CN109360749A - 一种深海环境下应用的水密行程开关 - Google Patents

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赵金才
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Abstract

本发明提出一种深海环境下件下应用的水密行程开关，包括耐压壳体、顶盖、平衡顶杆、微动开关、复位弹簧以及密封端盖。本发明采用平衡式弹簧顶杆结构其应用条件可以不受工作深度的限制，满足深海环境条件下的使用要求，同时实现外部运动部件与内部微动开关的可靠位移传递，用于控制深海工作环境下设备的行程及限位保护。微动开关安装在密封的耐压壳体中，通过耐压水密连接器与外部实现供电及信号的密封连接，通过平衡式顶杆实现与外部运动部件的位移、力的传递，通过顶杆上的复位弹簧实现初始复位。本发明采用平衡式弹簧顶杆结构和耐压水密连接器等形式，其应用条件可以不受工作深度的限制，实现了工业等级微动开关在深海环境下的应用，具有重要的经济和实用价值。

Description

一种深海环境下应用的水密行程开关
技术领域
本发明涉及水密行程开关技术领域，具体为一种深海环境下应用的水密行程开关，适用于深海环境下根据运动部件的位置或动作指令进行行程控制的场合。
背景技术
行程开关又称限位开关或位置开关，由物体的位移来决定电路通断的开关。它是一种根据运动部件的行程位置而切换电路工作状态的控制电器。目前工业上行程控制系统中使用的行程开关种类很多，有按钮式、滑轮式和推杆式等，它们都是利用产生机械运动部件的碰撞来控制行程开关触头动作的。这种开关具有可靠性高，抗干扰能力强等优点。但是市场上通用的行程开关的防水等级最高为IP67级，只能在水下0m～10m的环境下工作，无法满足在深海环境下长时间可靠工作的要求。因此，设计一种全密封、高可靠性的机械式行程开关，对于在深海环境下根据运动部件的位置或动作指令进行行程控制或安全保护的装备来说，具有重要的意义。
发明内容
为解决深海环境下，深海装备运动部件行程控制或安全保护的技术问题，实现深海装备位移部件的自动停车、反转或换向，实现机械运动控制和安全保护，本发明提出一种深海环境下应用的水密行程开关。
本发明的技术方案为：
所述一种深海环境下应用的水密行程开关，其特征在于：包括耐压壳体(1)、顶盖(2)、平衡顶杆(5)、微动开关(4)、复位弹簧(8)以及密封端盖(11)；
所述耐压壳体(1)上端与顶盖(2)密封固定连接；顶盖(2)中密封安装有耐压水密连接器(3)；耐压壳体(1)下端侧壁上开有同轴孔，其中一侧为通孔，另一侧为外大内小的台阶通孔；
所述微动开关(4)固定安装在耐压壳体(1)内部，并与耐压水密连接器(3)连接，通过耐压水密连接器(3)传递信号；
所述平衡顶杆(5)穿过耐压壳体(1)下端侧壁上的同轴孔，安装在耐压壳体(1)中，平衡顶杆(5)两端伸出耐压壳体(1)；其中平衡顶杆(5)与耐压壳体(1)下端侧壁一侧的通孔通过动密封配合；所述平衡顶杆(5)上具有轴肩，轴肩位于耐压壳体(1)下端侧壁另一侧的台阶通孔内，复位弹簧(8)套在平衡顶杆(5)上，两端受台阶通孔台阶面和轴肩的约束处于受压状态；轴肩外侧套有密封端盖(11)，且平衡顶杆(5)端部伸出密封端盖(11)；所述密封端盖(11)内孔与平衡顶杆(5)通过动密封配合，所述密封端盖(11)外侧壁与耐压壳体(1)下端侧壁台阶通孔静密封配合，并固定连接；且平衡顶杆(5)处于平衡状态时，轴肩受复位弹簧(8)预紧压力抵在密封端盖(11)内端面上；
所述平衡顶杆(5)中部具有两个相互平行的具有高度差的平面，两个平面之间采用斜面过渡，且两个相互平行平面中的位置较高的平面靠近轴肩一侧；当平衡顶杆(5)处于平衡状态时，微动开关(4)的触点与斜面接触；
