专利名称：碟弹型单作用液动执行器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种碟弹型单作用液动执行器。
背景技术：
随着现代自动控制技术的发展和进步，以及特殊的现场工况环境，甚至有时控制阀门周围还有可能出现灾害，以导致控制动力源也产生故障，再也无法进行自动控制操作，而工作人员同时也无法靠近控制阀门进行手动就地操作，无法实现开启或关闭阀门。以下列举一些特殊工况环境下的实例:实例一:在一些轮船压载舱内，经常会根据需要从外界向压载舱内灌入一定量的海水。压载舱和外界海水之间的相通或隔断是依靠控制阀门来实现的(这里所叙述的控制阀门是指那些控制蝶阀或控制球阀的场合，不包括控制闸阀和截止阀的情况，以下控制阀门不再作此解释)，这些控制蝶阀或控制球阀是需要配置驱动执行器后，方可实现其自身的自动控制。当向压载舱内灌入一定量海水后，控制阀门和驱动执行器都已被海水淹没。这种工况环境下，一旦自动控制系统出现故障或者停电，自动控制操作已经失灵。与此同时，船员又无法下舱靠近控制阀门和驱动执行器进行手动就地操作。而此时控制阀门还一直处于打开状态，海水也就源源不断灌入压载舱，这样难免就会造成安全隐患，甚至酿成毁灭性的灾难。实例二:在一些油田、气田输油输气管道中，管道中介质为易燃甚至易爆，而这些输油输气运输管路同样安装配备了一些控制阀门。一旦这些管路出现爆管，产生泄漏继而引发火灾，而现场工作人员又难以靠近运输管路中的那些控制阀门，无法进行手动就地操作。火灾同样会造成自动控制系统的故障，自动控制操作相继失灵。而此时控制阀门还一直处于打开状态，易燃易爆的原油或天然气给接下来灭火工作带来了巨大的困难，同样也造成很大的危险性。为了消除安全隐患，解决上述实例中所遇到的难题。当自动控制操作一旦失灵，而同时现场工作人员又无法靠近控制阀门和驱动执行器进行手动就地操作时，控制阀门不再像上述实例那样，维持原状一直处于打开状态，而当驱动执行器一旦失去动力源或电源时，驱动执行器自身也能够依靠弹簧弹力迅速将控制阀门关闭。目前较普遍采用的技术是控制阀门选配普弹型单作用液动执行器，控制阀门的阀杆安装在普弹型单作用液动执行器的旋转轴上，阀门的安装连接法兰安装在普弹型单作用液动执行器的齿轮箱体上。当外界液压控制系统给普弹型单作用液动执行器一侧液压油缸提供高压液压油时，高压液压油产生压力推动油缸内活塞移动，油缸活塞又推动齿条轴以及弹黃缸内活塞，使其跟随一起移动；齿条轴移动时带动旋转轴上的与其啮合的齿轮逆时针旋转，齿轮通过平键带动旋转轴一起逆时针转动，旋转轴也将带动阀杆以及阀板旋转，使其控制阀门实现开启。与此同时，弹簧缸内活塞以及弹簧导套在沿背离齿轮箱体的方向移动的过程中，普通弹簧受到弹簧缸活塞和弹簧导套的挤压而沿弹簧轴线渐渐压缩，将普弹型单作用液动执行器的一部分动能转化为弹簧的弹性势能储蓄起来。到此为止，控制阀门既实现了开启，又为关闭阀门储备了能量。当外界液压系统出现故障或停电，自动控制操作处于失灵状态时，普弹型单作用液动执行器油缸内压力丧失，弹簧缸内之前经压缩的弹簧随即迅速回复，将弹簧储备的弹性势能以动能的形式释放出来，因此经压缩的弹簧将弹簧导套和弹簧缸活塞沿朝齿轮箱体靠近的方向推动，齿条轴以及油缸内活塞也跟随其一起移动。在弹簧迅速回复的过程中，通过齿轮传动，普弹型单作用液动执行器会迅速将控制阀门关闭。图1 3是现有的普弹型单作用液动执行器的结构示意图。该液动执行器中，齿轮箱体4'与油缸缸筒7'采取螺纹连接，两者之间有O型圈密封；油缸缸筒7'与油缸端盖6'通过焊接连成一体，密封套筒I'与油缸端盖6'通过螺栓连接，两者之间有O型圈密封；油缸端调节螺杆5'与油缸端盖6'采取螺纹连接，以方便可调节，油缸端调节螺杆5'与密封套筒Γ之间有O型圈密封；油缸工作油口钻打在油缸端盖6'上，油缸活塞2'与齿条轴3'采用螺母紧固连接，两者之间有O型圈密封，油缸活塞2'与油缸缸筒7'之间有Y型密封圈、格莱圈和耐磨环。中间连接端盖8'与齿轮箱体4'通过内六角圆柱头螺钉连接，齿条轴3—端固定有油缸活塞2'，而另一端穿过齿轮箱体4'、中间连接端盖8'与弹簧缸活塞9'通过螺母紧固连接起来；弹簧导套10'与弹簧缸活塞9'通过内六角圆柱头螺钉连接；弹簧缸筒1 3'与中间连接端盖8'和弹簧缸后端盖14'都采取螺栓、螺母紧固连接；大号普通弹簧11'、小号普通弹簧12'安置在弹簧导套10'和弹簧缸后端盖14'的中间，与两者之间没有任何形式的固定连接，让它们自身进行自由配合；弹簧缸端调节螺杆15'与弹簧缸后端盖14'采取螺纹连接。旋转轴16'与齿轮箱体4'之间为间隙配合，两者之间有O型圈密封；齿轮17'与旋转轴16'之间依靠平键连接，安装后齿轮17'与齿条轴3'处于啮合状态；压套18'与旋转轴16'之间为间隙配合；齿轮箱盖19'与齿轮箱体4'通过内六角圆柱头螺钉连接起来，齿轮箱盖19'与旋转轴16'之间有O型圈密封。但是，普弹型单作用液动执行器这种现有技术存在着不少的缺陷。从图1 3中也不难看出，当理论设计扭矩还不是很大时，单作用液动执行器却要选配很大直径的普通弹簧，甚至还需要多组普通弹簧叠加使用，才可达到理论设计的要求，其最主要原因是由单作用液动执行器输出扭矩的力臂过小所造成的。从体积大小方面来看，齿轮箱体两侧的油缸和弹簧缸之间相差悬殊，以致整体不协调、外观较丑陋。当有些控制阀门周围空间相对窄小时，由于其弹簧缸体积过于庞大，普弹型单作用液动执行器因空间受限而不能应用于此。另外，根据其整体结构特点，普弹型单作用液动执行器也不易制造加工成浸没型执行器。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种依靠碟型弹簧释放储蓄的弹性势能，快速使阀门恢复开闭常态的单作用液动执行器。此实用新型结构紧凑，对控制阀门周围空间大小相比现有技术局限性要更小。在有些控制阀门周围空间相对窄小时，碟弹型单作用液动执行器更能突显其优越性。另外，此实用新型也比较容易实现浸没，这也是现有技术所难以做到的。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:一种碟弹型单作用液动执行器，其具有:齿轮箱体(7)，其内设齿条轴(6)以及与齿轮箱体间隙配合的旋转轴(16)，齿轮箱体的齿轮(17)与旋转轴(16)之间依靠平键连接且齿轮(17)与齿条轴(6)啮合，旋转轴(16)设有与其间隙配合的压套(18)，齿轮箱体具有齿轮箱盖(19)且二者之间设有O型密封圈，该齿轮箱盖螺纹连接于旋转轴封盖