CN105644756A - 一种海洋机器人用水下燃油箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋机器人领域，具体地说是一种海洋机器人用水下燃油箱，包括油箱箱体、压板机构、橡胶膜、进油管路、出油管路、溢流管路和排气管路,其中橡胶膜固装于所述油箱箱体中,两个橡胶膜之间的区域即为储油空间，两个压板机构分设于储油空间两侧，两个橡胶膜的中部分别固装在两侧压板机构的压板上，储油空间的体积通过压板移动改变，压板上设有位移传感器，进油管路上设有进油控制阀和安全阀，出油管路上设有出油控制阀，溢流管路通过安全阀与进油管路相通，溢流管路上设有流量开关，油箱箱体上设有压差传感器。本发明将油箱内的储油空间体积变化转换为压板的位移便于测量，在储油空间泄漏时也能及时检测并保证海水不进入储油空间中。

Description

一种海洋机器人用水下燃油箱

技术领域

本发明涉及海洋机器人领域，具体地说是一种油箱箱体内的储油空间可变的海洋机器人用水下燃油箱。

背景技术

海洋机器人是海洋研究和开发过程中不可或缺的工具，其中部分海洋机器人需要携带燃油来满足功能要求，如增加航程、调节浮力及作为冷却介质等，但是如何存储燃油成为该类海洋机器人的一个技术难题：存储在密封舱内，则需要占用大量的空间，且存在一定的危险；若使用软体储油箱固定在密封舱外，则存在强度低，易破损，储油量不能测量等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋机器人用水下燃油箱，将油箱内储油空间体积变化转换为压板的位移以便于测量，在储油空间泄漏时也能及时检测并保证海水不进入储油空间中。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种海洋机器人用水下燃油箱，包括油箱箱体、压板机构、橡胶膜、端板、进油管路、出油管路、溢流管路和排气管路,其中两个橡胶膜固装于所述油箱箱体中,两个橡胶膜之间的区域即为油箱箱体内的储油空间，两个压板机构设置于所述油箱箱体中并分设于所述储油空间两侧，每个压板机构在朝向油箱箱体内部的一端设有压板，两个橡胶膜的中部即分别固装在两侧压板机构的压板上，所述储油空间的体积通过所述压板移动改变，所述压板上设有用于测量所述储油空间体积变化的位移传感器，在油箱箱体的上侧设有油路安装平面，所述进油管路、出油管路、溢流管路和排气管路均设置于所述油路安装平面上，在油箱箱体的两端分别固装有端板。

所述压板机构除压板外还包括移动柱和导柱，所述移动柱和导柱垂直固设于所述压板上，且所述移动柱和导柱均穿过油箱箱体的端板，所述移动柱在穿过端板的一端设有限位板。

所述导柱分设于所述移动柱两侧，所述导柱上套设有弹簧。

所述橡胶膜通过一个固定板压装于所述压板上，所述位移传感器的安装螺钉将所述固定板和压板固连。

所述储油空间通过进油管路和出油管路与外部油路相连，所述进油管路上设有进油控制阀和安全阀，所述出油管路上设有出油控制阀，所述溢流管路通过所述安全阀与所述进油管路相通。

所述溢流管路上设有流量开关。

所述出油控制阀设有开度控制装置。

所述排气管路与所述储油空间相通，所述排气管路上设有通气控制阀。

所述油箱箱体上设有用于检测所述储油空间与油箱箱体外部压差的压差传感器。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明油箱箱体内的排水空间随储油空间的变化而变化，并且所述储油空间的变化可转换为压板的位移以便于测量，在油箱箱体内的储油空间发生泄漏时，也能够及时检测并保证海水不进入储油空间中。

2、本发明在进油管路上和出油管路上分别设有进油控制阀和出油控制阀，其中出油控制阀带有开度控制装置，能够使出油控制阀缓慢开启，控制出油流量，以起到压力隔离的作用。

3、本发明设有排气管路，充油时储油空间内的气体和燃油中夹杂的空气由排气管路排出，本发明在排气管路上设有通气控制阀，只允许气体通过，让燃油进入排气管路时，所述通气控制阀能够自动关闭。

4、本发明设有溢流管路且所述溢流管路通过安全阀与进油管路相连，当油箱箱体内的储油空间与外部压差超过安全值时，安全阀开启使溢流管路泄压，本发明同时在溢流管路上设有流量开关以及时反馈信息。

