阅读说明：本技术 一种防爆型数字化电控液压执行机构 (Explosion-proof digital electric control hydraulic actuating mechanism ) 是由 常海城 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于含氢环境,防爆等级达到Ex d e II C T6的数字化电控液压执行机构,执行机构包含具备内隔爆设计的两位三通高速电磁阀阀室、具备外隔爆设计的防爆外壳；执行机构通过两位三通高速电磁阀对负载设备实现数字化控制。防爆外壳内部分隔成：隔爆外室、隔爆内室；两位三通高速电磁阀阀室具备内隔爆设计,其与防爆外壳的接合面采用端面密封接触配合,结合面长度及接合面间隙符合隔爆等级要求；电磁阀驱动电路板部件设置于隔爆内室内；接线端子排设置于隔爆外室内；防爆穿线套设置于隔爆内室和隔爆外室之间的隔断上；阻燃电缆线穿过防爆穿线套连接电路板部件和接线端子排；防爆穿线套上的螺纹端内填充成型阻燃橡胶。(The invention discloses a digital electrically-controlled hydraulic actuator which is suitable for a hydrogen-containing environment and has an explosion-proof grade reaching Ex d e II C T6, wherein the actuator comprises a two-position three-way high-speed solenoid valve chamber with an inner explosion-proof design and an explosion-proof shell with an outer explosion-proof design; the actuating mechanism realizes digital control on the load equipment through a two-position three-way high-speed electromagnetic valve. The interior of the explosion-proof shell is divided into: the explosion-proof outer chamber and the explosion-proof inner chamber; the two-position three-way high-speed solenoid valve chamber is provided with an inner explosion-proof design, the joint surface of the two-position three-way high-speed solenoid valve chamber and the explosion-proof shell are in end surface sealing contact fit, and the length of the joint surface and the gap of the joint surface meet the requirement of explosion-proof grade; the electromagnetic valve driving circuit board component is arranged in the explosion-proof inner chamber; the wiring terminal block is arranged in the explosion-proof outer chamber; the explosion-proof threading sleeve is arranged on a partition between the explosion-proof inner chamber and the explosion-proof outer chamber; the flame-retardant cable penetrates through the explosion-proof threading sleeve to be connected with the circuit board part and the wiring terminal strip; and the thread end on the explosion-proof threading sleeve is filled with formed flame-retardant rubber.)

一种防爆型数字化电控液压执行机构

技术领域

本发明涉及数字化电控液压技术领域，提出一种***性气体环境用电控液压执行机构，其核心部件为一种大流量平衡型锥阀式高速电磁阀，能够应用于防爆环境下压缩机无级气量调节系统、阀门控制系统、液压控制系统及冲压设备。

背景技术

大型往复式压缩机无级气量调节系统采用两位三通高速电磁阀作为无级调节执行机构的核心部件，阀控器发送控制信号实现两位三通电磁阀的阀位切换，将液压能转化为机械能，实现进气阀的可控延迟关闭，返回不需要压缩的气量，从而使压缩机负荷得到连续稳定调节。根据压缩机使用的***性气体环境要求，无级气量调节执行机构总成必须取得合格的防爆认证，具备完善的外隔爆设计和内隔爆设计，以提高产品使用安全性，满足石化和化工现场的防爆规范和使用要求。

作为无级气量调节执行机构的核心部件，两位三通高速电磁阀在正常运行时，将能产生电弧火花的PCB驱动电路板部件置于防爆外壳内，防爆外壳承受内部***压力而不致损失，并保证内部火焰气体通过间隙传播时，能够降低能量，不足以引爆壳外的***性气体，提高产品的使用安全性。两位三通高速电磁阀总成称为阀室，阀室还具备完善的内隔爆结构，保证内部火焰气体通过各结合面间隙传播时，能够降低能量，防止点燃阀室内部油性挥发性气体、或泄漏的危险工艺气体。

发明内容

本发明目的是：提出一种防爆等级达到Ex d e II C T6的***性气体环境用数字化电控液压执行机构防爆设计结构，解决的问题是提供一种能够达到石化和化工领域II区C防爆要求的压缩机无级气量调节执行机构。

1．本发明的技术方案是：一种防爆等级达到Ex d e II C T6的***性气体环境用压缩机无级气量调节执行机构，包括两位三通高速电磁阀总成，对于多个从机采用ModbusRS485工业总线控制；包括有能包覆产生火花电弧的电路板部件的防爆外壳；所述防爆外壳内部分隔成了顺次相邻的：隔爆外室、隔爆内室；两位三通高速电磁阀阀室具备内隔爆设计，其与防爆外壳的接合面采用端面密封接触配合，结合面长度及接合面间隙符合隔爆等级要求；电磁阀驱动电路板部件设置于隔爆内室内；接线端子排设置于隔爆外室内；防爆穿线套设置于隔爆内室和隔爆外室之间的隔断上；阻燃电缆线穿过防爆穿线套连接电路板部件和接线端子排；防爆穿线套上的螺纹端内填充成型阻燃橡胶；成型阻燃橡胶内设置有用于布置阻燃电缆线的引线穿孔；防爆穿线套端口处的阻燃电缆线通过灌胶料填充固定；防爆穿线套则通过胶粘处理固定在隔爆内室和隔爆外室之间的隔断上；防爆外壳上设置有内部接地组件和外部接地组件。

