自动控制位移的液压缸及启闭机

摘要

本发明提供一种自动控制位移的液压缸及启闭机，它包括缸体，还包括活动设置在缸体内的活塞，活塞与活塞杆固定连接，在活塞杆的端头设有磁致位移传感器，在活塞杆内设有贯穿活塞并与无杆腔连通的孔，磁致位移传感器与检测杆固定连接，检测杆位于孔内；还设有固定杆，固定杆一端与缸体的无杆腔底部固定连接，另一端位于孔内，在固定杆的端头设有磁环，磁环与检测杆套接，通过检测杆与磁环的相对运动检测活塞与缸体之间的相对位移。在启闭机中，液压缸的缸体与闸门固定连接，在闸门的上方设有机架，活塞杆与机架连接；液压缸的活塞杆端头位于机架的顶部。本发明的结构避免磁致位移传感器被长时间的浸泡在水中，并且便于现场的维护和更换。

权利要求

1.一种自动控制位移的液压缸，它包括缸体（2），还包括活动设置在缸体（2）内的活塞（13），活塞（13）与活塞杆（1）固定连接，其特征是：在活塞杆（1）的端头设有磁致位移传感器（6），在活塞杆（1）内设有贯穿活塞（13）并与无杆腔连通的孔（32），磁致位移传感器（6）与检测杆（8）固定连接，检测杆（8）位于孔（32）内；

还设有固定杆（10），固定杆（10）一端与缸体（2）的无杆腔底部固定连接，另一端位于孔（32）内，在固定杆（10）的端头设有磁环（5），磁环（5）与检测杆（8）套接，通过检测杆（8）与磁环（5）的相对运动检测活塞（13）与缸体（2）之间的相对位移；

固定杆（10）与缸体（2）的无杆腔端盖（17）固定连接；

固定杆（10）与孔（32）的内壁之间设有间隙，构成第一油道（16），第一油道（16）一端与靠近活塞杆（1）端头的第一油口（11）连通，另一端与缸体（2）的无杆腔连通；

在活塞杆（1）靠近端头的位置还设有第二油口（12），在活塞杆（1）内还设有第二油道（15），第二油道（15）与第一油道（16）互相密封，第二油道（15）的一端与第二油口（12）连通，第二油道（15）的另一端与有杆腔连通，第二油道（15）开口位于靠近活塞（13）的有杆腔端面的位置；

在活塞（13）靠近无杆腔的端面设有端面槽（14），用于供液压油进入无杆腔；

在活塞（13）靠近有杆腔的端面设有端面槽（14），用于供液压油进入有杆腔；

在缸体（2）上还设有有杆腔端盖（18），有杆腔端盖（18）设有缓冲腔（31）；

在活塞杆（1）靠近活塞（13）的位置还设有缓冲环（30），缓冲腔（31）用于容纳缓冲环（30），并在活塞的上极限行程构成缓冲结构；

在活塞杆（1）的顶部端头还设有密封舱（24），磁致位移传感器（6）固设在密封舱（24）内，磁致位移传感器（6）的导线以密封的结构穿过密封舱（24）；

有杆腔端盖（18）与活塞杆（1）密封连接；

在有杆腔端盖（18）的内壁设有阶台孔，阶台孔内设有多个Y型密封圈（20），Y型密封圈（20）的Y形开口与活塞杆（1）的外壁贴合，在Y型密封圈（20）的外缘还设有挤压块（21），挤压块（21）的高度高于Y型密封圈（20）底座的高度，在阶台孔的端头还设有压盖（19），压盖（19）的外壁设有螺纹，压盖（19）与有杆腔端盖（18）的阶台孔螺纹连接，压盖（19）与挤压块（21）接触，用于通过挤压挤压块（21）变形，使Y型密封圈（20）的Y形开口与活塞杆（1）的外壁贴紧，并实现双向贴合。

2.一种采用权利要求1所述的自动控制位移的液压缸的启闭机，其特征是：液压缸的缸体（2）与闸门（3）固定连接，在闸门（3）的上方设有机架（4），活塞杆（1）与机架（4）连接；

