CN105805396B - 液压驱动旋转棘轮步进式线性驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了液压驱动旋转棘轮步进式线性驱动器，在驱动器本体上设置包括第一驱动缸和第二驱动缸，分别设置复位弹簧回位；第一驱动缸、第二驱动缸的活塞杆与棘爪相配合设置，棘爪围绕转销转动，棘爪上设置有压簧，压簧给棘爪弹簧作用力，使棘爪的爪齿与棘轮配合，带动棘轮逆时针或顺时针转动；棘轮设置在动力轴上，在动力轴上还设置有主动齿轮，主动齿轮与其配对的从动齿轮啮合，通过带动从动齿轮转动输出驱动扭矩。本发明得到的驱动器，依靠驱动缸、棘轮步进式转动，能精确控制转动量，大幅度提高控制精度，确保通过阀门的流体压力恒定在设定范围内；左右两个驱动缸分别驱动其顺时针或逆时针转动，转动灵活可靠，大幅度提高节流阀的可靠性。

Description

液压驱动旋转棘轮步进式线性驱动器

技术领域

本发明涉及一种控制管道流量（压力）的节流阀驱动器，特别是水下可回收式节流阀的驱动器，节流阀主要用于调节或控制管道内液体的流量（压力）。

背景技术

在海洋石油开采中，采油树以及出油管道、输油管道等都埋设（敷设）在水下，由于各个井地层参数不同，导致从采油树中进入管道的液体（流体）的压力也差别较大，为将各个井的流体汇入同一个管汇，需要对进入各分管道的液体（流体）的压力进行调节，以使各个分管道进入总管道的流体压力基本一致，保证总管道的流体压力基本恒定在设定范围内，防止压力在设定范围以外波动。现有技术用于调节或控制管道内液体的流量（压力），其原理是基本相同的，都是采用节流阀通过调节进入管道的流体流量来调节管道内的压力，但现有节流阀普遍存在结构尺寸偏大、控制精度不高、可靠性不高，回收操作繁琐等缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有调节阀驱动器普遍存在结构复杂、控制精度不高、可靠性不高，操作繁琐以及不能回收使用等缺陷，而提供的一种结构简单、控制精度高、可显示驱动位置、能回收使用的水下可回收式节流阀驱动器。

为了实现上述目的，本发明所设计的液压驱动旋转棘轮步进式线性驱动器，包括驱动器本体，在驱动器本体上设置压力缸总成，其特征在于，所述的压力缸总成，包括第一驱动缸和第二驱动缸，第一驱动缸和第二驱动缸可以做双向往复移动；分别设置有复位弹簧，移动后在复位弹簧的弹力作用下回位；第一驱动缸的第一活塞杆与第一棘爪相配合设置，第一棘爪围绕第一转销转动，第一棘爪上设置有第一压簧，第一压簧给第一棘爪弹簧作用力，使第一棘爪的爪齿与棘轮配合，带动棘轮转动；第二驱动缸的第二活塞杆与第二棘爪相配合设置，第二棘爪围绕第二转销转动，第二棘爪上设置有第二压簧，第二压簧给第二棘爪弹簧作用力，使第二棘爪的爪齿与棘轮配合，带动棘轮转动；第一棘爪与第二棘爪分别设置在棘轮的两侧，其爪齿分别与棘轮配合，从而带动棘轮逆时针或顺时针转动；

棘轮设置在动力轴上，棘轮带动动力轴转动；在动力轴上，还设置有主动齿轮，主动齿轮与其配对的从动齿轮啮合，通过带动从动齿轮转动输出驱动扭矩。

进一步的特征是，在动力轴上，还设置有传动齿轮，传动齿轮与设置在手动转轴上的转轴齿轮啮合。

还设置有动力显示输出轴；动力显示输出轴上设置的显示轴齿轮与传动齿轮分别设置在转轴齿轮的两侧，转轴齿轮分别与传动齿轮和显示轴齿轮啮合；在动力显示输出轴上还设置有传动蜗杆，传动蜗杆与设置在涡轮轴上的涡轮啮合，带动设置在涡轮轴上的指针转动，指针指示的位置通过仪表盘显示出来。

