CN107202048B - 一种高度集成压力平衡式深海电液伺服机构 - Google Patents

一种高度集成压力平衡式深海电液伺服机构 Download PDF

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Abstract

一种高度集成压力平衡式深海电液伺服机构，属于深海电液伺服技术领域，球铰杆端通过球铰杆端螺纹连接孔安装在伸出端活塞杆上，缸筒组合件与阀块及压力平衡装置组合件通过螺钉连接在一起，阀块及压力平衡装置组合件与平衡活塞放置筒通过螺钉连接在一起，平衡活塞放置在平衡活塞放置筒内，前后两端分别是海水及高压油液，高压油液通过高压油孔进入平衡活塞放置筒内，用于整个***的压力平衡，平衡活塞放置筒后端均匀安装有四个挡板，应急管接头安装在活塞杆压力平衡筒及缸底盖上。该装置的有益之处在于：采用压力平衡及高度集成结构设计布局，同时采用双余度设计得思想，可靠性、寿命和安全性大大提高。

Description

一种高度集成压力平衡式深海电液伺服机构
技术领域
本发明涉及一种高度集成压力平衡式深海电液伺服机构，具体地说是应用驱动控制器，电机，柱塞泵，伺服阀，阀块及压力平衡装置组合件，平衡活塞放置筒组成，属于深海电液伺服技术领域。
背景技术
液压***由于具有大负载、高比力、自举性等优点被广泛应用于传统的飞控及船舶操舵***中。然而，随着科学发展与技术革新，其存在的诸如效率低、故障率高、维修成本高等问题日益突出。21世纪以来，随着新材料、电机技术、控制学和先进制造技术的发展，飞控***进入到了功率电传（power-by-wire）时代。作为实现功率电传载体——电动静液作动器（EHA）及电液舵机（EBHA）的研究得到了国内外众多相关科研机构的重视。
鉴于上述问题，当前飞行器、船舶的大功率伺服机构普遍采用液压阀控的原理，因此，针对未来飞行器、船舶等对高可靠大功率电传伺服作动技术需求，以及降低能源消耗、减轻体积重量、便于安装维护的发展趋势，设计了一种高度集成电液伺服机构，尤其是机电液作动器的发展方向。
发明内容
针对上述的不足，本发明提供了这种一种高度集成压力平衡式深海电液伺服机构。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种高度集成压力平衡式深海电液伺服机构，是由杆端球铰、伸出端活塞杆、缸筒组合件、阀块及压力平衡装置组合件、平衡活塞安装筒、保护罩、电气接口、应急管接头、平衡活塞、排气阀、注油嘴、泄油阀、耳轴、液压缸、压力平衡罐、用户安装接口、活塞杆动密封、伺服电机、柱塞泵、阀块主体件、平衡阀、旁通阀、伺服阀、模式选择阀、活塞杆压力平衡筒及缸底盖、杆端球铰螺纹连接孔、活塞安装处、压力平衡活塞杆安装端、压力平衡活塞杆螺纹连接孔、关节轴承、活塞、活塞动密封、磁环支架、位移传感器固定端、位移传感器固定孔、压力平衡油通孔、挡板、压力平衡活塞杆、内部油路孔组成的，其特征在于：杆端球铰通过杆端球铰螺纹连接孔安装在伸出端活塞杆上，缸筒组合件与阀块及压力平衡装置组合件通过螺钉连接在一起，阀块及压力平衡装置组合件与平衡活塞安装筒通过螺钉连接在一起，平衡活塞安装在平衡活塞安装筒内，前端与海水接触，后端与压力平衡油液接触，压力平衡油液通过压力平衡油通孔进入平衡活塞安装筒内，用于整个***的压力平衡，平衡活塞安装筒后端均匀焊接有四个挡板，应急管接头安装在活塞杆压力平衡筒及缸底盖上，电气接口及保护罩安装在用户安装接口上，在保护罩内部安装有排气阀、注油嘴、泄油阀。
所述伸出端活塞杆与压力平衡活塞杆是两个不同的部件，活塞安装在活塞安装处上，压力平衡活塞杆安装端与压力平衡活塞杆螺纹连接孔连接固定，同时对活塞起固定连接作用，关节轴承安装在杆端球铰上，在活塞上安装有三道活塞动密封，压力平衡活塞杆一端设置压力平衡活塞杆螺纹连接孔，一端开有适合磁环支架安装的孔径及位移传感器移动孔，磁环支架安装在压力平衡活塞杆上，位移传感器固定端与磁环支架连接，同时，位移传感器固定端固定在位移传感器固定孔上。
所述缸筒组合件将液压缸及压力平衡罐整体设计，两个耳轴分别安装在液压缸及压力平衡罐上，用户安装接口与压力平衡罐整体设计，压力平衡罐在***内作为蓄能器及储放平衡油液使用，在液压缸的端口设计有三道活塞杆动密封。