5、本发明在油箱箱体上设有压差传感器，由压差传感器及安全阀来检测并控制油箱箱体内的储油空间与外部的压差，使其不超过安全值，保护油箱的安全。

6、本发明与常规的软质油箱相比，具有以下特点：不易损伤软质油箱本体、容易固定。

附图说明

图1为本发明的油箱原理图，

图2为本发明的结构示意图，

图3为图2中本发明的俯视图，

图4为图2中压板机构的结构示意图。

其中，1为进油控制阀，2为安全阀，3为油箱箱体，4为出油控制阀，5为弹簧，6为压板，7为通气控制阀，8为压差传感器，9为流量开关，10为位移传感器，11为橡胶膜，12为导柱，13为移动柱，14为储油空间，15为端板，16为限位板，17为固定板，18为油路安装平面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图2～3所示，本发明包括油箱箱体3、压板机构、橡胶膜11、端板15、进油管路、出油管路、溢流管路、排气管路、压差传感器8和位移传感器10，其中两个橡胶膜11以油箱箱体3的径向中心线为对称中心对称固装于所述油箱箱体3中，油箱箱体3内的两个橡胶膜11之间的区域即为储存燃油的储油空间14，两个橡胶膜11的外侧为排水空间，用于改变所述储油空间14体积的两个压板机构可移动地安装在所述油箱箱体3中并分设于所述储油空间14两侧。

如图4所示，所述压板机构包括压板6、固定板17、移动柱13和导柱12，每个压板机构设有压板6的一端朝向油箱箱体3中部，在所述压板6上设有一个固定板17，所述橡胶膜11的中部通过所述固定板17压装于所述压板6上，所述压板6垂直于油箱箱体3的长度方向设置，且所述压板6在远离所述固定板17的一侧垂直固设有移动柱13和导柱12，其中所述移动柱13垂直固设于压板6的中心处，两个导柱12分设于所述移动柱13两侧，在油箱箱体3的两端分别固装有端板15，所述移动柱13和导柱12均穿过所述端板15，其中所述移动柱13穿过端板15的一端设有限位板16用于限制所述压板6的行程，所述导柱12的长度大于所述压板6的最大行程，且所述导柱12上套设有弹簧5，所述弹簧5的两端分别与两侧的压板6和端板15固连。在所述固定板17远离所述压板6的一侧设有位移传感器10，所述位移传感器10的安装螺钉将所述固定板17和压板6固连，所述位移传感器10用于检测压板6位移。

在油箱箱体3的上侧设有一油路安装平面18，进油管路、出油管路、溢流管路和排气管路均设置于所述油路安装平面18上，如图1和图3所示，油箱箱体3内的储油空间14通过进油管路和出油管路与外部油路相连，所述进油管路上设有控制管路启闭的进油控制阀1，所述出油管路上设有控制管路启闭的出油控制阀4，溢流管路通过安全阀2与所述进油管路相通，在所述溢流管路上设有流量开关9，排气管路与所述储油空间14相通，在所述排气管路上设有通气控制阀7，所述压差传感器8安装在油箱箱体3上，所述压差传感器8用于检测油箱箱体3内的储油空间14与油箱箱体3外部的压差。

本发明的工作原理为：

当油箱箱体3内的储油空间14没有燃油时，压板机构的压板6在弹簧5作用下以所述油箱箱体3的径向中心线为对称中心对称设置于油箱箱体3中，此时储油空间14为最小储油状态。

在为本发明充油时，出油控制阀4处于关闭状态，进油控制阀1和通气控制阀7打开，储油空间14内原先存留的空气以及燃油内夹杂的空气先通过排气管路排出，其中排气管路上的通气控制阀7只允许空气排出，若燃油通过排气管路进入通气控制阀7时，通气控制阀7会自动关闭，避免燃油溢出。本实施例中，所述通气控制阀7的型号为OSASX10-B25-C1-G1/4-D24-304，生产厂家为上海沃萨电磁阀有限公司。

当燃油充满油箱箱体3内的储油空间14后，储油空间14内的压力会逐渐增加，当压板6受到的燃油压力大于弹簧5的弹力时，压板6会向两侧移动压缩弹簧5，并使储油空间14的容量增加，同时排水空间容积变小，因此可以通过压板6上的位移传感器10实施监测并计算储油空间14内的燃油量变化情况。本实施例中，所述位移传感器10的厂家为MTL3-300-A，型号为深圳市米朗科技有限公司。

安装于油箱箱体3上的压差传感器8会实时检测储油空间14和油箱箱体3外部的压差，便于自动控制。当储油空间14和油箱箱体3外部的压差超过安全阀2的开启值时，安全阀2开启使溢流管路开始溢流，部分燃油会通过溢流管路流出储油空间14并回流至外部油路，如果压差继续增大，使溢流管路的流量增大，流量开关8便会发出信号控制进油控制阀1关闭进油管路，及时停止充油。当本发明在工作状态时，如果储油空间14和油箱箱体3外部的压差增大到使安全阀2开启时，储油空间14内的一部分燃油会经安全阀2由溢流管路流出以阻止压差增大，从而保护油箱不受损坏。本实施例中，所述压差传感器8的型号为JG1151-G1/4-PN2.5，生产厂家为上海巨贯工业自动化设备有限公司；所述安全阀2的型号为A21H-DN20/PN1.6-0.05，生产厂家为上海北四特自动化科技有限公司；所述流量开关8的型号为9051-M20DF，生产厂家为北京欧柏泰克测控系统有限公司。