(20)，位于齿轮箱盖与旋转轴之间、齿轮箱体与旋转轴之间、旋转轴封盖与齿轮箱盖之间均设有O型密封圈；油缸缸筒(5)，其安装于齿轮箱体(7)且二者之间设有O型密封圈，该油缸缸筒内设与齿条轴(6)连接的油缸活塞(4)且齿条轴(6)与油缸活塞(4)之间设有O型密封圈，油缸活塞与油缸缸筒之间设有Y型密封圈、格莱圈和耐磨环；油缸端盖(3)，其安装于油缸缸筒(5)远齿轮箱体端，该油缸端盖设有工作油口(M)；油缸端调节杆(2)，其安装于油缸端盖(3)且二者之间设有O型密封圈；油缸端调节杆封盖(1)，其安装于油缸端调节杆(2)且二者之间设有O型密封圈；其特征在于，所述齿轮箱体(7)远油缸缸筒端通过螺纹连接有弹簧缸筒(11)，该弹簧缸筒靠近齿轮箱体端依次设有弹簧缸活塞(8)、碟弹前导柱(9)，齿条轴(6)远油缸活塞端穿过齿轮箱体(7)与碟弹前导柱(9)通过螺纹将弹簧缸活塞(8)紧固连接，弹簧缸筒远齿轮箱体端设有碟弹后导柱(12)以及弹簧缸端盖(14)，所述碟弹前导柱(9)、碟弹后导柱
(12)套设有一端抵靠于弹簧缸活塞(8)、另一端抵靠于碟弹后导柱(12)环形阻挡部的碟型弹簧(10)，所述碟弹后导柱(12)设有穿过弹簧缸端盖的弹簧缸端调节杆(13)，该弹簧缸端调节杆的端部设有弹簧缸端调节杆封盖(15)；弹簧缸筒(11)与齿轮箱体(7 )之间、弹簧缸筒(11)与弹簧缸端盖(14)之间、弹簧缸端调节杆(13)与弹簧缸端调节杆封盖(15)之间均设有O型密封圈。进一步，碟弹型单作用液动执行器的外壳表面涂覆有改性环氧油漆。进一步，密封圈材质为氟橡胶/ 丁腈橡胶。如本文所述的碟弹型单作用液动执行器分为浸没型和非浸没型，碟弹型单作用液动执行器(浸没型)常常应用在被海水淹没的环境中。由于海水有很强的腐蚀性，碟弹型单作用液动执行器(浸没型)内部零件必须与外部环境隔绝，这就要求其具有较好的密闭性，通常会采用0.7MPa的气压进行气密性检测。此新型的壳体表面喷涂防海水型改性环氧油漆，所有采用的密封圈材质为氟橡胶。碟弹型单作用液动执行器(非浸没型)应用在一般通常环境中。同以上浸没型相比，外部环境已经不会对此新型液动执行器的内部零件造成损坏，因此就不再考虑此新型液动执行器的密闭性。在结构上，此新型液动执行器和浸没型有着很多类同之处，但也作了一定地改变处理，使其装配加工变得更加简便。此新型的壳体表面喷涂普通油漆即可，但若此新型应用在海洋环境中而仍然不要求浸没时，其仍需喷涂防海水型改性环氧油漆，因为海洋环境中的空气也可将其壳体表面腐蚀。此新型所有采用的密封圈材质可为丁腈橡胶。此新型液动执行器需要外部液压控制系统提供压力源，将压力源接入其工作油口。产生的高压油液推动油缸内活塞，油缸活塞又推动齿条轴以及弹簧缸活塞，使都跟随其一起移动。齿条轴在移动时同时也带动与其啮合的齿轮，使齿轮逆时针旋转，齿轮通过平键使旋转轴跟随其一起旋转，旋转轴又会驱动阀门，使阀门打开。与此同时，弹簧缸活塞在移动的过程中又在推动整组碟型弹簧，使整组碟型弹簧沿其轴线均匀压缩，将此新型执行器产生的一部分动能转化为碟型弹簧的弹性势能储蓄起来。一旦压力源失去后，油缸内活塞不再受高压油液的作用力，弹簧缸内碟型弹簧迅速回复之前的预压状态。