CN108016589A - 一种水下机器人用气动辅助抽排油式浮力调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水下机器人用气动辅助抽排油式浮力调节装置,包括波纹式内油囊、油泵电机、油泵进油孔接头、油泵、油泵出油孔接头、单向阀、三通管、电磁阀、外油囊、直线位移传感器、空气泵、电磁三通阀组、气路阀块、气密舱活塞、气密舱壁、水密舱耐压壳体、内油囊油孔接头、注油孔接头、水密舱后耐压盖、滤清器、联轴器、气密舱后端盖、气密舱前端盖、支架。该装置在回油时将气密舱抽成一定真空而形成压差回油，从而避免开启能耗较大的油泵，实现了一定的节能效果；在泵油时为油泵吸入口提供一定的正压，提高了油泵的工作可靠性；同时，通过直线位移传感器来测量油量变化，实现浮力调节的精确控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种浮力调节装置，特别是一种水下机器人用气动辅助抽排油式浮力调节装置。
背景技术
水下机器人在水下作业方面有着不可替代的优势，目前已经广泛应用海洋研究和海洋探测等领域。水下机器人需要在不同深度工作，因此需要实现对浮力的精确控制与调节。已有的浮力调节方法有机械传动法、主动泵油法等，然而每一种方法均有缺点。
机械传动法通过一系列机械传动机构来改变水下机器人的体积从而调节浮力，但为了实现运动部件的密封，运动部件处的动摩擦力较大，导致调节装置的重量体积较大且能耗高；运动件的往复运动也会带来动密封处的可靠性问题。
主动泵油法可分为双向泵油法和主动排油被动回油法。双向泵油法的调节装置重量体积均较大，液压回路系统复杂，且正反向调节不能快速切换从而影响性能；而主动排油被动回油法的调节装置在浅水区回油缓慢，在深水区向外排油时泵的吸入口存在一定真空度从而出现无法泵油的情况。
发明内容
针对现有技术存在的不足和缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种水下机器人用气动辅助抽排油式浮力调节装置。其能够在回油时将气密舱抽成一定真空而形成压差回油，从而避免开启能耗较大的油泵，实现了一定的节能效果；在泵油时为油泵吸入口提供一定的正压，提高了油泵的工作可靠性；同时，通过直线位移传感器来测量油量变化，实现浮力调节的精确控制。
本发明是通过下述技术方案来实现的。
一种水下机器人用气动辅助抽排油式浮力调节装置包括：波纹式内油囊、油泵电机、油泵进油孔接头、油泵、油泵出油孔接头、单向阀、三通管、电磁阀、外油囊、直线位移传感器、空气泵、电磁三通阀组、气路阀块、气密舱活塞、气密舱壁、水密舱耐压壳体、内油囊油孔接头、注油孔接头、水密舱后耐压盖、滤清器、联轴器、气密舱后端盖、气密舱前端盖、支架。
所述的气密舱前端盖上装有一个内油囊油孔接头和一对注油孔接头，并固定在支架上；气密舱壁分别与气密舱后端盖和气密舱前端盖机械连接，共同构成气密舱；气密舱内装有波纹式内油囊、直线位移传感器、空气泵、电磁三通阀组、气路阀块和气密舱活塞；所述的油泵电机通过联轴器与油泵连接，且均固定在气密舱壁的上方；油泵上装有一个油泵进油孔接头和一个油泵出油孔接头，油泵进油孔接头与滤器连接，滤器通过三通管与气密舱前端盖上的内油囊油孔接头连接；油泵出油孔接头与单向阀连接，外油囊分别与单向阀和电磁阀的一端连接，电磁阀的另一端与三通管的一端连接。
所述的电磁三通阀组中含有两个电磁三通阀，均为二位三通阀，与气路阀块连接后一端与气密舱连通，另一端与水密舱连通，常通口均与空气泵连接。
优选的，波纹式内油囊可沿轴向伸缩，一端嵌入气密舱前端盖的密封环内以保证密封性，另一端与气密舱活塞的一端连接。
优选的，气密舱活塞的位置随波纹式内油囊内的油量变化而变化，气密舱活塞的另一端与直线位移传感器连接。
本发明的有益效果：本发明所提供的一种水下机器人用气动辅助抽排油式浮力调节装置，在回油时将气密舱抽成一定真空而形成压差回油，从而避免开启能耗较大的油泵，实现了一定的节能效果；在泵油时为油泵吸入口提供一定的正压，提高了油泵的工作可靠性；同时，通过直线位移传感器来测量油量变化，实现浮力调节的精确控制。
附图说明
图1是本发明的内部结构图。
图2是本发明的油路示意图。
图3是本发明的气动阀块的气路示意图。
图中：1.波纹式内油囊、2.油泵电机、3.油泵进油孔接头、4.油泵、5.油泵出油孔接头、6.单向阀、7.三通管、8.电磁阀、9.外油囊、10.直线位移传感器、11.空气泵、12.电磁三通阀组、13.气路阀块、14.气密舱活塞、15.气密舱壁、16.水密舱耐压壳体、17.内油囊油孔接头、18.注油孔接头、19.水密舱后耐压盖、20.滤器、21.联轴器、22.气密舱后端盖、23.气密舱前端盖、24.支架。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明的具体实施作进一步描述。
