CN110758699A - 一种活塞式上浮下潜机构和水下设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞式上浮下潜机构和水下设备，包括驱动机构、丝杆、活塞和活塞缸，活塞设置在活塞缸内；丝杆的一端插入活塞缸内并与活塞固定连接；丝杆的另一端伸出活塞缸外并与驱动机构连接，丝杆在驱动机构的驱动下做直线往复运动；其中，活塞在丝杆的带动下在活塞缸内来回移动，实现活塞缸的进水或出水，驱动机构提供驱动力，驱动丝杆作直线往复运动，丝杆带动活塞在活塞缸内来回运动，活塞缸进水或出水；进水时，活塞缸的重量增加，安装有本发明的水下设备实现下潜；出水时，活塞缸的重量减少，安装有本发明的水下设备上浮。本发明采用丝杠传动，传动效率高，结构简单紧凑。

Description

一种活塞式上浮下潜机构和水下设备

技术领域

本发明涉及水下设备领域，尤其涉及一种活塞式上浮下潜机构和水下设备。

背景技术

目前水下设备上浮下潜主要是两种方式，调节浮力和调节重力，调节浮力普遍采用油囊方式，油囊方式体积比较大，而且不可避免的漏油会污染水源。传统的重力调节方式通过抛弃压载来完成，不具备重复性，每次下水前均需要重复装载。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种活塞式上浮下潜机构和水下设备，以解决上述技术问题的至少一种。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种活塞式上浮下潜机构，包括驱动机构、丝杆、活塞和活塞缸，所述活塞设置在所述活塞缸内；所述丝杆的一端插入所述活塞缸内并与所述活塞固定连接；所述丝杆的另一端伸出所述活塞缸外并与所述驱动机构连接，所述丝杆在所述驱动机构的驱动下做直线往复运动；其中，所述活塞在所述丝杆的带动下在所述活塞缸内来回移动，实现活塞缸的进水或出水。

本发明的有益效果是：驱动机构提供驱动力，驱动丝杆作直线往复运动，丝杆带动活塞在活塞缸内来回运动，活塞缸进水或出水；进水时，活塞缸的重量增加，安装有本发明的水下设备实现下潜；出水时，活塞缸的重量减少，安装有本发明的水下设备上浮。本发明采用丝杠传动，传动效率高，结构简单紧凑。本发明采用的是调节重力方式，适合于中小型水下设备的上浮下潜，结构紧凑，效率高，可往复调节。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括与所述丝杆平行并排设置的辅助杆，所述辅助杆一端与所述活塞固定连接，另一端穿过所述活塞缸。

采用上述进一步方案的有益效果是：所述丝杆在所述驱动机构的驱动下做直线往复运动时，所述活塞在所述丝杆的带动下在所述活塞缸内来回移动，而辅助杆相对所述活塞缸做之间运动，可以限制活塞的转动，避免活塞发生转动。

进一步，所述驱动机构包括电机、主动轮、从动轮和丝母，所述电机的输出端与所述主动轮固定连接，所述主动轮与所述从动轮相互啮合，所述从动轮固定套设在所述丝母的外侧，所述丝杆穿设在所述丝母上并与所述丝母螺纹连接；所述丝杆、丝母和从动轮同轴设置；其中，所述丝母的转动带动所述丝杆沿所述丝母的轴向做直线往复运动。

采用上述进一步方案的有益效果是：电机提供动力驱动主动轮转动，主动轮的转动带动与之啮合的从动轮转动，从动轮的转动带动丝母转动；由于丝母的从动轮固定连接，所以丝母只有转动而没有轴向移动，丝母和丝杆螺纹连接，在丝母转动时，丝杆做直线运动，带动活塞移动，采用丝杠传动，传动效率高，结构简单紧凑。

进一步，所述从动轮包括从动齿轮和固定筒，所述从动齿轮固定套设在所述固定套的外周侧，所述从动齿轮与所述主动轮啮合，所述固定筒固定套设在所述丝母的外侧。

采用上述进一步方案的有益效果是：直接将从动齿轮固定套设在所述固定套的外周侧，而所述固定筒固定套设在所述丝母的外侧，丝杆穿设在丝母内，该结构力矩小，结构稳定性高。

进一步，还包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承安装在所述固定套远离所述丝母的一侧，所述第二轴承安装在所述丝母远离所述固定套的一侧。

