專(zhuān)利名稱(chēng)：壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于船舶和海洋裝備等的液動(dòng)閥門(mén)遙控系統(tǒng)，特別是公開(kāi)一種壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器，是在對(duì)閥門(mén)的遙控過(guò)程中，用于對(duì)閥門(mén)進(jìn)行開(kāi)度指示和狀態(tài)測(cè)
量的裝置。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)的液動(dòng)閥位指示器僅有低端產(chǎn)品面世，國(guó)外先進(jìn)的液動(dòng)閥位指示器采用的測(cè)量原理是體積式，測(cè)量元件為一對(duì)模數(shù)、齒數(shù)相同的高精度圓柱齒輪。齒輪傳動(dòng)方式為穿軸兩端軸承固定式。存在問(wèn)題1、對(duì)計(jì)量齒輪、齒輪座、傳動(dòng)件的加工精度要求高；2、對(duì)齒輪座及上下連接塊的同軸度、平面度等形位公差及裝配要求高；3、因體積的限制對(duì)軸 承的選型和質(zhì)量要求高；4、高的工作壓力(一般在13. 5MPa)，造成上下游的高壓差，在液壓力作用下將齒輪推向下游側(cè)的齒輪座壁和上下接合面，當(dāng)沿齒輪分度圓方向的運(yùn)轉(zhuǎn)力不足以克服齒輪與齒輪座壁及齒輪與上下接合面的阻力時(shí)，齒輪則被卡住而不能運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)齒輪嚙合面、齒輪與齒輪座間、齒輪與上下接合面的間隙液壓油的泄漏，將壓差泄放到較低的壓力時(shí)才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且測(cè)量精度隨系統(tǒng)壓力和壓差的波動(dòng)而變動(dòng)。壓差不僅影響計(jì)量精度，還會(huì)加速機(jī)械磨損1、計(jì)量齒輪的磨損；2、齒輪座的磨損；3、軸和軸承的磨損；4、與齒輪配合零件的相鄰面的磨損。壓差越高磨損量越大，磨損到一定程度時(shí)，齒輪測(cè)量通路液壓油的泄漏量過(guò)大，當(dāng)沿切線(xiàn)方向的凈推力不足克服阻力以推動(dòng)齒輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，計(jì)量由不準(zhǔn)到失效，影響到閥位指示器的使用壽命。正因如此，國(guó)內(nèi)外的主要生產(chǎn)廠在液動(dòng)閥位指示器的性能提升和壽命延長(zhǎng)上進(jìn)行了研究。近年市場(chǎng)產(chǎn)品和相關(guān)報(bào)道不外乎優(yōu)選材料、改進(jìn)工藝、提高精度、調(diào)整尺寸和零件結(jié)構(gòu)，雖有成效但沒(méi)能根本解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，公開(kāi)一種壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器，安裝在閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器液壓油回路上，當(dāng)液壓油流進(jìn)或流出時(shí)，推動(dòng)位于計(jì)量齒輪副的一對(duì)計(jì)量齒輪正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，以測(cè)量油量，齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)與液壓油的容積呈線(xiàn)性關(guān)系；計(jì)量齒輪的旋轉(zhuǎn)通過(guò)置于齒輪軸心襯套的傳動(dòng)頭，經(jīng)位于表頭座的機(jī)械隔離式磁性離合器傳遞，再通過(guò)位于表頭座的多級(jí)齒輪減速機(jī)構(gòu)輸出到表頭。表頭輸出分三路，一路連接表盤(pán)指針，根據(jù)指針旋轉(zhuǎn)角度對(duì)閥門(mén)開(kāi)度直接指示；第二路連接位于表頭內(nèi)的電位器，輸出模擬量信號(hào)；第三路通過(guò)位于表頭內(nèi)的動(dòng)桿，在閥門(mén)開(kāi)度起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，接通對(duì)應(yīng)電氣觸點(diǎn)，輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)；第二、三路信號(hào)送至集控臺(tái)，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)遙控和開(kāi)度間接指示。本發(fā)明是一種降低了對(duì)齒輪、齒輪座和上下連接塊加工精度要求，無(wú)需上、下端蓋同軸度、平面度等要求，降低成本，減少磨損，延長(zhǎng)壽命，精確實(shí)現(xiàn)閥位指示功能的壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)了壓差的自動(dòng)平衡，從而提高了裝置的可靠性和準(zhǔn)確度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為I、自動(dòng)泄壓齒輪；2、自動(dòng)泄壓油道；3、無(wú)軸機(jī)械結(jié)構(gòu)；4、懸浮式傳動(dòng)方式；5、免軸承安裝。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器，安裝于閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器液壓回路上，通過(guò)控制臺(tái)操作，液壓動(dòng)力泵站調(diào)壓后的液壓油經(jīng)電磁換向閥和節(jié)流閥后流經(jīng)閥位指示器，再流經(jīng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器，閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)同軸閥門(mén)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述的閥位指示器就是實(shí)現(xiàn)對(duì)流經(jīng)油腔的液壓油的容積測(cè)量，在表頭轉(zhuǎn)換為對(duì)閥門(mén)開(kāi)度和位置測(cè)量，包括閥座21、計(jì)量齒輪副22、表頭座23和表頭24，其特征在于所述的計(jì)量齒輪副22是由一對(duì)計(jì)量齒輪42和置于每個(gè)計(jì)量齒輪軸心的齒輪襯套一 43和齒輪襯套二 44以及計(jì)量齒輪座41組成，所述一對(duì)計(jì)量齒輪42每個(gè)齒輪設(shè)有泄壓通孔，在每個(gè)齒輪的齒根等距錯(cuò)開(kāi)的泄壓通孔，泄壓通孔的徑向排列方式為每齒根一個(gè)，沿直徑方向?qū)Υ?，?shù)量與齒數(shù)相同，泄壓通孔的軸向排列方式為每齒根一孔，沿軸向錯(cuò)開(kāi)均布，并呈螺旋狀，數(shù)量為齒數(shù)的一半；所述的齒輪襯套一 43位于外圈的多個(gè)泄壓油道與一個(gè)計(jì)量齒輪42裝配后形成從高壓區(qū)向低壓區(qū)差壓自動(dòng)平衡的泄壓通路，所述的齒輪襯套二 44外圍的多個(gè)泄壓油道、頂端的泄壓通孔和傳動(dòng)頭與另一個(gè)計(jì)量齒輪42裝配后，不僅形成從高壓區(qū)向低壓區(qū)的泄油通道，而且還解決了無(wú)傳動(dòng) 軸、固定軸和軸承的機(jī)械傳動(dòng)；所述的計(jì)量齒輪座41將齒輪油腔的一端設(shè)計(jì)成兩圓相交的輪廓，其高度的選擇考慮到既利于形成型腔，又利于克服阻力，在無(wú)軸定位的情況下，利于一對(duì)計(jì)量齒輪42在兩相交圓內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。所述的閥座21采用坡口凹槽和無(wú)軸承設(shè)計(jì)，通過(guò)減少與計(jì)量齒輪的接觸面，從而減小閥座21與兩個(gè)計(jì)量齒輪42間的摩擦阻力，并配合計(jì)量齒輪副22無(wú)軸承懸浮結(jié)構(gòu)。所述的表頭座23采用凹槽結(jié)構(gòu)和無(wú)軸承設(shè)計(jì)，與閥座21、計(jì)量齒輪副22組合，實(shí)現(xiàn)無(wú)軸懸浮式傳動(dòng)方式。本發(fā)明采用一對(duì)具有自動(dòng)泄壓功能的計(jì)量齒輪42以容積式測(cè)量原理對(duì)流經(jīng)油腔的液壓油體積進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)具有無(wú)軸傳動(dòng)頭結(jié)構(gòu)的齒輪襯套二 44懸浮式傳動(dòng)，然后經(jīng)過(guò)減速指示機(jī)構(gòu)，在表頭實(shí)現(xiàn)閥門(mén)開(kāi)度和位置的指示，通過(guò)模擬信號(hào)變換器和電接點(diǎn)，在控制臺(tái) 實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)的遙控。本發(fā)明的有益效果是本裝置的壓差自動(dòng)平衡和無(wú)軸懸浮傳動(dòng)，解決了閥位指示器的結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)、精度等技術(shù)難題，降低了零部件加工工藝和裝配精度要求，減少了機(jī)械磨損和運(yùn)行阻力，提高了計(jì)量精度和使用壽命。該裝置機(jī)電液一體化設(shè)計(jì)，可靠實(shí)現(xiàn)了對(duì)遠(yuǎn)程閥門(mén)組群的遙控，填補(bǔ)了船舶和海洋裝備領(lǐng)域的空白。