如图1、图2、图3所示，本发明包括：波纹式内油囊1、油泵电机2、油泵进油孔接头3、油泵4、油泵出油孔接头5、单向阀6、三通管7、电磁阀8、外油囊9、直线位移传感器10、空气泵11、电磁三通阀组12、气路阀块13、气密舱活塞14、气密舱壁15、水密舱耐压壳体16、内油囊油孔接头17、注油孔接头18、水密舱后耐压盖19、滤器20、联轴器21、气密舱后端盖22、气密舱前端盖23、支架24。
气密舱前端盖23上装有一个内油囊油孔接头17和一对注油孔接头18，并固定在支架24上；气密舱壁15分别与气密舱后端盖22和气密舱前端盖23机械连接，共同构成气密舱；气密舱内装有波纹式内油囊1、直线位移传感器10、空气泵11、电磁三通阀组12、气路阀块13和气密舱活塞14；波纹式内油囊1可沿轴向伸缩，一端嵌入气密舱前端盖23的密封环内以保证密封性，另一端与气密舱活塞14的一端连接；气密舱活塞14的位置随波纹式内油囊1内的油量变化而变化，气密舱活塞14的另一端与直线位移传感器10连接，用来测量油量变化。
油泵电机2通过联轴器21与油泵4连接，且均固定在气密舱壁15的上方；油泵4上装有一个油泵进油孔接头3和一个油泵出油孔接头5，油泵进油孔接头3与滤器20连接，滤器20通过三通管7与气密舱前端盖23上的内油囊油孔接头17连接；油泵出油孔接头5与单向阀6连接，外油囊9分别与单向阀6和电磁阀8的一端连接，电磁阀8的另一端与三通管7的一端连接。
电磁三通阀组12中含有两个电磁三通阀，均为二位三通阀，与气路阀块13连接后一端与气密舱连通，另一端与水密舱连通，常通口均与空气泵11连接。
当水下机器人在水面要下潜时，使外油囊9回油以减小水下机器人的排水体积，从而减小浮力；保持电磁三通阀组12断电，使空气泵11的入口与气密舱连通、出口与水密舱连通，起动空气泵11，使气密舱内气压低于大气压，保持一定的真空度，与环境压力保持一定的压差；常闭电磁阀8通电开启，外油囊9内的油在一定压差下回流至波纹式内油囊1。
当水下机器人要上浮时，向外油囊9泵油以增加水下机器人的排水体积，从而增加浮力；保持电磁三通阀组12通电，使空气泵11的入口与水密舱连通、出口与气密舱连通，起动空气泵11，使气密舱内气压高于大气压，为油泵4吸入口提供一定的正压；起动油泵电机2驱动油泵4工作，油从波纹式内油囊1经过滤器20、油泵4、单向阀6进入外油囊9；此时常闭电磁阀8处于关闭状态，外油囊9内的油不会回流，可保持浮力稳定；直线位移传感器10随气密舱活塞14移动，将测量信号反馈给上位机。
本发明通过气动辅助抽排油，在回油时将气密舱抽成一定真空而形成压差回油，从而避免开启能耗较大的油泵4，实现了一定的节能效果；在泵油时为油泵4吸入口提供一定的正压，提高了油泵4的工作可靠性；同时，通过直线位移传感器10来测量油量变化，实现浮力调节的精确控制。
Claims (3)
1.一种水下机器人用气动辅助抽排油式浮力调节装置，其特征在于：包括波纹式内油囊（1）、油泵电机（2）、油泵进油孔接头（3）、油泵（4）、油泵出油孔接头（5）、单向阀（6）、三通管（7）、电磁阀（8）、外油囊（9）、直线位移传感器（10）、空气泵（11）、电磁三通阀组（12）、气路阀块（13）、气密舱活塞（14）、气密舱壁（15）、水密舱耐压壳体（16）、内油囊油孔接头（17）、注油孔接头（18）、水密舱后耐压盖（19）、滤器（20）、联轴器（21）、气密舱后端盖（22）、气密舱前端盖（23）、支架（24）;
所述气密舱前端盖（23）上装有一个内油囊油孔接头（17）和一对注油孔接头（18），并固定在支架（24）上；气密舱壁（15）分别与气密舱后端盖（22）和气密舱前端盖（23）机械连接，共同构成气密舱；气密舱内装有波纹式内油囊（1）、直线位移传感器（10）、空气泵（11）、电磁三通阀组（12）、气路阀块（13）和气密舱活塞（14）；
油泵电机（2）通过联轴器（21）与油泵（4）连接，且均固定在气密舱壁（15）的上方；油泵（4）上装有一个油泵进油孔接头（3）和一个油泵出油孔接头（5），油泵进油孔接头（3）与滤器（20）连接，滤器（20）通过三通管（7）与气密舱前端盖（23）上的内油囊油孔接头（17）连接；油泵出油孔接头（5）与单向阀（6）连接，外油囊（9）分别与单向阀（6）和电磁阀（8）的一端连接，电磁阀（8）的另一端与三通管（7）的一端连接。
电磁三通阀组（12）中含有两个电磁三通阀，均为二位三通阀，与气路阀块（13）连接后一端与气密舱连通，另一端与水密舱连通，常通口均与空气泵（11）连接。
2.按照权利要求1所述的一种水下机器人用气动辅助抽排油式浮力调节装置，其特征在于：所述波纹式内油囊（1）可沿轴向伸缩，一端嵌入气密舱前端盖（23）的密封环内以保证密封性，另一端与气密舱活塞（14）的一端连接。
3.按照权利要求1所述的一种水下机器人用气动辅助抽排油式浮力调节装置，其特征在于：所述气密舱活塞（14）的位置随波纹式内油囊（1）内的油量变化而变化，气密舱活塞（14）的另一端与直线位移传感器（10）连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180511 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |