CN106989175B - 转叶式舵机动叶一体化密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种转叶式舵机动叶一体化密封装置；解决的技术问题：针对背景技术中提及的当前转叶舵机工作腔密封不足的技术问题。采用的技术方案：一种转叶式舵机动叶一体化密封装置，包括上缸盖，动叶，缸体，舵轴，静叶密封条，静叶，第一密封件，第二密封件，和动叶密封条；第一密封件、动叶密封条和第二密封件构成转叶式舵机动叶一体化密封装置的密封条，密封条包括用于密封动叶两端端面的端面密封条和密封动叶侧面的侧面密封条；密封条内的端面密封条的截面和侧面密封条的截面均为“C”字型。优点：本转叶式舵机动叶一体化密封装置，提高密封装置的密封效果，减少泄漏发生的可能性，提高可靠性，同时降低装配操作的难度。

Description

转叶式舵机动叶一体化密封装置

技术领域

本发明涉及一种转叶式舵机动叶一体化密封装置，属于液压执行件的密封装置，从属于机械密封。具体应用于转叶式舵机液压工作腔的密封。

背景技术

舵机是船舶实现操舵、控制航向的动力装置。转叶式舵机作为舵机中的一种类型，可直接与舵轴安装在一起，带动舵作往复摆动，不需再安装舵柄等其他辅助转舵机构，因而如果工作油液压力不变，其输出转舵力矩为一定值，与转舵角无关。其总体结构如图1和2，包括，上缸盖1，上缸盖密封圈2，动叶密封条3，动叶4，缸体底面密封圈5，缸体6，舵轴7，静叶密封条8和静叶9；通过静叶及密封条、动叶及密封条、上缸盖及密封圈、缸体内侧面、缸体底面及密封圈，分隔成6个工作腔A1、B1、A2、B2、A3、B3，每3个相间的密封腔连通为1个工作腔，即A1、A2、A3连通，B1、B2、B3连通，这样在液压系统的控制下，便可实现转叶直接带动舵轴在正反两方向作旋转运动，实现操舵的功能。转叶式舵机具有易于集成、方便安装、转角范围宽等优点，但加工制造精度要求高，密封技术较为复杂。通常密封条有两种类型：金属密封和橡胶密封；金属密封摩擦力小，使用寿命相对长，包容性和顺应性差；橡胶密封摩擦阻力相对大，寿命相对短，包容性和顺应性较好；但随着密封材料的不断进步，这种分类也不尽然。目前，大部分转叶式舵机制造采用橡胶类高分子复合材料密封。

转叶式舵机的效率和是否失效完全取决于其工作腔的密封装置。当前，密封薄弱环节处于上缸盖、缸体下底面密封圈(图1中所示2和5)分别与动叶密封条(图1中所示的3)的横向部分两两结合部位，压力腔承压时上缸盖和缸体底面存在微变形，而构成密封腔的密封条和密封圈分别安装在动叶和上缸盖、缸体下底面上，工作时密封条和密封圈需要反向而行，很难协调一致，极易导致泄漏发生，使得稳舵失败甚至失效，影响舵机的正常使用，甚至航行安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对背景技术中提及的当前转叶舵机工作腔密封不足的技术问题。

本发明的设计思想是，针对当前转叶式舵机工作腔密封不足而提出的。提出一种液压执行件工作腔的密封，应用于转叶式舵机，将液压工作腔所有的密封条均设计和安装在动叶上，上下端密封条采取一体化制作，进一步提高密封效果和可靠性，同时，降低加工和装配的工艺难度，提高工效，降低制造成本。

本发明的目的是进一步提高密封装置的密封效果，减少泄漏发生的可能性，提高可靠性，同时降低装配操作的难度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种转叶式舵机动叶一体化密封装置，包括上缸盖，动叶，缸体，舵轴，静叶密封条和静叶，在上缸盖与动叶顶部之间设置的第一密封件，在缸体底部与动叶底部之间也设置的第二密封件，在动叶与缸体内壁之间设置至少一条动叶密封条；静叶及静叶密封条、动叶及动叶密封条、上缸盖及第一密封件、缸体内侧面、缸体底面及第二密封件，分隔成6个工作腔A1、B1、A2、B2、A3、B3；每3个相间的密封腔连通为1个工作腔，即A1、A2、A3连通，B1、B2、B3连通；

