CN100439720C - 深海水压型液压驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压驱动系统，具体地说是一种深海水压型液压驱动系统。其克服了现有技术中液压驱动系统技术耗能大，体积大及重量大的缺点。本发明包括液压执行元件、耐压容器、高速开关阀、高速单向阀和海水压力流量控制阀块，其中，海水压力流量控制阀块通过两个高速开关阀与液压执行元件连通，液压执行元件通过两个高速单向阀与耐压容器连通，液压执行元件为液压缸或者液压马达。其利用深海环境与耐压容器之间的水压差，在海水压力流量控制阀块的控制下，通过对高速开关阀和高速单向阀的控制，驱动液压执行元件动作，从而实现了各种深海作业，且体积小，重量轻，耗能小。

Description

深海水压型液压驱动系统

技术领域

本发明涉及液压驱动系统，具体地说是一种深海水压型液压驱动系统。

背景技术

在现有技术中，深海作业一般都是通过在深海作业装置中设置液压站来完成各种工作，其中，液压站包括液压油箱，液压泵，液压执行元件等，工作时，由船上提供动力或由水下电池组提供动力，驱动电动机动作，电动机带动液压泵工作，从而形成高压油，高压油驱动液压执行元件动作，从而完成各种深海作业。其缺点是：首先，由船上提供动力需要较长而且十分昂贵的深水电缆，由电池组提供动力的方式不仅电力有限，不能持久，还存在低温放电性能差等问题；另外，上述两种方法都只能提供电力，要将电力转变为液压动力，还要设置电动机、液压泵等相应的设备。因此，现有技术中存在着技术耗能大、体积大和重量大的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种深海水压型液压驱动装置，其具有体积小、重量轻且耗能小的优点。

本发明是这样实现的：一种深海水压型液压驱动装置，包括液压执行元件、耐压容器、高速开关阀、高速单向阀和海水压力流量控制阀块，其特征在于：海水压力流量控制阀块通过两个高速开关阀与液压执行元件连通，液压执行元件通过两个高速单向阀与耐压容器连通。

本发明中，液压执行元件可以为液压缸，也可以为液压马达。当液压执行元件为液压缸时，两个高速开关阀设置在液压缸的顶部，且分别与液压缸的左右两侧腔体连通，两个高速单向阀对应的设置在液压缸的底部，且分别与液压缸的左右两侧腔体连通，在该系统中，两高速开关阀的输入端与海水压力流量控制阀块连接，其输出端分别与液压缸的左右两侧腔体连接；两高速单向阀的输入端分别与液压缸的左右两侧腔体连接，其输出端与耐压容器连接。

液压执行元件为液压马达时，一个高速开关阀和一个高速单向阀设置在液压马达上的一侧，与液压马达上的一对进出水口连通，另外的一个高速开关阀和一个单向阀对应的设置在液压马达上的另一侧，与液压马达的另一对进出水口连通，在本系统中，两高速开关阀的输入端与海水压力流量控制阀块连接，其输出端分别与液压马达的两个进水口连接；两高速单向阀的输入端分别与液压马达的两个出水口连接，其输出端与耐压容器连接。

耐压容器可根据需要设置为不同的容积，液压驱动系统释放时耐压容器内部的压强为常压状态。

本发明的有益效果是：该液压驱动系统利用深海环境与耐压容器之间的水压差，在海水压力流量控制阀块的控制下，通过对高速开关阀和高速单向阀的控制，驱动液压缸作直线往复运动，或者驱动液压马达正转或反转，从而实现了驱动其他设备移动或转动的目的。利用深海自身的压力作为深海作业的液压驱动系统的驱动力，可以减少常规水下液压系统中的油泵、电动机和电池组等设备，减小了水下设备的体积和重量，耗能小，还可以减少油压驱动因泄漏引起的海洋污染问题；而且水越深压力越大，该液压驱动系统的驱动力也越充足。

