带有弹簧赋能的蓄能器的电动液压致动器

摘要

提供一种具有内置的失效保护的电动液压致动器。多个蓄能器集合在致动器里，以改进可靠性和冗余度。一个或多个蓄能器可能失效，而其余的蓄能器提供足够的能量以移动致动器至其失效保护状态。

说明书

技术领域

本发明一般涉及电动液压致动器，并且特别涉及具有蓄能器的电动液压致动器。

背景技术

蓄能器是一种以压力流体方式储存能量的装置。蓄能器由于它们能储存超额的能量和在需要时释放它们而是发展有效液压系统的有用工具。蓄能器可用来在液压系统提供各种功能。这些功能包括泄漏补偿、跳动和振动吸收、噪音消除和负载平衡。

用于电动液压致动器的传统的蓄能器是氮气加载型的。这类蓄能器通常认为由用氮气充溢的弹性隔膜组成，以提供势能给液压流体，以操作致动器。弹性隔膜随着时间过去会恶化，导致氮气泄漏进入液压流体。典型地，当隔膜随着时间过去而恶化时，氮气慢慢地溢出，而没法检测这种泄漏。蓄能器的未知的失效可能导致液压系统的不可靠的操作。

另外，常常在液压系统设计后想到增加蓄能器，只要有用来改变成功度的空间就随意地环绕液压系统安装。

本发明提供一种能克服上述问题的失效保护的电动液压致动器。本发明的这些和其它的优点、以及附加的发明特征从这里提供的本发明的描述将变得清晰。

发明内容

在一个方面，本发明提供一种致动器系统，它具有内置在致动器里的多个蓄能器，以便提供失效保护功能。蓄能器的这种整合导致一充分测试和验证的重复失效保护致动器。

在另一个方面，本发明用弹簧加载的活塞蓄能器来替换以隔膜和充氮气为基础的蓄能器。由于使用内置入致动器的多个蓄能器，任何蓄能器在需要时可能停止正常工作，而其它的蓄能器将充分地驱动致动器/阀门至其失效保护状态。

本发明的其它方面、目的和优点当结合附图时从下面详细的描述将变得更加明显。

附图说明

结合在说明书里的并形成说明书一部分的附图显示了本发明的若干方面，并且该附图与下面的描述一起用来阐明本发明的原理。在附图中：

图1是按照本发明的液压系统的一个示范性实施例的示意图；

图2是权利要求1的液压系统的立体剖视图；

图3是显示备用的蓄能器的权利要求1的液压系统的立体的局部视图；

图4是按照本发明的蓄能器的剖视图；以及

图5是按照本发明的液压系统的线路图，该液压系统能够作为应急开启或应急关闭系统工作。

具体实施方式

虽然本发明将结合特定的较佳实施例描述，但不意味着限于这些实施例。相反，意图覆盖包含在由附后的权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有替换、改进和等价物。

本发明通过提供一失效保护的电动液压致动器克服由传统的蓄能器引起的许多问题，该致动器具有多个与致动器成一体的蓄能器，以便提供失效保护的功能。蓄能器的整体性导致一充分测试的和验证的、备用的失效保护的致动器。隔膜的和充氮的传统蓄能器被弹簧加载活塞的蓄能器代替。由于使用多个制于致动器中的蓄能器，任何蓄能器可能停止正常工作，而其它的蓄能器将充分地冲击致动器/阀门至其失效保护状态。

现在参看附图，其中相同的标号涉及相同的元件，本发明在适当的操作环境中实施时进行描述。虽然没有要求，但本发明将在电动液压致动器的一般范围内描述。本技术领域的技术人员将明白，本发明可用使用蓄能器的其它构造实施。

现在参看附图，显示了一液压致动器100。致动器100是一双作用致动器。本技术领域的技术人员将明白，本发明也可在其它类型的致动器、例如包括单作用致动器上使用。液压致动器100只是适当操作环境的一个例子，而不企图建议任何局限性作为本发明的用途的范围或功能性。致动器100既不应该解释为具有任何依赖，也不解释为涉及在示范性致动器100中所述的部件的任何一个或组合的需求。

液压总管102提供控制流体至液压活塞104和蓄能器106。活塞104连接至输出杆108并通过连接输出轴挂钩110至阀门的阀杆可用来控制阀门(未画出)。LVDT(线性电压差动变压器(也叫做线性可变差动变压器))112对于电气接线箱114提供活塞的位置信息。虽然可使用单个LVDT，但使用多个LVDT，以便系统备份和增加可靠性。致动器的操作是众所周知的，这里不需要详细讨论。为了清晰的目的，并非所有的连接或管道显示在附图中。