第一密封件、动叶密封条和第二密封件构成转叶式舵机动叶一体化密封装置的密封条，密封条包括用于密封动叶两端端面的端面密封条和密封动叶侧面的侧面密封条；端面密封条与侧面密封条之间的连接接口在缸体的侧面上；密封条内的端面密封条的截面和侧面密封条的截面均为“C”字型；

在动叶顶部和底部上均开设与端面密封条相配合的端面密封条槽，在动叶的侧面开设与侧面密封条相配合的侧面密封条槽，侧面密封条槽与端面密封条槽相连通；密封条安装在端面密封条槽和侧面密封条槽内，密封条上的“C”字型槽口朝内，密封条上与“C”字型槽口相对的面为密封面，密封条的密封面与对应的缸体内表面和上缸盖内表面之间构成密封工作腔；

在动叶上设置分别设置与A1、A2、A3连通的工作腔相连通的工作腔连通孔K1和与B1、B2、B3连通的工作腔相连通的工作腔连通孔K2，工作腔连通孔K1和工作腔连通孔K2上、下错开设置且位于不同的高度。

本解决方案是将原上缸盖密封圈、缸体底面密封圈(即图1中所示的标注2和5)全部集成到动叶上，如附图3和4中所示的23，这样即使上缸盖和缸体底面在工作承压时存在微变形，因密封条和圈形成整体，在采用静压密封的情况下，可以形成动态补偿，而且运行方向相同，控制协调简便，从而减少甚至杜绝泄漏的发生。

所谓静压密封即将压力腔的工作油引入到密封槽内(通过设置的单向阀安装孔和静压力密封进油孔引入)，在保证密封条与密封条槽过盈配合的情况下形成承压油槽，从而使得密封条的密封面产生压力，紧密贴合在与之对应的接触面上，而且此压力可以跟随舵机工作压力的变动而正相应动态补偿，从而既可以保证密封效果，又可以减少密封条的磨损，使用中即使密封条有正常的磨损，可以通过静压力进行动态补偿，延长密封条的使用寿命。

本发明技术方案中的转叶式舵机动叶一体化密封装置的密封条，安装时密封条的槽口朝内，密封条上与“C”字型槽口相对的面为密封面，密封条的密封面与对应的缸体内表面和缸盖内表面构成密封工作腔。该密封条采用标准油封材料聚氨酯橡胶复合材料，具体应用时需考虑与转叶舵机工作压力对等的强度和硬度。该密封条的上下端面密封条与侧面密封条采用一体化成型，避免直角拐角处连接不好，造成泄漏，将接口放在缸体侧面，接口采用错层连接，实际使用时可辅助采用热熔或耐油持久胶联方式，进一步提高密封的可靠性和耐久性，在密封条制作模具和成本许可的情况下，可考虑侧面密封条的整体制作，彻底消除接头，装配时因密封条有一定的弹性，可以将转叶的上下头部分别移入整体密封条框架内，再分别将密封条压入对应的槽内，实现整体一次装配。

本发明技术方案中的动叶，在侧面和上下底面设计和加工密封条槽，槽宽d2的尺寸，主要是保证密封面有足够的密封压力，密封条的宽度尺寸需与之对应，保证密封条与槽形成过盈配合；槽深d1的尺寸设计，主要考虑密封装配后与各接触面有过盈配合的预紧压力。k3处需两侧装配单向阀，保证静压密封油可以进入密封腔，且舵机停止运行时有持久的静压力，同时又避免影响各个连通工作腔的正常工作。连通工作腔的连通孔，设计在不同的高度，分别是k1和k2,俯视图叠加在一起。