在弹簧回复力的作用下，弹簧缸活塞被朝齿轮箱体靠拢的方向推动，齿条轴与油缸活塞也跟随其一起移动，通过齿轮传动，旋转轴顺时针旋转，迅速将阀门关闭。从上述新型液动执行器工作原理也可以看得出，此新型与现有技术基本上相同，可在内部结构和弹簧选型上却有明显的差异。碟弹型单作用液动执行器(非浸没型)的工作原理与浸没型完全相同，在此就不再赘述。本实用新型的技术构思在于:碟弹型单作用液动执行器一侧的油缸通过齿轮与齿条之间的传动，将油缸产生的直行程转化为旋转轴的角位移，从而将控制阀门打开。与此同时，油缸活塞移动做功，产生的动能其中的一部分被碟型弹簧以弹性势能储蓄起来。一旦当压力源失去后，碟型弹簧将释放弹性势能，朝其迅速回复的方向推动弹簧缸活塞以及齿条轴等，同时此新型液动执行器迅速关闭控制阀门。本实用新型的有益效果是:碟弹型单作用液动执行器能适宜周围空间窄小环境下的控制阀门，相比结构更紧凑，同时较容易实现浸没。
图1为背景技术中普弹型单作用液动执行器内部结构视图。图2为背景技术中普弹型单作用液动执行器齿轮箱体结构视图。图3为背景技术中普弹型单作用液动执行器阀门安装面示意图。图4为实施例1的碟弹型单作用液动执行器内部结构视图。图5为实施例1的碟弹型单作用液动执行器齿轮箱体结构视图。图6为实施例1的碟弹型单作用液动执行器阀门安装面示意图。图7为实施例2的碟弹型单作用液动执行器内部结构视图。图8为实施例2的碟弹型单作用液动执行器齿轮箱体结构视图。图9为实施例2的碟弹型单作用液动执行器阀门安装面示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。实施例1:参见图4 6，该碟弹型单作用液动执行器(浸没型)中，齿轮箱体7与油缸缸筒5采取螺纹连接，两者之间有O型圈密封，齿轮箱体设有内泄观测口 N ;油缸缸筒5与油缸端盖3通过焊接连成一体，油缸端调节杆2与油缸端盖3采取螺纹连接，两者之间有O型圈密封；油缸端调节杆封盖I与油缸端调节杆2采取螺纹连接，两者之间有O型圈密封，在此，油缸端调节杆封盖I既起保护盖的作用，又有防止调节杆松脱起锁紧螺母的作用。此新型液动执行器工作油口钻打在油缸端盖3上，油缸活塞4与齿条轴6采用螺母紧固连接，两者之间有O型圈密封，油缸活塞4与油缸缸筒5之间有Y型密封圈、格莱圈和耐磨环。齿条轴6 —端固定着油缸活塞4，而另一端则穿过齿轮箱体7与碟弹前导柱9通过螺纹将弹簧缸活塞8紧固连接起来，齿条轴6与碟弹前导柱9之间采用紧定螺钉来防止连接螺纹松脱，碟弹前导柱9与弹簧缸活塞8之间为间隙配合；弹簧缸筒11与齿轮箱体7、弹簧缸端盖14都采取螺纹连接，其与两者之间都有O型圈密封；碟弹后导柱12与弹簧缸端盖14之间为间隙配合；碟型弹簧10安置在弹簧缸活塞8和碟弹后导柱12的中间，与两者之间没有任何形式的固定连接，让它们自身进行自由配合；弹簧缸端调节杆13与碟弹后导柱12采取螺纹连接，弹簧缸端调节杆13与弹簧缸端调节杆封盖15也采取螺纹连接，两者之间有O型圈密封。旋转轴16与齿轮箱体7之间为间隙配合，两者之间有O型圈密封；齿轮17与旋转轴16之间依靠平键连接，安装后齿轮17与齿条轴6处于啮合状态；压套18与旋转轴16之间为间隙配合；齿轮箱盖19与齿轮箱体7采取螺纹连接，两者之间采用紧定螺钉来防止连接螺纹松脱，同时还有O型圈密封，齿轮箱盖19与旋转轴16之间也有O型圈密封；旋转轴封盖20与齿轮箱盖19采取螺纹连接，两者之间有O型圈密封。