CN112594428B - 一种调压系统以及调压方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调压装置，涉及加压舱气压调节技术领域，解决了现有技术中气压均衡难于实现的技术难题。调压装置包括第一腔室，第一腔室内具有第一压力；第二腔室，第二腔室内具有第二压力；弹性膜片，设置在第一腔室和第二腔室之间；阀门，与第二腔室相连接；以及，传动组件，弹性膜片通过传动组件与阀门相连接。本发明通过设置的弹性膜片，当第一腔室和第二腔室产生压差时，弹性膜片产生形变发生位移，弹性膜片产生位移后即带动传动组件发生运动以控制阀的开闭，就能够使外界的气体进入第二腔室，或者，第二腔室内的气体被排出第二腔室，实现第一腔室和第二腔室的气压均衡。

Description

一种调压系统以及调压方法

技术领域

本发明涉及加压舱气压调节技术领域，具体来说，是指一种调压装置、调压系统以及调压方法。

背景技术

目前加压舱加减压系统加减压控制均为阀件手动、气动、液动或电动控制，气源向加压舱供气加压或加压舱向外排气减压来实现。在均压套舱加减压系统控制时，外舱与内舱采用不同介子气体同时进行加减压控制，且加减压过程中，因为内舱不受压，要求加减压过程中内外舱压力保持同步。目前均压套舱加减压系统控制方案采用阀件手动、气动、液动或电动控制有如下缺点：

（1）采用手动调节阀件开度控制内外舱加压同步需要控制人员控制经验丰富，调节流量较小，当加减压速率有一定要求时，同步加减压将难以实现，也就是气压均衡难于控制；

（2）增加内舱耐压能力，虽然能缓解在同步加压过程中的压差对内舱结构的影响，但套舱设计中内舱一般为全通明材料，为增加耐压属性，需要将一般通明材料更换为耐压有机玻璃，增加巨额成本；

采用内外舱压力反馈控制阀件开度的方法来进行加减压控制，需要计算机自动控制参与其中，控制过程复杂，可靠性较低，实现成本高昂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，第一方面，提供一种调压装置，以解决现有技术中气压均衡难于实现的问题。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：