采用上述进一步方案的有益效果是：第一轴承和第二轴承支撑旋转的固定套和丝母，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。

进一步，包括限位片和限位开关，所述限位片安装在所述丝杆远离所述活塞杆的一端；所述限位开关与所述电机连接；其中，所述限位片随所述丝杆移动到预设位置时，触碰所述限位开关，所述限位开关关闭所述电机。

进一步，所述限位开关的数量为两个，分别为第一限位开关和第二限位开关，当所述限位片朝远离所述活塞缸的方向移动至触碰所述第一限位开关，所述第一限位开关关闭所述电机；当所述限位片朝靠近所述活塞缸的方向移动至触碰所述第二限位开关，所述第二限位开关关闭所述电机。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置限位片和限位开关，可以控制最大进水量和出水量，实现左右两个极限位置的定位。

进一步，还包括活塞固定板和丝杆限位件，所述丝杆包括依次连接的螺纹段、方形段和连接段，所述螺纹段与所述丝母螺纹连接，所述方形段上套设有所述活塞固定板；所述连接段固定连接有所述丝杆限位件；所述活塞固定板夹设在所述螺纹段与所述丝杆限位件之间；所述活塞固定板通过螺栓与所述活塞固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：活塞固定板安装在方形段上，方形段的截面为方形，活塞固定板与活塞固定连接，活塞不发生转动，活塞固定板也就不发生转动，因此活塞固定板限制丝杆进行转动；所述活塞固定板夹设在所述螺纹段与所述丝杆限位件之间，这样，在丝杆移动时，可以防止丝杆脱落。

进一步，所述活塞靠近所述丝杆的一侧开设有用于容纳所述光滑段和所述丝杆限位件的安装孔。

采用上述进一步方案的有益效果是：方便活塞固定板的安装。

另一方面，本发明提供一种水下设备，包括上述的一种活塞式上浮下潜机构。

采用本方案的有益效果是：本方案具有上述一种活塞式上浮下潜机构的全部有益效果，在此就不再赘述。

附图说明

图1为本发明一种活塞式上浮下潜机构剖面示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、活塞，2、活塞缸，3、丝杆，4、从动轮，5、第二限位开关，6、第一限位开关，7、限位片，8、电机，9、主动轮，10、丝母，11、壳体，12、第一轴承，13、第一轴承座，14、第二轴承，15、第二轴承座，16、活塞固定板，17、丝杆限位件，18、安装孔，19、辅助杆，20、电机安装架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1所示，一种活塞式上浮下潜机构，包括驱动机构、丝杆3、活塞1和活塞缸2，所述活塞1设置在所述活塞缸2内；所述丝杆3的一端插入所述活塞缸2内并与所述活塞1固定连接；所述丝杆3的另一端伸出所述活塞缸2外并与所述驱动机构连接，所述丝杆3在所述驱动机构的驱动下做直线往复运动；其中，所述活塞1在所述丝杆3的带动下在所述活塞缸2内来回移动，实现活塞缸2的进水或出水。

本实施例的有益效果是：驱动机构提供驱动力，驱动丝杆3作直线往复运动，丝杆3带动活塞1在活塞缸2内来回运动，活塞缸2进水或出水；进水时，活塞缸2的重量增加，安装有本发明的水下设备实现下潜；出水时，活塞缸2的重量减少，安装有本发明的水下设备上浮。本发明采用丝杠传动，传动效率高，结构简单紧凑。

实施例2

如图1所示，一种活塞式上浮下潜机构，包括驱动机构、丝杆3、活塞1和活塞缸2，所述活塞1设置在所述活塞缸2内；所述丝杆3的一端插入所述活塞缸2内并与所述活塞1固定连接；所述丝杆3的另一端伸出所述活塞缸2外并与所述驱动机构连接，所述丝杆3在所述驱动机构的驱动下做直线往复运动；其中，所述活塞1在所述丝杆3的带动下在所述活塞缸2内来回移动，实现活塞缸2的进水或出水。

具体的，实施例中，活塞缸2远离驱动机构的一侧上开设有若干进出水孔。驱动机构提供驱动力，驱动丝杆3作直线往复运动，丝杆3带动活塞1在活塞缸2内来回运动，活塞缸2进水或出水；进水时，活塞缸2的重量增加，安装有本发明的水下设备实现下潜；出水时，活塞缸2的重量减少，安装有本发明的水下设备上浮。本发明采用丝杠传动，传动效率高，结构简单紧凑。