压力缸总成进行压力驱动或者手动转轴进行手动驱动时，都可以通过指针转动的位置，经过相应的转换，将动力轴或手动转轴的转动方向以及转动圈数，通过仪表盘显示出来。

与现有技术相比，本发明得到的液压驱动旋转棘轮步进式线性驱动器具有如下优点：

1、本发明依靠驱动缸（液压缸或气缸）、棘轮步进式转动，能精确控制转动量（位移），进而大幅度提高控制精度，确保通过阀门的流体压力恒定在设定范围内。

2、左右两个驱动分别驱动棘轮步进式顺时针或逆时针转动，转动灵活可靠，大幅度提高节流阀的可靠性。

3、整体结构紧凑、小巧，整体体积小，方便运输和水下作业，便于回收。

4、还设置有手动转轴，操作者在外部转动手动转轴时，也能带动动力轴转动，实现驱动器的动力输出。尤其在第一驱动缸或第二驱动缸有故障，不能正常作用时，通过手动也能够带动本发明节流阀驱动器正常工作。本发明的驱动器拥有压力驱动和手动驱动两个驱动接口，并能够将两种驱动方式的输出转动方向与转动圈数，经过相应的转换，在仪表盘上显示出来。

5、还具有显示功能，将输入或输出转动方向与转动圈数，经过相应的转换，通过仪表盘显示出来，方便操作人员在外部就能查看，帮助其准确控制，提高控制精度。

6、结构简单，操作方便，水下使用寿命不低于20年。

附图说明

图1为本发明液压驱动旋转棘轮步进式线性驱动器剖视图；

图2为图1沿A-A向剖视图；

图中：1—驱动器本体，2—压力缸总成，3—第一驱动缸，4—第二驱动缸，5—复位弹簧， 6—第一活塞杆，7—第一棘爪，8—第一转销，9—第一压簧，10—棘轮，11—第二活塞杆，12—第二棘爪，13—第二压簧，14—第二转销，15—动力轴，16—主动齿轮，17—从动齿轮，18—传动齿轮，19—转轴齿轮，20—手动转轴，21—动力显示输出轴，22—显示轴齿轮，23—传动蜗杆，24—涡轮轴，25—指针。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例：

本实施例提供的液压驱动旋转棘轮步进式线性驱动器，如图1—2中所示，包括驱动器本体1，在驱动器本体1上设置压力缸总成2，本发明驱动器中压力缸总成2，包括第一驱动缸3和第二驱动缸4，第一驱动缸3和第二驱动缸4可以做双向往复移动，是油缸或气缸；第一驱动缸3和第二驱动缸4分别设置复位弹簧5，移动后可以在复位弹簧5的弹力作用下回位；第一驱动缸3的第一活塞杆6与第一棘爪7相配合设置（或相连接），第一棘爪7围绕第一转销8转动，第一棘爪7上（或旁边）设置有第一压簧9，第一压簧9给第一棘爪7弹簧作用力，使第一棘爪7的爪齿与棘轮10配合，带动棘轮10转动；第二驱动缸4的第二活塞杆11与第二棘爪12相配合设置（或相连接），第二棘爪12围绕第二转销14转动，第二棘爪12上（或旁边）设置有第二压簧13，第二压簧13给第二棘爪12弹簧作用力，使第二棘爪12的爪齿与棘轮10配合，带动棘轮10转动；第一棘爪7与第二棘爪12分别设置在棘轮10的两侧，其第一棘爪7与第二棘爪12的爪齿分别与棘轮10配合，从而带动棘轮10正向或反向转动，图中的顺时针或逆时针方向转动。第一驱动缸3和第二驱动缸4，分别位于开启或关闭侧，分别产生开启或关闭的作用。

其工作过程以第一驱动缸3为例说明，当第一驱动缸3的缸内进压（第一驱动缸3为油缸时进油，气缸也可以）时，第一活塞杆6移动，推动第一棘爪7，由于第一转销8的限位，第一棘爪7只能沿第一活塞杆6轴向移动方向向前移动或围绕第一转销8转动，在第一压簧9的弹簧力作用下，第一棘爪7的爪齿与棘轮10的齿槽紧密啮合，带动棘轮10逆时针（图中所示逆时针方向）转动；在棘轮10逆时针转动时，第二棘爪12的爪齿与棘轮10的接触，第二棘爪12克服第二压簧13的弹簧力，围绕第二转销14转动，不会限制棘轮10的转动；同理，当第二驱动缸4进压时，推动棘轮10顺时针转动，而且第一棘爪7也能克服第一压簧9的弹簧力，并围绕第一转销8转动，不会限制棘轮10的转动。

棘轮10设置在动力轴15上，带动动力轴15转动；在动力轴15上，还设置有主动齿轮16，主动齿轮16与其配对的从动齿轮17啮合，通过带动从动齿轮17转动输出驱动扭矩。图中所示，从动齿轮17是驱动器的驱动力的输出端，从动齿轮17上设置内螺纹的孔，通过螺纹连接将驱动器的扭矩输出；本发明的结构，通过从动齿轮17转动输出驱动扭矩带动与其连接的动力部件转动，实现本发明的动作。

