雙作用氣動執行器自鎖裝置製造方法
2023-09-11 05:04:40 2
雙作用氣動執行器自鎖裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙作用氣動執行器自鎖裝置，包括氣源、供電電源、輸入信號源、過濾減壓閥、西門子智能閥門定位器和雙作用氣動執行器，還包括一體化的自鎖裝置箱，自鎖裝置箱上設有連接口，過濾減壓閥的入口與氣源相連接，出口管路分別與壓力開關、西門子智能閥門定位器的氣源壓力入口相連接；兩位四通電磁閥的兩個入口分別與西門子智能閥門定位器的氣源壓力出口P1、P2相連接，兩個出口分別與雙作用氣動執行器的上、下氣缸相連接；端子排通過電纜穿入口與供電電源、西門子智能閥門定位器、輸入信號源相連接。該自鎖裝置結構簡單，採用一體化結構，用戶可以方便地進行安裝和連接，可以與帶報警模塊的西門子智能閥門定位器配合使用。
【專利說明】雙作用氣動執行器自鎖裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種自鎖裝置，尤其涉及一種當氣源、供電電源或輸入信號源突然中斷時使用的雙作用氣動執行器自鎖裝置。
【背景技術】
[0002]雙作用氣動執行器屬於氣動執行器中的一類，包含雙作用氣動活塞式執行機構和長行程執行機構，它以壓縮空氣或氮氣作為動力氣源，作用是接受調節器或PLC可編程控制器發出的控制信號，通過輸出轉角(0-90° )和力矩，改變與之連接的調節蝶閥的開度，達到控制工業介質流量的目的。
[0003]國內目前常用的雙作用氣動執行器，氣源23的壓力為0.4?0.6MPa，供電電源20採用24VDC或220VAC，輸入信號源24為4?20mA標準信號。其鎖定原理如圖1所示，當N2或壓縮空氣氣源23、供電電源20或4?20mA.DC輸入信號源24均正常工作時，N2或壓縮空氣經過濾減壓閥8減壓至0.4?0.6MPa，經開啟的電磁閥9，一路氣源進入西門子智能閥門定位器21，另一路氣源進入氣鎖閥26。西門子智能閥門定位器21輸出兩路氣動信號，在氣鎖閥通暢的情況下分別進入雙作用氣動執行器22的上、下氣缸中驅動氣缸動作。當經過濾減壓閥8的N2或壓縮空氣氣源的壓力低於0.4MPa時(西門子閥門定位器要求的工作氣源壓力下限)，氣鎖閥26因壓力低，鎖死進入雙作用氣動執行器22的上、下氣缸氣路，使雙作用氣動執行器22保持原位；當供電電源20失電時，電子開關25失去工作電源，24V.DC電磁閥9也會因失電自動關閉氣源，連鎖氣鎖閥26鎖死，使雙作用氣動執行器22保持原位；當4?20mA.DC輸入信號源24出現短路或斷路時，電子開關25判斷輸入信號源24中斷，即斷開供給氣源23管路上的24V.DC電磁閥線包電源，關閉電磁閥氣路，氣鎖閥26因氣源23斷開，鎖死進入雙作用氣動執行器22的上、下氣缸氣路，使雙作用氣動執行器22保持原位。
[0004]在實際使用過程中，氣源、供電電源、輸入信號源突然中斷時，使用現有技術的自鎖裝置主要存在以下問題:
1.由於氣鎖閥內部採用的氣動放大組件，在北方冬季寒冷的環境下極易出現氣動組件因熱脹冷縮變形卡滯的現象，造成其鎖定失效。
[0005]2.氣鎖閥鎖定壓力限值長期使用後，會因其內部彈簧彈性係數降低或氣動組件磨損而發生變化，雙作用氣動執行器運行時，維護人員會因無法準確掌握並調整氣鎖閥的鎖定壓力下限導致其鎖定失效。
[0006]3、當西門子智能閥門定位器自身出現故障時，氣源、供電電源及輸入信號源均正常，因而無法實現自鎖功能。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在於提供一種雙作用氣動執行器自鎖裝置，既能保證在北方冬季寒冷環境氣溫下，當氣源、供電電源或輸入信號源突然中斷時，可以有效鎖定雙作用氣動執行器，又能實現當西門子智能閥門定位器自身出現故障時，雙作用氣動執行器可以自動鎖定。
