CN102062124B - 主动式深海海水增压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及增压器，旨在提供一种主动式深海海水增压器。该增压器包括充油腔、曲轴连杆部件、柱塞、高压腔、配流阀和溢流阀，还包括通过毛细油管接头与充油腔连通的压力补偿器，压力补偿器与充油腔内部均注满润滑油并相互连通。本发明可直接运用于深海环境之中；连杆整体设计的结构可减轻连杆和曲轴的磨损；锥阀配流可极大的提高其响应频率；充油腔、高压腔、连杆以及柱塞采用合适的材料相配合，这样一方面减轻了整个增压器的质量，且增强了增压器的耐腐蚀性和耐磨性。

Description

主动式深海海水增压器

技术领域

本发明涉及一种增压器，尤其是用于深海极端环境下的能自动平衡增压器内外压力的深海海水增压器。

背景技术

现有技术的海水增压器，大部分只是一种以海水为介质的增压器，其工作环境仍然是在陆地上，真正对于用于深海环境的增压器研究还很少，现有的增压器直接用于深海环境具有很大难度，因为深海环境具有压力高，腐蚀性强，磨损严重等不利因素，这使得一般的海水增压器不具有在深海工作的能力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有增压器难以运用于深海环境中的情况，提供一种补偿深海高压，耐腐蚀性，耐磨性的新型的主动式深海海水增压器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种主动式深海海水增压器，包括充油腔、曲轴连杆部件、柱塞、高压腔、配流阀和溢流阀，还包括通过毛细油管接头与充油腔连通的压力补偿器，压力补偿器与充油腔内部均注满润滑油并相互连通。

作为一种改进，所述压力补偿器是皮囊式的。

作为一种改进，毛细油管接头与充油腔体通过O形圈实现端面密封。

作为一种改进，所述曲轴连杆部件包括一个曲轴、三个连杆和三个柱塞；连杆系整件加工而成并装配套入曲轴中，三个连杆装配的相位互为120度且与连杆形成间隙配合，连杆与柱塞通过连接螺钉连接。

作为一种改进，所述充油腔包括充油腔体、后盖、底盖和前盖；曲轴安装在充油腔体内，曲轴两端与充油腔体用一对深沟球轴承连接，其中底端轴承由底盖定位支撑，曲轴伸出并通过平键与电机连接，前盖、后盖、底盖与充油腔通过螺钉固定。

作为一种改进，所述曲轴的顶端与充油腔之间装有一道唇形密封圈。

作为一种改进，所述底盖与充油腔之间由O形圈实现端面密封，后盖与充油腔之间由O形圈实现端面密封，前盖与充油腔之间由O形圈实现端面密封。

作为一种改进，所述高压腔包括高压腔体、高压腔套、支撑环、斯特封密封圈以及O形圈；高压腔体与前盖通过螺钉连接，并通过高压腔套定位高压腔体与前盖的相对位置，即高压腔套的一端与高压腔体配合，另一端与前盖配合；在高压腔套的一端的内部安装支撑环，高压腔套与高压腔体通过O形圈轴向密封，在高压腔套的内圈通过安装斯特封密封圈，形成和柱塞的轴向密封。

作为一种改进，所述配流阀采用锥阀结构。

作为一种改进，所述配流阀包括输入阀密封头、输入阀弹簧、输入阀阀芯、输出阀密封头、输出阀弹簧、输出阀阀芯和O形圈；整个配流阀安装在高压腔体中，输入输出阀密封头与高压腔体通过螺纹连接，通过O形圈实现端面密封，输入输出阀弹簧存在一定的预压力，一端压在输入输出密封头上，另一端压在输入输出阀芯上，输入输出阀芯安装在高压腔体上预设的阀孔内。

本发明中，所述的柱塞采用斯特封密封装置来密封，而且在密封装置一侧设置一个青铜基的支撑环；连杆采用整体装配方式，即整个连杆没有剖分为两部分，而是采用整体加工，整体装配的方式；配流阀采用锥阀的单向阀配流方式；柱塞与充油腔的连接通过一个高压腔套来定位两者的同轴度；溢流阀通过调节高压弹簧的压缩量来手动调节增压器的安全压力；

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明提出了采用压力补偿器来补偿深海高外压环境，使海水增压器直接运用于深海环境之中；