在放油时，进油控制阀1处于关闭状态，出油控制阀4打开，燃油通过出油管路流出储油空间14，在该过程中，由于储油空间14的绝对压力是外部水压和弹簧5弹力之和，这使得储油空间14内的绝对压力在水较深的时候会比较大，如果出油控制阀4突然打开，会对其他部件产生冲击，造成损坏。本发明的出油控制阀4带有开度控制装置，能够控制出油流量，因此本发明的出油控制阀4能够逐步开启，并且与流量开关9配合使用，即当出油控制阀4的开度使储油空间14的放油流量正好处于流量开关9的设定流量区间内，便起到压力隔离的作用。本实施例中，所述进油控制阀1的型号为OSASX20-B25-C1-G3/4-D24-304，生产厂家为上海沃萨电磁阀有限公司，出油控制阀4的型号为OSAWQ911-S20-B25-C1-G3/4-D24-304，生产厂家为上海沃萨电磁阀有限公司。

随着储油空间14内燃油量的减少，压板6在水压及弹簧5弹力作用下会逐渐向中间移动，使储油空间14容量减小，该过程同样可以被安装于压板6上的位移传感器10检测到，从而实时计算并监测储油空间14内的油量情况。

在压板6没有动作时，若油箱箱体3内的储油空间14产生泄漏，由于弹簧5的弹力作用，储油空间14内的压力高于外部水压，这样燃油便会泄漏出储油空间14，而不会使水进入到储油空间14内污染燃油。另外，燃油的泄漏会使燃油量减少，进而使压板6向中部移动，这也会被位移传感器10检测到并及时反馈，以避免更大的损失。

由于储油空间14内的燃油中不可避免的存在部分气体，在载体上浮时，这些气体由于水压减小会使燃油的体积增大，在储油空间14没有充满时，会通过压板6的移动来抵消该影响；在储油空间14充满燃油时，则通过压差传感器8检测储油空间14的内外压差，若压差超过设定值后则控制安全阀2开启，将部分气体或燃油排出，保证安全。

Claims (9)

1.一种海洋机器人用水下燃油箱，其特征在于：包括油箱箱体(3)、压板机构、橡胶膜(11)、端板(15)、进油管路、出油管路、溢流管路和排气管路,其中两个橡胶膜(11)固装于所述油箱箱体(3)中,两个橡胶膜(11)之间的区域即为油箱箱体(3)内的储油空间(14)，两个压板机构设置于所述油箱箱体(3)中并分设于所述储油空间(14)两侧，每个压板机构在朝向油箱箱体(3)内部的一端设有压板(6)，两个橡胶膜(11)的中部即分别固装在两侧压板机构的压板(6)上，所述储油空间(14)的体积通过所述压板(6)移动改变，所述压板(6)上设有用于测量所述储油空间(14)体积变化的位移传感器(10)，在油箱箱体(3)的上侧设有油路安装平面(18)，所述进油管路、出油管路、溢流管路和排气管路均设置于所述油路安装平面(18)上，在油箱箱体(3)的两端分别固装有端板(15)。

2.根据权利要求1所述的海洋机器人用水下燃油箱，其特征在于：所述压板机构除压板(6)外还包括移动柱(13)和导柱(12)，所述移动柱(13)和导柱(12)垂直固设于所述压板(6)上，且所述移动柱(13)和导柱(12)均穿过油箱箱体(3)的端板(15)，所述移动柱(13)在穿过端板(15)的一端设有限位板(16)。

3.根据权利要求2所述的海洋机器人用水下燃油箱，其特征在于：所述导柱(12)分设于所述移动柱(13)两侧，所述导柱(12)上套设有弹簧(5)。

4.根据权利要求1所述的海洋机器人用水下燃油箱，其特征在于：所述橡胶膜(11)通过一个固定板(17)压装于所述压板(6)上，所述位移传感器(10)的安装螺钉将所述固定板(17)和压板(6)固连。

5.根据权利要求1所述的海洋机器人用水下燃油箱，其特征在于：所述储油空间(14)通过进油管路和出油管路与外部油路相连，所述进油管路上设有进油控制阀(1)和安全阀(2)，所述出油管路上设有出油控制阀(4)，所述溢流管路通过所述安全阀(2)与所述进油管路相通。

6.根据权利要求5所述的海洋机器人用水下燃油箱，其特征在于：所述溢流管路上设有流量开关(9)。

7.根据权利要求5所述的海洋机器人用水下燃油箱，其特征在于：所述出油控制阀(4)设有开度控制装置。

8.根据权利要求1所述的海洋机器人用水下燃油箱，其特征在于：所述排气管路与所述储油空间(14)相通，所述排气管路上设有通气控制阀(7)。

9.根据权利要求1所述的海洋机器人用水下燃油箱，其特征在于：所述油箱箱体(3)上设有用于检测所述储油空间(14)与油箱箱体(3)外部压差的压差传感器(8)。