CN107813918B - 带水压驱动的封孔盖板驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带水压驱动的封孔盖板驱动装置，包括连接座、从外到内依次套接的内筒、外活塞和内活塞；内筒后端和内活塞后端与连接座固联，外活塞中后部设置内腔室与内活塞配置，内筒设置外腔室与外活塞配置；外腔室和内腔室分别与第一进出油口和第二进出油口连通，通过液流控制外活塞相对内筒及内活塞做伸缩运动；在内筒外套设前筒体，前筒体与外活塞前部连接，前筒体与内筒之间安设轴向弹性件，弹性件前端与前筒体相接，后端与内筒相接。本发明通过液压阀件控制装置的伸缩，当处于一定深度以下时，即使失去液压能源也可通过水压驱动保证装置处于可靠关闭状态，当处于一定深度以上时，即使失去液压能源也可通过弹性件保证装置处于可靠开启状态。

Description

带水压驱动的封孔盖板驱动装置

技术领域

本发明涉及液压设备技术领域，具体涉及一种带水压驱动的封孔盖板驱动装置。

背景技术

水下设备或潜器往往开有流水孔，以控制其潜浮或遂行特殊使命，因此有必要设置流水孔启闭装置：一方面在水下工作时关闭盖板、封闭流水孔，以减小阻力和噪声；另一方面在浮出水面时开启盖板以方便排水，避免受力不均衡造成的倾覆。

为保证封孔盖板能够可靠地关闭或开启流水孔，所设置的流水孔启闭装置往往带有液压锁紧功能。但在某些情况下，往往不希望液压系统一直工作：保持开机的液压站一方面带来了噪音；另一方面也耗费能源。另外，水下设备或潜器可能因故障失去液压能源而造成封孔盖板无法开启，此时如果需要浮出水面并快速排出孔穴中的水，则需设置有采用其它方式开启盖板的备用措施，保证设备或潜器的安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种带水压驱动的封孔盖板驱动装置，它除了能够利用液压能源开启或关闭流水孔，还能实现无能源状态下可靠地开启或关闭流水孔。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种带水压驱动的封孔盖板驱动装置，包括连接座、从外到内依次套接的内筒、外活塞和内活塞；所述内筒的后端和内活塞的后端均与连接座固定连接，所述外活塞中后部设置有内腔室与内活塞相配置，所述内筒设置有外腔室与外活塞相配置，外活塞的前部从所述内筒前端伸出；所述外腔室和内腔室分别与第一进出油口和第二进出油口相连通，通过液流控制使外活塞能够相对所述内筒及内活塞做伸缩运动；在内筒外套设有前筒体，所述前筒体与所述外活塞前部相连接，所述前筒体与内筒之间安设有轴向弹性件，所述轴向弹性件的前端与所述前筒体相接，轴向弹性件的后端与所述内筒相接。

上述方案中，所述前筒体外套装有外筒，所述外筒的内腔与前筒体外周相配置，外筒后端与所述内筒的后端固联。

上述方案中，所述外筒与前筒体之间设有第一密封件。

上述方案中，所述内筒的后端安装有测力计与所述轴向弹性件的后端相接。

上述方案中，所述外活塞与内筒的前、后端连接处均设置第二密封件。

上述方案中，所述外活塞前端连接铰接杆，所述外活塞内腔室底部安设有节流柱，所述内活塞开设有中心通孔与第二进出油口相连通，所述节流柱与内活塞的中心通孔相配置。

上述方案中，所述连接座上分别安设有第一进出油口、第二进出油口，第一进出油口通过内筒侧壁开设的油孔与外腔室相连通，第二进出油口通过中心通孔与内腔室相连通。

上述方案中，所述外活塞与内活塞之间设有第三密封件。

上述方案中，还包括空气进排气通道，所述空气进排气通道包括设置于连接座的进排气管接头以及设置于装置内部的槽道，所述进排气管接头的一端与装置内的空腔连通，另一端与船体内部空间连通。

本发明的有益效果在于：

本发明的带水压驱动的封孔盖板驱动装置正常使用时，通过液压阀件控制装置的伸缩。当处于一定深度以下时，即使失去液压能源，也可通过水压驱动保证装置处于可靠关闭状态。当处于一定深度以上时，即使失去液压能源，也可通过弹性件保证装置处于可靠开启状态。