附图说明

图1是液压执行元件为液压缸时的系统结构简图；

图2是液压执行元件为液压马达时的系统结构简图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，图中1为耐压容器，2和7为高速单向阀，3为液压缸，4和6是高速开关阀，5是海水压力流量控制阀块。其中海水压力流量控制阀块5设置在整个液压系统的顶部，海水压力流量控制阀块5通过高速开关阀4和6与液压缸3连通：高速开关阀4和6分别设置在液压缸3的顶部，且与液压缸3的左、右两侧腔体连通；液压缸3通过高速单向阀2和7与设置在液压驱动系统底部的耐压容器1连通：高速单向阀2和7分别设置在液压缸3的底部，且与液压缸3的左、右两侧腔体连通。高速开关阀4和6的输入端与海水压力流量控制阀块5连接，其输出端分别与液压缸3的左、右两侧腔体连接；两高速单向阀2和7的输入端分别与液压缸3的左、右两侧腔体连接，其输出端与耐压容器1连接。耐压容器1的容积决定了液压缸3的有效工作次数，因此耐压容器1的容积可以根据具体的工作要求进行设计，并且该液压驱动系统释放时耐压容器1内部的压强为常压状态。

如图1所示，整个液压驱动系统是这样工作的：将整个液压驱动系统固定在深海作业设备上，一起释放，达到指定的工作深度后，同时打开高速开关阀4和高速单向阀7，高压海水通过海水压力流量控制阀块5后，达到指定的流量和压力，高压海水通过高速开关阀4进入液压缸3的左侧腔体，由于液压缸3的右侧腔体为空气，所以推动液压缸3中的活塞杆向右移动，右侧腔体中的空气通过高速单向阀7进入耐压容器1；关闭高速开关阀4和高速单向阀7，同时打开高速开关阀6和高速单向阀2时，高压海水通过海水压力流量控制阀块5后，达到指定的流量和压力，高压海水通过高速开关阀6进入液压缸3的右侧腔体，由于左侧腔体与耐压容器1相连，右侧腔体中海水的压力大于左侧腔体中海水的压力，因此推动活塞杆向左移动，左侧腔体中的海水进入耐压容器1中；完成活塞杆的向左移动后，关闭高速开关阀6和高速单向阀2，同时打开高速开关阀4和高速单向阀7，海水通过海水压力流量控制阀块5的控制，通过高速开关阀4继续进入液压缸3的左侧腔体，左侧腔体中海水的压力大于右侧腔体中海水的压力，从而推动液压缸3的活塞杆向右移动，右侧腔体中的海水通过高速单向阀7继续进入耐压容器1。从而实现液压缸活塞杆的左右移动，推动设备工作。

通过高速开关阀4和高速单向阀7及高速开关阀6和高速单向阀2的交替打开与关闭，实现了液压缸3中活塞的左右移动，海水压力流量控制阀块5中阀门的开合度决定了高压海水的流量和压力，从而对液压缸3中活塞杆的左右移动速度进行了控制。

在活塞杆作左右往复移动的同时，海水不断的注入耐压容器1中，直至耐压容器1中充满海水；如果耐压容器1回收价值小，可以通过压力控制装置将其与整个液压驱动系统脱离，留在海底，只对其他的设备进行回收；如果耐压容器1具有回收价值，或者需要对指定深度的海水进行研究，可以对耐压容器1与海水进行回收，如不需保存指定深度的海水，在回收耐压容器的过程中，将液压驱动系统中的高速开关阀4和6与高速单向阀2和7同时打开，使耐压容器1中海水的压力与所处位置的海水压力相同，在整个液压驱动系统上升的过程中，耐压容器1中海水的压力随着海水压力的减小而减小，直至离开海水后，与空气压力相同，因此回收后没有任何危险。在本发明中，高速开关阀4和6与高速单向阀2和7的打开与关闭都是通过计算机发出的电信号进行控制。