采用本发明技术方案完成的舵机装配完成后，首次工作测试须关闭舵机出油口，通过进油口向舵机输入压力油，并在设定的工作压力下保压一段时间，保证各密封槽中充满压力油，这样在双侧单向阀的作用下，密封槽中始终充满液压油，密封条的静压密封将持久存在。

对本发明技术方案的改进，在动叶侧面上开设单向阀安装孔和静压力密封进油孔，静压力密封进油孔连通位于侧面密封条槽内的侧面密封条。

对本发明技术方案的改进，密封条的侧面密封条为双密封条，双密封条之间设置间隔。密封条的侧面密封条采用双密封条，具体应用时可根据需要选用单条密封。

对本发明技术方案的改进，动叶密封条的数量为三条且均布设置。

本发明技术中提及的转叶式舵机为现有技术中的常规技术产品，其转叶式舵机内有自身的液压系统，此液压系统也为常规技术。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

1、本发明的转叶式舵机动叶一体化密封装置，在同样采用静压密封的情况下，可以使密封条集成安装在动叶上，从而保证密封条同向而行，降低控制难度，提高密封的可靠性和密封效果；同时减少交叉加工和装配，降低了工艺难度。

2、本发明的转叶式舵机动叶一体化密封装置，提高密封装置的密封效果，减少泄漏发生的可能性，提高可靠性，同时降低装配操作的难度。

附图说明

图1是现有技术中的转叶式舵动静压油封总体结构。

图2是图1的A向视图。

图3是本发明的转叶式舵动静压油封总体结构。

图4是图3中的A向视图。

图5是动叶的结构示意图。

图6是图5的俯视图。

图7是密封条的结构示意图。

图8是图7的A-A剖视图。

图9是图7的B-B剖视图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图1-9和具体实施方式做进一步的描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图3和4所示，为本实施例的转叶式舵机动叶一体化密封装置，包括上缸盖1，动叶4，缸体6，舵轴7，静叶密封条8和静叶9，在上缸盖1与动叶4顶部之间设置的第一密封件，在缸体6底部与动叶4底部之间也设置的第二密封件，在动叶4与缸体6内壁之间设置至少一条动叶密封条3；静叶9及静叶密封条8、动叶4及动叶密封条3、上缸盖1及第一密封件、缸体内侧面、缸体底面及第二密封件，分隔成6个工作腔A1、B1、A2、B2、A3、B3；每3个相间的密封腔连通为1个工作腔，即A1、A2、A3连通，B1、B2、B3连通。动叶密封条3的数量为三条且均布设置。

如图7所示，第一密封件、动叶密封条和第二密封件构成转叶式舵机动叶一体化密封装置的密封条23，密封条23包括用于密封动叶4两端端面的端面密封条和密封动叶4侧面的侧面密封条；端面密封条为第一密封件和第二密封件，侧面密封条为三条且均布设置的动叶密封条3。

端面密封条与侧面密封条之间的连接接口在缸体6的侧面上；密封条23内的端面密封条的截面和侧面密封条的截面均为“C”字型。

在动叶4顶部和底部上均开设与端面密封条相配合的端面密封条槽C1，在动叶4的侧面开设与侧面密封条相配合的侧面密封条槽，侧面密封条槽与端面密封条槽C1相连通；密封条23安装在端面密封条槽C1和侧面密封条槽内，密封条23上的“C”字型槽口朝内，密封条23上与“C”字型槽口相对的面为密封面，密封条23的密封面与对应的缸体6内表面和上缸盖1内表面之间构成密封工作腔。动叶设计如附图5所示，侧面和上下底面设计和加工密封条槽，槽宽d2的尺寸，主要是保证密封面有足够的密封压力，同时保证密封条安装后的过盈量；槽深d1的尺寸设计，需保证密封条装配后与各接触面的过盈量。k3处两侧须装配高可靠性单向阀。各配合面的尺寸和形位公差达到7级以上精度等级，表面粗糙度均需达到0.4以上。

如图4所示，在动叶4上设置分别设置与A1、A2、A3连通的工作腔相连通的工作腔连通孔K1和与B1、B2、B3连通的工作腔相连通的工作腔连通孔K2，工作腔连通孔K1和工作腔连通孔K2上、下错开设置且位于不同的高度。