所述平衡顶杆(5)上还开有沿轴向的槽，能够与防转销(7)配合，防止平衡顶杆(5)转动。
进一步的优选方案，所述一种深海环境下应用的水密行程开关，其特征在于：平衡顶杆(5)两端为圆弧面，且两端圆弧面的直径相等。
进一步的优选方案，所述一种深海环境下应用的水密行程开关，其特征在于：所述平衡顶杆(5)中部的两个平面的高度差等于微动开关(4)的最佳动作行程。
有益效果
本发明为全密封结构，采用平衡式弹簧顶杆结构和耐压水密连接器等形式，其应用条件可以不受工作深度的限制，实现了工业等级微动开关在深海环境下的应用，具有明显的独创性，该结构形式在保证产品小型化特点的同时，具有灵敏度高、结构简单、可靠性高、抗干扰能力强等优点，具有重要的经济和实用价值。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1：水密行程开关主视图；
图2：水密行程开关俯视图；
图3：图2的A-A剖视图；
图4：复位弹簧图；
图5：平衡顶杆图；
图6：图5的A-A剖视图；
其中：1-耐压壳体；2-顶盖；3-耐压水密连接器；4-微动开关；5-平衡顶杆；6-大静密封圈；7-防转销；8-复位弹簧；9-动密封圈；10-小静密封圈；11-密封端盖；12-微动开关安装架。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提出的一种深海环境下件下应用的水密行程开关，采用平衡式弹簧顶杆结构其应用条件可以不受工作深度的限制，满足深海环境条件下的使用要求，同时实现外部运动部件与内部微动开关的可靠位移传递，用于控制深海工作环境下设备的行程及限位保护。微动开关安装在密封的耐压壳体中，通过耐压水密连接器与外部实现供电及信号的密封连接，通过平衡式顶杆实现与外部运动部件的位移、力的传递，通过顶杆上的复位弹簧实现初始复位。
如图所示，该深海环境下应用的水密行程开关，包括耐压壳体1、顶盖2、平衡顶杆5、微动开关4、复位弹簧8以及密封端盖11。
所述耐压壳体1上端与顶盖2通过螺钉和大静密封圈6密封固定连接；顶盖2中密封安装有耐压水密连接器3。
耐压壳体1下端侧壁上开有同轴孔，其中图中左侧为通孔，右侧为外大内小的台阶通孔。左侧通孔内装有动密封圈9，用于与平衡顶杆5配合实现与外部动密封。
所述微动开关4通过螺钉安装在微动开关安装架12上，微动开关安装架12固定在耐压壳体1内部；所述微动开关4与耐压水密连接器3连接，微动开关4的电器信号通过耐压水密连接器3与深海装备运动部件连接。
所述微动开关是一种施压促动的快速开关，又叫灵敏开关。其工作原理是外机械力通过传动元件将力作用于动作簧片上，产生瞬时动作，使动作簧片末端的动触点与静触点快速接通或断开。当传动元件上的作用力移去后，动作簧片产生反向动作力，瞬时完成反向动作。
所述平衡顶杆5穿过耐压壳体1下端侧壁上的同轴孔，安装在耐压壳体1中，平衡顶杆5两端伸出耐压壳体1，其中平衡顶杆5左端与耐压壳体1下端侧壁左侧通孔通过动密封圈9实现动密封配合。
所述平衡顶杆5上具有轴肩，轴肩位于耐压壳体1下端侧壁另一侧的台阶通孔内，复位弹簧8套在平衡顶杆5上，两端受台阶通孔台阶面和轴肩的约束处于受压状态。本实施例中，复位弹簧8的刚度为20N/mm，自由长度为20mm，安装高度为17mm，压并高度为10mm。
轴肩外侧套有密封端盖11，且平衡顶杆5端部伸出密封端盖11。所述密封端盖11内孔与平衡顶杆5也通过动密封圈9实现动密封配合，所述密封端盖11外侧壁与耐压壳体1下端侧壁台阶通孔通过小静密封圈10实现静密封配合，并通过端面螺钉固定安装在耐压壳体1上。安装密封端盖11时，其端面与平衡顶杆5的轴肩接触，给复位弹簧7施加一定的预紧力。由于平衡顶杆5两端伸出耐压壳体1，并与耐压壳体1密封，平衡顶杆5两端为圆弧面，且两端圆弧面的直径相等，在任意工作深度平衡顶杆5两端受力平衡，因此平衡顶杆5只受到复位弹簧的预紧力，与工作深度无关。该预紧力可保证在任意工作深度范围内不会由于深度的变化引起行程开关误动作。