(2)本发明提出了采用斯特封来密封以及耐磨性支撑环来支撑柱塞，由于斯特封具有一定的磨损补偿量，这样可以减轻由于柱塞和密封圈摩擦从而导致的泄漏；

(3)本发明提出了连杆整体设计的结构，这样可以使连杆可以在一定的范围内轴向滑动，自动调整连杆在曲轴上的位置，从而减轻连杆和曲轴的磨损；

(4)本发明采用锥阀配流，这样可以减小阀芯处的泄漏，通过选择硬度大，质量轻的材料做阀芯，可以极大的提高其响应频率；

(5)本发明充油腔、高压腔、连杆以及柱塞采用合适的材料相配合，这样一方面减轻了整个增压器的质量，且增强了增压器的耐腐蚀性和耐磨性。

附图说明

图1是本发明的主动式深海海水增压器的外形正视图；

图2是本发明的主动式深海海水增压器外形俯视图；

图3是本发明的主动式深海海水增压器外形左视图；

图4是本发明的主动式深海海水增压器压力补偿器剖视图；

图5是本发明的主动式深海海水增压器正视剖视图；

图6是本发明的主动式深海海水增压器俯视剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的主动式深海海水增压器作进一步说明。

如图1、2、3所示，本发明的主动式深海海水增压器包括充油腔A、压力补偿器B、曲轴连杆部件C、高压腔D、配流阀E和溢流阀F。

如图5和6部分所示，充油腔A包括一充油腔体18、一后盖7、一底盖10、一前盖19以及O形密封圈5、9、12。曲轴6安装在充油腔体18内，曲轴6两端与充油腔体18用一对深沟球轴承3连接，其中底端轴承由底盖10定位支撑，曲轴6伸出，通过平键4与电机连接，曲轴6顶端与充油腔18之间装有一道唇形密封圈1，底盖10与充油腔18之间由O形圈9端面密封，后盖7与充油腔18之间由O形圈5端面密封，前盖19与充油腔18之间由O形圈12端面密封，前盖19、后盖7、底盖10与充油腔18通过螺钉固定。

压力补偿器部件B包括压力补偿器35、毛细油管接头36、O形圈37。压力补偿器35充满润滑油之后与毛细油管接头36的一端连接，毛细油管接头36的另一端与充油腔体18连接，毛细油管接头36与充油腔体18通过O形圈37端面密封。

当增压器工作之前，把压力补偿器B和充油腔A内均充满润滑油，此时压力补偿器B和充油腔A内的压力与外界平衡，均为大气压力，而在深海环境工作时，某一深海外压下，挤压压力补偿器B使其产生形变，这样使压力补偿器B内的压力上升，直至与深海外界压力平衡，而由于压力补偿器B与充油腔A通过毛细油管接头36连通，所以压力补偿器B内的压力与充油腔A内的压力相等，即与外界压力也平衡。增压器处于不同的深度的环境外压下均可以主动平衡内外压差。

曲轴连杆部分C包括一曲轴6、三连杆8、连接螺钉16以及三柱塞17。其中连杆8整体加工出来，整体装配套入曲轴6中，曲轴6上与连杆8装配的地方，相位互为120度，且与连杆8形成间隙配合，连杆8与柱塞17通过连接螺钉16连接，柱塞17加工成直径大小不同的两段，分别在前盖19和高压腔D中往复运动，柱塞17与前盖19通过O形圈14轴向密封。

高压腔D包括高压腔体13、高压腔套26、支撑环27、斯特封密封圈24以及O形圈25。高压腔体13与前盖19通过螺钉21连接，并通过高压腔套26定位高压腔体13与前盖19的相对位置，即高压腔套26的一端与高压腔体13配合，另一端与前盖19配合，在高压腔套26的一端安装支撑环27在高压腔体13内，高压腔套26与高压腔体13通过O形圈25轴向密封，在高压腔套26的内圈通过安装斯特封密封圈24，形成和柱塞的轴向密封。

