专利名称：压差自动平衡式阀位指示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种用于船舶和海洋装备等的液动阀门遥控系统，特别是公开一种压差自动平衡式阀位指示器，是在对阀门的遥控过程中，用于对阀门进行开度指示和状态测量的装置。
背景技术：
目前国内的液动阀位指示器仅有低端产品面世，国外先进的液动阀位指示器采用的測量原理是体积式，測量元件为ー对模数、齿数相同的高精度圆柱齿轮。齿轮传动方式为穿轴两端轴承固定式。存在问题1、对计量齿轮、齿轮座、传动件的加工精度要求高；2、对齿轮座及上下连接块的同轴度、平面度等形位公差及装配要求高；3、因体积的限制对轴承的选型和质量要求高；4、高的工作压カ(一般在13. 5MPa)，造成上下游的高压差，在液压カ作用下将齿轮推向下游侧的齿轮座壁和上下接合面，当沿齿轮分度圆方向的运转力不足以 克服齿轮与齿轮座壁及齿轮与上下接合面的阻力吋，齿轮则被卡住而不能运转。当齿轮啮合面、齿轮与齿轮座间、齿轮与上下接合面的间隙液压油的泄漏，将压差泄放到较低的压カ时才能正常运转，而且測量精度随系统压カ和压差的波动而变动。压差不仅影响计量精度，还会加速机械磨损1、计量齿轮的磨损；2、齿轮座的磨损；3、轴和轴承的磨损；4、与齿轮配合零件的相邻面的磨损。压差越高磨损量越大，磨损到一定程度吋，齿轮测量通路液压油的泄漏量过大，当沿切线方向的净推力不足克服阻カ以推动齿轮正常运转时，计量由不准到失效，影响到阀位指示器的使用寿命。正因如此，国内外的主要生产厂在液动阀位指示器的性能提升和寿命延长上进行了研究。近年市场产品和相关报道不外乎优选材料、改进エ艺、提高精度、调整尺寸和零件结构，虽有成效但没能根本解决上述问题。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，公开ー种压差自动平衡式阀位指示器，安装在阀门驱动器液压油回路上，当液压油流进或流出时，推动位于计量齿轮副的ー对计量齿轮正转或反转，以测量油量，齿轮的转数与液压油的容积呈线性关系；计量齿轮的旋转通过置于齿轮轴心衬套的传动头，经位于表头座的机械隔离式磁性离合器传递，再通过位于表头座的多级齿轮減速机构输出到表头。表头输出分三路，一路连接表盘指针，根据指针旋转角度对阀门开度直接指示；第二路连接位于表头内的电位器，输出模拟量信号;第三路通过位于表头内的动杆，在阀门开度起点和終点位置，接通对应电气触点，输出开关量信号；第二、三路信号送至集控台，实现阀门遥控和开度间接指示。本实用新型是ー种降低了对齿轮、齿轮座和上下连接块加工精度要求，无需上、下端盖同轴度、平面度等要求，降低成本，減少磨损，延长寿命，精确实现阀位指示功能的压差自动平衡式阀位指示器。本实用新型的技术优势在于实现了压差的自动平衡，从而提高了装置的可靠性和准确度。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为I、自动泄压齿轮；2、自动泄压油道；3、无轴机械结构；4、悬浮式传动方式；5、免轴承安装。本实用新型是这样实现的一种压差自动平衡式阀位指示器，安装于阀门驱动器液压回路上，通过控制台操作，液压动力泵站调压后的液压油经电磁换向阀和节流阀后流经阀位指示器，再流经阀门驱动器，阀门驱动器带动同轴阀门运转，所述的阀位指示器就是实现对流经油腔的液压油的体积测量，在表头转换为对阀门开度和位置测量，包括阀座21、计量齿轮副22、表头座23和表头24，其特征在于所述的计量齿轮副22是由一对计量齿轮42和置于每个计量齿轮轴心的齿轮衬套一 43和齿轮衬套二 44以及计量齿轮座41组成,所述一对计量齿轮42每个齿轮设有泄压通孔，在每个齿轮的齿根等距错开的泄压通孔，泄压通孔的径向排列方式为每齿根一个，沿直径方向对穿，数量与齿数相同，泄压通孔的轴向排列方式为每齿根一孔，沿轴向错开均布，并呈螺旋状，数量为齿数的一半；所述的齿轮衬套一 43位于外圈的多个泄压油道与一个计量齿轮42装配后形成从高压区向低压区差压自动平衡的泄压通路，所述的齿轮衬套二 44外围的多个泄压油道、顶端的泄压通孔和传动头与另一个计量齿轮42装配后，不仅形成从高压区向低压区的泄油通道，而且还解决了无传动 轴、固定轴和轴承的机械传动；所述的计量齿轮座41将齿轮油腔的一端设计成两圆相交的轮廓，其高度的选择考虑到既利于形成型腔，又利于克服阻力，在无轴定位的情况下，利于一对计量齿轮42在两相交圆内平稳运转。