CN111457147A - 一种集成化通海阀机电静压驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种集成化通海阀机电静压驱动装置，包括驱动装置本体和液压控制系统，驱动装置本体包括缸体，曲轴水平安设于缸体空腔底部，连杆两端分别与曲轴及活塞底部相套接，活塞顶部与顶杆相螺接，曲轴一侧端与摆动油缸的输出轴通过花键连接；液压控制系统包括无刷直流电机、恒压变量泵、油箱、控制器、压力传感器、旋转直驱阀和曲轴位置传感器，无刷直流电机驱动恒压变量泵，恒压变量泵分别与油箱及摆动油缸相连，压力传感器设于油箱上，旋转直驱阀与摆动油缸相连，曲轴位置传感器通过支架安设于缸体上，控制器与压力传感器、曲轴位置传感器、无刷直流电机和旋转直驱阀相连。本发明将液控单元与传动机构集成设计，提高可靠性和美观性。

Description

一种集成化通海阀机电静压驱动装置

技术领域

本发明属于通海阀的技术领域，尤其涉及一种集成化通海阀机电静压驱动装置。

背景技术

船体压载水舱的通海阀安装于船体压载水舱底部，在压载水舱注水时开启，用作水舱进水的通道。通海阀一般由安装在耐压体内的液压机进行驱动，通过传动机构对安装在压可用于潜艇或是潜器的外部压载水舱。

目前潜器上驱动通海阀开启和关闭的装置是双缸液压机，主要靠舱内的集中式液压系统来控制，在驱动装置信号装置和换向阀的控制下实现通海阀的开启和关闭功能。

现有双缸液压机仍存在以下局限性：液压缸由船上的液压系统管路统一提供油源，液压系统管路走向复杂，占用空间大；顶杆填料密封性能不理想，需要进行优化设计；液压缸排气孔处的针塞长期工作后易漏油，液压缸内活塞密封性不理想，均需要改进设计；压力注油器、驱动装置信号装置、铜挂锁、接油盘等部件外形不美观，安装、拆卸和操作不方便。。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种集成化通海阀机电静压驱动装置，在满足压载水舱结构特点、承压、密封、变形协调等安全要求的前提下，采用新技术、新材料的应用，综合考虑驱动装置重量体积控制、信息化、小型集成化设计。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种集成化通海阀机电静压驱动装置，其特征在于，包括驱动装置本体和液压控制系统，所述驱动装置本体包括缸体、活塞、曲轴、连杆和顶杆，所述曲轴水平安设于所述缸体空腔底部，所述连杆底端与曲轴相套接，顶端与所述活塞底部相套接，活塞顶部与所述顶杆相螺接，曲轴一侧端与摆动油缸的输出轴通过花键连接，摆动油缸与缸体法兰连接；所述液压控制系统包括无刷直流电机、恒压变量泵、油箱、控制器、压力传感器、旋转直驱阀和曲轴位置传感器，所述无刷直流电机与所述恒压变量泵相连，所述油箱与恒压变量泵进口相连，恒压变量泵出口与摆动油缸相连，所述压力传感器设于油箱上，所述旋转直驱阀与摆动油缸相连，所述曲轴位置传感器通过支架安设于缸体上，所述控制器输入端与压力传感器和曲轴位置传感器相连，输出端与无刷直流电机和旋转直驱阀相连。

按上述方案，所述缸体内壁与所述顶杆接触的位置设有上衬套和密封结构，所述衬套设于顶部，所述密封结构由O型密封圈和填料函，衬套内外表面上分别设有槽口，所述O型密封圈嵌设于所述槽口内，所述填料函设于衬套下方。

按上述方案，所述缸体底部开有安装孔，所述安装孔内设有制动器。

按上述方案，所述填料函为柔性石墨编织填料。

按上述方案，所述缸体内壁与所述活塞接触的位置设有下衬套。

按上述方案，所述上、下衬套由铜制成。

按上述方案，所述摆动油缸上设有手动旁通阀。

按上述方案，所述缸体上设有压力注油器，所述压力注油器与缸体内的注油孔相连通。

本发明的有益效果是：1、提供一种集成化通海阀机电静压驱动装置，液控单元与本体传动机构集成设计，选用成熟的恒压变量柱塞泵和旋转直驱阀作为核心液压元件，无刷直流电机在现有成熟产品的基础上，控制器采集压力传感器、到位传感器信号以及对旋转直驱阀控制，技术成熟，可靠性高；2、采用螺旋摆动油缸与机械本体部分进行连接，在曲轴位置采用键槽方式连接，取消和集成了某些体积大、功能性较低的零部件，减小了本体的外形尺寸和重量，提高了驱动装置的整体美观性；3、顶杆采用柔性石墨填料+双道O形密封圈的双密封结构，保证了顶杆在长期工作过程中的密封可靠性。

附图说明

图1为本发明一个实施例的正视图。

图2为本发明一个实施例的侧视图。

图3为本发明一个实施例的顶杆双密封结构的示意图。

图4为本发明一个实施例的液压系统原理图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

如图1、图2所示，一种集成化通海阀机电静压驱动装置，包括驱动装置本体和液压控制系统，驱动装置本体包括缸体1、活塞2、曲轴3、连杆4和顶杆5，曲轴水平安设于缸体空腔底部，连杆底端与曲轴相套接，顶端与活塞底部相套接，活塞顶部与顶杆相螺接，曲轴一侧端与摆动油缸6的输出轴通过花键连接，摆动油缸与缸体法兰连接；液压控制系统包括无刷直流电机7、恒压变量泵8、油箱9、控制器10、压力传感器11、旋转直驱阀12和曲轴位置传感器13，无刷直流电机与恒压变量泵相连，油箱与恒压变量泵进口相连，恒压变量泵出口与摆动油缸相连，压力传感器设于油箱上，旋转直驱阀与摆动油缸相连，曲轴位置传感器通过支架安设于缸体上，控制器输入端与压力传感器和曲轴位置传感器相连，输出端与无刷直流电机和旋转直驱阀相连。