[0008]為實現上述目的，本發明採取的技術方案是:
一種雙作用氣動執行器自鎖裝置，包括氣源、供電電源、輸入信號源、過濾減壓閥、西門子智能閥門定位器和雙作用氣動執行器，還包括一體化的自鎖裝置箱，自鎖裝置箱上開設有連接口，所述過濾減壓閥的入口與所述氣源相連接，所述過濾減壓閥的出口管路分別與壓力開關、西門子智能閥門定位器的氣源壓力入口相連接；兩位四通電磁閥的兩個入口分別與所述西門子智能閥門定位器的氣源壓力出口 P1、P2相連接，兩個出口分別與雙作用氣動執行器的上、下氣缸相連接；端子排通過電纜穿入口與供電電源、西門子智能閥門定位器、輸入信號源相連接。
[0009]所述自鎖裝置箱上開設有6個氣路連接口，左側設有氣源入口、雙作用氣動執行器上氣缸接口、雙作用氣動執行器下氣缸接口，右側開設有西門子智能閥門定位器空氣接入口，下部開設有西門子智能閥門定位器P2接入出口、西門子智能閥門定位器Pl接入出口 ；下部還開設有電纜穿入口。
[0010]所述兩位四通電磁閥通過壓力開關、固態繼電器從端子排獲得電源；所述端子排的一側端子分別與西門子智能閥門定位器的報警輸出端子、供電電源相連接，另一側端子分別給固態繼電器、壓力開關提供電源。
[0011]所述過濾減壓閥與氣源之間設有氣源入口截止閥。
[0012]所述過濾減壓閥出口側的氣源輸出管路與壓力開關之間設有壓力開關截止閥。
[0013]所述雙作用氣動執行器的上、下氣缸氣路之間安裝有上下氣缸連通截止閥。
[0014]所述端子排的第一端子、第二端子、第三端子並聯，接入所述供電電源的正極，第六端子、第七端子、第八端子並聯，接入所述供電電源的負極，第三端子、第四端子分別與所述西門子智能閥門定位器的報警模塊端子相連接。
[0015]所述固態繼電器的固態繼電器控制端接線端子通過端子排的第三端子、第四端子經所述電纜穿入口與西門子智能閥門定位器的報警常閉輸出端子相連接，固態繼電器常閉觸點接線端子的一端通過所述端子排經電纜穿入口接入供電電源的正極，另一端與所述兩位四通電磁閥的線包正極相連接。
[0016]所述壓力開關的測量氣路接在所述過濾減壓閥的出口管路上，壓力開關報警常閉輸出信號接線端子與所述固態繼電器的固態繼電器控制端接線端子串聯。
[0017]採用本發明提供的雙作用氣動執行器自鎖裝置，結構簡單，採用一體化結構，用戶可以方便地進行安裝和電氣、氣路的連接；可以與帶報警模塊的SIPART PS2系列西門子智能閥門定位器配合使用，當雙作用氣動執行器動作過程中出現氣源、供電電源或輸入信號源突然中斷時，能保證雙作用氣動執行器保持中斷前的工作位置，防止因中斷後雙作用氣動執行器動作位置的突然變化而對生產或人身安全造成的危害；還可以實現在西門子智能閥門定位器在自身故障時雙作用氣動執行器的自動鎖定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為現有技術的自鎖原理結構圖。
[0019]圖2為本發明的結構示意圖。
[0020]圖中，1-自鎖裝置箱，2-氣源入口，3-西門子智能閥門定位器P1接入出口，4-西門子智能閥門定位器P2接入出口，5-西門子智能閥門定位器氣源Pz接入出口，6-雙作用氣動執行器上氣缸接口，7-雙作用氣動執行器下氣缸接口，8-過濾減壓閥，9-氣源入口截止閥，10-兩位四通電磁閥，11-上下氣缸連通截止閥，12-端子排，13-固態繼電器，14-壓力開關，15-壓力開關截止閥，16-固態繼電器常閉觸點接線端子，17-固態繼電器控制端接線端子，18-壓力開關報警常閉輸出信號接線端子，19-壓力開關電源接線端子，20-供電電源，21-西門子智能閥門定位器，22-雙作用氣動執行器，23-氣源，24-輸入信號源，25-電子開關，26-氣鎖閥，27-電纜穿入口。
【具體實施方式】
[0021]下面結合具體實施例及其附圖，對本發明作進一步的詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。