圖I是壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器工作原理框圖。圖2是本發(fā)明壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的閥座結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的計(jì)量齒輪副裝配圖。圖5是圖4的A-A向剖視圖。圖6是本發(fā)明的計(jì)量齒輪座結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明的計(jì)量齒輪結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是圖7的B-B向剖視圖。圖9是圖7的側(cè)視圖。
圖10是本發(fā)明的為齒輪襯套一結(jié)構(gòu)示意圖。圖11是本發(fā)明的齒輪襯套二結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是圖11的C-C向剖視圖。圖13是圖11的側(cè)視圖。圖14是本發(fā)明的表頭座結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)附圖1，為壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器的工作原理圖。該裝置包括電磁換向閥、節(jié)流閥、壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器、液壓鎖、溢流閥、液壓驅(qū)動(dòng)器、閥門(mén)以及壓力油管、電氣接口等。
來(lái)自動(dòng)力泵站的液壓油經(jīng)電磁換向閥后，經(jīng)節(jié)流閥調(diào)節(jié)流量后，進(jìn)入壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器的計(jì)量齒輪副22之進(jìn)油腔，推動(dòng)一對(duì)計(jì)量齒輪42旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)容積式流量測(cè)量，測(cè)量后的液壓油再經(jīng)液壓鎖送至閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器。閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器的回油口的低壓液壓油經(jīng)液壓鎖，再經(jīng)電磁換向閥后回到液壓泵站油箱，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的開(kāi)動(dòng)作。反之，則實(shí)現(xiàn)閥門(mén)關(guān)動(dòng)作。溢流閥的作用為過(guò)壓保護(hù)，正常運(yùn)行時(shí)不工作。同時(shí)，一對(duì)計(jì)量齒輪42的旋轉(zhuǎn)經(jīng)位于表頭座23內(nèi)的減速機(jī)構(gòu)傳輸?shù)奖眍^24實(shí)現(xiàn)閥門(mén)位置的直接指示，并由表頭24內(nèi)模擬量信號(hào)發(fā)生器和微動(dòng)開(kāi)關(guān)輸出電信號(hào)到計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)群組的遙控。從圖中可以看出，壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器安裝在液壓管路上，位于電磁閥箱內(nèi)，采用容積式計(jì)量方式進(jìn)行測(cè)量。液壓油流經(jīng)壓差平衡式計(jì)量齒輪副，將流經(jīng)的液壓油的體積轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)數(shù)n，再經(jīng)過(guò)多級(jí)齒輪減速器，將轉(zhuǎn)數(shù)n轉(zhuǎn)換成閥門(mén)的開(kāi)度0，在表盤(pán)指針顯示閥門(mén)開(kāi)度9的大小。圓盤(pán)電位器輸出模擬量信號(hào)，指針觸及表盤(pán)兩端的微動(dòng)開(kāi)關(guān)，向遙控臺(tái)發(fā)出信號(hào)，以可靠實(shí)現(xiàn)閥門(mén)系統(tǒng)的遙控操作。根據(jù)附圖2，壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器為本發(fā)明的主要裝置。由閥座21、計(jì)量齒輪副22、表頭座23、表頭24等組成。