本发明利用深海水压实现了液压缸活塞杆的直线往复移动，从而驱动深海作业装置工作，如抓手等。

实施例2

如图2所示，海水压力流量控制阀块5通过高速开关阀4和6与液压马达8连通，液压马达通过高速单向阀2和7与耐压容器1连通。其中高速开关阀4和高速单向阀7设置在液压马达8的一侧，与液压马达8上的一对进出水口连通，高速开关阀6和高速单向阀2则对应的设置在液压马达8的另一侧，与液压马达8上的另一对进出水口连通。高速开关阀4和6的输入端与海水压力流量控制阀块5连接，其输出端分别与液压马达8的两个进水口连接；高速单向阀2和7的输入端分别与液压马达8的两个出水口连接，其输出端与耐压容器1连接。耐压容器1的容积决定了液压马达8的转动次数，因此耐压容器1的容积可以根据具体的工作要求进行设计。

如图2所示，整个液压驱动系统是这样工作的：将整个液压驱动系统固定在深海作业设备上在深海中释放，当达到指定的深度后，同时打开高速开关阀4和高速单向阀2，高压海水通过海水压力流量控制阀块5后，达到指定的流量和压力，通过高速开关阀4进入液压马达8的入水口，马达中的海水通过高速单向阀2进入耐压容器1中，高压海水驱动液压马达8顺时针转动；当高速开关阀4和高速单向阀2关闭时，打开高速开关阀6和高速单向阀7，高压海水通过海水压力流量控制阀块5后，达到指定的流量和压力，通过高速开关阀6进入液压马达8的入水口，海水通过高速单向阀7进入耐压容器1中，此时高压海水驱动液压马达2逆时针转动。

通过高速开关阀4和高速单向阀2及高速开关阀6和高速单向阀7的交替打开与关闭，实现了液压马达8的正反转，从而达到驱动其他设备旋转的目的。海水压力流量控制阀块5中阀门的开合度决定了海水的流量和压力，从而控制了液压马达8的转速。在液压马达8作正反旋转的同时，海水不断的注入耐压容器1中，直至将其注满为止，此时，整个液压驱动系统工作完毕。

本发明利用深海水压实现了液压马达的正反旋转，从而驱动深海作业装置作旋转运动，如驱动深海钻头转动，取出海底岩芯，或者驱动砂轮转动，对海底的管道表面进行打磨等。

其他同实施例1。

实施例3

在实施例2中，可以在液压马达的同轴处设置发电机组，利用深海水压使液压马达旋转的同时，带动同轴的发电机组发电，从而实现了深海发电。该液压驱动系统所能提供的电能与耐压容器的容积有关，容积越大，其所能提供的电能就越大。因此，可以根据实际深海作业的时间来设计耐压容器的容积。利用该液压驱动系统可以为深海资源开发作业装置的短时间工作，或长期驻留海底的深海资源探测器件提供充足的电力资源。

其他同实施例2。

Claims (5)

1、一种深海水压型液压驱动系统，包括液压执行元件、耐压容器、高速开关阀、高速单向阀和海水压力流量控制阀块，其特征在于：海水压力流量控制阀块通过两个高速开关阀与液压执行元件连通，液压执行元件通过两个高速单向阀与耐压容器连通。

2、根据权利要求1所述的深海水压型液压驱动系统，其特征在于：所述的液压执行元件为液压缸时，两个高速开关阀设置在液压缸的顶部，且分别与液压缸的左右两侧腔体连通；两个高速单向阀对应的设置在液压缸的底部，且分别与液压缸的左右两侧腔体连通。

3、根据权利要求1所述的深海水压型液压驱动系统，其特征在于：所述的液压执行元件为液压马达时，一个高速开关阀和一个高速单向阀设置在液压马达上的一侧，与液压马达上的一对进出水口连通，另外的一个高速开关阀和一个单向阀对应的设置在液压马达上的另一侧，与液压马达的另一对进出水口连通。

4、根据权利要求2所述的深海水压型液压驱动装置，其特征在于：两高速开关阀的输入端与海水压力流量控制阀块连接，其输出端分别与液压缸的左右两侧腔体连接；两高速单向阀的输入端分别与液压缸的左右两侧腔体连接，其输出端与耐压容器连接。

5、根据权利要求3所述的深海水压型液压驱动系统，其特征在于：两高速开关阀的输入端与海水压力流量控制阀块连接，其输出端分别与液压马达的两个入水口连接；两高速单向阀的输入端分别与液压马达的两个出水口连接，其输出端与耐压容器连接。

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