所述的液压缸至少为1个；

液压缸的活塞杆的端头位于机架（4）的顶部；

活塞杆表面采用超音速火焰喷涂碳化钨涂层；

活塞杆（1）靠近端头的外壁设有球头（7），在机架（4）上设有球座（9），球头（7）位于球座（9）内；

球头（7）位于磁致位移传感器（6）之下。

3.根据权利要求2所述的一种自动控制位移的液压缸的启闭机，其特征是：所述的缸体（2）靠近有杆腔端盖（18）的位置，固设有连接座（28），连接座（28）与闸门（3）的顶端固定连接，缸体（2）嵌入在闸门（3）内。

说明书

自动控制位移的液压缸及启闭机

技术领域

[0001] 本发明涉及启闭机领域，特别是一种自动控制位移的液压缸及启闭机。

背景技术

[0002] 随着国内水利水电工程液压启闭机的广泛应用，城市河道景观工程及湖泊排涝泵站常使用倒挂式液压启闭机垂直启闭工作闸门及事故闸门。为了检测闸门启闭的开度值，必须设置位移传感器进行行程检测，特别是双吊点液压启闭机还需要获取两支油缸的活塞位移值用于同步控制闸门两侧的偏差值，避免闸门因两侧不同步而卡阻。倒挂式液压启闭机油缸的活塞杆通常朝上，活塞杆顶端固定安装在门槽上方的液压启闭机机架上。倒挂式液压启闭机采用外置式位移传感器具有诸多使用问题。

[0003] 现有技术中为了检测液压缸的位移通常采用以下的方案：1、外置式钢丝绳式位移传感器，该方案中的防水性能较差，洪水位时如果传感器被淹没极易被损坏，卷绳机构若进入杂质极易出现卡阻或者乱槽现象。一旦水中有水草或树枝杂木时，还极易缠绕在钢丝绳上，钢丝绳收绳不正常，导致信号采集失败。2、内置式钢丝绳式位移传感器，该传感器存在较多的机械部件，且测量精度受机械部件的影响较大。且由于倒挂式液压启闭机油缸缸体与闸门固定连接，活塞杆顶部固定，闸门是随缸体运动而启闭的，所以如果将传感器固定在油缸底部，拉绳固定在活塞上，将会对闸门门体中的空间位置提出更多的要求，影响闸门的设计和制造。更重要的是，即使传感器在密闭的空间中防水性能可以达到要求并正常使用，但是传感器发生故障时进行检修极为不便。另外，传感器必须连接电缆，电缆必须保证从闸门顶部进行可靠的收放，这也增加了安装和布置的难度。3、激光位移传感器，激光传感器可以像外置式钢丝绳式位移传感器一样布置在油缸机架上，通过直接照射布置在闸门上的反光板来测量闸门两端的位移。激光位移传感器易受温漂原因影响测量精度和重复精度的准确性。特别是在倒挂式液压启闭机中使用时，高水位将造成激光传感器无法从运动的闸门或油缸缸体上检测到任何数据。4、超声位移传感器，超声位移传感器与激光位移传感器一样，存在精度和测量准确性的问题。5、磁致伸缩位移传感器，磁致伸缩位移传感器通常布置在油缸的后端盖上，传感器的细长杆伸入活塞杆上预置的细长孔中，在活塞上或活塞端的活塞杆上安装有磁环。活塞运动时，磁环的运动产生位移信号传送至PLC进行同步控制。参见图7，如果在倒挂式液压启闭机上按照这种方式安装位移传感器，那么将面临采用内置式钢丝绳式位移传感器同样的问题，对检修和运行产生较大的技术难题。例如中国专利文献CN 104595282 A一种内置磁致伸缩位移传感器的液压油缸中的记载。为解决上述的问题，中国专利文献CN 104895862 A记载了一种具有位移传感器的液压油缸，将磁致伸缩位移传感器设置在活塞杆，磁环设置在缸体端盖上。但是该方案中，磁环与传感器杆被活塞杆的外壁阻挡，测量精度受到影响。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种自动控制位移的液压缸及启闭机，能够便于位移传感器的检修和更换，能够避免在高水位工况下的损坏，延长使用寿命，优选的方案中，能够适于在泡水的工况中长期使用。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种自动控制位移的液压缸，它包括缸体，还包括活动设置在缸体内的活塞，活塞与活塞杆固定连接，在活塞杆的端头设有磁致位移传感器，在活塞杆内设有贯穿活塞并与无杆腔连通的孔，磁致位移传感器与检测杆固定连接，检测杆位于孔内；

