分析了传统手动-液压双作用蝶阀执行器的使用局限性,介绍了一种新型手动-液压双作用蝶阀执行器的结构特性及工作原理。该蝶阀执行器在现场和远程均可进行手动、液压模式的相互切换,进一步提高了设备的整体安全性。
.概述
中国船舶工业发展迅速,从建立比较完整的工业体系,发展成为举足轻重的世界第三造船大国,船舶吨位从几十吨级发展到目前的几十万吨级。随着船舶工业的发展,船舶内部的管路系统也更加密集、复杂,管系阀件也从原来的手动阀发展为集中控制的遥控阀。通海蝶阀目前已经达到DN1200以上规格,仅采用现场手动操作的方式已不能满足现代化船舶的需求。现有船舶配套的通海蝶阀均采用远程液压遥控与现场手动操作相结合的方式,既能远程集中控制,减轻船员作业强度,也可以在现场进行应急操作,确保在液压系统发生故障时,仍能完成作业任务。
传统的手动-液压双作用蝶阀执行器,只能在现场手动机构上进行现场手动模式和远程液压遥控模式的相互切换。本文所述蝶阀执行器可利用远程液压装置将手动模式切换为液压遥控模式,以保证发生事故时,船员可直接远程操作控制阀门。
2.结构特性
手动-液压双作用蝶阀执行器由双作用齿轮-齿条式液压缸、离合式手动机构以及阀位信号盒组成,其组成结构如图1所示。双作用齿轮-齿条式液压缸通过液压方式远程控制蝶阀的开启和关闭,离合式手动机构通过机械传动方式在现场控制蝶阀的开启和关闭。阀位信号盒用于在现场显示蝶阀的开、关状态并通过内部的限位开关将阀门的位置信号传输到远程电气箱内。
3.工作原理
(1)双作用齿轮-齿条式液压缸
双作用齿轮-齿条式液压缸的工作原理如图2所示,液压油推动齿条柱塞进行直线运动,齿条柱塞带动齿轮旋转从而带动蝶阀旋转。双作用齿轮-齿条式液压缸通过改变液压油的流动方向,实现齿轮的顺、逆时针旋转,从而控制蝶阀的开启和关闭。
(2)离合式手动机构
离合式手动机构的工作原理如图3所示,操作人员通过转动手轮以控制蜗杆转动,蜗杆又带动蜗轮转动并作用在牙嵌式输入轴上。通过操作转换装置以克服弹簧作用力从而使牙嵌式离合轴套与牙嵌式输入轴相互啮合,并通过花键[3]将蜗杆的输入力传递到输出轴上。输出轴通过液压缸内部的齿轮与蝶阀相互连接,将力直接作用在蝶阀上。限位开关用于远程监测牙嵌式离合轴套处于啮合或是脱离状态。
4. 控制方式转换
(1)现场手动操作
现场手动操作时,可以对转换装置的位置进行手动切换,达到手动操作与液压操作相互转换的目的。现场手动操作应保证牙嵌式离合轴套[4]与牙嵌式输入轴处于啮合状态,将手动机构的输入力传递到输出轴并作用在蝶阀上。
(2)远程液压操作
远程液压操作时,牙嵌式离合轴套与牙嵌式输入轴须处于脱离状态,解除蜗轮-蜗杆[5]自锁力的影响,使液压缸内部的齿轮-齿条正常动作。远程操作时,通过信号箱上的指示灯来判断牙嵌式离合轴套处于啮合或是脱离状态。如果牙嵌式离合轴套处于脱离状态,则可直接进行液压操作,若处于啮合状态,可操作远程手摇泵,通过液压油推动齿条带动齿轮及输出轴转动,减小牙嵌式离合轴套与牙嵌式输入轴之间的摩擦力,并在弹簧力的作用下,使得牙嵌式离合轴套向下移动,当信号箱上的指示灯亮起,说明此时牙嵌式离合轴套已处于脱离状态,可进行液压操作以控制蝶阀的启闭。
结语
本文主要对自复位型手动-液压双作用蝶阀执行器进行研究,介绍了其结构组成、工作原理以及控制方式的转换。自复位型手动-液压双作用蝶阀执行器不仅能够在现场手动进行操作模式的转换,并且可以通过远程操作手摇泵进行操作模式的转换,实现了在紧急情况下远程启闭蝶阀的目的,提高了船舶的安全性。
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