CN219263331U - 可潜水的液压执行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可潜水的液压执行器，包括箱体，箱体的两侧侧面设有油路，并分别与箱体的第一油口和第二油口相通，箱体上相对两侧的轴线方向设有活塞杆孔，活塞杆孔内穿设有活塞杆，活塞杆的中间设有齿条，箱体内设有齿轮，齿条与齿轮啮合连接，活塞杆的两端分别套设有液压缸筒，液压缸筒一端与箱体密封连接，活塞杆的两端均固定有活塞，液压缸筒另一端的螺纹孔内穿设有调节螺钉，调节螺钉另一端套设有盖形密封螺母，盖形密封螺母与液压缸筒密封连接，液压缸筒的缸壁设有油路，油路通过工艺孔与液压缸筒的内腔相通，液压缸筒的油路与箱体的油路相通。本实用新型的结构紧凑、重量轻、可潜水、具备高防腐能力、耐低温工况。

Description

可潜水的液压执行器

技术领域

本实用新型涉及一种可潜水的液压执行器，属于阀门领域或机械制造领域。

背景技术

阀门用液压执行器只有两个国家标准和一个国际标准，GB/T 12222-2005和GB/T12223-2005仅对同阀门连接的尺寸、允许的最大传递转矩进行规范；BS EN15714.4-2009也只对执行器的压力、扭矩、泄漏、寿命等基本要求进行规范。按此标准生产的液压执行器无法满足海上平台、船舶舱底水系统、船舶压载舱等安装空间狭小并且工作环境恶劣的工况。

目前常见的液压执行器采用拉杆结构(如图1所示)，油路需要外接配管，容易因为外部磕碰造成液压油泄漏；在螺栓和液压缸头的螺栓孔之间，以及螺栓和箱体螺纹连接的位置不仅难以完全密封，也难以在表面涂覆上足够平整的防腐涂层，非常容易出现腐蚀点，不适合在水面下工作，耐腐蚀性能也差；齿轮和轴是分开的，再通过键结构进行连接(如图2所示)，在保证齿面和轴强度的前提下常需要采用大分度圆直径的齿轮，由此造成箱体的体积庞大、活塞杆的直线行程过长、执行器整体长度长、重量重；在液压动力源失效时，需要通过加装离合蜗轮箱来实现阀门的应急控制功能(如图3所示)，而加装的离合蜗轮箱防护等级最高只能达到IP65，无法在水面下工作，并且传动效率低，用于连接执行器和阀门间的连接传动轴的制造成本也高。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：如何减小液压执行器的体积、减轻重量，避免液压执行器外部磕碰造成液压油泄漏，提高耐腐蚀性能，使其适用于水面下工作。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种可潜水的液压执行器，其特征在于，包括箱体，箱体的一侧面上设有第一油口和第二油口，箱体的两侧侧面沿轴线方向分别设有油路，并分别与箱体的第一油口和第二油口相通，箱体上相对两侧的轴线方向设有活塞杆孔，活塞杆孔内穿设有沿着穿射方向活动的活塞杆，活塞杆的中间设有齿条，箱体内设有可以转动的齿轮，齿条与齿轮啮合连接，活塞杆的两端分别套设有液压缸筒，液压缸筒一端与箱体密封连接，活塞杆的两端均固定有活塞，活塞的内侧与活塞杆密封连接，活塞的外侧与液压缸筒内壁密封活动连接，液压缸筒另一端设有螺纹孔，液压缸筒另一端的螺纹孔内穿设有调节螺钉，调节螺钉一端正对液压缸筒内的活塞杆端部，调节螺钉另一端套设有盖形密封螺母，盖形密封螺母与液压缸筒密封连接，液压缸筒的缸壁设有油路，液压缸筒靠近另一端端部的位置设有工艺孔，工艺孔与液压缸筒的油路相通，工艺孔一端与液压缸筒的内腔相通，液压缸筒的油路与箱体的油路相通。

