CN108609146B - 一种可用于水下环境的压力补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水下机器人工程设备，具体地说是一种可用于水下环境的压力补偿装置，皮囊的开口端安装于套筒与端盖之间，皮囊的底部通过皮囊压盖安装在活塞上，直线位移传感器的一端安装在端盖上，另一端依次穿过皮囊压盖、活塞，传感器套筒由直线位移传感器的另一端套在直线位移传感器上，并与活塞相连、随活塞相对直线位移传感器往复滑动；弹簧套在传感器套筒上，一端与活塞相连，另一端连接于套筒的底部，在套筒上开有进水孔，端盖上安装有向压力补偿装置内注入补偿油的管接头，活塞在外界海水压力发生变化时带动皮囊沿活塞的轴向往复滑动实现压力补偿。本发明具有结构紧凑、可靠性高、精度高、可全海深工作等优点。
Description
技术领域
本发明涉及水下机器人工程设备，具体地说是一种可用于水下环境的压力补偿装置。
背景技术
目前在水下机器人领域，补偿系统已成为水下机器人必不可少的单元之一，其中压力补偿装置是补偿系统实现充油结构内部压力与外界海水压力平衡的核心元件，现有的压力补偿装置有皮囊式、金属薄膜式和波纹管式等类型，在水下机器人领域具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可用于水下环境的压力补偿装置。该压力补偿装置采用弹簧活塞式结构引导皮囊运动，可实现补偿油体积的精确、实时监测，这种形式的压力补偿装置结构更紧凑、精确性更高。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括密封连接的套筒、端盖及分别容置于该套筒与端盖围成空间内的皮囊、皮囊压盖、活塞、直线位移传感器、传感器套筒、弹簧，其中皮囊的开口端安装于所述套筒与端盖之间，该皮囊的底部通过所述皮囊压盖安装在所述活塞上，所述直线位移传感器的一端安装在端盖上，另一端依次穿过所述皮囊压盖、活塞，所述传感器套筒由直线位移传感器的另一端套在该直线位移传感器上，并与所述活塞相连、随该活塞相对直线位移传感器往复滑动；所述弹簧套在传感器套筒上，一端与所述活塞相连，另一端连接于所述套筒的底部，在该套筒上开有进水孔，所述端盖上安装有向所述压力补偿装置内注入补偿油的管接头，所述活塞在外界海水压力发生变化时带动皮囊沿活塞的轴向往复滑动实现压力补偿；
其中：所述套筒底部的中间部分沿轴向向内延伸、形成中空的延伸部，所述直线位移传感器的另一端及传感器套筒的另一端均插入该延伸部内，所述弹簧套在传感器套筒及延伸部上；所述活塞的轴向截面呈“凹”形，该活塞与皮囊压盖、传感器套筒共同组成运动部件，并与所述套筒形成的运动空间实现弹簧的导向；
所述活塞与皮囊之间以及活塞与传感器套筒之间分别安装有隔绝补偿油和海水的密封圈；
所述直线位移传感器的一端通过传感器压盖固定在端盖的内部，该直线位移传感器的滑环与所述传感器套筒的内壁相连，随该传感器套筒滑动；
所述端盖上分别安装有水密接插件及排气阀。
本发明的优点与积极效果为：
1.结构紧凑、可靠性高：本发明将直线位移传感器内置于补偿装置内部，避免占用额外安装空间，且直线位移传感器置于补偿油中，避免了外界环境引起传感器故障，在深海环境中具有更高的可靠性。
2.精度高：本发明中的弹簧、活塞引导皮囊运动，将补偿油体积变化转换为活塞位移变化，可实现实时连续检测且监测精度高。
3.可全海深工作：本发明将直线位移传感器内置，无需为直线位移传感器单独设计隔离舱，所以本发明可全海深工作。
附图说明
图1为本发明的内部结构剖视图；
图2为图1的左视图；
图3为本发明注入补偿油后的内部结构剖视图；
图4为图3中的A—A剖视图；
其中：1为皮囊，2为套筒，3为端盖，4为皮囊压盖，5为活塞，6为直线位移传感器，7为传感器压盖，8为水密接插件，9为排气阀，10为管接头，11为传感器套筒，12为弹簧，13为延伸部，14为进水孔，15为滑环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～4所示，本发明包括皮囊1、套筒2、端盖3、皮囊压盖4、活塞5、直线位移传感器6、传感器压盖7、水密接插件8、排气阀9、管接头10、传感器套筒11及弹簧12，其中套筒2与端盖3密封连接，皮囊1、皮囊压盖4、活塞5、直线位移传感器6、传感器套筒11和弹簧12均容置于套筒2与端盖3围成的空间内，皮囊1开口端的密封法兰安装于套筒2与端盖3之间，该皮囊1的底部通过皮囊压盖4固定于活塞5上，通过活塞5的导向作用将补偿油体积变化转换为位移变化，进而实现补偿油体积的精准测量。直线位移传感器6的一端通过传感器压盖7固定在端盖3的内部，另一端依次穿过皮囊压盖4、活塞5。传感器套筒11由直线位移传感器6的另一端套在该直线位移传感器6上，并与活塞5相连、随该活塞5相对直线位移传感器6往复滑动。直线位移传感器6的滑环15与传感器套筒11的内壁相连，随该传感器套筒11滑动。