本实施例的工作原理:碟弹型单作用液动执行器(浸没型)的工作油口接入压力源，高压油液推动油缸内活塞，油缸活塞又推动齿条轴以及弹簧缸活塞，使都跟随其一起移动。齿条轴带动与其啮合的齿轮，使齿轮逆时针旋转，齿轮通过平键使旋转轴跟随其旋转，旋转轴又驱动阀门使其打开。同时，弹簧缸活塞又推动整组碟型弹簧使其压缩。一旦压力源失去后，油缸内活塞不再受高压油液的作用力，弹簧缸内碟型弹簧迅速回复。在弹簧回复力的作用下，弹簧缸活塞被朝齿轮箱体靠拢的方向推动，齿条轴和油缸活塞也跟随一起移动，通过齿轮传动，旋转轴顺时针旋转，迅速将阀门关闭。本产品的工作原理在于，碟弹型单作用液动执行器(浸没型)的工作油口接入压力源，高压油液推动油缸内活塞，油缸活塞又推动齿条轴以及弹簧缸活塞，使都跟随其一起移动。齿条轴带动与其啮合的齿轮，使齿轮逆时针旋转，齿轮通过平键使旋转轴跟随其旋转，旋转轴又驱动阀门使其打开。同时，弹簧缸活塞又推动整组碟型弹簧使其压缩。一旦压力源失去后，油缸内活塞不再受高压油液的作用力，弹簧缸内碟型弹簧迅速回复。在弹簧回复力的作用下，弹簧缸活塞被朝齿轮箱体靠拢的方向推动，齿条轴和油缸活塞也跟随一起移动，通过齿轮传动，旋转轴顺时针旋转，迅速将阀门关闭。实施例2:参见图7 9，该碟弹型单作用液动执行器(非浸没型)中，齿轮箱体7与油缸缸筒5采取螺纹连接，两者之间有O型圈密封，齿轮箱体设有内泄观测口 N ;油缸缸筒5与油缸端盖3通过焊接连成一体，油缸端调节杆2与油缸端盖3采取螺纹连接，两者之间有O型圈密封；油缸端调节杆锁母I与油缸端调节杆2采用螺纹连接，油缸端调节杆锁母I起防止调节杆松脱的作用。此新型液动执行器工作油口钻打在油缸端盖3上，油缸活塞4与齿条轴6采用螺母紧固连接，两者之间有O型圈密封，油缸活塞4与油缸缸筒5之间有Y型密封圈、格莱圈和耐磨环。齿条轴6 —端固定着油缸活塞4，而另一端则穿过齿轮箱体7与碟弹前导柱9通过螺纹将弹簧缸活塞8紧固连接起来，齿条轴6与碟弹前导柱9之间采用紧定螺钉来防止连接螺纹松脱，碟弹前导柱9与弹簧缸活塞8之间为间隙配合；弹簧缸筒11与齿轮箱体7采用法兰连接，通过内六角圆柱头螺钉将其连接起来；弹簧缸筒11与弹簧缸端盖14采取螺纹连接；碟弹后导柱12与弹簧缸端盖14之间为间隙配合；碟型弹簧10安置在弹簧缸活塞8和碟弹后导柱12的中间，与两者之间没有任何形式的固定连接，让它们自身进行自由配合；弹簧缸端调节杆13与碟弹后导柱12采取螺纹连接，弹簧缸端调节杆13与弹簧缸端调节杆锁母15也采用螺纹连接。旋转轴16与齿轮箱体7之间为间隙配合，两者之间有O型圈密封；齿轮17与旋转轴16之间依靠平键连接，安装后齿轮17与齿条轴6处于啮合状态；压套18与旋转轴16之间为间隙配合；齿轮箱盖19与齿轮箱体7通过内六角圆柱头螺钉连接起来，齿轮箱盖19与旋转轴16之间有O型圈密封。