[0022]如圖2所示，本發明提供的雙作用氣動執行器自鎖裝置，包括氣源23、供電電源20、輸入信號源24、過濾減壓閥8、西門子智能閥門定位器21和雙作用氣動執行器22，還包括一體化的自鎖裝置箱I，自鎖裝置箱I上開設有連接口，過濾減壓閥8的入口與氣源23相連接，過濾減壓閥8的出口管路分別與壓力開關14、西門子智能閥門定位器的氣源壓力入口 Pz相連接。兩位四通電磁閥10的兩個入口分別與西門子智能閥門定位器21的氣源壓力出口 Pp P2相連接，兩個出口分別與雙作用氣動執行器22的上、下氣缸相連接。端子排12通過電纜穿入口 27與供電電源20、西門子智能閥門定位器21、輸入信號源24相連接，實現與自鎖裝置箱I內部件的電源與信號連接。
[0023]自鎖裝置箱I的箱體的尺寸長X寬X深為300 X 250 X 150mm，自鎖裝置箱I上開設有6個氣路連接口，左側開設有氣源入口 2、雙作用氣動執行器上氣缸接口 6、雙作用氣動執行器下氣缸接口 7，右側開設有西門子智能閥門定位器Pz空氣接入口 5，下部開設有西門子智能閥門定位器P2接入出口 3、西門子智能閥門定位器P1接入出口 4。6個接口分別都是G1/4的螺紋接口。自鎖裝置箱I的下部還開設有電纜穿入口 27。
[0024]過濾減壓閥8與氣源23之間安裝有氣源入口截止閥9。過濾減壓閥8的入口與氣源入口截止閥9的出口相連接，過濾減壓閥8的出口管道通過西門子智能閥門定位器氣源Pz接入出口 5與西門子智能閥門定位器21的氣源壓力入口 Pz相連接。氣源入口截止閥9的入口通過氣源入口 2與氣源23相連接。過濾減壓閥8的最高工作壓力為IMPa，過濾精度5 μ m，調壓範圍0.05?0.8MPa。過濾減壓閥8將氮氣或壓縮空氣氣源中> 5 μ m的顆粒過濾，並將壓力減至0.4?0.6 MPa。氣源入口截止閥9的最大承受壓力1.6MPa，可用於檢修或更換過濾減壓閥8時切斷壓力源。過濾減壓閥8出口側的氣源輸出管路與壓力開關14之間安裝有壓力開關截止閥15。壓力開關截止閥15與壓力開關14的測量接口相連接，用於檢修或更換壓力開關14時切斷壓力源。壓力開關截止閥15的最大承受壓力IMPa。
[0025]兩位四通電磁閥10通過壓力開關14、固態繼電器13從端子排12獲得電源。端子排12的一側端子分別與西門子智能閥門定位器21的報警輸出端子第31號端子和第32號端子、供電電源20相連接，另一側端子分別給固態繼電器13、壓力開關14提供電源。輸入信號源24將4-20mA電流控制信號送入西門子智能閥門定位器21。
[0026]兩位四通電磁閥10的兩個入口分別通過西門子智能閥門定位器P1接入出口 4、西門子智能閥門定位器P2接入口 3與西門子智能閥門定位器21的氣源壓力出DP1、西門子智能閥門定位器21的氣源壓力出口 P2相連接，兩個出口分別通過雙作用氣動執行器上氣缸接口 6、雙作用氣動執行器下氣缸接口 7與雙作用氣動執行器上氣缸、雙作用氣動執行器下氣缸相連接，其餘兩個出口封死。兩位四通電磁閥10採用24VDC供電，當兩位四通電磁閥10的線包得電時，西門子智能閥門定位器21的氣源壓力出口 PpP2分別與雙作用氣動執行器上、下氣缸相連通，雙作用氣動執行器22由西門子智能閥門定位器21驅動控制。當兩位四通電磁閥10的線包失電時，氣路切斷，雙作用氣動執行器22因上、下氣缸氣路封死，固定原有位置不動。
[0027]雙作用氣動執行器22的上、下氣缸氣路之間安裝有上下氣缸連通截止閥11。上下氣缸連通截止閥11連通雙作用氣動執行器22的上、下氣缸氣路。上下氣缸連通截止閥11的最大承受壓力為IMPa，在手動操作雙作用氣動執行器22時開啟，可避免因自鎖裝置保護導致氣動執行器無法實現手動操作。