优选地，所述的工艺孔另一端通向液压缸筒外周的通路通过液压堵头封堵。

优选地，所述的调节螺钉的内侧伸入液压缸筒的内腔，调节螺钉的外侧裸露于液压缸筒的缸头外面。

优选地，所述的活塞的外圆上设有液压油封和支撑环，活塞套在活塞杆上。

优选地，所述的活塞杆两端均为台阶轴，活塞中间内孔的形状与活塞杆两端的台阶轴的形状相同，活塞一侧顶在活塞杆的台阶轴上，活塞杆上位于活塞另一侧套设有螺母，通过螺母将活塞压紧在台阶轴上。

优选地，所述的调节螺钉位于液压缸筒的外侧套接有密封螺母，密封螺母设于盖形密封螺母和液压缸筒之间，密封螺母两端分别与盖形密封螺母和液压缸筒密封连接。

优选地，所述的箱体的径向设有台阶孔，台阶孔包括下轴孔和上轴孔，台阶孔的下轴孔内设有油槽；齿轮的两侧分别设有上轴和下轴，下轴端部设有用于驱动阀门的阀杆的轴孔，上轴端部设有NAMUR安装标准的接口；上轴上套设有齿轮压盖，齿轮压盖的内侧与上轴密封转动连接，齿轮压盖的外侧与箱体的内壁密封连接，齿轮的下轴伸入箱体的下轴孔内，下轴与箱体的下轴孔密封转动连接。

优选地，所述的齿轮压盖设有台阶外圆、台阶轴孔和法兰，台阶外圆一端与法兰一端连接，台阶轴孔分为内孔和外孔，内孔为台阶外圆中间的孔，外孔为法兰中间的孔，齿轮压盖的台阶孔的内孔套设在齿轮的上轴上，齿轮压盖的法兰固定在箱体的顶部，齿轮的下端面紧贴箱体的下轴孔端面，齿轮压盖的下端面限制齿轮的上端面的径向移动，齿轮压盖的台阶孔的外孔内通过油标密封封堵。

优选地，所述的第一油口和第二油口的四周设有用于安装控制阀块的螺钉孔，用于安装控制阀块的螺钉孔内封堵有密封螺栓一；箱体径向一侧的平面在台阶孔的下轴孔四周设有ISO5211标准的螺钉孔，箱体径向另一侧的平面在台阶孔的上轴孔四周设有用于安装齿轮压盖的螺钉孔和用于安装阀门回讯器支架的螺钉孔，用于安装齿轮压盖的螺钉孔内固定有平面螺栓二，用于安装阀门回讯器支架的螺钉孔内封堵有密封螺栓二。

优选地，所述的活塞杆孔靠近箱体的侧面设有用于液压缸筒定位的定位外圆凸台，液压缸筒套在定位外圆凸台的周围。

本实用新型的结构紧凑、重量轻、可潜水、具备高防腐能力、耐低温工况。

本实用新型具体具有如下优点：

1.全内置油路

箱体正面设置有油口，箱体的侧面设置有油路并与油口相通。

液压缸筒的缸壁设置有油路，在近缸头的位置设置有工艺孔与油路相通。工艺孔通向液压缸筒内腔的通路保持不动，但对工艺孔通向液压缸筒外周的通路采用液压堵头进行封堵。

在箱体的油路和液压缸筒的油路接合面采用O型圈进行密封，保证了液压油只能在箱体的油口和液压缸通往内腔的工艺孔通路之间流动。整个执行器油路无外接配管，避免外部磕碰可能造成的油路泄漏。

2.全密封结构

所有承受内、外气压作用的零件之间均采用O型圈进行密封，并在靠近执行器的外表的接合面上涂覆密封胶填补缝隙，之后在执行器外表面喷涂防腐涂料，使执行器不仅具备潜水功能，同时具备高防腐能力，以满足海上平台、船舶舱底水系统、船舶压载舱等安装空间狭小并且强腐蚀环境的使用工况需求。

3.结构紧凑

齿轮和齿轮轴制成一体，在保证齿面和轴有足够强度的前提下最大可能地缩小齿轮的分度圆直径，由此缩减箱体的外形尺寸和活塞杆的直线运动行程，以此保证执行器具备结构紧凑、重量轻的特点。

4.行程精准限位

液压缸筒的缸头的螺纹孔内装有调节螺钉，通过旋转调节螺钉可以控制调节螺钉伸入液压缸筒内腔的深度，由此来限制活塞杆的轴向位置，通过位于活塞杆上的齿条来控制齿轮的旋转角度，实现执行器的行程精准限位。