來(lái)自電磁換向閥的液壓油經(jīng)閥座21進(jìn)入計(jì)量齒輪副22之進(jìn)油腔，推動(dòng)一對(duì)計(jì)量齒輪42旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)壓差自動(dòng)平衡式容積測(cè)量，測(cè)量后的液壓油再經(jīng)閥座21送至閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器。同時(shí)計(jì)量齒輪42的旋轉(zhuǎn)經(jīng)位于表頭座23內(nèi)的減速機(jī)構(gòu)傳輸?shù)奖眍^24實(shí)現(xiàn)閥位的直接指不,并由表頭24內(nèi)模擬量信號(hào)發(fā)生器輸出電信號(hào)到PLC和計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序處理。根據(jù)附圖3，閥座21的剖切和放大部分，采用坡口凹槽結(jié)構(gòu)和無(wú)軸承設(shè)計(jì)，能夠減少與計(jì)量齒輪42的接觸面，以減小閥座21與兩個(gè)計(jì)量齒輪42間的摩擦阻力，并配合計(jì)量齒輪副22無(wú)軸懸浮結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。根據(jù)附圖4和5,計(jì)量齒輪副22為本發(fā)明的核心部件。由計(jì)量齒輪座41、一對(duì)計(jì)量齒輪42、齒輪襯套一 43和齒輪襯套二 44等組成。通過(guò)對(duì)這些部件的發(fā)明設(shè)計(jì)和相關(guān)配合部件閥座21、表頭座23和表頭24的研發(fā)，成功研制出本發(fā)明壓差平衡式閥位指示器。因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了壓差自動(dòng)平衡，所以上下游的泄漏量大為減少，從而提高了計(jì)量精度。根據(jù)附圖6，計(jì)量齒輪座41，獨(dú)特之處為齒輪油腔的一端設(shè)計(jì)成兩圓相交輪廓，在無(wú)軸定位的情況下，利于計(jì)量齒輪42在兩相交圓內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)；輪廓的高度設(shè)計(jì)成既能固定住一對(duì)齒輪42，又不致產(chǎn)生較大的摩擦阻力，輪廓的高度經(jīng)過(guò)反復(fù)設(shè)計(jì)調(diào)整和試驗(yàn)后確定，兩相交圓去除部分的寬度運(yùn)用類(lèi)似的方法獲得。
根據(jù)附圖7 9，計(jì)量齒輪42共有兩個(gè)，配對(duì)安裝運(yùn)行。沿齒輪根部設(shè)計(jì)成泄壓通孔，孔的徑向排列方式為每齒根一個(gè)，沿直徑方向?qū)Υ?，?shù)量與齒數(shù)相同；孔的軸向排列方式為每齒根一孔，沿軸向錯(cuò)開(kāi)均布，并呈螺旋狀，數(shù)量為計(jì)量齒輪齒數(shù)的一半。泄壓油路通孔的發(fā)明設(shè)計(jì)，解決了壓差自動(dòng)平衡的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。根據(jù)附圖10，齒輪襯套一 43外圈的泄壓通道的發(fā)明，與圖6的一個(gè)計(jì)量齒輪42裝配后，形成了從高壓區(qū)通向低壓區(qū)的壓差自動(dòng)平衡油道，數(shù)量為計(jì)量齒輪齒數(shù)的一半，解決了上下游壓差自動(dòng)平衡泄壓油路的問(wèn)題。根據(jù)附圖11 13，齒輪襯套二 44外圈的泄壓油道、頂端的泄壓通孔和傳動(dòng)頭的發(fā)明，與圖6的另一個(gè)計(jì)量齒輪42裝配后，不僅解決了上下游的泄壓通道和壓差自動(dòng)平衡泄壓油路的問(wèn)題。在無(wú)傳動(dòng)軸、固定軸和軸承的情況下，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良的機(jī)械傳動(dòng)。根據(jù)附圖14，表頭座23之剖切部分采用凹槽結(jié)構(gòu)和無(wú)軸承設(shè)計(jì)，與圖3閥座21、 圖4計(jì)量齒輪副22裝配后，實(shí)現(xiàn)了閥位指示器的壓差自動(dòng)平衡和無(wú)軸懸浮式安裝方式。
權(quán)利要求