在动力轴15上，还附加设置有传动齿轮18，传动齿轮18与设置在手动转轴20上的转轴齿轮19啮合，操作者在外部通过工具或控制机器人转动手动转轴20时，也能通过转轴齿轮19、传动齿轮18、动力轴15转动，通过主动齿轮16与从动齿轮17的啮合，输出驱动扭矩。本结构采用冗余设计的原则，在第一驱动缸3或第二驱动缸4有故障，不能正常工作时，通过手动也能够带动本发明驱动器的正常工作。

另外，在驱动器上还设置有动力显示输出轴21；动力显示输出轴21上设置的显示轴齿轮22与传动齿轮18分别设置在转轴齿轮19的两侧，转轴齿轮19分别与传动齿轮18和显示轴齿轮22啮合；在动力显示输出轴21上还设置有传动蜗杆23，传动蜗杆23与设置在涡轮轴24上的涡轮啮合，带动设置在涡轮轴24上的指针25转动，指针25指示的位置通过仪表盘显示出来。

当压力缸总成2进行压力驱动或者手动转轴20进行手动驱动时，都可以经过一系列传动，带动指针25转动，通过指针25转动的位置，经过相应的转换，将动力轴15或手动转轴20的转动方向以及转动圈数，通过仪表盘显示出来。方便操作人员在外部就能查看，帮助其准确控制，提高控制精度。该显示仪表及其转换等，都能采用现有技术实现，在此不详述。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种液压驱动旋转棘轮步进式线性驱动器，包括驱动器本体（1），在驱动器本体（1）上设置压力缸总成（2），其特征在于，所述的压力缸总成（2），包括第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4），第一驱动缸（3）和第二驱动缸（4）可以做双向往复移动；分别设置有复位弹簧（5），移动后在复位弹簧（5）的弹力作用下回位；第一驱动缸（3）的第一活塞杆（6）与第一棘爪（7）相配合设置，第一棘爪（7）围绕第一转销（8）转动，第一棘爪（7）上设置有第一压簧（9），第一压簧（9）给第一棘爪（7）弹簧作用力，使第一棘爪（7）的爪齿与棘轮（10）配合，带动棘轮（10）转动；第二驱动缸（4）的第二活塞杆（11）与第二棘爪（12）相配合设置，第二棘爪（12）围绕第二转销（14）转动，第二棘爪（12）上设置有第二压簧（13），第二压簧（13）给第二棘爪（12）弹簧作用力，使第二棘爪（12）的爪齿与棘轮（10）配合，带动棘轮（10）转动；第一棘爪（7）与第二棘爪（12）分别设置在棘轮（10）的两侧，当第一驱动缸（3）的缸内进压时，第一活塞杆（6）移动，带动棘轮（10）逆时针转动，在棘轮（10）逆时针转动时，第二棘爪（12）克服第二压簧（13）的弹簧力，围绕第二转销（14）转动，不会限制棘轮（10）的转动；当第二驱动缸（4）进压时，第二活塞杆（11）移动，推动棘轮（10）顺时针转动，第一棘爪（7）克服第一压簧（9）的弹簧力，并围绕第一转销（8）转动，不会限制棘轮（10）的转动；

棘轮（10）设置在动力轴（15）上，棘轮（10）带动动力轴（15）转动；在动力轴（15）上，还设置有主动齿轮（16），主动齿轮（16）与其配对的从动齿轮（17）啮合，通过带动从动齿轮（17）转动输出驱动扭矩。

2.根据权利要求1所述的液压驱动旋转棘轮步进式线性驱动器，其特征在于，在动力轴（15）上，还设置有传动齿轮（18），传动齿轮（18）与设置在手动转轴（20）上的转轴齿轮（19）啮合。

3.根据权利要求2所述的液压驱动旋转棘轮步进式线性驱动器，其特征在于，还设置有动力显示输出轴（21）；动力显示输出轴（21）上设置的显示轴齿轮（22）与传动齿轮（18）分别设置在转轴齿轮（19）的两侧，转轴齿轮（19）分别与传动齿轮（18）和显示轴齿轮（22）啮合；在动力显示输出轴（21）上还设置有传动蜗杆（23），传动蜗杆（23）与设置在涡轮轴（24）上的涡轮啮合，带动设置在涡轮轴（24）上的指针（25）转动，指针（25）指示的位置通过仪表盘显示出来。

4.根据权利要求3所述的液压驱动旋转棘轮步进式线性驱动器，其特征在于，压力缸总成（2）进行压力驱动或者手动转轴（20）进行手动驱动时，都可以通过指针（25）转动的位置，经过相应的转换，将动力轴（15）或手动转轴（20）的转动方向以及转动圈数，通过仪表盘显示出来。