蓄能组件、液压锁和油缸（1）；

液压组件包括伺服电机（10）、双向泵（11）、第一单向阀（A1）、第二单向阀（B1）、第一安全阀（13）、第二安全阀（14）和油箱（12），油箱（12）的出油口（P）经管路分别连接第一单向阀（A1）的进油口和第二单向阀（B1）的进油口，第一单向阀（A1）的出油口和第二单向阀（B1）的出油口通过管路分别与双向泵（11）的第一油口（A2）、第二油口（B2）连接，第一油口（A2）、第二油口（B2）分别经管路连接第一安全阀（13）、第二安全阀（14）的进油口，第一安全阀（13）、第二安全阀（14）的出油口经管路接回至油箱（12）的出油口（P），第一油口（A2）通过管路分别连接第一蓄能组件和液压锁的第一进油口（A4），第二油口（B2）通过管路分别连接第二蓄能组件和液压锁的第二进油口（B4），液压锁的第一出油口（A6）与油缸（1）的无杆腔油口（A7）连通，其第一回油口（T1）与油箱（12）连通，其第一液控油口与液压锁的第二进油口（B4）和第二蓄能组件之间的管路连通，液压锁的第二出油口（B6）与油缸（1）的有杆腔油口（B7）连通，其第二回油口（T2）与油箱（12）连通，其第二液控油口与液压锁的第一进油口（A4）和第一蓄能组件之间的管路连通。

2.如权利要求1所述的一种调节型电液执行器，其特征在于：所述的液压锁由第一液控单向阀（15）、第二液控单向阀（16）、第三单向阀（A5）和第四单向阀（B5）组成，第一液控单向阀（15）的进油口通过管路与油箱（12）连通，其出油口通过管路与油缸（1）的无杆腔油口（A7）连通，其液控油口与液压锁的第二进油口（B4）和第二蓄能组件之间的管路连通，第二液控单向阀（16）的进油口通过管路与油箱（12）连通，其出油口通过管路与油缸（1）的有杆腔油口（B7）连通，其液控油口与液压锁的第一进油口（A4）和第一蓄能组件之间的管路连通，第三单向阀（A5）的进油口通过管路与第一油口（A2）连接，其出油口通过管路与油缸（1）的无杆腔油口（A7）连通，第四单向阀（B5）的进油口通过管路与第二油口（B2）连接，其出油口通过管路与油缸（1）的有杆腔油口（B7）连通。

3.如权利要求1所述的一种调节型电液执行器，其特征在于：所述的第一蓄能组件和第二蓄能组件均包括电磁阀、压力传感器和至少一个蓄能器，电磁阀的一端通过管路与蓄能器连接，另一端通过管路与第一油口（A2）或第二油口（B2）连接，电磁阀与蓄能器连接的管路上设置有压力传感器。

4.如权利要求1所述的一种调节型电液执行器，其特征在于：所述液压锁的第一出油口（A6）与油缸（1）的无杆腔油口（A7）连接的管路上设有第一应急手动泵接口（17）。

5.如权利要求1所述的一种调节型电液执行器，其特征在于：所述液压锁的第二出油口（B6）与油缸（1）的有杆腔油口（B7）连接的管路上设有第二应急手动泵接口（18）。

6.如权利要求1所述的一种调节型电液执行器，其特征在于：所述的油缸（1）为产生直线行程推力的直线油缸或产生角行程扭矩的回转油缸。

7.如权利要求3所述的一种调节型电液执行器，其特征在于：所述的电磁阀为2位2通电磁开关阀或电磁比例阀。

8.如权利要求3所述的一种调节型电液执行器，其特征在于：所述的电磁阀与蓄能器连接的管路上还设置有截止阀。