另外，本发明的带水压驱动的封孔盖板驱动装置共设置了三处活塞结构，即内活塞、外活塞和前筒体。外活塞同时作为内活塞的筒体，内活塞不活动，其作用在于形成腔室；弹簧卡在前筒体和内筒之间，这种多级液缸的设计方式充分利用了空间，集成方式简单、结构紧凑、减小了装置的整体尺寸。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的带水压驱动的封孔盖板驱动装置关闭状态下的结构示意图；

图2是本发明的带水压驱动的封孔盖板驱动装置开启状态下的结构示意图；

图3是本发明的带水压驱动的封孔盖板驱动装置的受力示意图；

图4是本发明的带水压驱动的封孔盖板驱动装置的工作状态示意图。

图中：100、带水压驱动的封孔盖板驱动装置；10、外筒；21、前筒体；22、外活塞；221、内腔室；23、铰接杆；24、止动螺钉；25、密封堵头；26、节流柱；27、锁紧螺母；28、弹垫；29、外腔室；30、弹性件；40、内筒；50、测力计；61、第一进出油口；62、第二进出油口；71、第一密封件；72、第二密封件；73、第三密封件；74、第四密封件；75、第五密封件；80、内活塞；81、连接座；90、进排气管接头；101、安装支座；200、盖板；300、连杆传动机构；400、船体。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-2所示，为本发明一较佳实施例的带水压驱动的封孔盖板驱动装置100，包括连接座81、从外到内依次套接的内筒40、外活塞22和内活塞80，内筒40的后端和内活塞80的后端均与连接座81固定连接，内活塞80和连接座81相连成一体。外活塞22的中后部设置有内腔室221与内活塞80相配置，内筒40设置有外腔室29与外活塞22相配置，外活塞22的前部从内筒40前端伸出。外腔室29和内腔室221分别与第一进出油口61和第二进出油口62相连通，通过液流控制使外活塞22能够相对内筒40及内活塞80做伸缩运动。具体地，通过液压阀件(图未示)的控制，当第二进出油口62进油、第一进出油口61出油时，外活塞22在液压油的作用下往前伸出，装置处于开启状态(如图2所示)；当第一进出油口61进油、第二进出油口62出油时，外活塞22在液压油的作用下往回缩，装置处于关闭状态(如图1所示)。在内筒40外套设有前筒体21，前筒体21与外活塞22前部相连接，前筒体21与内筒40之间安设有轴向弹性件30，轴向弹性件30的前端与前筒体21相接，轴向弹性件30的后端与内筒40相接。优选地，弹性件30为弹簧。

进一步优化，本实施例中，前筒体21外套装有外筒10，外筒10的内腔与前筒体21外周相配置，外筒10的后端与内筒40的后端固定连接。

进一步优化，本实施例中，外筒10与前筒体21之间设有第一密封件71。

进一步优化，本实施例中，内筒40的后端安装有测力计50与轴向弹性件30的后端相接。测力计50用于实时检测弹性件30的作用力并反馈至控制系统，以检测装置到位状态；另一方面，当失去液压能源后，还可以通过测力计50检测到弹性件30的作用力从而换算出水下设备或潜器的下潜深度。优选地，测力计50为一环形力传感器。

进一步优化，本实施例中，外活塞22与内筒40的前、后端连接处均设置第二密封件72。

进一步优化，本实施例中，外活塞22前端连接铰接杆23，铰接杆23前端伸出前筒体21外。外活塞22的内腔室221的底部安设有节流柱26，内活塞80开设有中心通孔与第二进出油口62相连通，节流柱26与内活塞80的中心通孔相配置。当第一进出油口61进油、第二进出油口62出油时，外活塞22在液压油的作用下往回缩，外活塞22行进一段距离后，节流柱26将插入内活塞80中间的第二进出油口62内，起节流作用，以减慢外活塞22速度，缓冲液缸。

铰接杆23与节流柱26之间固定安装有密封堵头25。密封堵头25一方面固定住节流柱26，另一方面起密封作用，使得第二进出油口62中的液压油不会从节流柱26处泄露。密封堵头25的端部设有止动螺钉24，止动螺钉24拧紧在外活塞22上，用于顶住密封堵头25。

进一步优化，本实施例中，连接座81上分别安设有第一进出油口61、第二进出油口62，第一进出油口61通过内筒40侧壁开设的油孔与外腔室29相连通，第二进出油口62通过中心通孔与内腔室221相连通。

进一步优化，本实施例中，外活塞22与内活塞80之间设有第三密封件73。

进一步优化，本实施例中，带水压驱动的封孔盖板驱动装置100还包括空气进排气通道，空气进排气通道包括设置于连接座81的进排气管接头90及设置于装置内部的槽道，进排气管接头90的一端与内活塞80和前筒体21之间的空腔连通，另一端与水下设备或潜器的内部空间连通。由于需要浸没在水中使用，因此装置采用全密封设计，但内活塞80及前筒体21组成的空腔空间中容纳有一定量的空气，装置开启或关闭过程中，由于活塞的运动，密闭的空腔空间体积会发生变化，为防止空腔空间体积增大形成的“抽真空”效应，以及空腔空间体积减小形成的“气垫”效应，因此设置了专门的空气进排气通道，主要由进排气管接头90及装置内部的槽道组成。进排气管接头90与水下设备或潜器的内部空间相通，以补偿空腔体积变化造成的气压变化。

进一步优化，本实施例中，带水压驱动的封孔盖板驱动装置100还包括锁紧螺母27和弹垫28，锁紧螺母27套在铰接杆23的外螺纹上，用于固定铰接杆23与前筒体21为一体，弹垫28用于防止锁紧螺母27松动。

进一步优化，本实施例中，带水压驱动的封孔盖板驱动装置100还包括安装支座101，安装支座101固定安装于连接座81上。

图3是本发明装置的受力示意图，水压力F_W作用在前筒体21外部前端面上，弹簧力F_t作用在前筒体21内部端面上并往外推出前筒体21，摩擦力F_f与缸体运动方向相反。本发明的带水压驱动的封孔盖板驱动装置100可以通过以下三种方案实现封孔盖板200的开启与关闭。方案一：具备浸没在水中使用，利用液压能源可靠地开启或关闭的能力。

通过液压阀件(图未示)的控制，当第二进出油口62进油、第一进出油口61出油时，外活塞22在液压油的作用下往前伸出，装置处于开启状态；当第一进出油口61进油、第二进出油口62出油时，外活塞22在液压油的作用下往回缩，装置处于关闭状态。

方案二：利用水压力驱动的功能，在水下一定深度以深，可以断开液压能源，利用水压作用在装置上的力，实现无能源状态下可靠地关闭装置。如图3所示，外活塞22与内筒40组成的液压缸旁通(即第二进出油口62与第一进出油口61相互连通，旁通状态的液压缸处于自由状态)，前筒体21与水直接接触，水压力F_W作用在前筒体21的前端面上，深度越深，水压力F_W越大，当达到一定深度H₁时，水压作用在前筒体21前端面上的力F_W能够克服弹簧的作用力F_t以及装置内的摩擦力F_f，使液缸往回缩，依据计算公式：

F_W＝ρgH₁S≥F_f+F_t

式中：ρ，海水密度；g，重力加速度；h，水深；S，前筒体21前端面作用面面积。

则可知，要保证装置处于关闭状态，要求水深H₁满足如下条件：

即，在深度H₁以下，即使失去液压能源，也能保证装置处于关闭状态。

方案三：利用弹簧驱动的功能，在水下一定深度以浅，可以断开液压能源，利用弹簧作用力，实现无能源状态下可靠地开启装置。

如图3所示，装置液缸旁通，前筒体21与水直接接触，水压力F_W作用在前筒体21的前端面上，深度越浅，水压力F_W越小，当达到一定深度H₂时，处于压缩状态的弹簧的作用力F_t克服前筒体21上的水压力F_W以及装置内的摩擦力F_f，将前筒体21往前顶开，依据计算公式：

F_t≥F_W+F_f＝ρgH₂S+F_f

式中：ρ，海水密度；g，重力加速度；h，水深；S，前筒体21前端面作用面面积。

则可知，要保证装置处于开启状态，要求水深H₂满足如下条件：

即，在深度H₂以上，即使失去液压能源，也能保证装置处于开启状态。

图4是本发明的带水压驱动的封孔盖板驱动装置100的工作状态示意图，某水下设备或潜器开有流水孔，采用盖板200封闭或开启流水孔，水充满了船体400内的空间。带水压驱动的封孔盖板驱动装置100在船体400内，铰接杆23通过连杆传动机构300与盖板200连接。

当水下设备或潜器在浮出水面的过程中，需要开启盖板200以快速排水。通过液压阀件控制第二进出油口62进压力油，第一进出油口61回油，驱动外活塞22往前伸，带动连杆传动机构300，进而开启盖板200。此时进排气管接头90吸入空气，避免缸筒内形成真空。

当水下设备或潜器在浮出水面的过程中，因故障失去液压能源时，处于压缩状态的弹簧将前筒体21往前顶开，也能保证盖板200开启。由于上浮过程中水压力越来越小，水压作用在前筒体21的前端面上的力也越来越小，在弹簧作用下盖板200越开越大，方便排水。