5.紧急手动开关控制功能

在液压源失效的情况下，通过旋转调节螺钉使其位于液压缸筒内的端面推动活塞杆移动，设置于活塞杆上的齿条通过和齿轮的啮合，控制齿轮的旋转角度，实现阀门的紧急手动开关控制功能。

6.耐低温环境

液压缸筒、调节螺栓、齿轮、箱体等关键零件均采用耐低温材料，可确保产品适用于-20℃的低温环境。

7.有线线路反馈阀位信号

箱体顶部设置有阀门回讯器支架安装孔，可用于安装阀门回讯器的支架；齿轮的上轴设置有NAMUR安装标准的接口。取下执行器顶部的油标和密封螺母，可将阀门回讯器的旋转轴插入位于齿轮上轴的NAMUR安装标准的接口内，并固定在阀门回讯器的支架上，可实现有线线路反馈阀位信号。

8.升级控制功能

箱体油孔周围设置有控制阀块的安装孔，可快速安装各种市场常见的控制阀块，实现执行器的多种调节控制功能。

也可在箱体的油口和油路之间设置节流阀，用于调节液压油的速度，实现执行器工作速度的调节。

附图说明

图1为目前常见的液压执行器采用拉杆结构且外接油路配管的立体示意图；

图2为目前常见的液压执行器的齿轮和轴采用键连接的立体示意图；

图3为目前常见的液压执行器加装离合蜗轮箱来控制阀门的立体示意图；

图4为本实用新型的一种可潜水的液压执行器的立体外形图；

图5为齿轮的外形图；

图6为本实用新型的一种可潜水的液压执行器的断开剖视图；

图7为图6的A-A向剖视图；

图8为本实用新型的一种可潜水的液压执行器装在阀门上的立体示意图。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本实用新型提供了一种可潜水的液压执行器，如图4-图7所示，其包括箱体1，箱体1的正面设置有第一油口A和第二油口B，在第一油口A和第二油口B的四周设置有用于安装控制阀块的螺钉孔并用密封螺栓一25封堵；箱体1相对两侧的轴线方向设置有活塞杆孔，活塞杆孔靠近箱体1的侧面设置有定位外圆凸台，定位外圆凸台上设置有O型圈二4，在定位外圆凸台的四周设置有用于安装液压缸筒11的螺钉孔；箱体1的侧面沿轴线方向靠近定位外圆凸台的附近设置有油路，并分别与箱体1正面的第一油口A和第二油口B相通，在油路的外周设置有和液压缸筒11端面配合的O型圈一3；箱体1的径向设置有台阶孔，台阶孔包括下轴孔和上轴孔，台阶孔的下轴孔设置有油槽和O型圈六20；箱体1径向位于下面的平面为下平面，箱体1径向位于上面的平面为上平面，下平面在台阶孔的下轴孔四周设置有ISO5211标准的螺钉孔，上平面在径向台阶孔的上轴孔四周设置有用于安装齿轮压盖13的螺钉孔并用平面螺栓二24固定，也设置有用于安装阀门回讯器支架的螺钉孔并用密封螺栓二26封堵。

液压缸筒11包括缸壁、法兰和缸头，缸壁的两端分别连接缸头和法兰，液压缸筒11的法兰设置有螺钉孔，液压缸筒11的缸头设置有螺纹孔，液压缸筒11的缸壁设置有油路，液压缸筒11的油路与箱体1的油路相通。在液压缸筒11靠近缸头的位置设置有工艺孔，工艺孔与油路相通。工艺孔通向液压缸筒11的液压缸体内腔的通路保持通畅，但对工艺孔通向液压缸筒11外周的通路采用液压堵头9进行封堵。液压缸筒11通过箱体1上的定位外圆凸台进行定位，并用平面螺钉23固定在箱体1的侧面。

