CN105003733A - 一种蝶阀用液动执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种齿轮齿条式液动执行器，包括齿轮轴、主壳体、端盖、缸筒、齿条活塞杆、活塞和缸盖；主壳体左、右两侧面分别连接与其相配合的缸筒；主壳体和缸筒构成的水平通道内设置有齿条活塞杆；齿条活塞杆的两端分别位于两个缸筒内且两端分别安装有与缸筒配合的活塞；主壳体的竖直通道内设有与齿条活塞杆彼此啮合的齿轮轴；主壳体的前、后两侧面分别固定连接端盖；齿轮轴的轴端连接蝶阀的轴端；缸筒远离主壳体的一端固定连接缸盖；缸盖上设有油孔，油孔的内端处于缸筒内，油孔的外端连接与外部液压系统相连的卡道接头。该液动执行器为分段组合，方便拆卸与更换；活塞与缸筒间的密封性能好、磨损少、工作效率高，且可以监测到执行器工作状态。

Description

一种蝶阀用液动执行器
技术领域
本发明属于液动执行器领域，尤其是涉及一种蝶阀用液动执行器。
背景技术
目前，高度自动化的船用压载水、消防水系统使用的是蝶阀控制管路中的液体流量，因此需要高度自动化的蝶阀驱动执行器来控制蝶阀的工作。但是一般的执行器为了保证产品的安全性而结构不尽合理，显得机构笨重，执行效率也很低，机构寿命短。
目前，主要存在的液动执行器是齿轮齿条液压缸。它由缸筒和主体整体铸造成型，液压油驱动活塞轴在缸筒内做直线运动来传递转矩实现驱动蝶阀转动。由于齿轮和齿条间产生的附加侧向力通过活塞轴上的齿条传递给活塞，因此活塞和缸筒需要承受较大的侧向力，导致活塞和缸筒摩擦加剧，致使缸筒过早失效。由于缸筒和主体结构是整体铸造的，因此缸筒失效后需要连主体一起更换，较为麻烦与不经济。另外普通的执行器没有装有角度传感器，无法远程监控到执行器的工作情况。齿轮与输出轴间采用键连接，在长时间的转矩输出容易产生磨损，影响输出角度的控制。齿轮输出轴与执行器缸盖间装有滚动轴承，体积较大，安装精度要求较高，成本也不低。与缸筒连接的缸盖采用法兰连接，在液压力较大的时候，产生较大的缸体震动，稳定性比较差。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明旨在提供一种蝶阀用液动执行器，该液动执行器为分段组合，方便拆卸与更换；同时活塞与缸筒间的密封性能好、磨损少、工作效率高，且可以监测到执行器工作状态。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种齿轮齿条式液动执行器，包括齿轮轴、主壳体、端盖、缸筒、齿条活塞杆、活塞和缸盖；所述主壳体内部中空且左、右两侧面开有相对应的第一圆孔；所述主壳体的第一圆孔处分别连接与其相配合的缸筒；所述主壳体和缸筒构成的水平通道内设置有齿条活塞杆；所述齿条活塞杆的两端分别位于两个缸筒内，且两端分别安装有与缸筒配合的活塞；所述活塞直径大于第一圆孔的直径；
所述主壳体的竖直通道内设有齿轮轴，所述齿轮轴和齿条活塞杆相互垂直且彼此啮合；所述主壳体的前、后两侧面分别固定连接端盖，所述主壳体的前、后两侧面开有与齿轮轴同轴的第二圆孔，所述端盖上开有与齿轮轴的轴端相配合的第三圆孔；所述齿轮轴的其中一个轴端连接蝶阀的轴端；所述缸筒远离主壳体的一端固定连接缸盖；所述缸盖上设有油孔，所述油孔的内端处于缸筒内，所述油孔的外端连接卡道接头的一端，所述卡道接头的另一端连接外部液压系统。
进一步的，所述齿轮轴的一端设有方形凹孔，所述方形凹孔与蝶阀的轴端配合连接；另一端设有矩形凹槽，所述矩形凹槽与角度传感器的旋转轴配合连接。
进一步的，所述活塞的外壁设有第一环槽，沿主壳体至缸盖的方向在所述第一环槽内依次装配有活塞用支撑环和孔用Yx型密封圈。
进一步的，所述端盖的第三圆孔内开有第二环槽，所述第二环槽内安装有衬套，所述衬套的内孔与齿轮轴的轴端配合。
进一步的，所述缸盖与缸筒依次通过平垫圈、法兰螺母和双头螺栓连接。
进一步的，所述缸盖中心开有孔，孔内依次安装有组合密封垫圈、防松螺栓和球头螺栓。
进一步的，所述齿条活塞杆与活塞通过螺纹连接，且齿条活塞杆的螺纹端设有O型密封圈，所述齿条活塞杆的截面为圆弧状。
