CN107061429B - 一种深水液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深水液压系统，特别是一种在大深度海水环境中使用的液压系统。系统包括液压舱装置、电子仓装置和上位机，其中液压舱装置包括圆液压舱壳体、前后端盖、固定座，以及位于液压舱内的电机、联轴器、柱塞泵、阀块等，电子仓装置包括电子仓壳体、前后端盖、固定座，以及位于电子仓内的下位机电路板、支撑板等。该液压系统以水‑乙二醇传动液为传动介质，通过合理布置电机、柱塞泵、电磁换向阀等部件，采用密封和防腐蚀技术设计液压舱和电子仓，使液压系统能够在深水环境中为液压缸或液压马达等相关执行机构提供动力。整个液压系统结构紧凑，具有良好的密封性能和耐海水腐蚀能力，能够在大深度海水环境中长期稳定地工作。

Description

一种深水液压系统

技术领域

本发明涉及的是一种深水液压系统，具体地说是一种适用于大深度海水环境的耐腐蚀耐高压的液压系统。

背景技术

自治式水下机器人(简称AUV)在海洋探测、水下施工等领域发挥着重要的作用，但是由于其自身携带的能源有限，难以长时间地连续工作，通常需要打捞上岸进行充电。而水下对接装置能够在水下与AUV进行对接，继而完成充电和数据交换。由于对接装置在深海中与AUV进行对接时，需要完成一系列对接动作，因此需要相关的动力源。而深水液压系统能够在大深度海水坏境中长期、稳定地工作，给对接装置提供驱动力，完成与AUV的对接及后续的充电及数据交换。因此，深水液压系统对于为对接装置提供动力及成功完成与AUV的对接具有极为重要的作用。

目前适用于大深度海水环境的液压系统很少，且具体实现形式和应用的对象均与本发明涉及的深水液压系统不同。申请号为CN201210594749.4，名称为“一种水下发声器的液压驱动系统”的专利文件采用高压液压油作为动力源，控制两个以上独立的油缸作为振动输出，目的是能够敲击膜板辐射高频声场。申请号为CN201310503951.6，名称为“水下采油树液压系统”的专利文件与本发明涉及的液压系统同样使用传动液压油作为传动介质，但是其原理、系统组成等均与本发明不同，主要应用于海洋石油开采技术领域。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种适用于大深度海水环境的液压系统，能够为液压马达、液压缸等执行元件提供动力，使AUV对接装置的各功能机构运动，液压系统具有良好的密封性能及耐海水腐蚀性能，能够在大深度海水坏境中长期、稳定地工作。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种深水液压系统，包括液压舱装置、电子仓装置和上位机，所述液压舱装置包括圆筒形液压舱壳体、液压舱前端盖、液压舱后端盖、液压舱固定座，以及位于液压舱内的电机、联轴器、柱塞泵、阀块和支撑板；所述电机和柱塞泵通过连接板固定在支撑板上，支撑板与焊在液压舱内部的固定块通过螺栓连接从而使电机和柱塞泵的位置固定；所述阀块上开有安装孔分别安装电磁换向阀、压力传感器和调速阀，阀块底部开有螺纹孔与支撑板通过螺栓连接从而使阀块位置固定；所述电子仓装置包括圆筒形电子仓壳体、电子仓前端盖、电子仓后端盖、电子仓固定座，以及位于电子仓内的下位机电路板、第二支撑板和第二支撑块，所述下位机电路板通过螺栓固定在第二支撑板上，四个第二支撑块将第二支撑板夹住固定在电子仓内中间位置，第二支撑块通过螺栓与电子仓端盖相连；所述液压舱前端盖和后端盖上开有供液压管路或电缆进出的开孔，电子仓前端盖和后端盖上开有供电缆进出的开孔；所述柱塞泵将水-乙二醇传动液从液压舱外吸入，经过阀块将其输送到液压舱外为液压缸或液压马达提供动力，所述电子仓通过水密电缆分别与液压舱及水面上的上位机相连。