箱体1的活塞杆孔内穿设有活塞杆2，活塞杆2中间设有齿条，活塞杆2两端的台阶轴上设有O型圈三5；活塞6的外圆上设置有液压油封8和支撑环7，活塞6套在活塞杆2上，活塞6通过螺纹和活塞杆2的螺纹进行连接，并通过螺母10并紧。活塞杆2两端的台阶轴分为两部分，一为靠近端部的一侧直径小的小轴，另一为靠近中间一侧的直径大的大轴，活塞6中间内孔的形状与活塞杆2两端的台阶轴的形状相同，活塞6一侧顶在活塞杆2的台阶轴上，螺母10设于活塞6另一侧，通过螺母10将活塞6压紧在台阶轴上。

液压缸筒11的缸头的螺纹孔内穿设有调节螺钉18，调节螺钉18的内侧伸入液压缸筒11的内腔，用于限制或者调整活塞杆2的轴向位置，外侧裸露于液压缸筒11的缸头外面。

密封螺母14的正面(靠近液压缸筒11的一侧)设置有O型圈四15，背面(远离液压缸筒11的一侧)无O型圈，密封螺母14在轴线方向设有螺纹孔；密封螺母14的螺纹孔套接在调节螺钉18的外侧，设置有O型圈四15的正面紧贴着液压缸筒11的缸头，防止液压油从密封螺母14的正面和液压缸筒11的缸头之间的接合面渗出。盖形密封螺母17的正面设有O型圈五16，轴线方向设有螺纹孔；盖形密封螺母17通过螺纹孔套接在调节螺钉18的外侧，设有O型圈五16的正面紧贴密封螺母14的背面，防止液压油从盖形密封螺母17的正面和密封螺母14的背面之间的接合面渗出。

齿轮12和其两侧的轴制成一体，齿轮12设于轴的外侧圆周上，轴上位于齿轮12两侧分别为上轴和下轴，下轴端部设置有用于驱动阀门的阀杆的轴孔，上轴端部设置有NAMUR安装标准的接口。齿轮压盖13设有台阶外圆、台阶轴孔和法兰，台阶外圆一端与法兰一端连接，台阶轴孔分为内孔和外孔，内孔为台阶外圆中间的孔，外孔为法兰中间的孔，台阶外圆设置有用于和箱体1上轴孔配合的O型圈八22，台阶轴孔内设置有和齿轮12的上轴配合的油槽和O型圈七21，法兰设置有螺钉孔(用于安装平面螺栓二24)。齿轮12的下轴伸入箱体1的下轴孔，且齿轮12的下端面紧贴箱体1的下轴孔端面。齿轮压盖13的台阶孔的内孔套设在齿轮12的上轴上，并通过平面螺栓二24固定在箱体1的顶部，齿轮压盖13的下端面限制齿轮12的上端面的径向移动，由此保证齿轮12只能通过和活塞杆2中间齿条的齿啮合，做旋转运动。齿轮压盖13的台阶孔的外孔内通过油标19密封封堵。

根据机械设计手册--联结与紧固篇，螺栓扭矩计算公式T＝kFd，F为预紧力，即螺栓的轴向力，T为扭矩，k为扭矩系数，d为螺栓公称直径，带入数据，即可得到螺栓的轴向力。

液压缸筒11的缸头设置有的螺纹孔径应为液压缸筒11内径的33～75％(尽可能地大，越大越好)，螺纹孔的旋合长度应设置为8～14P，从而提高螺纹孔的载荷能力。在保证螺纹孔加工精度不低于6H的前提下，螺纹孔推荐采用挤压加工的方法进行加工，并从而提高螺纹面的强度。在保证外螺纹加工精度不低于6h的前提下，调节螺栓18推荐采用搓制的方法进行加工，从而提高螺纹面的强度。可用于推动活塞杆2移动位置的推力应控制在调节螺栓18轴向力理论数据的25％以内。

本实用新型的工作原理如下：

1.本实用新型的执行器的常规启闭控制功能，如图8所示：在输入液压源正常的情况下，向第一油口A输入液压油，液压油通过箱体1左侧的油路和左侧的液压缸筒11的油路注入左侧的液压缸筒11的内腔(箱体1的油路和液压缸筒11的油路已通过O型圈一3密封，液压缸筒11的工艺孔外侧通路已通过液压堵头9封堵住)，从而推动左侧的活塞6推动活塞杆2向右边移动，右侧的液压缸筒11内的液压油自第二油口B排出，设置于活塞杆2上的齿条通过和齿轮12的啮合运动控制齿轮12逆时针旋转，实现液压执行器对阀门的常规开启功能。同理，向第二油口B输入液压油，液压油通过箱体1右侧的油路和右侧的液压缸筒11的油路注入右侧的液压缸筒11的内腔(箱体1的油路和液压缸筒11的油路已通过O型圈一3密封，液压缸筒11的工艺孔外侧通路已通过液压堵头9封堵住)，从而推动右侧的活塞6推动活塞杆2向左边移动，左侧的液压缸筒11内的液压油自第一油口A排出，设置于活塞杆2上的齿条通过和齿轮12的啮合运动控制齿轮12顺时针旋转，实现液压执行器对阀门的常规关闭功能。

