CN108119655A - 一种通海阀及其传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通海阀及其传动装置，通海阀阀体包括阀座、阀盖、摇臂、连杆、平衡梁和传动杆，平衡梁活动安装于阀座上，阀盖安装于平衡梁两侧，摇臂外端与阀盖通过第一球铰连接、内端与阀座铰接，摇臂通过连杆与平衡梁铰接，平衡梁、连杆、摇臂组成摇臂连杆机构，传动杆与平衡梁固接；传动装置包括驱动机构、传动轴、锥齿轮、锥齿轮螺母和球头螺杆，传动轴的一端与驱动机构连接、另一端与锥齿轮连接，锥齿轮螺母与锥齿轮啮合，球头螺杆与锥齿轮螺母连接组成丝杠副，球头螺杆与通海阀阀体的传动杆通过第二球铰连接。本发明可实现动力高效地远距离传输，传动机构采用转轴式结构，主要传动构件只承受扭转载荷作用，无推杆式结构存在的杆件失稳问题。

Description

一种通海阀及其传动装置

技术领域

本发明涉及船舶设备技术领域，具体涉及一种安装于压载水舱的通海阀及其传动装置。

背景技术

通海阀主要安装于船体压载水舱底部，在压载水舱注水和排水时开启，作为压载水舱海水进出的通道。压载水舱通海阀及其传动装置是潜浮系统的重要组成部分，通海阀及其传动装置需要在规定时间内平稳、无卡滞地开启和关闭压载水舱进排水口。现役的压载水舱通海阀及传动装置主要存在以下问题：大深度下卡滞；水平方向远距离动力传输难度大；摩擦副多，阻力较大，可靠性低。

现役压载水舱通海阀及其传动装置基本工作原理如下：两个舌阀通过球端拉杆与舌阀杠杆连接，左右两根舌阀杠杆分别固定在两根带轴承支架的传动轴上；液压机的拉杆直接与T型传动头连接，T型传动头的两端分别通过弯角式中间杠杆和可调式中间拉杆与传动轴上的传动杠杆连接；液压机拉杆的上下运动便转为舌阀的开启和关闭。在实际使用中存在如下问题：(1)在大深度下，耐压体与轻壳体间距离发生变化，现有通海阀传动装置缺乏自适应机构，会出现传动装置卡滞问题；(2)在压载水舱距离耐压壳体较远，需要传动装置进行远距离动力传输的情况下，传动装置两支点间距较大，杆件容易失稳，且支点数比较多，摩擦副多，远距离动力传输难度大。

因此，提供操作简单、可靠性高、可实现远距离动力传输和变形协调的通海阀及其传动装置是目前亟待解决的问题。

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，提供一种通海阀及其传动装置，它能够可靠地实现远距离动力传输。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种通海阀及其传动装置，包括通海阀阀体和传动装置，所述通海阀阀体包括阀座、阀盖、摇臂、连杆、平衡梁和传动杆，所述平衡梁活动安装于所述阀座上，所述阀盖安装于所述平衡梁的两侧，所述摇臂为折臂状，所述摇臂的外端与所述阀盖通过第一球铰连接、内端与所述阀座铰接，所述摇臂的弯折处通过所述连杆与所述平衡梁铰接，所述平衡梁、连杆、摇臂组成摇臂连杆机构，所述传动杆与所述平衡梁固接；所述传动装置包括驱动机构、传动轴、锥齿轮、锥齿轮螺母和球头螺杆，所述传动轴的一端与所述驱动机构连接，所述传动轴另一端与所述锥齿轮连接，所述锥齿轮螺母与所述锥齿轮啮合，所述锥齿轮的中心轴与锥齿轮螺母的中心轴垂直，所述球头螺杆与所述锥齿轮螺母连接组成丝杠副，所述球头螺杆与所述通海阀阀体的传动杆通过第二球铰连接。

上述方案中，所述连杆的一端通过圆柱轴套与所述平衡梁铰接，所述连杆的另一端通过鱼眼衬套与所述摇臂的弯折处铰接。

上述方案中，所述通海阀阀体还包括安装于所述平衡梁两侧的固定铰点，所述固定铰点位于所述平衡梁的下方，所述摇臂的内端通过圆柱形衬套与所述固定铰点铰接。

上述方案中，所述驱动机构为液压马达，所述驱动机构的输出轴与所述传动轴之间通过万向联轴器连接。

上述方案中，所述传动轴有多段，相邻两段传动轴之间通过万向联轴器连接。

上述方案中，所述传动轴通过键与所述锥齿轮连接。

上述方案中，所述通海阀阀体还包括安装于所述阀座上用于安装所述球头螺杆的支架，所述平衡梁安装于所述支架下方。

本发明的有益效果在于：

1、可实现动力高效地远距离传输，传动机构采用转轴式结构，主要传动构件只承受扭转载荷的作用，无推杆式结构存在的杆件失稳问题；动力传输距离远，可满足传动距离≥3m的舷外主压载水舱安装要求。