所述阀块及压力平衡装置组合件将活塞杆压力平衡筒及缸底盖与阀块主体件整体设计而成，柱塞泵与阀块主体件直连无管路，直流无刷电机与柱塞泵传动连接，两个平衡阀、旁通阀、伺服阀及两个模式选择阀安装在阀块主体件上，伺服阀一端与应急管接头连接，一端与一个模式选择阀连接，作为应急备用装置。
所述压力平衡罐内部平衡高压油液与活塞杆压力平衡筒及缸底盖通过内部油路孔贯通。
该发明的有益之处是：采用新型高度集成压力平衡式深海电液伺服机构代替原常规阀控伺服机构，由于采用了功率电传，***结构简单，功重比大，效率高，同时摒弃原有的耐压结构，采用压力平衡的结构布局，同时采用双余度设计得思想，从而对深海舵机的高可靠大功率电传伺服作动技术以及降低能源消耗、减轻体积重量、便于安装维护提供了很好的技术支撑，并且当***一条通道故障时，可通过模式选择阀迅速隔离，另一通道单独完成工作任务，可靠性、安全性大大提高，从而可靠性、寿命和安全性大大提高。
附图说明
附图1为深海电液伺服机构整体结构图；
附图2为深海电液伺服机构侧面结构图；
附图3为深海电液伺服机构局部结构图；
附图4为深海电液伺服机构的缸筒组合件结构图；
附图5为深海电液伺服机构的缸筒组合件局部结构图；
附图6为深海电液伺服机构的阀块及压力平衡装置组合件结构图；
附图7为深海电液伺服机构的伸出端活塞杆结构图；
附图8为深海电液伺服机构的压力平衡活塞杆结构图；
附图9为深海电液伺服机构的活塞杆整体安装结构图；
附图10为深海电液伺服机构的平衡活塞安装筒结构图。
图中，1、杆端球铰，2、伸出端活塞杆，3、缸筒组合件，4、阀块及压力平衡装置组合件，5、平衡活塞安装筒，6、保护罩，7、电气接口，8、应急管接头，9、平衡活塞，10、排气阀，11、注油嘴，12、泄油阀，13、耳轴，14、液压缸，15、压力平衡罐，16、用户安装接口，17、活塞杆动密封，18、伺服电机，19、柱塞泵，20、阀块主体件，21、平衡阀，22、旁通阀，23、伺服阀，24、模式选择阀，25、活塞杆压力平衡筒及缸底盖，26、杆端球铰螺纹连接孔，27、活塞安装处，28、压力平衡活塞杆安装端，29、压力平衡活塞杆螺纹连接孔，30、关节轴承，31、活塞，32、活塞动密封，33、磁环支架，34、位移传感器固定端，35、位移传感器固定孔，36、压力平衡油通孔，37、挡板，38、压力平衡活塞杆，39、内部油路孔。
具体实施方式
一种高度集成压力平衡式深海电液伺服机构，是由杆端球铰1、伸出端活塞杆2、缸筒组合件3、阀块及压力平衡装置组合件4、平衡活塞安装筒5、保护罩6、电气接口7、应急管接头8、平衡活塞9、排气阀10、注油嘴11、泄油阀12、耳轴13、液压缸14、压力平衡罐15、用户安装接口16、活塞杆动密封17、伺服电机18、柱塞泵19、阀块主体件20、平衡阀21、旁通阀22、伺服阀23、模式选择阀24、活塞杆压力平衡筒及缸底盖25、杆端球铰螺纹连接孔26、活塞安装处27、压力平衡活塞杆安装端28、压力平衡活塞杆螺纹连接孔29、关节轴承30、活塞31、活塞动密封32、磁环支架33、位移传感器固定端34、位移传感器固定孔35、压力平衡油通孔36、挡板37、压力平衡活塞杆38、内部油路孔39组成的，其特征在于：杆端球铰1通过杆端球铰螺纹连接孔26安装在伸出端活塞杆2上，缸筒组合件3与阀块及压力平衡装置组合件4通过螺钉连接在一起，阀块及压力平衡装置组合件4与平衡活塞安装筒5通过螺钉连接在一起，平衡活塞9安装在平衡活塞安装筒5内，前两端与海水接触，后端与压力平衡油液接触，压力平衡油液通过压力平衡油通孔36进入平衡活塞安装筒5内，用于整个***的压力平衡，平衡活塞安装筒5后端均匀焊接有四个挡板37，应急管接头8安装在活塞杆压力平衡筒及缸底盖25上，电气接口7及保护罩6安装在用户安装接口16上，在保护罩6内部安装有排气阀10、注油嘴11、泄油阀12。
所述伸出端活塞杆2与压力平衡活塞杆38是两个不同的部件，活塞31安装在活塞安装处27上，压力平衡活塞杆安装端28与压力平衡活塞杆螺纹连接孔29连接固定，同时对活塞31起固定连接作用，关节轴承30安装在杆端球铰1上，在活塞31上安装有三道活塞动密封32，压力平衡活塞杆38一端设置压力平衡活塞杆螺纹连接孔29，一端开有适合磁环支架33安装的孔径及位移传感器移动孔，磁环支架33安装在压力平衡活塞杆38上，位移传感器固定端34与磁环支架33连接，同时，位移传感器固定端34固定在位移传感器固定孔35上。