一种调压装置，包括：

第一腔室，所述第一腔室内具有第一压力；

第二腔室，所述第二腔室内具有第二压力；

弹性膜片，设置在所述第一腔室和所述第二腔室之间；

阀门，与所述第二腔室相连接；以及，

传动组件，所述弹性膜片通过所述传动组件与所述阀门相连接；

其中，所述弹性膜片通过所述第一压力和所述第二压力之间的压差产生变形而位移，所述弹性膜片的位移带动所述传动组件运动以控制所述阀门的开启与关闭。

可选的，所述阀门包括阀本体、弹性件和阀芯；

所述弹性件和所述阀芯设置在所述阀本体内，所述弹性件顶推所述阀芯至所述阀本体密封处。

可选的，所述阀芯的周边具有倒角结构，所述阀芯与所述阀本体的内侧壁为线接触。

可选的，所述阀芯具有延伸部，所述延伸部设置在所述弹性件内。

可选的，所述阀本体内设有凸起部，所述阀芯上设有沉槽，所述沉槽内设有密封件，所述凸起部与所述密封件密封接触。

可选的，所述密封件为硫化橡胶。

可选的，调压装置还包括透气压盖，所述透气压盖设置在所述阀本体内与所述弹性件相连接。

可选的，所述传动组件包括连接杆和驱动杆，所述连接杆连接所述弹性膜片，所述连接杆上设有放置孔，所述驱动杆穿过所述放置孔连接所述阀芯；

其中，所述弹性膜片产生形变后发生位移，带动所述连接杆移动而碰撞所述驱动杆，使所述驱动杆转动，以使所述阀芯翻转，控制所述阀门打开。

第二方面，本发明提供一种调压系统，包括：

外舱；

内舱，所述内舱设置在所述外舱内；以及，

至少两组调压装置，每组所述调压装置的第一腔室和所述外舱连通，每组所述调压装置的第二腔室和所述内舱连通其中；

其中，至少一组所述调压装置中的所述弹性膜片朝向所述第一腔室用作加压装置，所述加压装置连接有气源；其余所述调压装置中的所述弹性膜片朝向所述第二腔室用作减压装置。

第三方面，本发明提供一种调压方法，使用上述方案中的调压系统，包括；

当所述外舱压力降低时，减压装置动作，所述内舱通过减压装置排气以降低所述内舱气压，使所述内舱与所述外舱气压均衡；

当所述外舱压力升高时，加压装置动作，所述气源通过加压装置向所述内舱加气以增加所述内舱的气压，使所述内舱与所述外舱气压均衡。

与现有技术相比，本发明提供的调压装置具有的有益效果是：

本发明通过设置的弹性膜片，当第一腔室和第二腔室产生压差时，弹性膜片产生形变发生位移，弹性膜片产生位移后即带动与弹性膜片相连接的传动组件发生运动，传动组件运动以控制阀的开闭，就能够使外界的气体进入第二腔室，或者，第二腔室内的气体被排出第二腔室，实现第一腔室和第二腔室的气压均衡调整。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明调压系统的系统简图；

图2是本发明减压装置的结构图；

图3是本发明加压装置的结构图。

图中：

1-外舱，101-第一进气控制阀，102-第一出气控制阀，103-第一气体介质，2-内舱，201-第二进气控制阀，202-第二出气控制阀，203-第二气体介质，3-加压装置，4-减压装置，401-装置本体，4011-凸起部，4012-透气压盖，402-硅胶气囊膜片，403-弹簧，404-阀芯，4041-倒角结构，4042-延伸部，4043-沉槽，4044-密封件，4045-阀本体，407-顶盖，4071-卡箍，4072-垫片，4073-通气孔，408-驱动杆，409-第一腔室，410-第二腔室，411-连接杆，4111-放置孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全面的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1：

本发明提供的一种调压装置，如图2和图3所示，包括装置本体401、硅胶气囊膜片402、传动组件、阀门和顶盖407。硅胶气囊膜片402设置在装置本体401内，顶盖407设置在装置本体401上并位于硅胶气囊膜片上方。硅胶气囊膜片402和顶盖407之间形成第一腔室409，硅胶气囊膜片402和装置本体401之间形成第二腔室410。其中，第一腔室409充装有第一气体介质103，会产生第一压力；第二腔室410内充装有第二气体介质203，会产生第二压力。阀门设置在装置本体401上和第二腔室410连接。硅胶气囊膜片402通过传动组件和阀门相连接。

需要说明的是，硅胶气囊膜片402也可以用其他在受挤压后会变形的弹性膜片，例如：橡胶气囊膜片、聚四氟乙烯弹性膜片等。顶盖407和装置本体401之间设有用于密封的垫片4072，顶盖407和装置本体401之间采用卡箍4071的方式实现连接，采用卡箍连的方式更换硅胶气囊膜片402会很方便。当然，顶盖407和装置本体401之间采用其他连接方式，例如：焊接、螺接或者粘接等都是可以的。

其中，可以预见的是，硅胶气囊膜片402设置的面积越大，第一压力和第二压力产生的压差越大，硅胶气囊膜片402产生形变发生位移时能够提供的力就越大，反之亦然。当然，硅胶气囊膜片的大小都是根据设备的需要进行定制的。

具体来说，如图2和图3所示，阀门包括阀本体4045、透气压盖4012、弹簧403和阀芯404。透气压盖4012中心和四周均设有通孔（图示未标出），用于通气。透气压盖4012固定安装在阀本体4045内，弹簧403的一端连接透气压盖4012，弹簧403的另一端连接阀芯404并顶推阀芯404至阀本体4045的密封处。通过设置的透气压盖4012是为了便于弹簧403的安装或者拆卸更加方便，不使用透气压盖4012而直接将弹簧403端安装在阀本体4045的内侧壁上也是可以的。

值得说明的是，弹簧403也可以是其他弹性件，例如：弹片、橡胶等，但是弹簧403的弹力设计以及扭力设计都必须是按照实际情况有目地的进行设计，随意设计的弹簧403不一定能实现本发明的功能，或者功能不能满足要求。阀芯404的周边具有倒角结构4041，阀芯404的周边和阀本体4045之间是线接触，便于阀芯404与阀本体4045之间的相对运动。阀芯404上设有延伸部4042，延伸部4042设置在弹簧403内，通过设置的延伸部4042可以增大阀芯404和弹簧403的接触面积，加强弹簧403控制阀芯404的能力，即驱动杆408未对阀芯404施加作用力之后，弹簧403可以更加快速稳定的将阀芯404顶推至阀本体4045密封处，同时也可以避免产生噪音。阀本体4045上设有凸起部4011，当然，凸起部4011上设有通孔用于通气，阀芯404上开设有沉槽4043，沉槽4043内设有密封件4044，凸起部4011和密封件4044密封接触实现密封。

其中，密封件4044采用的是硫化橡胶，当然采用普通的密封圈也可以。但是普通的密封圈容易脱落，一方面会对密封效果造成影响，另一方面增加了维护成本。而硫化橡胶与阀芯404之间的粘接稳定，不易脱落。

另外，如图2和图3所示，传动组件包括有连接杆411和驱动杆408，硅胶气囊膜片402连接连接杆411的一端，连接杆411的另一端设有放置孔4111，驱动杆408穿过放置孔4111和透气压盖4012以及弹簧403与阀芯404上的延伸部4042固接。非常重要的是，通过设置的放置孔4111，将驱动杆408的一端放置在放置孔4111中，当连接杆411发生位移时，连接杆会碰撞驱动杆408，使驱动杆408转动，驱动杆408转动就能够带动阀芯绕弹簧403翻转。倘若连接杆411与驱动杆408铰接连接或者固接，连接杆411带动驱动杆408的运动都不是很明显，效果不显著。

本发明中，驱动杆408控制阀芯404翻转时，驱动杆408只需要提供很小的力就能使阀芯404翻转，只要连接杆411发生位移，那么驱动杆408就会控制阀芯404翻转，使得控制非常及时准确。值得一提的是，现有技术中大多阀门是需要克服弹簧的弹力来使阀芯移动，需要的力很大且弹簧容易疲劳致使弹簧寿命缩短，使用过程中的效果也不是很好。

值得说明的是，放置孔4111的直径大小都需要根据实际情况设计。当然，因为连接杆411和驱动杆408是碰撞带动运动的关系，可以在放置孔4111的上方和下方设置球形面或具有球形面的结构来减小连接杆411和驱动杆408之间的摩擦以及分散掉碰撞的力，但是又不会影响连接杆411的位移量，这也是一种实施方式。

为便于理解，下面对调压装置的原理进一步说明：

第一腔室409和第二腔室410产生压差，硅胶气囊膜片402发生形变产生位移，硅胶气囊膜片402产生位移即带动连接杆411移动，连接杆411移动碰撞驱动杆408，使驱动杆408转动，驱动杆408转动带动阀芯404绕弹簧403翻转，阀芯404翻转后与凸起部4011脱离，阀芯404和凸起部4011之间产生缝隙。此时，外界的气体进入第二腔室410实现第二腔室410加压，或者，第二腔室410的气体排出实现第二腔室410的减压。

实施例2：

本发明提供的一种调压系统，如图1所示，包括内舱2、外舱1、两组实施例1提供的调压装置，内舱2设置在外舱1内。

当然，每组调压装置的第一腔室409是和外舱1连通的，每一个调压装置的第二腔室410是和内舱2连通的。

其中一组调压装置的弹性膜片朝向第一腔室409，形成加压装置3；另外一组调压装置的弹性膜片朝向第二腔室410，形成减压装置4。

值得说明的是，硅胶气囊膜片402或其他弹性膜片均有一个特性，即硅胶气囊膜片402做成圆弧形或者凸形结构后，分别在其外侧和内侧施加相同压力使其发生形变，在其外侧施加压力产生的形变大于在其内侧施加压力的形变。

本调压系统的实施原理一，如图2所示，将硅胶气囊膜片402制成凸形结构或者圆弧结构，使其朝向第二腔室410安装，制成减压装置4（只是在本发明中定义为用于减压，本领域的技术人员通晓其原理之后也可以将其用为加压，比如：在一些有特殊需要的地方，如减压调节的速率需要低于加压调节的速率，将硅胶气囊膜片402设置成此形状和此朝向用作加压也不失为一种使用本发明的方式），当第二腔室410的气压大于第一腔室409的气压时，硅胶气囊膜片402被挤压发生位移带动连接杆411移动，连接杆411移动碰撞驱动杆408，使驱动杆408转动，那么就会使阀芯404绕弹簧403翻转，此时阀芯404和凸起部4011之间产生间隙，使阀门开启，将第二腔室410的气体排出，相当于与第二腔室410的内舱2的气压降低。