以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本实用新型原理的技术方案均属于本实用新型的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理的前提下进行的若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种碟弹型单作用液动执行器，其具有: 齿轮箱体(7)，其内设齿条轴(6)以及与齿轮箱体间隙配合的旋转轴(16)，齿轮箱体的齿轮(17)与旋转轴(16)之间依靠平键连接且齿轮(17)与齿条轴(6)啮合，旋转轴(16)设有与其间隙配合的压套(18)，齿轮箱体具有齿轮箱盖(19)且二者之间设有O型密封圈，该齿轮箱盖螺纹连接于旋转轴封盖(20)，位于齿轮箱盖与旋转轴之间、齿轮箱体与旋转轴之间、旋转轴封盖与齿轮箱盖之间均设有O型密封圈； 油缸缸筒(5 )，其安装于齿轮箱体(7 )且二者之间设有O型密封圈，该油缸缸筒内设与齿条轴(6 )连接的油缸活塞(4)且齿条轴(6 )与油缸活塞(4)之间设有O型密封圈，油缸活塞与油缸缸筒之间设有Y型密封圈、格莱圈和耐磨环； 油缸端盖(3)，其安装于油缸缸筒(5)远齿轮箱体端，该油缸端盖设有工作油口(M)； 油缸端调节杆(2)，其安装于油缸端盖(3)且二者之间设有O型密封圈； 油缸端调节杆封盖(1)，其安装于油缸端调节杆(2)且二者之间设有O型密封圈；其特征在于，所述齿轮箱体(7)远油缸缸筒端通过螺纹连接有弹簧缸筒(11)，该弹簧缸筒靠近齿轮箱体端依次设有弹簧缸活塞(8)、碟弹前导柱(9)，齿条轴(6)远油缸活塞端穿过齿轮箱体(7 )与碟弹前导柱(9 )通过螺纹将弹簧缸活塞(8 )紧固连接，弹簧缸筒远齿轮箱体端设有碟弹后导柱(12)以及弹簧缸端盖(14)，所述碟弹前导柱(9)、碟弹后导柱(12)套设有一端抵靠于弹簧缸活塞(8)、另一端抵靠于碟弹后导柱(12)环形阻挡部的碟型弹簧(10)，所述碟弹后导柱(12)设有穿过弹簧缸端盖的弹簧缸端调节杆(13)，该弹簧缸端调节杆的端部设有弹簧缸端调节杆封盖(15)； 弹簧缸筒(11)与齿轮箱体(7 )之间、弹簧缸筒(11)与弹簧缸端盖(14)之间、弹簧缸端调节杆(13)与弹簧缸端调节杆封盖(15)之间均设有O型密封圈。
2.如权利要求1所述的碟弹型单作用液动执行器，其特征在于，碟弹型单作用液动执行器的外壳表面涂覆有改性环氧油漆。
3.如权利要求1所述的碟弹型单作用液动执行器，其特征在于，密封圈材质为氟橡胶/丁腈橡胶。
专利摘要本实用新型公开了一种碟弹型单作用液动执行器，其具有齿轮箱体；油缸缸筒，其内设与齿条轴连接的油缸活塞；油缸端盖；油缸端调节杆；油缸端调节杆封盖；齿轮箱体远油缸缸筒端连接有弹簧缸筒，其靠近齿轮箱体端依次设有弹簧缸活塞、碟弹前导柱，齿条轴远油缸活塞端穿过齿轮箱体与碟弹前导柱通过螺纹将弹簧缸活塞紧固连接，弹簧缸筒远齿轮箱体端设有碟弹后导柱、弹簧缸端盖，碟弹前导柱、碟弹后导柱套设有碟型弹簧，碟弹后导柱设有穿过弹簧缸端盖的弹簧缸端调节杆，弹簧缸端调节杆的端部设有弹簧缸端调节杆封盖。碟弹型单作用液动执行器能适宜周围空间窄小环境下的控制阀门，相比结构更紧凑，同时较容易实现浸没。
文档编号F16K31/122GK203051916SQ20122073321
公开日2013年7月10日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者王一飞 申请人:杭州孚罗泰自控阀门制造有限公司