作为优选，所述液压舱壳体材料使用Q235，并对表面进行镀铬处理以耐海水腐蚀，液压舱壳体和液压舱前后端盖间放有O型密封圈并通过螺栓连接。

作为优选，所述液压舱壳体外侧沿周向焊有圆形加强筋，能够增大液压舱对外部海水高压的承受能力，从而能够在大深度海水环境中应用。

作为优选，所述液压舱固定座材料使用Q235，并对表面进行镀铬处理，具有良好的耐海水腐蚀能力；所述液压舱固定座由上下两块半圆形板组成，两块半圆形板卡在液压舱壳体外侧，通过螺栓连接将液压舱壳体紧固，下面的半圆形板焊有底座，底座上开有通孔，方便安装在平台或其他装置上。

有益效果：与现有技术相比，本发明技术方案的优点主要体现在：

1、该深水液压系统具有良好的密封性能和耐腐蚀性能，能够在大深度海水环境中长期、稳定地工作，解决了大深度海水环境下难以提供动力的难题；

2、该深水液压系统采用水-乙二醇传动液为传动介质，可直接溶于水，能够大幅减少因泄露对海洋环境造成的污染；

3、该系统将电机与下位机控制电路分离，避免了电机转动对控制系统造成干扰，确保了精确控制；

4、该系统可在水面上方进行操作和监控，解决了深水环境下操作监控繁琐的难题。

附图说明

图1是本发明实施例的液压舱装置结构示意图；

图2是本发明实施例的电子仓装置结构示意图；

图3是液压舱壳体与端盖密封处的放大视图；

图4是液压舱前端盖结构示意图；

图5是液压舱后端盖结构示意图；

图6是液压舱固定座结构示意图；

图7是本发明实施例的信号控制示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，本发明做更详细的描述，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本发明采用密封和防腐蚀技术设计液压舱和电子仓，将电机、柱塞泵、电磁换向阀密封在液压舱内，将下位机控制板密封在电子仓内，使液压系统与外界海水隔离并能承受外界海水的高压。液压系统采用水-乙二醇传动液为传动介质，水-乙二醇可直接溶于水，减少了因泄露对海洋的污染。如图1-6所示，本发明实施例公开的一种深水液压系统，包括液压舱装置、电子仓装置和上位机，液压舱装置包括液压舱壳体3、液压舱前端盖6、液压舱后端盖1、液压舱固定座18，以及位于液压舱内的电机8、联轴器10、柱塞泵11、阀块17和支撑板22。电子仓装置包括圆筒形电子仓壳体26、电子仓前端盖25、电子仓后端盖29、电子仓固定座，以及位于电子仓内的下位机电路板、第二支撑板27和第二支撑块28。液压舱采用圆筒形设计，材料使用Q235，对表面进行镀铬以耐海水腐蚀，液压舱壳体3与液压舱前端盖6和液压舱后端盖1通过螺栓进行连接，液压舱壳体3的法兰盘上开有凹槽，里面放有O型密封圈2、5，拧紧螺栓后，液压舱前端盖6和液压舱后端盖1分别挤压O型密封圈2、5，从而达到良好的密封性能，阻止外界海水进入。液压舱壳体3外侧焊有4个等距的圆形加强筋4，增大了液压舱对外界海水压力的承受能力,从而能够在大深度海水环境中应用。

电机8通过联轴器10与柱塞泵11相连，柱塞泵11上方是液压系统进油管路13，电机8和柱塞泵11分别固定在连接板9、12上，连接板9、12底部开有螺纹孔，与支撑板22通过螺栓进行连接。阀块17底部开有螺纹孔，通过螺栓连接固定在支撑板22上面，阀块17上安装有电磁换向阀20、调速阀16、21和压力传感器15，阀块17侧面是各液压管路的接口，水-乙二醇传动液经阀块17内部管道流出，通过各自的液压管路输送到液压舱壳体3外面，液压系统回油管路为14。液压舱前端盖6上开有供液压管路连接的螺纹孔，液压软管通过安装在液压舱前端盖6上的密封接头与液压舱壳体3外侧的管路进行连接。液压舱后端盖1上开有供电缆进出的螺纹孔，电缆通过安装在液压舱后端盖1上的密封接头进入到液压舱壳体3内部从而为电机8提供电力并传输控制信号控制电磁换向阀20的开关及换向。当液压系统对相关机械部件进行驱动时，首先开启电机8，电机8转动并通过联轴器10带动柱塞泵11工作，柱塞泵11通过进油管路13将水-乙二醇传动液从液压舱外的油箱吸入液压舱内部并将其注入阀块17，阀块17上安装有六个电磁换向阀20，阀块17内部设计有管路与电磁换向阀20的进口和出口相连通，电磁换向阀20控制各个液压回路的开关及换向，阀块17输出的管路经过液压舱前端盖6与液压舱外的液压马达和液压缸相连，从而驱动相关机构完成动作。阀块17集成的调速阀16、21和压力传感器15，能够方便地对各液压回路进行调速和压力监测。

