CN112435883B - 一种水下机器人用机械式通断电开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下机器人用机械式通断电开关，开关底座密封安装于水下机器人舱壁上，开关底座的一端内部螺纹连接有开关旋钮，开关旋钮的一端与开关底座的一端内部之间形成螺旋副，开关旋钮的另一端螺纹连接有导通铜柱绝缘件，导通铜柱的一端与导通铜柱绝缘件螺纹连接，另一端为接触端；开关底座的另一端内部螺纹连接有触点电极绝缘件，触点电极绝缘件上安装有多个在断电状态互不导通的触点电极，各触点电极的一端围成供导通铜柱插入的空间，每个触点电极的另一端均预留有用于焊接线缆的焊接点。本发明工作可靠、使用寿命长，通断电操作方便，最大深度可以应用于全海深，可以广泛适用于各类水下机器人。

Description

一种水下机器人用机械式通断电开关

技术领域

本发明涉及水下机器人用的通断电开关，具体地说是一种水下机器人用机械式通断电开关。

背景技术

水下机器人作为一种水下测量、作业平台，已经广泛应用在海洋科学研究、海洋工程、海洋资源勘探、救援打捞等应用领域。大部分水下机器人是依靠自身携带能源完成相关任务的水下设备，通常在水下机器人布放作业前或者回收后需要进行通断电操作。目前，水下机器人的通断电方式往往采用插拔式或磁吸式。插拔式通断电开关，通常采用水密接插件进行短接上电；这种方式需要水机器人在布放入水前进行，操作过程较为繁琐，且在复杂恶劣海况对人员技术要求较高，操作不慎容易造成泄漏。磁吸式上电开关在通断电过程中需要使用强永磁体，这可能对水下机器人的电子罗盘等导航系统产生影响；且结构组成较为复杂，体积重量较大。

发明内容

为了解决现有水下机器人通断电开关存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种水下机器人用机械式通断电开关。该水下机器人用机械式通断电开关操作简单，工作稳定可靠，体积重量小，结构简单成本低，可以应用于全海深。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括开关底座及分别位于该开关底座内部的开关旋钮、导通铜柱、导通铜柱绝缘件、触点电极和触点电极绝缘件，其中开关底座密封安装于水下机器人舱壁上，该开关底座的一端内部螺纹连接有开关旋钮，所述开关旋钮的一端与开关底座的一端内部之间形成螺旋副，并通过螺旋副相对所述开关底座沿轴向往复直线运动，所述开关旋钮的另一端螺纹连接有导通铜柱绝缘件，所述导通铜柱的一端与导通铜柱绝缘件螺纹连接，另一端为接触端；所述开关底座的另一端内部螺纹连接有触点电极绝缘件，该触点电极绝缘件上安装有多个在断电状态互不导通的触点电极，各所述触点电极的一端围成供导通铜柱插入的空间，每个所述触点电极的另一端均预留有用于焊接线缆的焊接点；通过旋拧所述开关旋钮带动导通铜柱往复直线运动，实现所述导通铜柱与触点电极的接触或分开，进而实现所述机械式通断电开关的通电或断电。

其中：所述开关底座一端外部螺纹连接有限制开关旋钮位移、防止断电时开关旋钮脱出开关底座的旋钮限位件。

所述旋钮限位件的轴向截面呈倒置的“U”形，该“U”形开口的内表面制有内螺纹，所述“U”形的底面上开设有用于旋拧开关旋钮的通孔。

所述开关旋钮一端的端面上预留有便于上下电过程中进行旋转操作的一字型扳手孔位，该开关旋钮的另一端设有用于与所述导通铜柱绝缘件螺纹连接的螺纹孔A。

所述开关底座内部沿轴向开设贯通的阶梯孔，该阶梯孔的两端分别制有内螺纹；所述开关底座与开关旋钮之间设有两道径向密封圈，该开关底座与水下机器人舱壁之间采用径向密封和轴向密封的组合方式，即开关底座与水下机器人舱壁之间分别通过底座轴向密封圈及底座径向密封圈实现密封。

各所述触点电极的一端围成的空间为圆柱孔，所述导通铜柱接触端为圆柱面，该圆柱孔与导通铜柱接触端的圆柱面为过盈配合。

所述导通铜柱与触点电极均采用降低接触处阻抗的铍青铜材料。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明操作极为简单，只需利用一字型扳手在载体外部进行简单的旋转即可完成通断电操作，不需要拆卸载体外部附件以及在现场清理密封点。

2.本发明压力等级高，最高可以用于全海深水下机器人，使用范围广。

3.本发明采用采用双密封结构，可靠性较高。

4.本发明的导通铜柱与触点电极之间采用过盈配合，通电后接触良好，且导通铜柱与触点电极之间有足够的接触面积关阻抗小。

5.本发明成本低，结构简单，外形尺寸小，重量轻，易于安装在水下机器人上。

6.本发明的导通铜柱与触点电极利用绝缘材料与开关旋钮和开关底座进行绝缘处理，避免了载体电源的正负极与载体外壳短接造成漏电。

附图说明

图1为本发明的结构俯视图；

图2为图1中断电状态的A—A剖视图；

图3为图1中通电状态的A—A剖视图；

其中：1为开关旋钮，2为旋钮限位件，3为开关底座，4为旋扭动密封圈，5为底座轴向密封圈，6为底座径向密封圈，7为导通铜柱，8为导通铜柱绝缘件，9为触点电极，10为触点电极绝缘件，11为水下机器人舱壁，12为一字型扳手孔位，13为通孔，14为焊接点，15为线缆，16为螺纹孔A，17为螺纹孔B。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～3所示，本发明包括开关底座3及分别位于该开关底座3内部的开关旋钮1、导通铜柱7、导通铜柱绝缘件8、触点电极9和触点电极绝缘件10，其中开关底座3密封安装于水下机器人舱壁11上，该开关底座3的一端内部螺纹连接有开关旋钮1，开关旋钮1的一端与开关底座3的一端内部之间形成螺旋副，并通过螺旋副相对开关底座3沿轴向往复直线运动，开关旋钮1的另一端螺纹连接有导通铜柱绝缘件8，导通铜柱7的一端与导通铜柱绝缘件8螺纹连接，另一端为接触端；开关底座3的另一端内部螺纹连接有触点电极绝缘件10，该触点电极绝缘件10上安装有多个在断电状态互不导通的触点电极9，各触点电极9的一端围成供导通铜柱7插入的空间，每个触点电极9的另一端均预留有用于焊接线缆15的焊接点14，该焊接点14位于开关底座3的外部。

本实施例的开关底座3内部沿轴向开设贯通的阶梯孔，该阶梯孔的两端分别制有内螺纹。开关底座3与水下机器人舱壁11之间采用径向密封和轴向密封的组合方式，即开关底座3与水下机器人舱壁11之间分别通过底座轴向密封圈5及底座径向密封圈6实现密封。

本实施例的开关旋钮1一端的外表面制有外螺纹，用于与开关底座3一端内部的内螺纹进行螺纹连接，并形成螺旋副；该端的端面上预留有一字型扳手孔位2，方便在上下电过程中进行旋转操作；开关旋钮1的另一端沿轴向开设有螺纹孔A16，用于与导通铜柱绝缘件8进行螺纹连接。本实施例的开关旋钮1与开关底座3之间设有两道径向密封圈，即沿轴向设置了两道旋扭动密封圈4。在开关底座3一端外部螺纹连接有旋钮限位件2，用限制开关旋钮1位移，防止断电时开关旋钮1脱出开关底座3。本实施例的旋钮限位件2的轴向截面呈倒置的“U”形，该“U”形开口的内表面制有内螺纹，用于与开关底座3一端的外螺纹进行螺纹连接，该“U”形的底面上开设有用于旋拧开关旋钮1的通孔13，通孔13的直径小于开关旋钮1一端的直径，一字型扳手孔位12在通孔13内露出。

本实施例的导通铜柱绝缘件8的轴向截面呈倒置的“T”形，该倒置“T”形的竖边沿轴向开有螺纹孔B17，用于与导通铜柱7进行螺纹连接；倒置“T”形的横边与开关旋钮1另一端的端面抵接。

本实施例的导通铜柱7的一端与导通铜柱绝缘件8上的螺纹孔B17通过螺纹相互固定连接，并用环氧结构胶涂抹于两者的螺纹之中，保证连接不会松动脱落。本实施例的导通铜柱17采用铍青铜材料，这种材料有很好的导电性能和机械性能。本实施例的导通铜柱绝缘件8采用非金属材料(如玻璃钢等)，具有很好的绝缘性、机械性以及粘接性能。

本实施例的触点电极9分为两件，采用铍青铜材料制作而成，在断电状态下两件触点电极9互不导通。两件触点电极9的一端围成的空间为圆柱孔，导通铜柱7接触端为圆柱面，该圆柱孔与导通铜柱7接触端的圆柱面为过盈配合，确保短接良好；本实施例的导通铜柱7与触点电极9均采用铍青铜材料，有效降低接触处的阻抗。

本实施例的开关旋钮1、旋钮限位件2、通孔13、开关底座3、螺纹孔A16、螺纹孔B17、导通铜柱绝缘件8、导通铜柱7、圆柱孔及触点电极绝缘件10的轴向中心线共线。

本发明的环氧结构胶可采用美国3M公司的DP460。

本发明的组装操作如下：

(1)导通铜柱7与导通铜柱绝缘件8通过螺纹相互固定连接，并用环氧结构胶涂抹于两者的螺纹之中，保证连接不会松动脱落。

(2)将导通铜柱绝缘件8连带导通铜柱7通过螺纹与开关旋钮1相互固定连接，同样螺纹之间涂抹环氧结构胶，确保连接强度。开关旋钮1上预留一字型扳手孔位12，方便在上下电过程中进行旋转操作。