进一步的，所述端盖通过内六角圆柱头螺钉与主壳体连接，且连接处安装有O型密封圈。
进一步的，所述缸筒和缸盖、所述缸筒和主壳体的连接处均设有O型密封圈。
本发明的有益效果：
本发明所述的蝶阀用液动执行器，通过主壳体、齿轮轴、端盖、缸筒、齿条活塞杆、活塞和缸盖的组合结构，实现了液动执行器的分段组合，避免了传统整体铸造，方便拆卸与更换；在齿轮轴的一端连接角度传感器，通过显示可观测到蝶阀运动的状态，并产生电信号发送至上位机进行监测；在活塞外侧安装活塞用支撑环和孔用Yx型密封圈，防止液压油推动活塞在缸筒内做直线运动的时候产生泄漏，起到滑动密封的作用；在端盖的第三圆孔内设置与齿轮轴配合的衬套，代替了常见的滑动轴承，以减少齿轮轴的活动磨损，减小执行器的体积；缸筒和缸盖通过平垫圈、法兰螺母和双头螺栓连接，相比常见的法兰连接有更好的固定效果和减震效果；缸盖中心装配有组合密封垫圈、防松螺栓和球头螺栓，以起到限位调整活塞运动位置的作用，组合密封圈用于液压油密封，防松螺栓防止球头螺栓和组合密封圈的松动；端盖和主壳体、主壳体和缸筒、缸筒和缸盖的连接处均设有O型密封圈，起到静密封的作用。
附图说明
图1为本发明所述蝶阀用液动执行器的立体图。
图2为本发明所述蝶阀用液动执行器的主视图。
图3为图2中A-A剖视图。
图4为齿轮轴三维示意图。
图5为活塞齿条轴三维示意图。
附图标记说明如下：
1-齿轮轴；2-主壳体；3-缸筒；4-齿条活塞杆；5-活塞；6-活塞用支撑环；7-孔用Yx型密封圈；8-缸盖；9-平垫圈；10-法兰螺母；11-双头螺栓；12-组合密封垫圈；13-防松螺栓；14-球头螺栓；15-卡道接头；16-端盖；17-角度传感器；18-衬套；19-内六角圆柱头螺钉。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明；但本发明的保护范围并不限于此。
如图1和图2所示，一种蝶阀用液动执行器，包括齿轮轴1、主壳体2、端盖16、缸筒3、齿条活塞杆4、活塞5和缸盖8；所述主壳体2内部中空，且左、右两侧面开有相对应的第一圆孔；所述主壳体2的第一圆孔处分别螺纹连接缸筒3，并在连接处设置O型密封圈起到静密封的作用；所述主壳体2和缸筒3构成的水平通道内设置有齿条活塞杆4；如图5所示，所述齿条活塞杆4的截面为圆弧状。所述齿条活塞杆4的直径小于第一圆孔的直径，缸筒3的直径略大于第一圆孔的直径，所述齿条活塞杆4的两端分别位于两个缸筒3内。所述齿条活塞杆4的两端连接与缸筒3相配合的活塞5，所述活塞5的外壁设有第一环槽，所述第一环槽内沿活塞5前进方向依次装配有活塞用支撑环6和孔用Yx型密封圈7，防止液压油推动活塞在缸筒内做直线运动的时候产生泄漏，起到滑动密封的作用；所述缸盖8与缸筒3的四个边角处依次通过平垫圈9、法兰螺母10和双头螺栓11固定连接，相比常见的法兰连接有更好的固定效果和减震效果；此外，在连接处设置O型密封圈，起到静密封的作用；在缸盖8的中心开设孔，孔内依次安装有组合密封垫圈12、防松螺栓13、和球头螺栓14，以起到限位调整活塞运动位置的作用，组合密封圈用于液压油密封，防松螺栓防止球头螺栓和组合密封圈的松动。
所述主壳体2的竖直通道内设有齿轮轴1，所述齿轮轴1和齿条活塞杆4相互垂直且彼此啮合；所述主壳体2的前、后两侧面开有与齿轮轴1同轴的第二圆孔，所述端盖16上开有与齿轮轴1的轴端相配合的第三圆孔；所述齿轮轴1的两轴端伸出第三圆孔；所述主壳体2的前、后两侧面分别通过内六角圆柱头螺钉19固定连接端盖16，且连接处安装有O型密封圈；所述端盖16的第三圆孔内开有第二环槽，所述第二环槽内安装有衬套18，所述衬套18的内孔与齿轮轴1配合。
如图3和图4所示，所述齿轮轴1的一端设有方形凹孔，所述方形凹孔与蝶阀的轴端配合连接；齿轮轴1的另一端设有矩形凹槽，所述矩形凹槽与角度传感器17的旋转轴配合连接。如图2所示，所述缸筒3远离主壳体2的一端固定连接缸盖8；所述缸盖8上设有油孔，所述油孔的内端处于缸筒3内，所述油孔的外端连接卡道接头15的一端，所述卡道接头15的另一端连接外部液压系统。
工作过程为：