所述的阀座21采用坡口凹槽和无轴承设计，通过减少与计量齿轮的接触面，从而减小阀座21与两个计量齿轮42间的摩擦阻力，并配合计量齿轮副22无轴承悬浮结构。所述的表头座23采用凹槽结构和无轴承设计，与阀座21、计量齿轮副22组合，实现无轴悬浮式传动方式。本实用新型采用一对具有自动泄压功能的计量齿轮42以容积式测量原理对流经油腔的液压油体积进行测量，经具有无轴传动头结构的齿轮衬套二 44悬浮式传动，然后经过减速指示机构，在表头实现阀门开度和位置的指示，通过模拟信号变换器和电接点，在控制台实现对阀门的遥控。本实用新型的有益效果是本装置的压差自动平衡和无轴悬浮传动，解决了阀位指示器的结构、传动、精度等技术难题，降低了零部件加工工艺和装配精度要求，减少了机械磨损和运行阻力，提高了计量精度和使用寿命。该装置机电液一体化设计，可靠实现了对远程阀门组群的遥控，填补了船舶和海洋装备领域的空白。
图I是压差自动平衡式阀位指示器工作原理框图。图2是本实用新型压差自动平衡式阀位指示器结构示意图。图3是本实用新型的阀座结构示意图。图4是本实用新型的计量齿轮副装配图。图5是图4的A-A向剖视图。图6是本实用新型的计量齿轮座结构示意图。图7是本实用新型的计量齿轮结构示意图。图8是图7的B-B向剖视图。图9是图7的侧视图。[0020]图10是本实用新型的为齿轮衬套ー结构示意图。图11是本实用新型的齿轮衬套ニ结构示意图。图12是图11的C-C向剖视图。图13是图11的侧视图。图14是本实用新型的表头座结构示意图。
具体实施方式
根据附图1，为压差自动平衡式阀位指示器的工作原理图。该装置包括电磁换向阀、节流阀、压差自动平衡式阀位指示器、液压锁、溢流阀、液压驱动器、阀门以及压カ油管、电气接ロ等。 来自动カ泵站的液压油经电磁换向阀后，经节流阀调节流量后，进入压差自动平衡式阀位指示器的计量齿轮副22之进油腔，推动ー对计量齿轮42旋转，从而实现容积式流量測量，測量后的液压油再经液压锁送至阀门驱动器。阀门驱动器的回油ロ的低压液压油经液压锁，再经电磁换向阀后回到液压泵站油箱，实现阀门的开动作。反之，则实现阀门关动作。溢流阀的作用为过压保护，正常运行时不工作。同时，一对计量齿轮42的旋转经位于表头座23内的減速机构传输到表头24实现阀门位置的直接指示，并由表头24内模拟量信号发生器和微动开关输出电信号到计算机进行程序处理，实现对阀门群组的遥控。从图中可以看出，压差自动平衡式阀位指示器安装在液压管路上，位于电磁阀箱内，采用容积式计量方式进行测量。液压油流经压差平衡式计量齿轮副，将流经的液压油的体积转化为转数n，再经过多级齿轮減速器，将转数η转换成阀门的开度Θ，在表盘指针显示阀门开度Θ的大小。圆盘电位器输出模拟量信号，指针触及表盘两端的微动开关，向遥控台发出信号，以可靠实现阀门系统的遥控操作。根据附图2，压差自动平衡式阀位指示器为本实用新型的主要装置。由阀座21、计量齿轮副22、表头座23、表头24等组成。来自电磁换向阀的液压油经阀座21进入计量齿轮副22之进油腔，推动ー对计量齿轮42旋转，从而实现压差自动平衡式容积测量，測量后的液压油再经阀座21送至阀门驱动器。同时计量齿轮42的旋转经位于表头座23内的减速机构传输到表头24实现阀位的直接指示，并由表头24内模拟量信号发生器输出电信号到PLC和计算机进行程序处理。根据附图3，阀座21的剖切和放大部分，采用坡ロ凹槽结构和无轴承设计，能够减少与计量齿轮42的接触面，以减小阀座21与两个计量齿轮42间的摩擦阻力，并配合计量齿轮副22无轴悬浮结构的设计。根据附图4和5，计量齿轮副22为本实用新型的核心部件。由计量齿轮座41、一对计量齿轮42、齿轮衬套ー 43和齿轮衬套ニ 44等组成。通过对这些部件的实用新型设计和相关配合部件阀座21、表头座23和表头24的研发，成功研制出本实用新型压差平衡式阀位指示器。因为实现了压差自动平衡，所以上下游的泄漏量大为減少，从而提高了计量精度。根据附图6，计量齿轮座41，独特之处为齿轮油腔的一端设计成两圆相交轮廓，在无轴定位的情况下，利于计量齿轮42在两相交圆内运转；轮廓的高度设计成既能固定住一对齿轮42，又不致产生较大的摩擦阻力，轮廓的高度经过反复设计调整和试验后确定，两相交圆去除部分的宽度运用类似的方法获得。