摆动油缸采用螺旋式摆动缸，摆动油缸采用键槽结构传输扭矩，将曲轴与摆动油缸的输出轴采用花键连接。螺旋式摆动缸是通过螺旋式活塞将一般的线性运动转变为旋转运动，活塞外表面带有的螺旋齿轮与缸体内部的螺旋齿轮及活塞内表面的螺旋齿轮与传动轴上的螺旋齿轮相互啮合，通过两组螺旋齿的相互配合来实现一定角度摆动或旋转。它具有体积小，力矩大，无泄漏等优点。

如图3所示，缸体内壁与顶杆接触的位置设有上衬套14和密封结构，衬套设于顶部，密封结构由O型密封圈15和填料函16，衬套内外表面上分别设有槽口，O型密封圈嵌设于槽口内，填料函设于衬套下方。O型密封圈材质为氟橡胶，具有耐海水、海洋性大气及温度急剧变化和冲蚀环境的性能，填料采用柔性石墨编织填料RBTN2-600，当衬套上的O型密封圈密封失效时，可通过压紧填料的方式实现应急密封。

缸体内壁与活塞接触的位置设有下衬套17，上、下衬套由铜制成。避免活塞及顶杆移动过程中出现偏移，同时也防止缸体内壁过度磨损。

缸体底部开有安装孔，安装孔内设有制动器18，当顶杆到达极限位置时，通过制动器制动曲轴。

摆动油缸上设有手动旁通阀19，当液压控制系统发生故障时，可手动开启手动旁通阀，摆动油缸两腔联通，手动推动摆动油缸旋转。

缸体上设有压力注油器20，压力注油器与缸体内的注油孔相连通。

本发明实现原理为：通海阀机电静压驱动装置采用无刷直流电机+恒压变量泵闭式液压能源的旋转直驱阀控摆动油缸开环控制技术。当系统工作时，控制器接收控制信号(DC24V开关量)，控制器上电，旋转直驱阀接收指令后切换油路，无刷直流电机带动恒压变量泵转动，系统建压，输出高压油液，经过旋转直驱阀控制摆动油缸运动，驱动凸轮连杆机构，将摆动油缸旋转运动变为连杆机构的直线运动，推动通海阀启闭，5s后当到达通海阀开启关闭极限位置时，曲轴位置传感器发出到位信号，控制器断电，无刷直流电机停转，系统泄压，液压锁落锁，通海阀被锁死在开启关闭位置，通过制动器手动锁紧装置，关闭电机电源。

Claims (8)

1.一种集成化通海阀机电静压驱动装置，其特征在于，包括驱动装置本体和液压控制系统，所述驱动装置本体包括缸体、活塞、曲轴、连杆和顶杆，所述曲轴水平安设于所述缸体空腔底部，所述连杆底端与曲轴相套接，顶端与所述活塞底部相套接，活塞顶部与所述顶杆相螺接，曲轴一侧端与摆动油缸的输出轴通过花键连接，摆动油缸与缸体法兰连接；所述液压控制系统包括无刷直流电机、恒压变量泵、油箱、控制器、压力传感器、旋转直驱阀和曲轴位置传感器，所述无刷直流电机与所述恒压变量泵相连，所述油箱与恒压变量泵进口相连，恒压变量泵出口与摆动油缸相连，所述压力传感器设于油箱上，所述旋转直驱阀与摆动油缸相连，所述曲轴位置传感器通过支架安设于缸体上，所述控制器输入端与压力传感器和曲轴位置传感器相连，输出端与无刷直流电机和旋转直驱阀相连。

2.根据权利要求1所述的一种集成化通海阀机电静压驱动装置，其特征在于，所述缸体内壁与所述顶杆接触的位置设有上衬套和密封结构，所述衬套设于顶部，所述密封结构由O型密封圈和填料函，衬套内外表面上分别设有槽口，所述O型密封圈嵌设于所述槽口内，所述填料函设于衬套下方。

3.根据权利要求1或2所述的一种集成化通海阀机电静压驱动装置，其特征在于，所述缸体底部开有安装孔，所述安装孔内设有制动器。

4.根据权利要求2所述的一种集成化通海阀机电静压驱动装置，其特征在于，所述填料函为柔性石墨编织填料。

5.根据权利要求2或4所述的一种集成化通海阀机电静压驱动装置，其特征在于，所述缸体内壁与所述活塞接触的位置设有下衬套。

6.根据权利要求5所述的一种集成化通海阀机电静压驱动装置，其特征在于，所述上、下衬套由铜制成。

7.根据权利要求1所述的一种集成化通海阀机电静压驱动装置，其特征在于，所述摆动油缸上设有手动旁通阀。

8.根据权利要求1所述的一种集成化通海阀机电静压驱动装置，其特征在于，所述缸体上设有压力注油器，所述压力注油器与缸体内的注油孔相连通。

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