工作时，外部液压系统从一侧缸盖8中注入液压油进入卡道接头15，后经缸盖8上的油孔流出进入缸筒3中，液压油由于液压力推动缸筒3中的活塞5运动，活塞5带动齿条活塞杆4做直线运动，由于齿条活塞杆4与齿轮轴1的齿轮啮合，齿条活塞杆4在做直线运动的同时也带动着齿轮轴1实现转动，齿轮轴1一端连接着蝶阀的转动轴，另一端连接着角度传感器17，进而带动蝶阀和角度传感器17转动。活塞5运动至主体2接触端无法运动时，此时蝶阀旋转90°完全开启，关闭过程则是在另外一侧缸盖8内注入液压油，过程同上。
所述实施例为本发明的优选的实施方式；但本发明并不限于上述实施方式；在不背离本发明的实质内容的情况下；本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种齿轮齿条式液动执行器，其特征在于，包括齿轮轴(1)、主壳体(2)、端盖(16)、缸筒(3)、齿条活塞杆(4)、活塞(5)和缸盖(8)；所述主壳体(2)内部中空且左、右两侧面开有相对应的第一圆孔；所述主壳体(2)的第一圆孔处分别连接与其相配合的缸筒(3)；所述主壳体(2)和缸筒(3)构成的水平通道内设置有齿条活塞杆(4)；所述齿条活塞杆(4)的两端分别位于两个缸筒(3)内，且两端分别安装有与缸筒(3)配合的活塞(5)；所述活塞(5)的直径大于第一圆孔的直径；
所述主壳体(2)的竖直通道内设有齿轮轴(1)，所述齿轮轴(1)和齿条活塞杆(4)相互垂直且彼此啮合；所述主壳体(2)的前、后两侧面分别固定连接端盖(16)，所述主壳体(2)的前、后两侧面开有与齿轮轴(1)同轴的第二圆孔，所述端盖(16)上开有与齿轮轴(1)的轴端相配合的第三圆孔；所述齿轮轴(1)的其中一个轴端连接蝶阀的轴端；所述缸筒(3)远离主壳体(2)的一端固定连接缸盖(8)；所述缸盖(8)上设有油孔，所述油孔的内端处于缸筒(3)内，所述油孔的外端连接卡道接头(15)的一端，所述卡道接头(15)的另一端连接外部液压系统。
2.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条式液动执行器，其特征在于，所述齿轮轴(1)的一端设有方形凹孔，所述方形凹孔与蝶阀的轴端配合连接；另一端设有矩形凹槽，所述矩形凹槽与角度传感器(17)的旋转轴配合连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种齿轮齿条式液动执行器，其特征在于，所述活塞(5)的外壁设有第一环槽，沿主壳体(2)至缸盖(8)的方向在所述第一环槽内依次装配有活塞用支撑环(6)和孔用Yx型密封圈(7)。
4.根据权利要求1或2所述的一种齿轮齿条式液动执行器，其特征在于，所述端盖(16)的第三圆孔内开有第二环槽，所述第二环槽内安装有衬套(18)，所述衬套(18)的内孔与齿轮轴(1)的轴端配合。
5.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条式液动执行器，其特征在于，所述缸盖(8)与缸筒(3)依次通过平垫圈(9)、法兰螺母(10)和双头螺栓(11)连接。
6.根据权利要求5所述的一种齿轮齿条式液动执行器，其特征在于，所述缸盖(8)中心开有孔，孔内依次安装有组合密封垫圈(12)、防松螺栓(13)和球头螺栓(14)。
7.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条式液动执行器，其特征在于，所述齿条活塞杆(4)与活塞(5)通过螺纹连接，且齿条活塞杆(4)的螺纹端设有O型密封圈，所述齿条活塞杆(4)的截面为圆弧状。
8.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条式液动执行器，其特征在于，所述端盖(16)通过内六角圆柱头螺钉(19)与主壳体(2)连接，且连接处安装有O型密封圈。
9.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条式液动执行器，其特征在于，所述缸筒(3)和缸盖(8)、所述缸筒(3)和主壳体(2)的连接处均设有O型密封圈。
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