1.一種壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器，安裝于閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器液壓回路上，通過(guò)控制臺(tái)操作，液壓動(dòng)力泵站調(diào)壓后的液壓油經(jīng)電磁換向閥和節(jié)流閥后流經(jīng)閥位指示器，再流經(jīng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器，閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)同軸閥門(mén)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述的閥位指示器就是實(shí)現(xiàn)對(duì)流經(jīng)油腔的液壓油的體積測(cè)量，在表頭轉(zhuǎn)換為對(duì)閥門(mén)開(kāi)度和位置測(cè)量，包括閥座(21)、計(jì)量齒輪副(22 )、表頭座(23)和表頭(24)，其特征在于所述的計(jì)量齒輪副(22)是由一對(duì)計(jì)量齒輪(42)和置于每個(gè)計(jì)量齒輪軸心的齒輪襯套一(43)和齒輪襯套二(44)以及計(jì)量齒輪座(41)組成，所述一對(duì)計(jì)量齒輪(42)每個(gè)齒輪設(shè)有泄壓通孔，在每個(gè)齒輪的齒根等距錯(cuò)開(kāi)的泄壓通孔，泄壓通孔的徑向排列方式為每齒根一個(gè)，沿直徑方向?qū)Υ?，?shù)量與齒數(shù)相同，泄壓通孔的軸向排列方式為每齒根一孔，沿軸向錯(cuò)開(kāi)均布，并呈螺旋狀，數(shù)量為齒數(shù)的一半；所述的齒輪襯套一(43)位于外圈的多個(gè)泄壓油道與一個(gè)計(jì)量齒輪(42)裝配后形成從高壓區(qū)向低壓區(qū)差壓自動(dòng)平衡的泄壓通路，所述的齒輪襯套二(44)外圍的多個(gè)泄壓油道、頂端的泄壓通孔和傳動(dòng)頭與另一個(gè)計(jì)量齒輪(42)裝配后，不僅形成從高壓區(qū)向低壓區(qū)的泄油通道，而且還解決了無(wú)傳動(dòng)軸、固定軸和軸承的機(jī)械傳動(dòng)；所述的計(jì)量齒輪座(41)將齒輪油腔的一端設(shè)計(jì)成兩 圓相交的輪廓，其高度的選擇考慮到既利于形成型腔，又利于克服阻力，在無(wú)軸定位的情況下，利于一對(duì)計(jì)量齒輪(42 )在兩相交圓內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器，其特征在于所述的閥座(21)采用坡口凹槽和無(wú)軸承設(shè)計(jì)，通過(guò)減少與計(jì)量齒輪的接觸面，從而減小閥座(21)與兩個(gè)計(jì)量齒輪(42)間的摩擦阻力，并配合計(jì)量齒輪副(22)無(wú)軸承懸浮結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器，其特征在于所述的表頭座(23)采用凹槽結(jié)構(gòu)和無(wú)軸承設(shè)計(jì)，與閥座(21)、計(jì)量齒輪副(22)組合，實(shí)現(xiàn)無(wú)軸懸浮式傳動(dòng)方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器，其特征在于一對(duì)具有自動(dòng)泄壓功能的計(jì)量齒輪(42)以容積式測(cè)量原理對(duì)流經(jīng)油腔的液壓油體積進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)具有無(wú)軸傳動(dòng)頭結(jié)構(gòu)的齒輪襯套二(44)懸浮式傳動(dòng)，然后經(jīng)過(guò)減速指示機(jī)構(gòu)，在表頭實(shí)現(xiàn)閥門(mén)開(kāi)度和位置的指示，通過(guò)模擬信號(hào)變換器和電接點(diǎn)，在控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)的遙控。
全文摘要
本發(fā)明為一種壓差自動(dòng)平衡式閥位指示器，安裝于閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器液壓回路上，包括閥座21、計(jì)量齒輪副22、表頭座23和表頭24，其特征在于所述的計(jì)量齒輪副22是由一對(duì)計(jì)量齒輪42和置于每個(gè)計(jì)量齒輪軸心的齒輪襯套一43和齒輪襯套二44以及計(jì)量齒輪座41組成，所述一對(duì)計(jì)量齒輪42在每個(gè)齒輪的齒根等距錯(cuò)開(kāi)設(shè)有泄壓通孔；所述的齒輪襯套一43與一個(gè)計(jì)量齒輪42裝配后形成泄壓通路，所述的齒輪襯套二44與另一個(gè)計(jì)量齒輪42裝配后，不僅形成泄油通道，而且還解決了無(wú)傳動(dòng)軸、固定軸和軸承的機(jī)械傳動(dòng)；所述的計(jì)量齒輪座41將齒輪油腔的一端設(shè)計(jì)成兩圓相交的輪廓，利于一對(duì)計(jì)量齒輪42在兩相交圓內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)F16K37/00GK102748530SQ20121019516
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者李軍華, 王維彬, 陳亞軍, 顧耀民 申請(qǐng)人:漢盛(上海)海洋裝備技術(shù)股份有限公司