套筒2底部的中间部分沿轴向向内延伸、形成中空的延伸部13，直线位移传感器6的另一端及传感器套筒11的另一端均插入该延伸部13内。弹簧12套在传感器套筒11及延伸部13上，一端与活塞5相连，另一端连接于套筒2的底部。在套筒2底部、延伸部13的周围开有进水孔14。活塞5的轴向截面呈“凹”形，该活塞5与皮囊压盖4、传感器套筒11共同组成运动部件，并与套筒2形成的运动空间可实现弹簧12的导向功能。活塞5与皮囊1之间以及活塞5与传感器套筒11之间分别安装有隔绝补偿油和海水的密封圈。
端盖3上分别安装有水密接插件8、排气阀9及向压力补偿装置内注入补偿油的管接头10，水密接插件8与直线位移传感器6电连接。
本发明的工作原理为：
通过管接头10向补偿装置内注入补偿油，补偿油克服弹簧12的压力驱动活塞5向右移动，弹簧12在活塞5、套筒2等元件的导向作用下被压缩，补偿油存储于皮囊1与端盖3形成的密闭空间内，通过排气阀9将补偿油上部的空气排净，如图3所示。
本发明通过管接头10与其他被补偿机构相连通。当水下机器人下潜时，本发明外界海水压力不断升高，海水由进水孔14进入到套筒2内，压力作用于活塞5之上，补偿油体积被压缩，活塞5向左移动，实现补偿装置内部压力与外界海水压力平衡，如图1所示。反之，当水下机器人上浮时，外界海水压力降低，补偿油体积增大，推动活塞5向右移动，始终保持补偿装置的内外压力平衡。直线位移传感器6可实时、连续检测油位，直线位移传感器信号通过水密接插件8传输至监测系统。
本发明提供了一种可用于水下环境的压力补偿装置，它具有结构紧凑、可靠性高、精度高、可全海深工作等诸多优点，为水下机器人等海洋装备提供了一种可靠的压力补偿装置。
Claims (6)
1.一种可用于水下环境的压力补偿装置，其特征在于：包括密封连接的套筒(2)、端盖(3)及分别容置于该套筒(2)与端盖(3)围成空间内的皮囊(1)、皮囊压盖(4)、活塞(5)、直线位移传感器(6)、传感器套筒(11)、弹簧(12)，其中皮囊(1)的开口端安装于所述套筒(2)与端盖(3)之间，该皮囊(1)的底部通过所述皮囊压盖(4)安装在所述活塞(5)上，所述直线位移传感器(6)的一端安装在端盖(3)上，另一端依次穿过所述皮囊压盖(4)、活塞(5)，所述传感器套筒(11)由直线位移传感器(6)的另一端套在该直线位移传感器(6)上，并与所述活塞(5)相连、随该活塞(5)相对直线位移传感器(6)往复滑动；所述弹簧(12)套在传感器套筒(11)上，一端与所述活塞(5)相连，另一端连接于所述套筒(2)的底部，在该套筒(2)上开有进水孔(14)，所述端盖(3)上安装有向所述压力补偿装置内注入补偿油的管接头(10)，所述活塞(5)在外界海水压力发生变化时带动皮囊(1)沿活塞(5)的轴向往复滑动实现压力补偿。
2.根据权利要求1所述的可用于水下环境的压力补偿装置，其特征在于：所述套筒(2)底部的中间部分沿轴向向内延伸、形成中空的延伸部(13)，所述直线位移传感器(6)的另一端及传感器套筒(11)的另一端均插入该延伸部(13)内，所述弹簧(12)套在传感器套筒(11)及延伸部(13)上。
3.根据权利要求2所述的可用于水下环境的压力补偿装置，其特征在于：所述活塞(5)的轴向截面呈“凹”形，该活塞(5)与皮囊压盖(4)、传感器套筒(11)共同组成运动部件，并与所述套筒(2)形成的运动空间实现弹簧(12)的导向。
4.根据权利要求1所述的可用于水下环境的压力补偿装置，其特征在于：所述活塞(5)与皮囊(1)之间以及活塞(5)与传感器套筒(11)之间分别安装有隔绝补偿油和海水的密封圈。
5.根据权利要求1所述的可用于水下环境的压力补偿装置，其特征在于：所述直线位移传感器(6)的一端通过传感器压盖(7)固定在端盖(3)的内部，该直线位移传感器(6)的滑环(15)与所述传感器套筒(11)的内壁相连，随该传感器套筒(11)滑动。
6.根据权利要求1所述的可用于水下环境的压力补偿装置，其特征在于：所述端盖(3)上分别安装有水密接插件(8)及排气阀(9)。
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