(3)由开关旋钮1、导通铜柱7、导通铜柱绝缘件8构成的组件，通过螺纹旋转进入开关底座3中，开关旋钮1和开关底座3之间采用双道径向O型密封圈(即双道旋扭动密封圈4)进行密封。

(4)将旋钮限位件2通过螺纹拧在开关底座3上，用于限制开关旋钮1位移，防止断电时开关旋钮1脱出开关底座3。

(5)触点电极9分为两件，采用铍青铜材料制作而成，断电情况下两件触点电极9不导通。触点电极9和触点电极绝缘件10之间用环氧结构胶进行固定粘接，之后将触点电极绝缘件10与开关底座3通过螺纹进行固定连接。触点电极9预留有焊接点14，用于焊接线缆15。

(6)组装完成后的通断电开关可以固定连接在水下机器人舱壁11上，通断电开关与水下机器人舱壁11之间采用底座轴向密封圈5和底座径向密封圈6进行密封。

本发明的工作原理为：

当水下机器人需要进行通电操作时，利用一字型扳手顺时针方向旋拧开关旋钮1，开关旋钮1和开关底座3之间的螺纹将回转运动转化为直线运动，开关旋钮1带动导通铜柱7和导通铜柱绝缘件8向下运动至最底端，此时导通铜柱7插入两件触点电极9组成的圆柱孔中，与两件触点电极9同时接触，使之导通完成通电过程，如图3所示。触点电极9组成的圆柱孔与导通铜柱7另一端的圆柱面之间为过盈配合，确保接触良好并具有所需的接触压力，降低接触点处的阻抗，减小发热效应。

当水下机器人需要进行断电操作时，利用一字型扳手逆时针方向旋拧开关旋钮1，开关旋钮1和开关底座3之间的螺纹将回转运动转化为直线运动，开关旋钮1带动导通铜柱7和导通铜柱绝缘件8向上运动至最顶端，此时导通铜柱7脱离两件触点电极9组成的圆柱孔中，与两件触点电极9同时分开，两件触点电极9断开完成断电过程，如图2所示。

Claims (5)

1.一种水下机器人用机械式通断电开关，其特征在于：包括开关底座（3）及分别位于该开关底座（3）内部的开关旋钮（1）、导通铜柱（7）、导通铜柱绝缘件（8）、触点电极（9）和触点电极绝缘件（10），其中开关底座（3）密封安装于水下机器人舱壁（11）上，该开关底座（3）的一端内部螺纹连接有开关旋钮（1），所述开关旋钮（1）的一端与开关底座（3）的一端内部之间形成螺旋副，并通过螺旋副相对所述开关底座（3）沿轴向往复直线运动，所述开关旋钮（1）的另一端螺纹连接有导通铜柱绝缘件（8），所述导通铜柱（7）的一端与导通铜柱绝缘件（8）螺纹连接，另一端为接触端；所述开关底座（3）的另一端内部螺纹连接有触点电极绝缘件（10），该触点电极绝缘件（10）上安装有多个在断电状态互不导通的触点电极（9），各所述触点电极（9）的一端围成供导通铜柱（7）插入的空间，每个所述触点电极（9）的另一端均预留有用于焊接线缆（15）的焊接点（14）；通过旋拧所述开关旋钮（1）带动导通铜柱（7）往复直线运动，实现所述导通铜柱（7）与触点电极（9）的接触或分开，进而实现所述机械式通断电开关的通电或断电；

所述开关底座（3）一端外部螺纹连接有限制开关旋钮（1）位移、防止断电时开关旋钮（1）脱出开关底座（3）的旋钮限位件（2）；

所述开关旋钮（1）一端的端面上预留有便于上下电过程中进行旋转操作的一字型扳手孔位（2），该开关旋钮（1）的另一端设有用于与所述导通铜柱绝缘件（8）螺纹连接的螺纹孔A（16）。

2.根据权利要求1所述的水下机器人用机械式通断电开关，其特征在于：所述旋钮限位件（2）的轴向截面呈倒置的“U”形，该“U”形开口的内表面制有内螺纹，所述“U”形的底面上开设有用于旋拧开关旋钮（1）的通孔（13）。

3.根据权利要求1所述的水下机器人用机械式通断电开关，其特征在于：所述开关底座（3）内部沿轴向开设贯通的阶梯孔，该阶梯孔的两端分别制有内螺纹；所述开关底座（3）与开关旋钮（1）之间设有两道径向密封圈，该开关底座（3）与水下机器人舱壁（11）之间采用径向密封和轴向密封的组合方式，即开关底座（3）与水下机器人舱壁（11）之间分别通过底座轴向密封圈（5）及底座径向密封圈（6）实现密封。

4.根据权利要求1所述的水下机器人用机械式通断电开关，其特征在于：各所述触点电极（9）的一端围成的空间为圆柱孔，所述导通铜柱（7）接触端为圆柱面，该圆柱孔与导通铜柱（7）接触端的圆柱面为过盈配合。

5.根据权利要求1所述的水下机器人用机械式通断电开关，其特征在于：所述导通铜柱（7）与触点电极（9）均采用降低接触处阻抗的铍青铜材料。