所述缸筒组合件3将液压缸14及压力平衡罐15整体设计，两个耳轴13分别安装在液压缸14及压力平衡罐15上，用户安装接口16与压力平衡罐15整体设计，压力平衡罐15在***内作为蓄能器及储放平衡油液使用，在液压缸14的端口设计有三道活塞杆动密封17。
所述阀块及压力平衡装置组合件4将活塞杆压力平衡筒及缸底盖25与阀块主体件20整体设计而成，柱塞泵19与阀块主体件20直连无管路，直流无刷电机18与柱塞泵19传动连接，两个平衡阀21、旁通阀22、伺服阀23及两个模式选择阀24安装在阀块主体件20上，伺服阀23一端与应急管接头8连接，一端与一个模式选择阀24连接，作为应急备用装置。
所述压力平衡罐15内部平衡高压油液与活塞杆压力平衡筒及缸底盖25通过内部油路孔39贯通。
该装置工作原理：伺服电机18带动柱塞泵19转动，伸出端活塞杆2动作，整个***的油液在阀块主体件20及阀块及压力平衡装置组合件4内流动，无需管连接，当主动装置发生故障，两个模式选择阀24相反动作，伺服阀启动，由外部油液连通应急管接头，保证装置的正常动作。
为保证内外压力平衡，在***内部充入高压油液，本装置将阀块及压力平衡装置组合件4及伸出端活塞杆2的压力平衡活塞杆放在高压油液内部，通过平衡活塞9与外部海水隔离的办法，实现***的压力平衡。
对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高度集成压力平衡式深海电液伺服机构，是由杆端球铰、伸出端活塞杆、缸筒组合件、阀块及压力平衡装置组合件、平衡活塞安装筒、保护罩、电气接口、应急管接头、平衡活塞、排气阀、注油嘴、泄油阀、耳轴、液压缸、压力平衡罐、用户安装接口、活塞杆动密封、伺服电机、柱塞泵、阀块主体件、平衡阀、旁通阀、伺服阀、模式选择阀、活塞杆压力平衡筒及缸底盖、杆端球铰螺纹连接孔、活塞安装处、压力平衡活塞杆安装端、压力平衡活塞杆螺纹连接孔、关节轴承、活塞、活塞动密封、磁环支架、位移传感器固定端、位移传感器固定孔、压力平衡油通孔、挡板、压力平衡活塞杆、内部油路孔组成的，其特征在于：杆端球铰通过杆端球铰螺纹连接孔安装在伸出端活塞杆上，缸筒组合件与阀块及压力平衡装置组合件通过螺钉连接在一起，阀块及压力平衡装置组合件与平衡活塞安装筒通过螺钉连接在一起，平衡活塞安装在平衡活塞安装筒内，前端与海水接触，后端与压力平衡油液接触，压力平衡油液通过压力平衡油通孔进入平衡活塞安装筒内，用于整个***的压力平衡，平衡活塞安装筒后端均匀焊接有四个挡板，应急管接头安装在活塞杆压力平衡筒及缸底盖上，电气接口及保护罩安装在用户安装接口上，在保护罩内部安装有排气阀、注油嘴、泄油阀。
2.如权利要求1所述的一种高度集成压力平衡式深海电液伺服机构，其特征在于：所述伸出端活塞杆与压力平衡活塞杆是两个不同的部件，活塞安装在活塞安装处上，压力平衡活塞杆安装端与压力平衡活塞杆螺纹连接孔连接固定，同时对活塞起固定连接作用，关节轴承安装在杆端球铰上，在活塞上安装有三道活塞动密封，压力平衡活塞杆一端设置压力平衡活塞杆螺纹连接孔，一端开有适合磁环支架安装的孔径及位移传感器移动孔，磁环支架安装在压力平衡活塞杆上，位移传感器固定端与磁环支架连接，同时，位移传感器固定端固定在位移传感器固定孔上。
3.如权利要求1所述的一种高度集成压力平衡式深海电液伺服机构，其特征在于：所述缸筒组合件将液压缸及压力平衡罐整体设计，两个耳轴分别安装在液压缸及压力平衡罐上，用户安装接口与压力平衡罐整体设计，压力平衡罐在***内作为蓄能器及储放平衡油液使用，在液压缸的端口设计有三道活塞杆动密封。
4.如权利要求1所述的一种高度集成压力平衡式深海电液伺服机构，其特征在于：所述阀块及压力平衡装置组合件将活塞杆压力平衡筒及缸底盖与阀块主体件整体设计而成，柱塞泵与阀块主体件直连无管路，直流无刷电机与柱塞泵传动连接，两个平衡阀、旁通阀、伺服阀及两个模式选择阀安装在阀块主体件上，伺服阀一端与应急管接头连接，一端与一个模式选择阀连接，作为应急备用装置。
5.如权利要求1所述的一种高度集成压力平衡式深海电液伺服机构，其特征在于：所述压力平衡罐内部平衡高压油液与活塞杆压力平衡筒及缸底盖通过内部油路孔贯通。
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