2.本实用新型的执行器的常规启闭行程精准控制功能：位于箱体1左侧的液压缸筒11的缸头螺纹孔内穿设有调节螺钉18，通过旋转调节螺钉18可以调整调节螺钉18深入液压缸筒11内的深度，由调节螺钉18的端面来限制活塞杆2向左的移动位置，设置于活塞杆2上的齿条通过和齿轮12的齿面啮合，精准限制齿轮12在顺时针旋转时的停止角度，达到执行器行程的精准限制功能。同理，位于箱体1右侧的液压缸筒11的缸头螺纹孔内穿设有调节螺钉18，通过旋转调节螺钉18可以调整调节螺钉18深入液压缸筒11内的深度，由调节螺钉18的端面来限制活塞杆2向右的移动位置，设置于活塞杆2上的齿条通过和齿轮12的齿面啮合，精准限制齿轮12在逆时针旋转时的停止角度，达到执行器行程的精准限制功能。

3.紧急手动开关控制功能：第一油口A无液压油输入的情况下，卸下左侧的盖形密封螺母17，通过旋转调节螺钉18，使得调节螺钉18位于液压缸筒内的端面推动活塞杆2向右边移动，设置于活塞杆2上的齿条通过和齿轮12的啮合，控制齿轮12的逆时针旋转，实现阀门紧急开启的手动操作。同理，第二油口B无液压油输入的情况下，卸下右侧的盖形密封螺母17，通过旋转调节螺钉18，使得调节螺钉18位于液压缸筒11内的端面推动活塞杆2向左边移动，设置于活塞杆2上的齿条通过和齿轮12的啮合，控制齿轮12的顺时针旋转，实现阀门紧急关闭的手动操作。

4.本实用新型的执行器的控制调节功能：位于箱体1正面的第一油口A和第二油口B四周设置有控制阀块安装孔，取下密封螺钉一25，可快速安装控制阀块，实现执行器的多种调节控制功能。

5.本实用新型的执行器的有线线路信号反馈功能：箱体1顶部设置有阀门回讯器支架安装孔，卸下密封螺钉二26，即可安装阀门回讯器的支架；卸下油标19，即可将阀门回讯器的旋转轴插入位于齿轮12上轴的NAMUR标准安装孔内，并固定在阀门回讯器的支架上，实现阀门的阀位信号通过有限线路进行反馈。

Claims (10)

1.一种可潜水的液压执行器，其特征在于，包括箱体(1)，箱体(1)的一侧面上设有第一油口(A)和第二油口(B)，箱体(1)的两侧侧面沿轴线方向分别设有油路，并分别与箱体(1)的第一油口(A)和第二油口(B)相通，箱体(1)上相对两侧的轴线方向设有活塞杆孔，活塞杆孔内穿设有沿着穿射方向活动的活塞杆(2)，活塞杆(2)的中间设有齿条，箱体(1)内设有可以转动的齿轮(12)，齿条与齿轮(12)啮合连接，活塞杆(2)的两端分别套设有液压缸筒(11)，液压缸筒(11)一端与箱体(1)密封连接，活塞杆(2)的两端均固定有活塞(6)，活塞(6)的内侧与活塞杆(2)密封连接，活塞(6)的外侧与液压缸筒(11)内壁密封活动连接，液压缸筒(11)的另一端设有螺纹孔，液压缸筒(11)另一端的螺纹孔内穿设有调节螺钉(18)，调节螺钉(18)一端正对液压缸筒(11)内的活塞杆(2)端部，调节螺钉(18)另一端套设有盖形密封螺母(17)，盖形密封螺母(17)与液压缸筒(11)密封连接，液压缸筒(11)的缸壁设有油路，液压缸筒(11)靠近另一端端部的位置设有工艺孔，工艺孔与液压缸筒(11)的油路相通，工艺孔一端与液压缸筒(11)的内腔相通，液压缸筒(11)的油路与箱体(1)的油路相通。