当水下设备或潜器在水下工作时，需要封闭开孔。此时液压阀控制由第一进出油口61进压力油，第二进出油口62回油，驱动外活塞22往回缩，带动连杆传动机构300，进而关闭盖板200。此时进排气管接头90排出空气，避免缸筒内形成压缩空气，弹簧处于压缩状态，测力计50测量并输出装置受力，为控制系统反馈装置受力。

当水下设备或潜器处于水下一定深度下，由于装置前筒体21与水直接接触，此时即使关闭液压能源，水压作用在前筒体21的前端面上克服弹簧预紧力、流体作用力以及装置的摩擦力，使液缸往回缩，盖板200也始终处于关闭位置，并且深度越深，水压力越大，盖板200关闭越可靠。

本发明的带水压驱动的封孔盖板驱动装置100正常使用时，通过液压阀件控制装置的伸缩。当处于一定深度以下时，即使失去液压能源，也可通过水压驱动保证装置处于可靠关闭状态。当处于一定深度以上时，即使失去液压能源，也可通过弹簧保证装置处于可靠开启状态。另外，本发明的带水压驱动的封孔盖板驱动装置100共设置了三处活塞结构，即内活塞80、外活塞22和前筒体21。外活塞22同时作为内活塞80的筒体，内活塞80不活动，其作用在于形成腔室；弹簧卡在前筒体21和内筒40之间，这种多级液缸的设计方式充分利用了空间，集成方式简单、结构紧凑、减小了装置的整体尺寸。

另外，本发明的带水压驱动的封孔盖板驱动装置100通过在各壳体连接处、以及液缸活塞处设置的密封件，保证了装置的静密封和动密封性能。具体的，密封件包括：

1)外筒10与前筒体21之间的第一密封件71；

2)外活塞22与内筒40之间的第二密封件72；

3)外活塞22与内活塞80之间的第三密封件73；

4)内筒40与外筒10之间的第四密封件74；

5)内筒40与内活塞80之间的第五密封件75。

同时，装置采用整体耐压设计，其壳体能够承受一定深度的水压力。装置材料为双向不锈钢，能够满足水下防锈的需要。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种带水压驱动的封孔盖板驱动装置，其特征在于，包括连接座、从外到内依次套接的内筒、外活塞和内活塞；所述内筒的后端和内活塞的后端均与连接座固定连接，所述外活塞中后部设置有内腔室与内活塞相配置，所述内筒设置有外腔室与外活塞相配置，外活塞的前部从所述内筒前端伸出；所述外腔室和内腔室分别与第一进出油口和第二进出油口相连通，通过液流控制使外活塞能够相对所述内筒及内活塞做伸缩运动；在内筒外套设有前筒体，所述前筒体与所述外活塞前部相连接，所述前筒体与内筒之间安设有轴向弹性件，所述轴向弹性件的前端与所述前筒体相接，所述内筒的后端安装有测力计与所述轴向弹性件的后端相接；所述前筒体外套装有外筒，所述外筒的内腔与前筒体外周相配置，外筒后端与所述内筒的后端固联。

2.根据权利要求1带水压驱动的封孔盖板驱动装置，其特征在于，所述外筒与前筒体之间设有第一密封件。

3.根据权利要求1带水压驱动的封孔盖板驱动装置，其特征在于，所述外活塞与内筒的前、后端连接处均设置第二密封件。

4.根据权利要求1带水压驱动的封孔盖板驱动装置，其特征在于，所述外活塞前端连接铰接杆，所述外活塞内腔室底部安设有节流柱，所述内活塞开设有中心通孔与第二进出油口相连通，所述节流柱与内活塞的中心通孔相配置。

5.根据权利要求4带水压驱动的封孔盖板驱动装置，其特征在于，所述连接座上分别安设有第一进出油口、第二进出油口，第一进出油口通过内筒侧壁开设的油孔与外腔室相连通，第二进出油口通过中心通孔与内腔室相连通。

6.根据权利要求1带水压驱动的封孔盖板驱动装置，其特征在于，所述外活塞与内活塞之间设有第三密封件。

7.根据权利要求1带水压驱动的封孔盖板驱动装置，其特征在于，还包括空气进排气通道，所述空气进排气通道包括设置于连接座的进排气管接头以及设置于装置内部的槽道，所述进排气管接头的一端与装置内的空腔连通，另一端与船体内部空间连通。