优选的是，所述两位三通高速电磁阀包括阀体、电磁线圈、阀芯、进油口、出油口和控制口；所述阀芯通过连接螺钉和衔铁连为一体，配合于阀体内的油腔中；所述进油口、出油口、控制口均与油腔连通；电磁线圈驱动所述阀芯伸缩往复；所述两位三通高速电磁阀的接线端连至所述驱动电路板部件接线端子。

优选的是，所述防爆外壳与所述阀体的配合面宽度为19mm或其它等效宽度。

优选的是，阻燃橡胶层的厚度为1mm或其它等效厚度，阻燃橡胶层的宽度为9mm或其它等效宽度。

本发明的优点是：

1.本方案结构紧凑、响应快速、动作精确、重复性好、抗污染能力强、内泄漏小、可靠性高，最显著的特点是该产品能够直接接受数字信号实现对液压柱塞直线运动的高速控制。

2.本方案产品提高了无级执行机构的防爆等级，防爆等级达到Ex d e II C T6，满足氢气环境下对电气设备的防爆要求，解决了无级执行机构高速电磁阀总成的内、外隔爆设计问题。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为隔爆型数字化电控液压执行机构的剖面图；

图2为图1中Ⅱ区的局部放大图；

图3为图1中Ⅰ区的局部放大图；

图4为图3中B-B截面的剖面图；

图5为***性气体环境用压缩机无级气量调节执行机构的外部侧视图；

图6为***性气体环境用压缩机无级气量调节执行机构的外部正面图；

其中：1、顶盖；2、密封垫；3、防爆外壳；4、接线端子组件；5、螺母；6、冷压接头组件；7、阀室（包含高速电磁阀阀体）；8、公制减震隔离柱；9、电路板；10、全金属六角锁紧螺母；12、电缆格兰头；13、内接地垫片；14、垫圈；15、内六角圆柱头螺钉；16、十字槽盘头螺钉；20、方垫片；21、方垫片；22、阻燃电缆线；23、过线塞；24、螺塞；25、穿线套；26、环氧树脂；27、线圈外壳；28、线圈罩；29、PET材料；30、电磁线圈；31、铁芯组件；32、内六角沉头螺钉；33、阀芯；34、底座组件；35、阀体；36、阀壳；39、内接地标牌。

具体实施方式

本发明的较佳实施例：

一种***性气体环境用压缩机无级气量调节执行机构，包括Modbus RS485工业总线控制的两位三通高速电磁阀，两位三通高速电磁阀包括阀体、电磁线圈、阀芯、进油口、出油口和控制口。阀芯则配合于阀体内的油腔中，进油口、出油口、控制口均与油腔连通。电磁线圈驱动阀芯伸缩，来控制油腔与出油口的通断。

为了满足两位三通高速电磁阀在***性气体环境下的安全性，不仅在两位三通高速电磁阀外增加了外部防爆设计，同时在两位三通高速电磁阀内增加了内隔爆设计。

具体结构如图1至5所示，全面展示了本方案的技术要点。如图1中，最左侧为顶盖1，顶盖1是安装在防爆外壳3的电气室开口上，且通过密封垫2进行密封处理。防爆外壳3的右侧对接至阀壳36上，且阀体35与防爆外壳3在此处的防爆结合面其重叠长度需要大于12.6mm，配合处口径差小于0.15mm。

如图1所示，将防爆外壳3及阀体35配合形成的空间进行了功能性的划分，即阀室、密封室、电气室。阀室即阀壳36内部的腔室，密封室即阀壳36与防爆外壳3中部隔断之间的腔室，电气室即防爆外壳中部隔断与顶盖1之间的腔室。其中，在电气室中设置了接线端子组件4，同时在隔断上设置了防爆接头。阻燃电缆线22穿过防爆接头，从而连接至密封室中的电路板部件和电气控制件。在密封室内，电路板9通过全金属六角锁紧螺母10固定至阀壳36端面上的公制减震隔离柱8。阀室内设置了液压执行装置7，液压执行装置7的接入端则通过螺母5及冷压接头组件6连接至密封室内电路板9的接线端上。

如图2所示，在阀室的液压执行装置包括了电磁组件，在铁芯组件31内埋入了电磁线圈30，铁芯组件31是注塑封装在PET材料29（30%玻璃纤维）中，PET材料29外套一层线圈罩28后安装在线圈外壳27中，线圈外壳27外侧为阀室。PET材料29右侧对接底座组件34，铁芯组件31的轴向上通过一根内六角沉头螺钉32连接阀芯33，阀芯33穿过底座组件34且阀芯33上套装弹簧。阀芯33外部为阀体35，阀体35与线圈外壳27对接。其中，内六角沉头螺钉32处的隔爆螺纹精度不低于6H/6g，螺距不小于0.7mm，螺纹拧入长度为8mm，螺纹的啮合扣数大于10mm。

