CN111891322A - 一种浮力调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮力调节装置，包括皮囊、油箱和液压油路；所述油箱包括油箱端盖和波纹管，所述波纹管为上下开口的筒体结构，所述油箱端盖包括油箱上端盖和油箱下端盖；所述油箱端盖上分别设有回油口、排油口和排气孔；液压油路包括排油管和回油管，所述排油管的一端与油箱排油口连接，另一端与皮囊进油口连接；所述回油管的一端与油箱回油口连接，另一端与皮囊出油口连接；所述排油管上安装有齿轮泵和单向阀，所述回油管上安装有电磁阀；本申请通过采用波纹管油箱，只需要设置一个齿轮泵用于排油，利用油箱内外部压力差实现自动回油，能够有效节约水下潜器的成本及降低水下潜器的能耗。

Description

一种浮力调节装置

技术领域

本发明涉及海洋探测装备技术领域，具体涉及一种浮力调节装置。

背景技术

水下滑翔机、ARGOS剖面浮标等水下潜器是常见的海洋探测设备，因为其体积小、长时序、大范围且高自治性的特点，而被广泛的应用于海洋信息观测以及海洋开发利用之中。浮力调节装置是这些水下潜器的主要动力部件，通过浮力调节装置调节其浮力，使其下潜和上浮，不需要外加其他动力装置，使其能耗低，续航时间长。

现有的水下潜器的浮力调节装置通常包括外油囊和内油箱，内油箱采用皮囊式内油箱进行储油，在进行浮力调节时需要两级液压泵实现高压下排油工作，存在结构复杂、能耗高等缺点。如公开号为CN110667810A的中国发明专利，其公开了“一种水下滑翔机浮力调节装置”，其通过设置左右油腔，在水下滑翔机上浮和下潜时，通过不同的油腔与活塞主体和活塞杆实现液压缸的功能，另一油腔实现油箱的功能，通过活塞主体移动方式的切换，使左右油腔的功能随之切换，实现浮力调节，其结构和控制均较为复杂。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种结构简单的浮力调节装置。

本发明所采用的技术方案是：

一种浮力调节装置，包括皮囊、油箱和液压油路；

所述油箱包括油箱端盖和波纹管，所述波纹管为上下开口的筒体结构，所述油箱端盖包括油箱上端盖和油箱下端盖，所述油箱下端盖固定在波纹管的下端，以封闭其下端开口，所述油箱上端盖可拆卸连接在波纹管的上端，以封闭其上端开口；所述油箱端盖上分别设有回油口、排油口和排气孔；

液压油路包括排油管和回油管，所述排油管的一端与油箱排油口连接，另一端与皮囊进油口连接；所述回油管的一端与油箱回油口连接，另一端与皮囊出油口连接；所述排油管上安装有齿轮泵和单向阀，所述回油管上安装有电磁阀。

进一步，所述油箱和液压油路设置在密闭空间内，所述皮囊设置在密闭空间外。

进一步，所述密闭空间包括耐压壳体、耐压上端盖和耐压下端盖，所述耐压壳体为两端开口的筒体结构，所述耐压上端盖和耐压下端盖分别封闭在耐压壳体的两端。

进一步，所述皮囊固定在耐压上端盖。

进一步，还包括皮囊保护罩，该皮囊保护罩设置在皮囊的外周。

进一步，还包括过滤器，该过滤器固定在油箱上端盖的内侧、且对应于排油口。

进一步，所述单向阀埋入耐压上端盖内。

进一步，所述波纹管为金属波纹管。

进一步，还包括导向机构，所述导向机构包括导向杆和导向套筒，所述导向套筒固定安装在油箱下端盖上，所述导向杆的上端与油箱上端盖固定连接，其下端穿过导向套筒、并与导向套筒滑动配合。

进一步，所述导向机构还包括导向止环，该导向止环套设在导向杆上、且位于下端盖相对与上端盖的一侧。

本申请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，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请实施例所提供的浮力调节装置结构示意图；

图2位本申请实施例所提供的油箱结构示意图。

其中，皮囊保护罩1、皮囊2、耐压上端盖3、电磁阀4、回油管5、法兰6、波纹管7、油箱下端盖8、耐压下端盖9、耐压壳体10、导向杆11、过滤器12、油箱上端盖13、齿轮泵14、单向阀15、排气孔16、防松螺母17、导向止环19、导向套筒19、排油口20、回油口21。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