[0006] 还设有固定杆，固定杆一端与缸体的无杆腔底部固定连接，另一端位于孔内，在固定杆的端头设有磁环，磁环与检测杆套接，通过检测杆与磁环的相对运动检测活塞与缸体之间的相对位移。

[0007] 优选的方案中，固定杆与缸体的无杆腔端盖固定连接；

[0008] 固定杆与孔的内壁之间设有间隙，构成第一油道，第一油道一端与靠近活塞杆端头的第一油口连通，另一端与缸体的无杆腔连通；

[0009] 在活塞杆靠近端头的位置还设有第二油口，在活塞杆内还设有第二油道，第二油道与第一油道互相密封，第二油道的一端与第二油口连通，第二油道的另一端与有杆腔连通，第二油道开口位于靠近活塞的有杆腔端面的位置。

[0010] 优选的方案中，在活塞靠近无杆腔的端面设有端面槽，用于供液压油进入无杆腔。

[0011] 优选的方案中，在活塞靠近有杆腔的端面设有端面槽，用于供液压油进入有杆腔。

[0012] 优选的方案中，在缸体还设有有杆腔端盖,有杆腔端盖设有缓冲腔；

[0013] 在活塞杆靠近活塞的位置还设有缓冲环，缓冲腔用于容纳缓冲环，并在活塞的上极限行程构成缓冲结构。

[0014] 优选的方案中，在活塞杆的顶部端头还设有密封舱，磁致位移传感器固设在密封舱内，磁致位移传感器的导线以密封的结构穿过密封舱。

[0015] 优选的方案中，在缸体还设有有杆腔端盖，有杆腔端盖与活塞杆密封连接；

[0016] 在有杆腔端盖的内壁设有阶台孔，阶台孔内设有多个Y型密封圈，Y型密封圈的Y形开口与活塞杆的外壁贴合，在Y型密封圈的外缘还设有挤压块，挤压块的高度高于Y型密封圈底座的高度，在阶台孔的端头还设有压盖，压盖的外壁设有螺纹，压盖与有杆腔端盖的阶台孔螺纹连接，压盖与挤压块接触，用于通过挤压挤压块变形，使Y型密封圈的Y形开口与活塞杆的外壁贴紧，并实现双向贴合。

[0017] 一种采用上述的自动控制位移的液压缸的启闭机，液压缸的缸体与闸门固定连接，在闸门的上方设有机架，活塞杆与机架连接；

[0018] 所述的液压缸至少为1个；

[0019] 液压缸的活塞杆端头位于机架的顶部。

[0020] 优选的方案中，活塞杆靠近端头的外壁设有球头，在机架上设有球座，球头位于球座内；

[0021] 球头位于磁致位移传感器之下。

[0022] 优选的方案中，所述的缸体靠近有杆腔端盖的位置，固设有连接座，连接座与闸门的顶端固定连接，缸体嵌入在闸门内。

[0023] 本发明提供的一种自动控制位移的液压缸及启闭机，通过将磁致位移传感器设置在活塞杆，并设置固定杆安装磁环与磁致位移传感器的检测杆配合，能够避免磁致位移传感器被长时间的浸泡在水中，并且便于现场的维护和更换。而且，磁致位移传感器处于液压缸内密封，不会接触高压液压油，也大幅延长了磁致位移传感器的使用寿命和测量精度。优选的方案中，本发明的启闭机采用球头结构进行安装，并将缸体嵌入到闸门内，节省了安装空间，并能够补偿部分安装和运行误差，便于安装和维护。本发明能够大幅延长磁致位移传感器相关易损设备的使用寿命，且便于维护和更换。

附图说明

[0024] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

[0025] 图1为本发明的液压缸的局部结构剖视图。

[0026] 图2为本发明的液压缸结构示意图。

[0027] 图3为本发明的液压缸另一优选结构示意图。

[0028] 图4为本发明的液压缸的密封结构示意图。

[0029] 图5为本发明的启闭机的主视结构示意图。

[0030] 图6为本发明的启闭机的俯视结构示意图。

[0031] 图7为现有技术中带有磁致位移传感器的液压缸的结构示意图。

[0032] 图中：活塞杆1，缸体2，闸门3，机架4，磁环5，磁致位移传感器6，球头7，检测杆8，球座9，固定杆10，第一油口11，第二油口12，活塞13，端面槽14，第二油道15，第一油道16，无杆腔端盖17，有杆腔端盖18，压盖19，Y型密封圈20，挤压块21，弹性圈22，V型密封圈23，密封舱24，压环25，水工构建物26，门槽27，连接座28，端部密封垫29。