所述平衡顶杆5中部具有两个相互平行的具有高度差的平面，两个平面之间采用斜面过渡，且两个相互平行平面中的位置较高的平面靠近轴肩一侧；当平衡顶杆5处于平衡状态时，微动开关4的触点与斜面接触；所述平衡顶杆5中部的两个平面的高度差等于微动开关4的最佳动作行程。
所述平衡顶杆5上还开有沿轴向的槽，能够与固定在耐压壳体1上的防转销7配合，防止平衡顶杆5转动。
在实际使用中，将水密行程开关安装在预先安排的位置，平衡顶杆两端伸出耐压壳体，并与壳体密封，平衡顶杆两端直径相等，在任意工作深度顶杆两端受力平衡，因此平衡顶杆只受到弹簧的预紧力。当装于深海设备机械运动部件上的工作模块撞击水密行程开关的平衡顶杆5时，平衡顶杆5所受到的轴向力大于复位弹簧8的预紧力58N时，产生轴向运动(位移)，当位移大于2mm时，其中间部位的斜面触发装在耐压壳体1内部的微动开关4触点迅速接通，从而实现电路的切换，达到控制运动部件行程位置的目的，实现深海设备的自动停车、反转或换向，控制机械运动或实现安全保护。当运动部件上的模块返回时，平衡顶杆5上的作用力去除，复位弹簧8产生反向动作力98N，使平衡顶杆5瞬时完成反向运动(位移)，当位移大于2mm时，微动开关4迅速断开，恢复到初始状态(位置)，等待下一个指令信号。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种深海环境下应用的水密行程开关，其特征在于：包括耐压壳体(1)、顶盖(2)、平衡顶杆(5)、微动开关(4)、复位弹簧(8)以及密封端盖(11)；
所述耐压壳体(1)上端与顶盖(2)密封固定连接；顶盖(2)中密封安装有耐压水密连接器(3)；耐压壳体(1)下端侧壁上开有同轴孔，其中一侧为通孔，另一侧为外大内小的台阶通孔；
所述微动开关(4)固定安装在耐压壳体(1)内部，并与耐压水密连接器(3)连接，通过耐压水密连接器(3)传递信号；
所述平衡顶杆(5)穿过耐压壳体(1)下端侧壁上的同轴孔，安装在耐压壳体(1)中，平衡顶杆(5)两端伸出耐压壳体(1)；其中平衡顶杆(5)与耐压壳体(1)下端侧壁一侧的通孔通过动密封配合；所述平衡顶杆(5)上具有轴肩，轴肩位于耐压壳体(1)下端侧壁另一侧的台阶通孔内，复位弹簧(8)套在平衡顶杆(5)上，两端受台阶通孔台阶面和轴肩的约束处于受压状态；轴肩外侧套有密封端盖(11)，且平衡顶杆(5)端部伸出密封端盖(11)；所述密封端盖(11)内孔与平衡顶杆(5)通过动密封配合，所述密封端盖(11)外侧壁与耐压壳体(1)下端侧壁台阶通孔静密封配合，并固定连接；且平衡顶杆(5)处于平衡状态时，轴肩受复位弹簧(8)预紧压力抵在密封端盖(11)内端面上；
所述平衡顶杆(5)中部具有两个相互平行的具有高度差的平面，两个平面之间采用斜面过渡，且两个相互平行平面中的位置较高的平面靠近轴肩一侧；当平衡顶杆(5)处于平衡状态时，微动开关(4)的触点与斜面接触；
所述平衡顶杆(5)上还开有沿轴向的槽，能够与防转销(7)配合，防止平衡顶杆(5)转动。
2.根据权利要求1所述一种深海环境下应用的水密行程开关，其特征在于：平衡顶杆(5)两端为圆弧面，且两端圆弧面的直径相等。
3.根据权利要求2所述一种深海环境下应用的水密行程开关，其特征在于：所述平衡顶杆(5)中部的两个平面的高度差等于微动开关(4)的最佳动作行程。
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