参见图1和图2，本申请一种浮力调节装置，包括皮囊2、油箱和液压油路；所述油箱包括油箱端盖和波纹管7，所述波纹管7为上下开口的筒体结构，所述油箱端盖包括油箱上端盖13和油箱下端盖8，所述油箱下端盖8固定在波纹管7的下端，以封闭其下端开口，所述油箱上端盖13可拆卸连接在波纹管7的上端，以封闭其上端开口；所述油箱端盖上分别设有回油口21、排油口20和排气孔16；液压油路包括排油管和回油管5，所述排油管的一端与油箱排油口20连接，另一端与皮囊2进油口连接；所述回油管5的一端与油箱回油口21连接，另一端与皮囊2出油口连接；所述排油管上安装有齿轮泵14和单向阀15，所述回油管5上安装有电磁阀4。

本申请浮力调节装置为水下潜器的浮力驱动单元，可应用于水下滑翔机、水下航行器、浮标等。该浮力调节装置的油箱包括油箱上端盖13、油箱下端盖8和波纹管7，油箱下端盖8固定在波纹管7的下端，以封闭其下端开口，油箱上端盖13可拆卸连接在波纹管7的上端，以封闭其上端开口，油箱上端盖13、油箱下端盖8和波纹管7形成密闭储油腔体；在进行浮力调节时，波纹管7部分通过伸缩，可改变油箱的容积，实现液压油的回排，其结构简单，可有效地缩小原水下航行器的外形尺寸，减轻其整体重量。

液压油路包括排油管和回油管5，排油管上安装有齿轮泵14和单向阀15，回油管5上安装有电磁阀4，通过齿轮泵14、单向阀15和电磁阀4控制液压油在皮囊2和油箱之间流动，从而改变水下潜器的浮力。在水下潜器需要增大浮力来进行上浮时，通过齿轮泵14上电工作，油箱内的液压油经排油管排入皮囊2中，使皮囊2体积增大，从而使浮力增加，水下潜器上浮；反之，在需要减小浮力使水下潜器下潜时，通过电磁阀4上电工作，依靠油箱内外压力差，使皮囊2中的液压油经回油管5回到油箱，从而使浮力减小，水下潜器下潜。

本申请通过采用波纹管7油箱，只需要设置一个齿轮泵14用于排油，利用油箱内外部压力差实现自动回油，能够有效节约水下潜器的成本及降低水下潜器的能耗，并且具有结构简单、质量轻、效率高、可靠性高、维护简便、使用寿命长、低成本等优点。

排油管和回油管5均可采用不锈钢管。

齿轮泵14可通过电机驱动工作，电机与齿轮泵14的传动方式可以为同步带传动。电机可以与控制系统连接，由控制系统控制。

油箱和液压油路设置在密闭空间内，皮囊2设置在密闭空间外。具体的，密闭空间包括耐压壳体10、耐压上端盖3和耐压下端盖9，耐压壳体10为两端开口的筒体结构，耐压上端盖3和耐压下端盖9分别封闭在耐压壳体10的两端；皮囊2固定在耐压上端盖3。

耐压上端盖3可以与耐压壳体10可拆卸连接，通过拆装耐压上端盖3，可将油箱和液压油路安装在由耐压上端盖3、耐压壳体10和耐压下端盖9组成的密闭空间内；皮囊2通过螺钉压紧与耐压上端盖3固定连接。

波纹管7可以为金属波纹管7，也可以采用其他材质制成。本实施例中，波纹管7为金属波纹管7，其采用不锈钢材质制成。通过将波纹管7设置为金属波纹管7，使油箱为全金属结构，在长时间储油应用中，油箱更耐用。

回油口21和排油口20均设置在油箱上端盖13上，用于与液压油路连接，排气孔16设置在油箱下端盖8，用于油箱排气。通过将排气孔16设置在油箱下端盖8，在需要排气时，将油箱倒立，打开排气孔16即可方便的将油箱内的气体排尽。由于波纹管7可以自由伸缩，因此将排气孔16设置在油箱的底部更容易排净油箱内部气体，且更加方便快捷。

波纹管7的长度可根据实际需要设置，当波纹管7较长时，由于波纹管7为柔性结构，还可以在油箱上端盖13和油箱下端盖8之间设置导向机构，以支撑波纹管7。导向机构至少设置两个，两个导向机构对称设置在波纹管7的外侧。