2、变形协调能力强，当阀盖与动力输入点间的相对位置随海水深度发生变化时，传动机构中的万向联轴器和球铰可适应角度和位置变化，保证动力传输顺畅，不出现卡滞或偏载问题；可适应耐压体与非承压结构间距离≤4mm的变化、安装角度≤10°变化。

3、传动装置具有自锁功能，采用摇臂连杆机构和丝杠副，使通海阀在任意开度均具有自锁能力，不会产生较大的附加载荷，且能够省力，人力可以轻松操作；自锁效果好，阀盖关闭后，在每个阀盖承受35000N的外部载荷下可保持密封性。

4、结构简单紧凑，支点较少，摩擦副少，阻力较小，占用空间小。

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是本发明通海阀及其传动装置的剖视图；

图2是图1所示通海阀及其传动装置的通海阀阀体的剖视图；

图3是图1所示通海阀及其传动装置的传动装置的剖视图；

图4是图3所示传动装置A处放大图。

图中：10、通海阀阀体；11、阀座；12、阀盖；13、摇臂；14、连杆；15、平衡梁；16、传动杆；171、第一球铰；172、圆柱轴套；173、鱼眼衬套；174、固定铰点；18、支架；20、传动装置；21、驱动机构；22、传动轴；231、锥齿轮；232、锥齿轮螺母；24、万向联轴器；25、球头螺杆；251、第二球铰；200、耐压体；300、舷外非承压结构。

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所示，为本发明一较佳实施例的通海阀及其传动装置，包括通海阀阀体10和传动装置20，通海阀阀体10包括阀座11、阀盖12、摇臂13、连杆14、平衡梁15和传动杆16，平衡梁15活动安装于阀座11上，阀盖12安装于阀座11的两侧，摇臂13安装于平衡梁15的两侧，摇臂13为折臂状，摇臂13的外端与阀盖12通过第一球铰171连接、内端与阀座11铰接，摇臂13的弯折处通过连杆14与平衡梁15铰接，平衡梁15、连杆14、摇臂13组成摇臂连杆机构，传动杆16与平衡梁15固接。本实施例中，通海阀阀体10包括对称布置于阀座11两侧的两个阀盖12和对应的两组摇臂连杆机构，两个阀盖12的直径为DN600，阀盖12开启后通流面积大于1.15倍的阀盖12面积，每个阀盖12可承受35000N的外部载荷。

传动装置20包括驱动机构21、传动轴22、锥齿轮231、锥齿轮螺母232和球头螺杆25，传动轴22的一端与驱动机构21连接，传动轴22另一端与锥齿轮231连接，锥齿轮螺母232与锥齿轮231啮合，锥齿轮231的中心轴与锥齿轮螺母232的中心轴垂直，球头螺杆25与锥齿轮螺母232连接并组成丝杠副，球头螺杆25与通海阀阀体10的传动杆16通过第二球铰251连接。驱动机构21驱动传动轴22转动，并通过锥齿轮231与锥齿轮螺母232的配合改变力的传递方向，通过球头螺杆25与锥齿轮螺母232组成的丝杠副将旋转运动转变成竖直方向的直线运动，从而驱动传动杆16与平衡梁15上下移动，最终带动阀盖12开启或关闭。将通海阀及其传动装置的传动机构设计成转轴式结构，主要传动构件只承受扭转载荷的作用，避免了远距离传输情况下的失稳问题，可实现动力高效地远距离传输。

本实施例中定义X方向为传动轴22轴向，即水平方向；Y方向为传动杆16轴向，即竖直方向。

进一步优化，本实施例中，连杆14的一端通过圆柱轴套172与平衡梁15铰接，连杆14的另一端通过鱼眼衬套173与摇臂13铰接。摇臂13内侧宽度比连杆14(或鱼眼衬套173)的外侧宽度大6mm，用于补偿Y方向的偏差。

进一步优化，本实施例中，通海阀阀体10还包括安装于平衡梁15两侧的固定铰点174，固定铰点174位于平衡梁15的下方，摇臂13的内端通过圆柱形衬套与固定铰点174铰接，以保持阀盖12的运动精度。

进一步优化，本实施例中，摇臂13的外端通过带螺栓的第一球铰171与阀盖12连接，通过调节螺栓高度，可以补偿左右两侧阀座11的高度差异。

进一步优化，本实施例中，驱动机构21为液压马达，驱动机构21的输出轴与传动轴22之间通过万向联轴器24连接。

进一步优化，本实施例中，传动轴22有两段，两段传动轴22之间通过万向联轴器24连接，万向联轴器24与传动轴22端面之间留有约1mm的轴向间隙，万向联轴器24可以相对传动轴22作轴向滑移，可以补偿液压机与阀门水平方向(X方向)的偏差。