2.如权利要求1所述的一种可潜水的液压执行器，其特征在于，所述的工艺孔另一端通向液压缸筒(11)外周的通路通过液压堵头(9)封堵。

3.如权利要求1所述的一种可潜水的液压执行器，其特征在于，所述的调节螺钉(18)的内侧伸入液压缸筒(11)的内腔，调节螺钉(18)的外侧裸露于液压缸筒(11)的缸头外面。

4.如权利要求1所述的一种可潜水的液压执行器，其特征在于，所述的活塞(6)的外圆上设有液压油封(8)和支撑环(7)，活塞(6)套在活塞杆(2)上。

5.如权利要求1所述的一种可潜水的液压执行器，其特征在于，所述的活塞杆(2)两端均为台阶轴，活塞(6)中间内孔的形状与活塞杆(2)两端的台阶轴的形状相同，活塞(6)一侧顶在活塞杆(2)的台阶轴上，活塞杆(2)上位于活塞(6)另一侧套设有螺母(10)，通过螺母(10)将活塞(6)压紧在台阶轴上。

6.如权利要求1所述的一种可潜水的液压执行器，其特征在于，所述的调节螺钉(18)位于液压缸筒(11)的外侧套接有密封螺母(14)，密封螺母(14)设于盖形密封螺母(17)和液压缸筒(11)之间，密封螺母(14)两端分别与盖形密封螺母(17)和液压缸筒(11)密封连接。

7.如权利要求1所述的一种可潜水的液压执行器，其特征在于，所述的箱体(1)的径向设有台阶孔，台阶孔包括下轴孔和上轴孔，台阶孔的下轴孔内设有油槽；齿轮(12)的两侧分别设有上轴和下轴，下轴端部设有用于驱动阀门的阀杆的轴孔，上轴端部设有NAMUR安装标准的接口；上轴上套设有齿轮压盖(13)，齿轮压盖(13)的内侧与上轴密封转动连接，齿轮压盖(13)的外侧与箱体(1)的内壁密封连接，齿轮(12)的下轴伸入箱体(1)的下轴孔内，下轴与箱体(1)的下轴孔密封转动连接。

8.如权利要求7所述的一种可潜水的液压执行器，其特征在于，所述的齿轮压盖(13)设有台阶外圆、台阶轴孔和法兰，台阶外圆一端与法兰一端连接，台阶轴孔分为内孔和外孔，内孔为台阶外圆中间的孔，外孔为法兰中间的孔，齿轮压盖(13)的台阶孔的内孔套设在齿轮(12)的上轴上，齿轮压盖(13)的法兰固定在箱体(1)的顶部，齿轮(12)的下端面紧贴箱体(1)的下轴孔端面，齿轮压盖(13)的下端面限制齿轮(12)的上端面的径向移动，齿轮压盖(13)的台阶孔的外孔内通过油标(19)密封封堵。

9.如权利要求7所述的一种可潜水的液压执行器，其特征在于，所述的第一油口(A)和第二油口(B)的四周设有用于安装控制阀块的螺钉孔，用于安装控制阀块的螺钉孔内封堵有密封螺栓一(25)；箱体(1)径向上一侧的平面在台阶孔的下轴孔四周设有ISO5211标准的螺钉孔，箱体(1)径向上另一侧的平面在台阶孔的上轴孔四周设有用于安装齿轮压盖(13)的螺钉孔和用于安装阀门回讯器支架的螺钉孔，用于安装齿轮压盖(13)的螺钉孔内固定有平面螺栓二(24)，用于安装阀门回讯器支架的螺钉孔内封堵有密封螺栓二(26)。

10.如权利要求1所述的一种可潜水的液压执行器，其特征在于，所述的活塞杆孔靠近箱体(1)的侧面设有用于液压缸筒(11)定位的定位外圆凸台，液压缸筒(11)套在定位外圆凸台的周围。

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