飞轮储能复位伺服直驱型角行程快速切断执行机构制造技术

本发明专利技术公开了一种飞轮储能复位伺服直驱型角行程快速切断执行机构，包括动力机构、传动系统、角行程输出组件和储能复位机构；所述动力机构通过传动系统带动角行程输出组件运动，实现行程输出；所述储能复位机构用于当动力机构失电时对执行机构进行关断；所述储能复位机构为飞轮储能复位机构。本发明专利技术提供一种飞轮储能复位伺服直驱型角行程快速切断执行机构，将交流伺服直驱和飞轮储能复位的思想应用到普通电动执行器的设计过程中去，从而简化电动执行器的结构、优化电动执行器的使用过程、提高电动执行器的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
飞轮储能复位伺服直驱型角行程快速切断执行机构
本专利技术涉及电动执行机构
，具体涉及一种飞轮储能复位伺服直驱型角行程快速切断执行机构。
技术介绍
随着我国管道建设的快速发展，实现油气管道关键设备国产化的必要性日益迫切。油气管道关键设备国产化既是国家的要求，也是输油气企业降低建设和运营成本的需要，其国产化对于降低工程造价、打破国外的产品垄断和价格壁垒以及发展我们的民族产业、推动油气管道装备水平的提高具有重要意义。近年来，随着自动化控制过程中对安全要求的与日俱增，尤其在石油石化系统对大口径阀的安全需求已十分迫切。而电动执行器作为大口径阀控制系统的终端执行机构，其动力源来自于电力系统，当事故或者其它原因造成电力系统停电，电动执行器不能将阀门调整到安全需求位置，进而造成人员伤亡和财产损失。传统电动执行器主要包括固定壳体、电机、减速器、减速器输出轴、螺母、丝杠、蜗轮蜗杆机构以及操控电机运行的控制系统组成。其工作原理主要是：通过控制系统操控电机运动，电机带动减速器工作，减速器输出轴与丝杠相连接，丝杠将动力通过蜗轮蜗杆传递到阀门，从而实现角行程快速切断。但传统电动执行器存在以下缺点：①由于动力源来自于电力系统，当事故或者其它原因造成电力系统停电，电动执行器不能将阀门动作到安全需求位置，从而造成人员伤亡和财产损失；②使用普通交流电机转速无法调节，还需要减速器来降低转速，结构复杂；③通常断电复位执行器大多数采用的是电池蓄能或弹簧储能。电池蓄能复位型电动执行器应用环境温度范围较窄，大概在5℃～55℃。并且电池的蓄能和工作特性会随着温度的变化而变化。由于电池充放电次数的限制，电池蓄能复位型电动执行器的使用寿命也有限。其次锂电池的安全性能，对制造工艺的要求更加严苛。而弹簧储能复位型电动执行器结构比较复杂，制造工艺复杂，加工精度要求高，制造成本高。此外，弹簧复位瞬间冲击力大，对构件强度要求高。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种飞轮储能复位伺服直驱型角行程快速切断执行机构，将交流伺服直驱和飞轮储能复位的思想应用到普通电动执行器的设计过程中去，从而简化电动执行器的结构、优化电动执行器的使用过程、提高电动执行器的工作效率。本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种飞轮储能复位伺服直驱型角行程快速切断执行机构，其特殊之处在于：包括动力机构、传动系统、角行程输出组件和储能复位机构；所述动力机构通过传动系统带动角行程输出组件运动，实现行程输出；所述储能复位机构用于当动力机构失电时对执行机构进行关断；所述储能复位机构为飞轮储能复位机构。进一步地，上述动力机构包括伺服直驱电机，所述伺服直驱电机的动力输出端为伺服直驱电机一体式蜗杆。进一步地，上述传动机构包括异形丝杠、台阶形螺母、涡轮；涡轮安装在台阶形螺母上，台阶形螺母与异形丝杠进行配合，涡轮与伺服直驱电机一体式蜗杆进行啮合。进一步地，上述角行程输出组件包括直线电机动子式齿条、角行程齿轮；所述异形丝杠的一端与直线电机动子式齿条的一端固连，直线电机动子式齿条与角行程齿轮啮合。进一步地，上述飞轮储能复位机构包括直线伺服电机装置，直线电机动子式齿条的另一端与直线伺服电机装置的动力输出端连接，直线伺服电机装置上侧固连有飞轮电池式外壳，飞轮储能电池外壳内部安装有镂空结构式飞轮，镂空结构式飞轮内部安装有飞轮电机。进一步地，还包括主箱体、阀体连接座、角行程阀壳体；角行程阀壳体通过阀体连接座固连在主箱体上；传动机构设置在主箱体内，角行程输出组件设置在角行程阀壳体内。进一步地，还包括电磁制动器，电磁制动器穿过异形丝杠后通过轴承固定在主箱体上，电磁制动器用于对异形丝杠进行制动。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术设计了飞轮电池储能复位装置，在本执行机构连接的阀门打开的情况下若突发事故或者其它原因造成电力系统停电，伺服电机内转矩为0，高速旋转的飞轮带动飞轮的发电机旋转，绕组上的磁通发生变化并在绕组端部产生感应电动势，电力电子转换装置通过一系列转换电路及其控制系统将飞轮系统的动能转化成需要的电压进行输出；飞轮电池释放的电能驱动直线伺服电机装置15工作，则直线电机动子式直线电机动子式齿条12坐直线运动，实现角行程齿轮13的转动，于是完成快速关闭阀门，避免了人员伤亡和财产损失；(2)本专利技术使用了交流伺服电机，其抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用；低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的失步问题，适用于有高速响应要求的场合；该电机为交流伺服驱动，可以调速直驱，避免了繁复的减速机构；(3)本专利技术使用飞轮电池储能，飞轮电池是一种新型电池，与传统的蓄电池不同,它用物理方法储存电能，将动能转化为电能；飞轮电池中有一个电机，充电时该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池"充电"增加了飞轮的转速从而增大其功能；放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能(动能)到电能的转换；因此飞轮电池具有储能量大、高效、无噪音、使用周期长等特点。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术所采用的伺服直驱电机一体式蜗杆、电机及涡轮装配的局部剖视图。图中标号说明：1、主箱体，2、端盖，3、异形丝杠，4、台阶形螺母，5、涡轮，6、套筒，7、伺服直驱电机一体式蜗杆，8、伺服直驱电机，9、电磁制动器，10、轴承，11、阀体连接座，12、直线电机动子式齿条，13、角行程齿轮，14、角行程阀壳体，15、直线伺服电机装置，16、飞轮电池式外壳，17、镂空结构式飞轮，18、飞轮电机。具体实施方式为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。如附图1、图2所示，飞轮储能复位伺服直驱型角行程快速切断执行机构，包括主箱体1，主箱体1的左侧固连有端盖2，端盖2内配合安装有异形丝杠3，异形丝杠3外侧固连有台阶形螺母4，台阶形螺母4上分别配合安装有涡轮5及用来对涡轮5进行轴向限位的套筒6，伺服直驱电机一体式蜗杆7的配合安装在涡轮5及伺服直驱电机8上，伺服直驱电机8固连在主箱体1上，电磁制动器9传过异形丝杠3后通过轴承10固定在主箱体1上，阀体连接座11固连在主箱体1左侧，阀体连接座11内部的直线电机动子式齿条12与异形丝杠3固连在一起，角行程齿轮13与直线电机动子式齿条12啮合在一起配合安装在角行程阀壳体14上，角行程阀壳体14与阀体连接座11固连在一起。直线电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞轮储能复位伺服直驱型角行程快速切断执行机构，其特征在于：/n包括动力机构、传动系统、角行程输出组件和储能复位机构；/n所述动力机构通过传动系统带动角行程输出组件运动，实现行程输出；/n所述储能复位机构用于当动力机构失电时对执行机构进行关断；/n所述储能复位机构为飞轮储能复位机构。/n