根据附图7 9，计量齿轮42共有两个，配对安装运行。沿齿轮根部设计成泄压通孔，孔的径向排列方式为每齿根一个，沿直径方向对穿，数量与齿数相同；孔的轴向排列方式为每齿根一孔，沿轴向错开均布，并呈螺旋状，数量为计量齿轮齿数的一半。泄压油路通孔的实用新型设计，解决了压差自动平衡的结构问题。根据附图10，齿轮衬套一 43外圈的泄压通道的实用新型，与图6的一个计量齿轮42装配后，形成了从高压区通向低压区的压差自动平衡油道，数量为计量齿轮齿数的一半，解决了上下游压差自动平衡泄压油路的问题。根据附图11 13，齿轮衬套二 44外圈的泄压油道、顶端的泄压通孔和传动头的实用新型，与图6的另一个计量齿轮42装配后，不仅解决了上下游的泄压通道和压差自动平衡泄压油路的问题。在无传动轴、固定轴和轴承的情况下，实现了优良的机械传动。根据附图14，表头座23之剖切部分采用凹槽结构和无轴承设计，与图3阀座21、图4计量齿轮副22装配后，实现了阀位指示器的压差自动平衡和无轴悬浮式安装方式。·
权利要求1.一种压差自动平衡式阀位指示器，安装于阀门驱动器液压回路上，通过控制台操作，液压动力泵站调压后的液压油经电磁换向阀和节流阀后流经阀位指示器，再流经阀门驱动器，阀门驱动器带动同轴阀门运转，所述的阀位指示器就是实现对流经油腔的液压油的体积测量，在表头转换为对阀门开度和位置测量，包括阀座(21)、计量齿轮副(22 )、表头座(23)和表头(24)，其特征在于所述的计量齿轮副(22)是由一对计量齿轮(42)和置于每个计量齿轮轴心的齿轮衬套一(43)和齿轮衬套二(44)以及计量齿轮座(41)组成，所述一对计量齿轮(42)每个齿轮设有泄压通孔，在每个齿轮的齿根等距错开的泄压通孔，泄压通孔的径向排列方式为每齿根一个，沿直径方向对穿，数量与齿数相同，泄压通孔的轴向排列方式为每齿根一孔，沿轴向错开均布，并呈螺旋状，数量为齿数的一半；所述的齿轮衬套一(43)位于外圈的多个泄压油道与一个计量齿轮(42)装配后形成从高压区向低压区差压自动平衡的泄压通路，所述的齿轮衬套二(44)外围的多个泄压油道、顶端的泄压通孔和传动头与另一个计量齿轮(42)装配后，形成从高压区向低压区的泄油通道，并实现了无传动轴、固定轴和轴承的机械传动；所述的计量齿轮座(41)将齿轮油腔的一端设计成两圆相交的轮廓，其高度的选择考虑到既利于形成型腔，又利于克服阻力，在无轴定位的情况下，利于一对计量齿轮(42)在两相交圆内平稳运转。
2.根据权利要求I所述的压差自动平衡式阀位指示器，其特征在于所述的阀座(21)采用坡口凹槽和无轴承设计，通过减少与计量齿轮的接触面，从而减小阀座(21)与两个计量齿轮(42)间的摩擦阻力，并配合计量齿轮副(22)无轴承悬浮结构。
3.根据权利要求I所述的压差自动平衡式阀位指示器，其特征在于所述的表头座(23)采用凹槽结构和无轴承设计，与阀座(21)、计量齿轮副(22)组合，实现无轴悬浮式传动方式。
4.根据权利要求I或2或3所述的压差自动平衡式阀位指示器，其特征在于一对具有自动泄压功能的计量齿轮(42)以容积式测量原理对流经油腔的液压油体积进行测量，经具有无轴传动头结构的齿轮衬套二(44)悬浮式传动，然后经过减速指示机构，在表头实现阀门开度和位置的指示，通过模拟信号变换器和电接点，在控制台实现对阀门的遥控。
专利摘要本实用新型为一种压差自动平衡式阀位指示器，安装于阀门驱动器液压回路上，包括阀座21、计量齿轮副22、表头座23和表头24，其特征在于所述的计量齿轮副22是由一对计量齿轮42和置于每个计量齿轮轴心的齿轮衬套一43和齿轮衬套二44以及计量齿轮座41组成，所述一对计量齿轮42在每个齿轮的齿根等距错开设有泄压通孔；所述的齿轮衬套一43与一个计量齿轮42装配后形成泄压通路，所述的齿轮衬套二44与另一个计量齿轮42装配后，不仅形成泄油通道，而且还解决了无传动轴、固定轴和轴承的机械传动；所述的计量齿轮座41将齿轮油腔的一端设计成两圆相交的轮廓，利于一对计量齿轮42在两相交圆内平稳运转。
文档编号F16K37/00GK202597881SQ20122027892
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月14日 优先权日2012年6月14日
发明者顾耀民, 陈亚军, 李军华, 王维彬 申请人:汉盛(上海)海洋装备技术股份有限公司