还包括与所述丝杆3平行并排设置的辅助杆19，所述辅助杆19一端与所述活塞1固定连接，另一端穿过所述活塞缸2。

所述丝杆3在所述驱动机构的驱动下做直线往复运动时，所述活塞1在所述丝杆3的带动下在所述活塞缸2内来回移动，而辅助杆19相对所述活塞缸2做之间运动，可以限制活塞1的转动，避免活塞1发生转动。

具体的，所述驱动机构包括电机8、主动轮9、从动轮4和丝母10，所述电机8的输出端与所述主动轮9固定连接，所述主动轮9与所述从动轮4相互啮合，所述从动轮4固定套设在所述丝母10的外侧，所述丝杆3穿设在所述丝母10上并与所述丝母10螺纹连接；所述丝杆3、丝母10和从动轮4同轴设置；其中，所述丝母10的转动带动所述丝杆3沿所述丝母10的轴向做直线往复运动。

具体的，电机为步进减速电机。电机8提供动力驱动主动轮9转动，主动轮9的转动带动与之啮合的从动轮4转动，从动轮4的转动带动丝母10转动；由于丝母10的从动轮4固定连接，所以丝母10只有转动而没有轴向移动，丝母10和丝杆3螺纹连接，在丝母10转动时，丝杆3做直线运动，带动活塞1移动，采用丝杠传动，传动效率高，结构简单紧凑。

具体的，所述从动轮4包括从动齿轮和固定筒，所述从动齿轮固定套设在所述固定套的外周侧，所述从动齿轮与所述主动轮9啮合，所述固定筒固定套设在所述丝母10的外侧。

直接将从动齿轮固定套设在所述固定套的外周侧，而所述固定筒固定套设在所述丝母10的外侧，丝杆3穿设在丝母10内，该结构力矩小，结构稳定性高。

具体的，还包括第一轴承12和第二轴承14，所述第一轴承12安装在所述固定套远离所述丝母10的一侧，所述第二轴承14安装在所述丝母10远离所述固定套的一侧。

第一轴承12和第二轴承14支撑旋转的固定套和丝母10，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。

具体的，图1中，第一轴承12远离固定筒的一侧设有第一轴承座13，第二轴承14远离丝母10的一侧设有第二轴承座15，第二轴承座15穿设在活塞缸2的一端面上。

一种活塞式上浮下潜机构，还包括限位片和限位开关，所述限位片安装在所述丝杆3远离所述活塞1杆的一端；所述限位开关与所述电机8连接；其中，所述限位片随所述丝杆3移动到预设位置时，触碰所述限位开关，所述限位开关关闭所述电机8。

优选的，所述限位开关的数量为两个，分别为第一限位开关6和第二限位开关5，当所述限位片朝远离所述活塞缸2的方向移动至触碰所述第一限位开关6，所述第一限位开关6关闭所述电机8；当所述限位片朝靠近所述活塞缸2的方向移动至触碰所述第二限位开关5，所述第二限位开关5关闭所述电机8。

通过设置限位片和限位开关，可以控制最大进水量和出水量，实现左右两个极限位置的定位。

如图1所示，还包括开关安装架，开关安装架与丝杆3平行设置，开关安装架的一端与活塞缸2的一侧壁固定连接，两限位开关沿开关安装架的长度方向安装，限位片在第一限位开关6和第二限位开关5之间移动，正常运作时，限位片不会触碰到第一限位开关6和第二限位开关5，电机8的正反转控制丝杆3的往复运动，第一限位开关6和第二限位开关5起到了保护作用。

一种活塞式上浮下潜机构，还包括活塞固定板16和丝杆限位件17丝杆限位件17，所述丝杆3包括依次连接的螺纹段、方形段和连接段，所述螺纹段与所述丝母10螺纹连接，所述方形段上套设有所述活塞固定板16；所述连接段固定连接有所述丝杆限位件17丝杆限位件17；所述活塞固定板16夹设在所述螺纹段与所述丝杆限位件17丝杆限位件17之间；所述活塞固定板16通过螺栓与所述活塞1固定连接。

活塞固定板16安装在方形段上，方形段的截面为方形，活塞固定板16与活塞1固定连接，活塞1不发生转动，活塞固定板16也就不发生转动，因此活塞固定板16限制丝杆3进行转动；所述活塞固定板16夹设在所述螺纹段与所述丝杆限位件17丝杆限位件17之间，这样，在丝杆3移动时，可以防止丝杆3脱落。