进一步优化，本实施例中，传动轴22通过键与锥齿轮231连接。

进一步优化，本实施例中，通海阀阀体10还包括安装于阀座11上用于安装球头螺杆25的支架18，平衡梁15安装于支架18的下方。安装时，支架18与阀盖12可自适应Y方向≤3mm的高度偏差。

本发明通海阀及其传动装置的工作原理如下：

开启液压马达带动传动轴22转动，从而带动锥齿轮231转动，通过一对锥齿轮231的相互啮合使传动轴22的水平方向上转动变为锥齿轮螺母232竖直方向上的转动，锥齿轮螺母232的转动带动球头螺杆25向上或向下移动，球头螺杆25与传动杆16通过第二球铰251相连从而带动传动杆16向上或向下移动，使平衡梁15上下移动，平衡梁15通过连杆14与摇臂13相连，平衡梁15的上下移动带动摇臂13摆动，摇臂13与阀盖12通过第一球铰171连接，最终带动阀盖12的开启或关闭。

本发明通海阀及其传动装置具有如下有益效果：

1、可实现动力高效地远距离传输，传动机构采用转轴式结构，主要传动构件只承受扭转载荷的作用，无推杆式结构存在的杆件失稳问题；动力传输距离远，可满足传动距离≥3m的舷外主压载水舱安装要求。

2、变形协调能力强，当阀盖12与动力输入点间的相对位置随海水深度发生变化时，传动机构中的万向联轴器24和第一球铰171、第二球铰251可适应角度和位置变化，保证动力传输顺畅，不出现卡滞或偏载问题；可适应耐压体200与舷外非承压结构300间距离≤4mm的变化、安装角度≤10°变化。

3、传动装置具有自锁功能，采用摇臂连杆机构和丝杠副，使通海阀在任意开度均具有自锁能力，不会产生较大的附加载荷，且能够省力，人力可以轻松操作；自锁效果好，阀盖12关闭后，在每个阀盖12承受35000N的外部载荷下可保持密封性。

4、结构简单紧凑，支点较少，摩擦副少，阻力较小，占用空间小。

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)

1.一种通海阀及其传动装置，包括通海阀阀体和传动装置，其特征在于，

所述通海阀阀体包括阀座、阀盖、摇臂、连杆、平衡梁和传动杆，所述平衡梁活动安装于所述阀座上，所述阀盖安装于所述平衡梁的两侧，所述摇臂为折臂状，所述摇臂的外端与所述阀盖通过第一球铰连接、内端与所述阀座铰接，所述摇臂的弯折处通过所述连杆与所述平衡梁铰接，所述平衡梁、连杆、摇臂组成摇臂连杆机构，所述传动杆与所述平衡梁固接；

所述传动装置包括驱动机构、传动轴、锥齿轮、锥齿轮螺母和球头螺杆，所述传动轴的一端与所述驱动机构连接，所述传动轴另一端与所述锥齿轮连接，所述锥齿轮螺母与所述锥齿轮啮合，所述锥齿轮的中心轴与锥齿轮螺母的中心轴垂直，所述球头螺杆与所述锥齿轮螺母连接组成丝杠副，所述球头螺杆与所述通海阀阀体的传动杆通过第二球铰连接。

2.根据权利要求1所述的通海阀及其传动装置，其特征在于，所述连杆的一端通过圆柱轴套与所述平衡梁铰接，所述连杆的另一端通过鱼眼衬套与所述摇臂的弯折处铰接。

3.根据权利要求1所述的通海阀及其传动装置，其特征在于，所述通海阀阀体还包括安装于所述平衡梁两侧的固定铰点，所述固定铰点位于所述平衡梁的下方，所述摇臂的内端通过圆柱形衬套与所述固定铰点铰接。

4.根据权利要求1所述的通海阀及其传动装置，其特征在于，所述驱动机构为液压马达，所述驱动机构的输出轴与所述传动轴之间通过万向联轴器连接。

5.根据权利要求1所述的通海阀及其传动装置，其特征在于，所述传动轴有多段，相邻两段传动轴之间通过万向联轴器连接。

6.根据权利要求1所述的通海阀及其传动装置，其特征在于，所述传动轴通过键与所述锥齿轮连接。

7.根据权利要求1所述的通海阀及其传动装置，其特征在于，所述通海阀阀体还包括安装于所述阀座上用于安装所述球头螺杆的支架，所述平衡梁安装于所述支架下方。