支撑块19呈弧形，能够与液压舱壳体3完全贴合，底部开有沉孔，支撑板22与4个支撑块19通过螺栓相连，液压舱壳体3内侧焊有固定块7，固定块7开有螺纹孔，与支撑板22通过螺栓连接，从而使整个液压系统固定在液压舱内。液压舱外侧与液压舱固定座18相连，液压舱固定座18由上下两块半圆形板23、24组成，两块半圆形板23、24卡在液压舱壳体3外侧，通过螺栓连接将液压舱紧固，下面的半圆形板24焊有底座，底座上开有通孔，从而使整个液压系统可通过两个液压舱固定座18方便地安装在平台或其他装置上。

电子仓装置整体外形结构与液压舱装置类似，下位机电路板通过螺栓固定在第二支撑板27上，四个第二支撑块28将第二支撑板27夹住固定在电子仓内中间位置，第二支撑块28通过螺栓与电子仓端盖25、29相连。电子仓前端盖25开有螺纹孔，通过水密电缆与液压舱相连，将下位机的控制信号传输到液压舱并将液压舱内压力传感器15的数据信息传输到电子仓内的下位机，电子仓后端盖29开有螺纹孔，通过水密电缆与水面上的上位机相连，操作者可在上位机对液压系统进行控制同时通过上位机界面读取液压系统的状态和信息。

Claims (4)

1.一种深水液压系统，其特征在于：包括液压舱装置、电子仓装置和上位机，所述液压舱装置包括圆筒形液压舱壳体、液压舱前端盖、液压舱后端盖、液压舱固定座，以及位于液压舱装置内的电机、联轴器、柱塞泵、阀块和支撑板；所述电机和柱塞泵通过连接板固定在支撑板上，支撑板与焊在液压舱装置内部的固定块通过螺栓连接从而使电机和柱塞泵的位置固定；所述阀块上开有安装孔分别安装电磁换向阀、压力传感器和调速阀，阀块底部开有螺纹孔，阀块与支撑板通过螺栓连接从而使阀块位置固定；

所述电子仓装置包括圆筒形电子仓壳体、电子仓前端盖、电子仓后端盖、电子仓固定座，以及位于电子仓装置内的下位机电路板、第二支撑板和第二支撑块，所述下位机电路板通过螺栓固定在第二支撑板上，四个第二支撑块将第二支撑板夹住固定在电子仓装置内中间位置，四个第二支撑块中的两个第二支撑块通过螺栓与电子仓前端盖相连，另外两个第二支撑块通过螺栓与电子仓后端盖相连；

所述液压舱前端盖和液压舱后端盖上开有供液压管路或电缆进出的开孔，电子仓前端盖和电子仓后端盖上开有供电缆进出的开孔；所述柱塞泵将水-乙二醇传动液从液压舱装置外吸入，经过阀块将其输送到液压舱装置外为液压缸或液压马达提供动力，所述电子仓装置通过水密电缆分别与液压舱装置及水面上的上位机相连。

2.根据权利要求1所述的一种深水液压系统，其特征在于：所述液压舱壳体的材料使用Q235，并对表面进行镀铬处理，液压舱壳体和液压舱前、后端盖间放有O型密封圈并通过螺栓连接。

3.根据权利要求1所述的一种深水液压系统，其特征在于：所述液压舱壳体外侧沿周向焊有圆形加强筋。

4.根据权利要求1所述的一种深水液压系统，其特征在于：所述液压舱固定座的材料使用Q235，并对表面进行镀铬处理；所述液压舱固定座由上下两块半圆形板组成，两块半圆形板卡在液压舱壳体外侧，通过螺栓连接将液压舱壳体紧固，下面的半圆形板焊有底座，底座上开有通孔，方便安装在平台或其他装置上。