具体实施方式

[0033] 实施例1：

[0034] 如图1 3中，一种自动控制位移的液压缸，它包括缸体2，还包括活动设置在缸体2~内的活塞13，活塞13与活塞杆1固定连接，在活塞杆1的端头设有磁致位移传感器6，在活塞杆1内设有贯穿活塞13并与无杆腔连通的孔32，磁致位移传感器6与检测杆8固定连接，检测杆8位于孔32内；

[0035] 还设有固定杆10，固定杆10一端与缸体2的无杆腔底部固定连接，另一端位于孔32内，在固定杆10的端头设有磁环5，磁环5与检测杆8套接，通过检测杆8与磁环5的相对运动检测活塞13与缸体2之间的相对位移。由此结构，在倒挂安装液压缸的工况下，避免磁致位移传感器6的位置长时间泡在水中，也便于从顶部维护和更换。如果磁致位移传感器损坏，可以从活塞杆中抽出，方便的检修或更换，不受水位的影响。优选的如图1 3中，检测杆8套~接在固定杆10内，以节省空间。由此结构，确保缸体2的位移保持同步。

[0036] 优选的方案如图2中，固定杆10与缸体2的无杆腔端盖17固定连接；

[0037] 固定杆10与孔32的内壁之间设有间隙，构成第一油道16，第一油道16一端与靠近活塞杆1端头的第一油口11连通，另一端与缸体2的无杆腔连通；由此结构，使第一油口11也能够处于水面之上，避免油路的接头泡在水中，也便于液压油管的装卸和维护。

[0038] 优选的方案如图2中，在活塞杆1靠近端头的位置还设有第二油口12，在活塞杆1内还设有第二油道15，第二油道15与第一油道16互相密封，第二油道15的一端与第二油口12连通，第二油道15的另一端与有杆腔连通，第二油道15开口位于靠近活塞13的有杆腔端面的位置。由此结构，使第二油口12也能够处于水面之上，避免油路的接头泡在水中，也便于液压油管的装卸和维护。

[0039] 进一步优选的方案中，所述的活塞杆1采用两个套接的钢管，套接的钢管之间通过焊接的杆件定位，位于中间的钢管构成了用于设置检测杆8和固定杆10的孔32。两个钢管之间的空腔则构成第二油道15，第一油口11采用钢管穿过两个套接的钢管构成。该结构适于体积较大的液压缸。另一可选的方案如图2，也可以采用埋管的方案，将作为第二油道15的油管埋设在活塞杆1内。该方案适于体积较小的液压缸。