配流阀E包括输入阀密封头34、输入阀弹簧32、输入阀阀芯31、输出阀密封头28、输出阀弹簧29、输出阀阀芯30以及O形圈33。整个配流阀E安装在高压腔体13中，输入输出阀密封头34、28与高压腔体13通过螺纹连接，通过O形圈33端面密封，输入输出阀弹簧32、29存在一定的预压力，一端压在输入输出密封头34、28上，另一端压在输入输出阀芯32、29上，输入输出阀芯32、29安装在高压腔体13上设计好的阀孔内。柱塞15往右运动时，高压腔D的海水不断膨胀，压力急剧降低，当高压腔D压力降低到等于输入阀的开启压力时，输入阀打开，海水进入高压腔D，当外界海水压力与高压腔D内压力以及输入阀的开启压力三者平衡时，输入阀芯31关闭，柱塞15往左运动时，高压腔D的海水不断被压缩，压力急剧上升，当高压腔D的压力达到工作压力时，输出阀芯30打开，高压水排出，当排出海水压力与高压腔D内压力以及输出阀的关闭压力三者平衡时，输出阀芯30关闭，一个运动周期完成。如此往复，形成连续的压力水流。

本发明的主动式深海海水增压器的使用方法如下：

如图1至6所示，水下电机驱动曲轴转动，带动连杆机构运动，把连杆的旋转运动，转化为三柱塞的往复直线运动，三个柱塞的往复直线运动带动高压腔中输入阀芯和输出阀芯的交替启闭，使增压器正常工作。在三个柱塞的长期的往复运动中，很可能造成密封圈的磨损，但是斯特封独特的结构可以在一定范围内补偿这种磨损，使增压器的正常工作寿命得以延长。在深海高压环境下，压力补偿器和可自动补偿内外压差，这样解决了深海高外压环境下增压器的承压问题。同时通过旋转安全阀的手动旋钮，可以调整安全阀的压力，即可以调定允许增压器工作的最高压力。

Claims (5)

1.主动式深海海水增压器，包括充油腔、曲轴连杆部件、柱塞、高压腔、配流阀和溢流阀，其特征在于，还包括一个通过毛细油管接头与充油腔连通的皮囊式的压力补偿器，压力补偿器与充油腔内部均注满润滑油并相互连通；

所述曲轴连杆部件包括一个曲轴、三个连杆和三个柱塞；连杆系整件加工而成并装配套入曲轴中，三个连杆装配的相位互为120度且与连杆形成间隙配合，连杆与柱塞通过连接螺钉连接；

所述充油腔包括充油腔体、后盖、底盖和前盖；曲轴安装在充油腔体内，曲轴两端与充油腔体用一对深沟球轴承连接，其中底端轴承由底盖定位支撑，曲轴伸出并通过平键与电机连接，前盖、后盖、底盖与充油腔通过螺钉固定；

所述高压腔包括高压腔体、高压腔套、支撑环、斯特封密封圈以及O形圈；高压腔体与前盖通过螺钉连接，并通过高压腔套定位高压腔体与前盖的相对位置，即高压腔套的一端与高压腔体配合，另一端与前盖配合；在高压腔套的一端的内部安装支撑环，高压腔套与高压腔体通过O形圈轴向密封，在高压腔套的内圈通过安装斯特封密封圈，形成和柱塞的轴向密封；

所述配流阀包括输入阀密封头、输入阀弹簧、输入阀阀芯、输出阀密封头、输出阀弹簧、输出阀阀芯和O形圈；整个配流阀安装在高压腔体中，输入阀密封头和输出阀密封头与高压腔体通过螺纹连接，通过O形圈实现端面密封；输入阀弹簧和输出阀弹簧存在一定的预压力，输入阀弹簧的一端压在输入阀密封头上，另一端压在输入阀阀芯上；输出阀弹簧的一端压在输出阀密封头上，另一端压在输出阀阀芯上；输入阀阀芯和输出阀阀芯安装在高压腔体上预设的阀孔内。

2.根据权利要求1所述的主动式深海海水增压器，其特征在于，毛细油管接头与充油腔体通过O形圈实现端面密封。

3.根据权利要求1所述的主动式深海海水增压器，其特征在于，所述曲轴的顶端与充油腔之间装有一道唇形密封圈。

4.根据权利要求1所述的主动式深海海水增压器，其特征在于，所述底盖与充油腔之间由O形圈实现端面密封，后盖与充油腔之间由O形圈实现端面密封，前盖与充油腔之间由O形圈实现端面密封。

5.根据权利要求1所述的主动式深海海水增压器，其特征在于，所述配流阀采用锥阀结构。

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