如图6所示，在动叶4侧面上开设安装单向阀21的单向阀安装孔K3和静压力密封进油孔K4，静压力密封进油孔K4连通位于侧面密封条槽内的侧面密封条。在采用静压密封的情况下，可以形成动态补偿，而且运行方向相同，控制协调简便，从而减少甚至杜绝泄漏的发生。

如图7所示，密封条23的侧面密封条为双密封条22，双密封条22之间设置间隔。

采用本技术方案后，上缸盖、缸体底面不再需要加工密封圈槽，上缸盖下端面和缸体底面的平面加工时形状公差需保证7级以上精度等级的平面度，缸体的内圆周面的形状公差需保证7级以上精度等级的圆度，表面粗糙度均需达到0.4以上。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (4)

1.一种转叶式舵机动叶一体化密封装置，包括上缸盖（1），动叶（4），缸体（6），舵轴（7），静叶密封条（8）和静叶（9），其特征在于，还包括在上缸盖（1）与动叶（4）顶部之间设置的第一密封件，在缸体（6）底部与动叶（4）底部之间也设置的第二密封件，在动叶（4）与缸体（6）内壁之间设置至少一条动叶密封条（3）；静叶（9）及静叶密封条（8）、动叶（4）及动叶密封条（3）、上缸盖（1）及第一密封件、缸体内侧面、缸体底面及第二密封件，分隔成6个工作腔A1、B1、A2、B2、A3、B3；每3个相间的密封腔连通为1个工作腔，即A1、A2、A3连通，B1、B2、B3连通；

第一密封件、动叶密封条和第二密封件构成转叶式舵机动叶一体化密封装置的密封条（23），密封条（23）包括用于密封动叶（4）两端端面的端面密封条和密封动叶（4）侧面的侧面密封条；端面密封条与侧面密封条之间的连接接口在缸体（6）的侧面上；密封条（23）内的端面密封条的截面和侧面密封条的截面均为“C”字型；

其中，端面密封条包括第一密封件和第二密封件，第一密封件和第二密封件用于动叶（4）上端面与上缸盖（1）之间以及动叶（4）下端面与缸体（6）底部之间的周向密封；

动叶密封条包括呈长条形的轴向密封条和设置在轴向密封条两端径向密封条，侧面密封条为动叶密封条的轴向密封条，轴向密封条用于动叶（4）与缸体（6）内壁之间的密封，两端的径向密封条用于密封动叶（4）上端面与上缸盖（1）之间以及动叶（4）下端面与缸体（6）底部之间的径向密封；

在动叶（4）顶部和底部上均开设与端面密封条相配合的端面密封条槽（C1），在动叶（4）的侧面开设与侧面密封条相配合的侧面密封条槽，侧面密封条槽与端面密封条槽（C1）相连通；密封条（23）安装在端面密封条槽（C1）和侧面密封条槽内，密封条（23）上的“C”字型槽口朝内，密封条（23）上与“C”字型槽口相对的面为密封面，密封条（23）的密封面与对应的缸体（6）内表面和上缸盖（1）内表面之间构成密封工作腔；

在动叶（4）上设置分别设置与A1、A2、A3连通的工作腔相连通的工作腔连通孔K1和与B1、B2、B3连通的工作腔相连通的工作腔连通孔K2，工作腔连通孔K1和工作腔连通孔K2上、下错开设置且位于不同的高度。

2.根据权利要求1所述的转叶式舵机动叶一体化密封装置，其特征在于，在动叶（4）侧面上开设单向阀安装孔（K3）和静压力密封进油孔（K4），静压力密封进油孔（K4）连通位于侧面密封条槽内的侧面密封条。

3.根据权利要求1所述的转叶式舵机动叶一体化密封装置，其特征在于，密封条（23）的侧面密封条为双密封条，双密封条之间设置间隔。

4.根据权利要求1所述的转叶式舵机动叶一体化密封装置，其特征在于，动叶密封条（3）的数量为三条且均布设置。

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