导向机构包括导向杆11和导向套筒19，导向套筒19固定安装在油箱下端盖8上，导向杆11的上端与油箱上端盖13固定连接，其下端穿过导向套筒19、并与导向套筒19滑动配合。在波纹管7收缩时，导向杆11随之在导向套筒19内滑动，以保持对波纹管7的支撑。

具体的，导向杆11的上端通过防松螺母17与上端盖固定。

导向机构还包括导向止环19，该导向止环19套设在导向杆11上、且位于下端盖相对与上端盖的一侧。

为了防止卡顿，导向套筒19和导向止环19均采用聚四氟乙烯材质制成。

波纹管7可通过常规连接方式与油箱上端盖13和油箱下端盖8连接。在本实施例中，波纹管7的上端焊接有法兰6，上端盖与波纹管7的上端法兰6连接。波纹管7的下端与下端盖焊接。

还包括过滤器12，该过滤器12固定在油箱上端盖13的内侧、且对应于排油口20。具体的，过滤器12可以通过螺钉连接在油箱上端盖13的内侧，放置于油箱的内部，充分利用波纹管7油箱压缩后不可使用的部分。

单向阀15可采用埋入式，其埋入耐压上端盖3内。具体的，在耐压上端盖3上设有螺纹孔，单向阀15旋入螺纹孔内，并通过锥面密封。单向阀15采用埋入式，使整体结构更加紧凑。

为了保护皮囊2，还包括皮囊保护罩1，该皮囊保护罩1设置在皮囊2的外周。

为了保证油箱的密封性，在上端盖和法兰6之间的端面设有型密封圈。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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特征、系统、材料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、系统、材料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。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种浮力调节装置，其特征在于，包括皮囊(2)、油箱和液压油路；

所述油箱包括油箱端盖和波纹管(7)，所述波纹管(7)为上下开口的筒体结构，所述油箱端盖包括油箱上端盖(13)和油箱下端盖(8)，所述油箱下端盖(8)固定在波纹管(7)的下端，以封闭其下端开口，所述油箱上端盖(13)可拆卸连接在波纹管(7)的上端，以封闭其上端开口；所述油箱端盖上分别设有回油口(21)、排油口(20)和排气孔(16)；

液压油路包括排油管和回油管(5)，所述排油管的一端与油箱排油口(20)连接，另一端与皮囊(2)进油口连接；所述回油管(5)的一端与油箱回油口(21)连接，另一端与皮囊(2)出油口连接；所述排油管上安装有齿轮泵(14)和单向阀(15)，所述回油管(5)上安装有电磁阀(4)。

2.根据权利要求1所述的浮力调节装置，其特征在于，所述油箱和液压油路设置在密闭空间内，所述皮囊(2)设置在密闭空间外。

3.根据权利要求2所述的浮力调节装置，其特征在于，所述密闭空间包括耐压壳体(10)、耐压上端盖(3)和耐压下端盖(9)，所述耐压壳体(10)为两端开口的筒体结构，所述耐压上端盖(3)和耐压下端盖(9)分别封闭在耐压壳体(10)的两端。

4.根据权利要求3所述的浮力调节装置，其特征在于，所述皮囊(2)固定在耐压上端盖(3)。

5.根据权利要求1所述的浮力调节装置，其特征在于，还包括皮囊保护罩(1)，该皮囊保护罩(1)设置在皮囊(2)的外周。

6.根据权利要求1所述的浮力调节装置，其特征在于，还包括过滤器(12)，该过滤器(12)固定在油箱上端盖(13)的内侧、且对应于排油口(20)。

7.根据权利要求1所述的浮力调节装置，其特征在于，所述单向阀(15)埋入耐压上端盖(3)内。

8.根据权利要求1所述的浮力调节装置，其特征在于，所述波纹管(7)为金属波纹管(7)。

9.根据权利要求8所述的浮力调节装置，其特征在于，还包括导向机构，所述导向机构包括导向杆(11)和导向套筒(19)，所述导向套筒(19)固定安装在油箱下端盖(8)上，所述导向杆(11)的上端与油箱上端盖(13)固定连接，其下端穿过导向套筒(19)、并与导向套筒(19)滑动配合。

10.根据权利要求9所述的浮力调节装置，其特征在于，所述导向机构还包括导向止环(19)，该导向止环(19)套设在导向杆(11)上、且位于下端盖相对与上端盖的一侧。

Images