[0028]端子排12的規格為10X1.5mm，通過電纜穿入口 27實現供電電源20、西門子智能閥門定位器21與自鎖裝置箱I內部件的信號連接。端子排12的第一端子①、第二端子②、第三端子③並聯，接入24V.DC供電電源20的正極，第六端子⑥、第七端子⑦、第八端子⑧並聯，接入24V.DC供電電源20的負極，第三端子③、第四端子④分別與所述西門子智能閥門定位器的報警模塊第31號端子、第32號端子相連接。
[0029]固態繼電器13的固態繼電器控制端接線端子17通過端子排12的第三端子③、第四端子④經電纜穿入口 27與西門子智能閥門定位器21的報警常閉輸出端子第31號端子、第32號端子連接，固態繼電器常閉觸點接線端子16的一端通過端子排12經電纜穿入口 27接入24V.DC供電電源20的正極，另一端與兩位四通電磁閥10的線包正極相連接。固態繼電器13的控制電流≤8mA,電壓為24V.DC，觸電容量≤220VAC，20A。
[0030]壓力開關14的測量氣路接在過濾減壓閥8的出口管路上，壓力開關報警常閉輸出信號接線端子18與固態繼電器13的固態繼電器控制端接線端子17串聯。壓力開關14帶有壓力顯示及低限報警輸出功能，壓力量程為O~IMPa。供電電源20的電壓為24VDC。氣源23的壓力≤0.4 MPa時壓力下限報警輸出，該限值可通過壓力開關菜單設置進行調整。
[0031]本發明提供的雙作用氣動執行器三斷自鎖裝置，工作過程如下:
自外部接入0.8~1.0MPa的N2或壓縮空氣氣源23，經氣源入口截止閥9進入過濾減壓閥8，過濾減壓閥8將氣源壓力過濾減壓至0.4~0.6MPa，一路氣源經壓力開關截止閥15進入壓力開關14，另一路氣源與西門子智能閥門定位器的氣源壓力入口 Pz相連接，供給西門子智能閥門定位器工作氣源。西門子智能閥門定位器21的兩路輸出氣動信號經PpP2分別進入兩位四通閥10後與雙作用氣動執行器上、下氣缸入口管路相連接。
[0032]由外部接入的24V.DC供電電源20正負極分別經電纜穿入口 27、端子排12的①、⑥端子進入自鎖裝置箱1，一路電源接入壓力開關14的電源接線端子19，另一路電源經固態繼電器13的固態繼電器常閉觸點接線端子16串連壓力開關14的報警壓力開關報警常閉輸出信號接線端子18後連接兩位四通閥10的線包，還有一路電源經端子排12的③端子連接西門子智能閥門定位器21的報警模塊31號端子，經32號端子送出後連接固態繼電器13的固態繼電器控制端接線端子17。
[0033]斷氣保位:當經過濾減壓閥8減壓後的氣源壓力≤0.4MPa時，壓力開關14發出報警信號，報警常閉輸出信號接線端子18斷開，導致兩位四通電磁閥10的線包供電電源迴路，使兩位四通電磁閥10失電，進入雙作用氣動執行器上、下氣缸氣路閉鎖，從而使雙作用氣動執行器22保持原有位置，雙作用氣動執行器保位完成。
[0034]斷信號保位:當輸入信號源24連接西門子智能閥門定位器21的4?20mADC線路出現短路、斷路情況或輸入信號源24故障無輸出時，西門子智能閥門定位器21會因此出現失電，西門子智能閥門定位器報警常閉輸出端子31、32接通，使與其連接的固態繼電器13的控制端接線端子17得電，固態繼電器13固態繼電器常閉觸點端子16斷開，連鎖兩位四通電磁閥10的線包失電，雙作用氣動執行器上、下氣缸氣路被鎖死，雙作用氣動執行器保位完成。
[0035]斷電源保位:當供給雙作用氣動執行器自鎖裝置的24VDC供電電源20斷路時，兩位四通電磁閥10的線包均會因無電源失電，兩位四通電磁閥10關閉，雙作用氣動執行器上、下氣缸氣路被鎖死，雙作用氣動執行器22保位完成。
[0036]西門子定位器故障狀態保位:當西門子智能閥門定位器21因自身硬體故障或其他異常輸出報警狀態時，西門子智能閥門定位器21報警常閉輸出端子31、32號端子閉合，固態繼電器13因其控制端接線端子17得電，固態繼電器常閉觸點端子16斷開無24V輸出，兩位四通電磁閥10的線包均會因無電源失電，兩位四通電磁閥10關閉，雙作用氣動執行器上、下氣缸氣路被鎖死，雙作用氣動執行器保位完成。