如图3所示，在防爆接头的轴孔内设置了穿线套25，穿线套25内塞入过线塞23，阻燃电缆线22则穿过过线塞23。在防爆接头的开口内塞入螺塞24，螺塞24的后端嵌在过线塞23与穿线套25之间，在螺塞24口内填充环氧树脂26，环氧树脂按照Q/14D09.1-2010标准，其灌封长度不小于9mm。其中，过线塞23外表面的隔爆结合面长度L不小于16mm，其外径配合差不大于0.15mm。螺塞上隔爆螺纹精度不惜与6H/6g，螺距不小于0.7mm，螺纹拧入长度为14mm，螺纹的啮合扣数大于9mm。

如图4和5所示，在防爆外壳的侧表面设置了外接地端，防爆外壳的正面表设置了内接地端，外接地端包括外接地垫片21，内接地端包括内接地垫片13。两个接地垫片分别由各自相应的垫圈14、内六角圆柱头螺钉15、方垫片20进行固定。在外接地端的上侧还设置了接地标牌40，内接地端的一侧设置内接地标牌39。在防爆外壳的正表面上还设置了电缆格兰头12和防爆等级面板，防爆等级面板由十字槽盘头螺钉16来固定。

综合上述结构，本方案的特点包括以下几个方面：

1)防爆外壳与开关电磁阀配合面尺寸设计：

防爆外壳是安装于两位三通高速电磁阀外，其与两位三通高速电磁阀的端部对接。高速开关电磁阀在正常运行时，将能产生火花电弧的电路板部件置于防爆外壳内，防爆外壳承受内部***压力而不致损失，并保证内部火焰气体通过间隙传播时，降低能量，不足以引爆壳外的***性气体，提高产品的使用安全性。

为防止防爆外壳内部的火焰气体通过开关电磁阀壳体与防爆外壳的间隙传播至壳外，防爆外壳的关键部位设计尺寸如下：开关阀壳体与防爆外壳的配合面宽度为19mm；防爆外壳壁厚尺寸最小值为7mm。

2）阻燃电线及隔爆接头设计：

选用与防爆外壳尺寸匹配的标准隔爆接头，并在隔爆接头上的螺纹端内用成型阻燃橡胶填料或环氧树脂进行填充（成型阻燃橡胶填料或环氧树脂中预留有引线穿孔）。将阻燃电缆线通过成型阻燃橡胶填料或环氧树脂内的引线穿孔穿过隔爆接头，并在隔爆接头两端根据装配要求预留一定长度，然后用灌胶料将电线固定；将隔爆接头通过胶粘处理后固定在隔爆外壳上，从而完成隔爆接头的安装。具体操作时，将成型阻燃橡胶填料压入隔爆接头中后进行收口，起防爆作用。将阻燃电线调整好后灌注填料，起防水作用。最终形成隔爆区，从而起到防爆、防水的作用。

同时，防爆外壳顶盖上覆盖一层1mm、宽度为9mm的阻燃橡胶，不仅可以起到阻燃作用，而且可以起到密封作用，对于降低内部能量起到一定的保护作用。

3）防爆外壳内部、外部接地设计：

防爆外壳上设计有内部接地组件和外部接地组件，接地后形成安全回路，防止发生漏电、触电等安全事故。

4）无级执行机构高速电磁阀总成的内隔爆设计：

内隔爆体现在内隔爆结合面的设计，特别是内隔爆结合面的结构和长度。两位三通高速电磁阀阀体与两位三通高速电磁阀阀室外壳的配合面形成内隔爆结合面，隔爆结合面宽度L≧14.5mm；结合面隔爆间隙（直径差）ic≦0.15mm。同时，两位三通高速电磁阀阀体与两位三通高速电磁阀阀室外壳的配合面也形成内隔爆结合面，隔爆结合面宽度L≧9.5mm，结合面隔爆间隙（直径差）ic=0.005mm~0.01mm。

具体例举下列组合以说明上述保护范围中定义的“其他等效值”：

综上所述，本***性气体环境用无级气量调节执行机构能确保高速开关电磁阀在正常运行时，将产生火花电弧的电路板部件完全置于防爆外壳内，防爆外壳承受内部***压力而不致损失，并保证内部火焰气体通过间隙传播时，降低能量，不足以引爆壳外的***性气体，提高产品的使用安全性。同时，具备的内隔爆结构设计能保证内部火焰气体通过各结合面间隙传播时，能够降低能量，防止点燃阀室内部油性挥发性气体、或泄漏的危险工艺气体。

例举一个应用于***性气体环境的压缩机无级气量调节系统，型号为SDEHA-2的数字化电控液压执行机构的基本性能参数：

1）工作电压：20VDC～28VDC,额定电压24VDC。

2）工作压力：8MPa～14MPa。

3）结构形式：两位三通常开式。

4）工作电流：启动电流14A；维持电流4A。

5）线圈电阻：0.25Ω±0.05Ω(20℃)。

6）绝缘电阻：≥100MΩ(500VDC下)。

7）工作温度：-40℃～+80℃。

8）防护等级：IP65。

9）防爆等级：Ex d e II C T6。

10）***性气体环境：1区和2区。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明的所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。