【技术特征摘要】
1.一种飞轮储能复位伺服直驱型角行程快速切断执行机构，其特征在于：
包括动力机构、传动系统、角行程输出组件和储能复位机构；
所述动力机构通过传动系统带动角行程输出组件运动，实现行程输出；
所述储能复位机构用于当动力机构失电时对执行机构进行关断；
所述储能复位机构为飞轮储能复位机构。


2.根据权利要求1所述的一种飞轮储能复位伺服直驱型角行程快速切断执行机构，其特征在于：
所述动力机构包括伺服直驱电机(8)，所述伺服直驱电机(8)的动力输出端为伺服直驱电机一体式蜗杆(7)。


3.根据权利要求2所述的一种飞轮储能复位伺服直驱型角行程快速切断执行机构，其特征在于：
所述传动机构包括异形丝杠(3)、台阶形螺母(4)、涡轮(5)；
涡轮(5)安装在台阶形螺母(4)上，台阶形螺母(4)与异形丝杠(3)进行配合，涡轮(5)与伺服直驱电机一体式蜗杆(7)进行啮合。


4.根据权利要求3所述的一种飞轮储能复位伺服直驱型角行程快速切断执行机构，其特征在于：
所述角行程输出组件包括直线电机动子式齿条(12)、角行程齿轮(13)；所述异形丝杠(3)的一端与直线电机动子式齿条(...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中山，赖少川，杨昌群，王永飞，赵升吨，牛道东，张晨，张华鼎，吕阔，
申请(专利权)人：中国石化销售股份有限公司华南分公司，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：广东;44