[0037]以上所述的僅是本發明的較佳實施例，並不局限本發明。應當指出對於本領域的普通技術人員來說，在本發明所提供的技術啟示下，還可以做出其它等同變型和改進，均可以實現本發明的目的，都應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種雙作用氣動執行器自鎖裝置，包括氣源(23)、供電電源(20)、輸入信號源(24)、過濾減壓閥(8)、西門子智能閥門定位器(21)和雙作用氣動執行器(22)，其特徵在於，還包括一體化的自鎖裝置箱(1)，自鎖裝置箱(I)上開設有連接口，所述過濾減壓閥(8)的入口與所述氣源(23)相連接，所述過濾減壓閥(8)的出口管路分別與壓力開關(14)、西門子智能閥門定位器的氣源壓力入口 P1、P2相連接；兩位四通電磁閥(10)的兩個入口分別與所述西門子智能閥門定位器(21)的氣源壓力出口相連接，兩個出口分別與雙作用氣動執行器(22)的上、下氣缸相連接；端子排(12)通過電纜穿入口(27)與供電電源(20)、西門子智能閥門定位器(21 )、輸入信號源(24 )相連接。
2.根據權利要求1所述的雙作用氣動執行器自鎖裝置，其特徵在於，所述自鎖裝置箱(I)上開設有6個氣路連接口，左側設有氣源入口(2)、雙作用氣動執行器上氣缸接口(6)、雙作用氣動執行器下氣缸接口(7)，右側開設有西門子智能閥門定位器空氣接入口(5)，下部開設有西門子智能閥門定位器P2接入出口(3)、西門子智能閥門定位器P1接入出口(4)；下部還開設有電纜穿入口(27)。
3.根據權利要求1所述的雙作用氣動執行器自鎖裝置，其特徵在於，所述兩位四通電磁閥(10)通過壓力開關(14)、固態繼電器(13)從端子排(12)獲得電源；所述端子排(12)的一側端子分別與西門子智能閥門定位器的報警輸出端子、供電電源(20)相連接，另一側端子分別給固態繼電器(13)、壓力開關(14)提供電源。
4.根據權利要求1所述的雙作用氣動執行器自鎖裝置，其特徵在於，所述過濾減壓閥(8)與氣源(23)之間設有氣源入口截止閥(9)。
5.根據權利要求1所述的雙作用氣動執行器自鎖裝置，其特徵在於，所述過濾減壓閥(8)出口側的氣源輸出管路與壓力開關(14)之間設有壓力開關截止閥(15)。
6.根據權利要求1所述的雙作用氣動執行器自鎖裝置，其特徵在於，所述雙作用氣動執行器(22)的上、下氣缸氣路之間安裝有上下氣缸連通截止閥(11)。
7.根據權利要求1所述的雙作用氣動執行器自鎖裝置，其特徵在於，所述端子排(12)的第一端子、第二端子、第三端子並聯，接入所述供電電源(20)的正極，第六端子、第七端子、第八端子並聯，接入所述供電電源(20)的負極，第三端子、第四端子分別與所述西門子智能閥門定位器的報警模塊端子相連接。
8.根據權利要求1所述的雙作用氣動執行器自鎖裝置，其特徵在於，所述固態繼電器(13)的固態繼電器控制端接線端子(17)通過端子排(12)的第三端子、第四端子經所述電纜穿入口(27)與西門子智能閥門定位器的報警常閉輸出端子相連接，固態繼電器常閉觸點接線端子(16)的一端通過所述端子排(12)經電纜穿入口(27)接入供電電源(20)的正極，另一端與所述兩位四通電磁閥(10)的線包正極相連接。
9.根據權利要求1所述的雙作用氣動執行器自鎖裝置，其特徵在於，所述壓力開關(14)的測量氣路接在所述過濾減壓閥(8)的出口管路上，壓力開關報警常閉輸出信號接線端子(18)與所述固態繼電器(13)的固態繼電器控制端接線端子(17)串聯。
【文檔編號】F16K35/00GK103470843SQ201310355383
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月15日 優先權日:2013年8月15日
【發明者】喬治, 張軍, 王林, 牛波 申請人:甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司