优选的，所述活塞1靠近所述丝杆3的一侧开设有用于容纳所述光滑段和所述丝杆限位件17丝杆限位件17的安装孔18。方便活塞固定板16的安装。具体的，所述丝杆限位件为六角螺母。

具体的，如图1所示，本实施例还包括壳体11和电机安装架20，电机安装架20一端固定套设在固定筒的外侧，一端与电机8固定连接。壳体11与活塞缸2固定连接，从动轮4、丝母10、第一轴承12、第一轴承座13、第二轴承14、第二轴承座15均安装在壳体11内，主动轮9穿过壳体11与从动轮4啮合。

本实施例中，固定连接均通过螺栓紧固，方便拆卸，便于组装。

实施例3

一种水下设备，包括上述的一种活塞式上浮下潜机构。

本实施例的有益效果是：本方案具有上述一种活塞式上浮下潜机构的全部有益效果，在此就不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“实施例二”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活塞式上浮下潜机构，其特征在于，包括驱动机构、丝杆、活塞和活塞缸，所述活塞设置在所述活塞缸内；所述丝杆的一端插入所述活塞缸内并与所述活塞固定连接；所述丝杆的另一端伸出所述活塞缸外并与所述驱动机构连接，所述丝杆在所述驱动机构的驱动下做直线往复运动；其中，所述活塞在所述丝杆的带动下在所述活塞缸内来回移动，实现活塞缸的进水或出水。

2.根据权利要求1所述一种活塞式上浮下潜机构，其特征在于，还包括与所述丝杆平行并排设置的辅助杆，所述辅助杆一端与所述活塞固定连接，另一端穿过所述活塞缸。

3.根据权利要求2所述一种活塞式上浮下潜机构，其特征在于，所述驱动机构包括电机、主动轮、从动轮和丝母，所述电机的输出端与所述主动轮固定连接，所述主动轮与所述从动轮相互啮合，所述从动轮固定套设在所述丝母的外侧，所述丝杆穿设在所述丝母上并与所述丝母螺纹连接；所述丝杆、丝母和从动轮同轴设置；其中，所述丝母的转动带动所述丝杆沿所述丝母的轴向做直线往复运动。

4.根据权利要求3所述一种活塞式上浮下潜机构，其特征在于，所述从动轮包括从动齿轮和固定筒，所述从动齿轮固定套设在所述固定套的外周侧，所述从动齿轮与所述主动轮啮合，所述固定筒固定套设在所述丝母的外侧。

5.根据权利要求4任一项所述一种活塞式上浮下潜机构，其特征在于，还包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承安装在所述固定套远离所述丝母的一侧，所述第二轴承安装在所述丝母远离所述固定套的一侧。

6.根据权利要求3所述一种活塞式上浮下潜机构，其特征在于，包括限位片和限位开关，所述限位片安装在所述丝杆远离所述活塞杆的一端；所述限位开关与所述电机连接；其中，所述限位片随所述丝杆移动到预设位置时，触碰所述限位开关，所述限位开关关闭所述电机。

7.根据权利要求6所述一种活塞式上浮下潜机构，其特征在于，所述限位开关的数量为两个，分别为第一限位开关和第二限位开关，当所述限位片朝远离所述活塞缸的方向移动至触碰所述第一限位开关，所述第一限位开关关闭所述电机；当所述限位片朝靠近所述活塞缸的方向移动至触碰所述第二限位开关，所述第二限位开关关闭所述电机。

8.根据权利要求3所述一种活塞式上浮下潜机构，其特征在于，还包括活塞固定板和丝杆限位件，所述丝杆包括依次连接的螺纹段、方形段和连接段，所述螺纹段与所述丝母螺纹连接，所述方形段上套设有所述活塞固定板；所述连接段固定连接有所述丝杆限位件；所述活塞固定板夹设在所述螺纹段与所述丝杆限位件之间；所述活塞固定板通过螺栓与所述活塞固定连接。

9.根据权利要求8所述一种活塞式上浮下潜机构，其特征在于，所述活塞靠近所述丝杆的一侧开设有用于容纳所述光滑段和所述丝杆限位件的安装孔。

10.一种水下设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的一种活塞式上浮下潜机构。

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