各蓄能器106通过模块结构116和118连接致动器100。模块结构116通过集成块120将蓄能器106连接至总管102。模块结构118将蓄能器的底部连接至致动器100和支承轴122。模块结构116和118具有带螺孔的互锁凸缘，以便将该结构附连在其它结构。集成块120具有通道，以便连接总管102里的流体至蓄能器106。支承轴122给致动器100提供刚度。此外，模块结构116和118与集成块120一起可用液压管代替，它们直接将蓄能器连接至液压总管102。

蓄能器106用螺旋弹簧140代替传统蓄能器里的氮。螺旋弹簧140嵌套在圆柱形壳体142里并依靠在弹簧座144和弹簧底板146上。弹簧底板146形成蓄能器106的底部。嵌套的螺旋弹簧140和弹簧座144通过附连在圆柱形壳体142的弹簧顶板148保持在圆柱形壳体142里。蓄能器106用活塞150代替传统蓄能器的软外壳。活塞150随着时间的过去不会恶化。

活塞150位于套筒152内，套筒152与活塞150结合形成用于这里将讨论的液压流体的储存腔。活塞150具有附连在侧壁156上的底部154。而侧壁156还连接至弹簧座144。密封件158防止流体泄漏至蓄能器106放置弹簧140的区域。在操作过程中，致动器液压总管102通过允许液压供应流体推动活塞150将能量储存在蓄能器里，由此压缩流体(以及从它们的缺省状态压缩螺旋弹簧140)。一单向阀(未画出)防止供应压力回流至供应系统。在正常操作过程中，被压缩的流体保持在蓄能器106内。当阀门100被要求移动至其失效保护状态时(即，活塞104处于其打开或关闭状态)，总管释放来自蓄能器106的储存的能量。被压缩的弹簧140恢复至它们的缺省状态。由此释放和推动来自蓄能器106的压缩流体(即储存的能量)，以便移动致动器至它的安全状态。

使用多个蓄能器106可以提供故障容许度(即，余度)。如果一个蓄能器失效(例如，弹簧失效、受束缚的活塞等)，其余的蓄能器提供足够的能量将致动器移动至其安全状态。在一个实施例里，储存在蓄能器里的负荷被测定大小，这样，如果一个蓄能器失效，则其余的蓄能器具有足够储存的能量移动致动器至其失效保护状态。在另一个实施例里，测定蓄能器的大小，以便如果多个蓄能器失效则将移动致动器至其失效保护状态。

有可能弹簧140失效。在一个实施例里，在圆柱形壳体142上提供可见指示，以允许检查弹簧140和确认蓄能器的负荷状况(即，弹簧座144的位置)。可见指示还能够允许确定在蓄能器106里的活塞150是否被束缚或被卡住。

如上所述，蓄能器106移动致动器至其失效保护状态。失效保护状态可能是开启位置(即，应急开启)或关闭位置(即，应急关闭)。在一个实施例里，致动器在该技术领域内被容易地改进，以便通过设置在总管102里的柱塞160-166的位置应急开启或应急关闭。安装柱塞160和162，以便设置致动器100在应急关闭的模式里。安装柱塞164和166，以便设置致动器100在应急开启模式里。使用柱塞提供了在操作的应急开启和应急关闭模式里使用同样的总管的可能性。

从上所述可见，已经描述了带有内置失效保护的高负载致动器。本发明可在许多情况下使用。例如，它可用作蒸汽轮机的蒸汽阀。多个蓄能器整合在致动器里，从而提供额外的可靠性。一个或多个蓄能器可能失效，而其余的蓄能器提供足够的能量以移动致动器至其失效保护状态。

在描述本发明的上下文中(特别是在下面的权利要求书的上下文中)使用的术语“一个”和“该”以及类似的对象被解释成覆盖单数和多数，除非这里另外指出的或在上下文里明显矛盾的。术语“包括”、“具有”和“包含”被解释成无限制的术语(即，意味着“包括，但不限于”)，除非另有说明。这里叙述的数值范围仅仅是用作个别地涉及落入该范围内的各单独的数值的简写方法，除非这里另外指出的，以及各单独的数值被结合在说明书里，好像它在这里被个别地涉及。这里所述的所有方法可以任何适当的顺序执行，除非这里另外指出或在上下文里明显矛盾。这里提供的任何的或所有的例子或示范性的语言(例如“诸如”)只是为了较好地描述本发明，而不形成对本发明范围的限制，除非另外要求。在说明书里没有语言被解释为表示对本发明的实施是必不可少的任何非要求的元件。

这里描述了本发明的较佳实施例，包括对本发明人已知的实施本发明的较好的模式。这些较佳实施例的变化对于本技术领域内的技术人员来说，在阅读了以上介绍后将变得清晰。本发明人预期熟练的技术人员能适当地实施这些变化，并且本发明人相信本发明能不同于这里描述地被实施。因此，本发明包括由附后的权利要求书涉及的主题的、适用的法律所允许的所有改进和等价物。还有，上述元件在所有可能变化范围内的任何组合是本发明所包含的，除非这里另外指出的或与上下文明显矛盾的。