[0040] 优选的方案如图2中，在活塞13靠近无杆腔的端面设有端面槽14，用于供液压油进入无杆腔。

[0041] 优选的方案如图2、3中，在活塞13靠近有杆腔的端面设有端面槽14，用于供液压油进入有杆腔。

[0042] 优选的方案如图3中，在缸体2还设有有杆腔端盖18,有杆腔端盖18设有缓冲腔31；

[0043] 在活塞杆1靠近活塞13的位置还设有缓冲环30，缓冲腔31用于容纳缓冲环30，并在活塞的上极限行程构成缓冲结构。

[0044] 优选的方案如图1中，在活塞杆1的顶部端头还设有密封舱24，磁致位移传感器6固设在密封舱24内，磁致位移传感器6的导线以密封的结构穿过密封舱24。

[0045] 优选的方案中，在缸体2还设有有杆腔端盖18，有杆腔端盖18与活塞杆1密封连接；

[0046] 如图4中，在有杆腔端盖18的内壁设有阶台孔，阶台孔内设有多个Y型密封圈20，Y型密封圈20的Y形开口与活塞杆1的外壁贴合，所述的Y形开口设有两个可变形的翼，在Y型密封圈20的外缘还设有挤压块21，挤压块21的高度高于Y型密封圈20底座的高度，在阶台孔的端头还设有压盖19，压盖19的外壁设有螺纹，压盖19与有杆腔端盖18的阶台孔螺纹连接，压盖19与挤压块21接触，用于通过挤压挤压块21变形，使Y型密封圈20的Y形开口与活塞杆1的外壁贴紧，并实现两个可变形的翼与活塞杆1双向贴合。由此结构，实现更佳的密封效果，尤其是，除了对液压油具有密封效果，对外部的水也有更佳的密封效果，并且设置的挤压块21的结构，配合压盖19的调节，能够补偿Y型密封圈20的磨损。进一步优选的，在各个Y型密封圈20之间还设有压环25。设置的压环25能够避免因为相邻的Y型密封圈20的翼的变形行成互相干涉。进一步优选的，在Y型密封圈20的背面为斜面，如图3中所示，图中显示为斜面，实际Y型密封圈20为环形，Y型密封圈20的背面为倾斜的环。相应的挤压块21也具有可变形的斜面，通过挤压块21的变形和斜面挤压使Y型密封圈20变形。进一步优选的，在有杆腔端盖18的内壁还设有盘根。还设有V型密封圈23，在V型密封圈23的顶部设有开槽，开槽内设有弹性圈22，通过弹性圈22的变形补偿V型密封圈23的磨损。

[0047] 本发明通过采用上述的方案，具有以下的技术优势：

[0048] 1、磁致位移传感器6的密封舱24设计安装在活塞杆顶端，检测杆8设计在活塞杆的中心，磁环固定在缸体内置的固定杆10上，固定杆10固定连接在无杆腔端盖17上，磁环5随着缸体2的运动而运动，活塞杆的相对位移信号就可以被检测杆8采集并传送至PLC。如果传感器损坏，可以从油缸活塞杆中抽出，方便的检修或更换，不受水位的影响。

[0049] 2、磁致位移传感器的密封舱24采用密闭防水结构，线束均以防水的结构穿出，即使出现高水位淹没了所有设备，也不会因进水导致磁致位移传感器的损坏或因漏电产生事故。

[0050] 3、缸体2外部没有缸上管路。液压油通过内置在活塞杆内的油道进入缸体2的无杆腔和有杆腔，磁致位移传感器6的细长检测杆8设计在活塞杆的中心上，不影响液压油的进入和回流。

[0051] 4、采用本发明的启闭机缸体外部不需要布置任何钢丝绳、电线电缆，不需要考虑电缆收放问题，磁致位移传感器6的检测杆8和管路部分都内置在油缸活塞杆中，检测精度高，不受外界天气，温度和水中漂浮物的任何影响，信号检测安全可靠。

[0052] 5、为了使该液压启闭机的活塞杆能在城市水环境中长期使用，活塞杆的表面还设有比镀铬活塞杆具有更好的防腐蚀性能的涂层，本例中活塞杆表面采用超音速火焰喷涂碳化钨WC涂层，涂层厚度为0.20mm。

[0053] 6、本发明活塞杆密封采用多层Y型密封圈，相当于增设了专用反向防水密封，可有效的防止高水位时水直接渗入缸体2，同时防止活塞杆的伸缩运动时因“回流”现象将附着在活塞杆上的水份带入缸体2。

[0054] 实施例2：

[0055] 在实施例1的基础上，如图5 6中，优选的方案如图4、5中，一种采用上述的自动控~制位移的液压缸的启闭机，液压缸的缸体2与闸门3固定连接，在闸门3的上方设有机架4，活塞杆1与机架4连接；

[0056] 所述的液压缸至少为1个；

[0057] 液压缸的活塞杆端头位于机架4的顶部。

[0058] 优选的，所述的液压缸为2个，分别位于靠近闸门3两侧的位置。本例中，采用主从控制模式，将一个缸体2的位移设置为主，另一个缸体的位移设置为从属。将主缸体2的位移作为基准，从属缸体2的位移进行跟随控制。

[0059] 优选的方案中，活塞杆1靠近端头的外壁设有球头7，在机架4上设有球座9，球头7位于球座9内；由此结构，能够弥补液压缸的安装和运行误差。

[0060] 球头7位于磁致位移传感器6之下。由此结构，使球头7的安装不会影响磁致位移传感器6的维护。

[0061] 优选的方案如图4中，所述的缸体2靠近有杆腔端盖18的位置，固设有连接座28，连接座28与闸门3的顶端固定连接，缸体2嵌入在闸门3内。由此结构，便于将缸体2嵌入在闸门3内，并节省安装空间。

[0062] 上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。