本调压系统的实施原理二，如图3所示，将硅胶气囊膜片402制成凸形结构或者圆弧结构，使其朝向第一腔室409，制成加压装置3（只是在本发明中定义为用于加压，本领域的技术人员通晓其原理之后也可以将其用为减压，比如：在一些有特殊需要的地方，如加压调节的速率需要低于减压调节的速率，将硅胶气囊膜片402设置成此形状和此朝向用作减压也不失为一种使用本发明的方式），当第二腔室410的气压大于第一腔室409的气压时，硅胶气囊膜片402被挤压发生位移带动连接杆411移动，连接杆411移动和驱动杆408碰撞，使驱动杆408转动，那么就会使阀芯404绕弹簧403翻转，此时阀芯404和凸起部4011之间产生间隙，使阀门开启，外界气体能够进入第二腔室410，相当于与第二腔室410连接的内舱2的气压增加。

外舱1上连接有第一进气控制阀101，用于对外舱1添加第一气体介质103，提升外舱1压力；外舱1上还连接有第一出气控制阀102，用于排出外舱1内的第一气体介质103，减低外舱1内的气压。

加压装置3上连接有第二进气控制阀201，用于给内舱2添加第二气体介质203，提高内舱2内的气压；用于减压的调压装饰上连接有第二出气控制阀202，用于排出内舱2内的第二气体介质203，降低内舱2内的气压。

实施例3：

本发明提供的一种调压方法，包括实施例2中的调压系统，当外舱1内的气压升高时，加压装置3发生动作，打开第二进气控制阀201，第二气体介质203进入内舱2，内舱2气压实现升高；

当外舱1内的气压降低时，减压装置4发生动作，打开第二出气控制阀202，第二气体介质203被排出，内舱2气压实现降低。

最后，值得说明的是，不管是内舱2加压还是减压，其实加压装置3和减压装置4都有所动作，只是幅度大小不一样。即加压时，加压装置3的动作幅度大于减压装置4的动作幅度，所以内舱2实现加压；减压时，减压装置4的动作幅度大于加压装置3的动作幅度，所以内舱2实现减压，加压减压都是一个动态平衡调节的过程。动态平衡调节的存在，一方面加压或减压时可以避免气压变化过大而顺坏硅胶气囊膜片402或者顺坏阀，另一方面也能延长硅胶气囊膜片402的寿命，减少维护次数。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种调压系统，其特征在于，包括：

外舱(1)；

内舱(2)，所述内舱(2)设置在所述外舱(1)内；以及，

至少两组调压装置，每组所述调压装置的第一腔室(409)和所述外舱(1)连通，每组所述调压装置的第二腔室(410)和所述内舱(2)连通；

其中，所述外舱(1)添加第一气体介质，所述内舱(2)添加第二气体介质，所述外舱(1)上连接有第一进气控制阀（101）和第一出气控制阀（102）；

至少一组所述调压装置用作内舱(2)的加压装置（3），用作加压装置（3）的调压装置在阀门处于关闭时，制成凸形结构或圆弧结构的弹性膜片朝向第一腔室（409）凸出；用作内舱的加压装置（3）的调压装置中，阀门的阀本体(4045)的一个端口连接第二腔室（410），阀门的阀本体(4045)的另一端口经由第二进气控制阀（201）而连接气源；

其余所述调压装置用作内舱(2)的减压装置（4），用作减压装置（4）的调压装置在阀门处于关闭时，制成凸形结构或圆弧结构的弹性膜片朝向第二腔室（410）凸出；用作内舱的减压装置（4）的调压装置中，阀门的阀本体(4045)的一个端口连接第二腔室（410），阀门的阀本体(4045)的另一端口与第二出气控制阀（202）相连；

所述调压装置包括：第一腔室(409)，所述第一腔室（409）内具有第一压力；第二腔室(410)，所述第二腔室（410）内具有第二压力；弹性膜片，设置在所述第一腔室(409)和所述第二腔室(410)之间；阀门，与所述第二腔室(410)相连接；以及，传动组件，所述弹性膜片通过所述传动组件与所述阀门相连接；其中，所述弹性膜片通过所述第一压力和所述第二压力之间的压差产生变形而位移，所述弹性膜片的位移带动所述传动组件运动以控制所述阀门的开启与关闭。

2.根据权利要求1所述的调压系统，其特征在于，所述阀门包括阀本体(4045)、弹性件和阀芯(404)；

所述弹性件和所述阀芯(404)设置在所述阀本体(4045)内，所述弹性件顶推所述阀芯(404)至所述阀本体(4045)密封处。

3.根据权利要求2所述的调压系统，其特征在于，所述阀芯(404)的周边具有倒角结构(4041)，所述阀芯(404)与所述阀本体(4045)的内侧壁为线接触。

4.根据权利要求3所述的调压系统，其特征在于，所述阀芯(404)具有延伸部(4042)，所述延伸部(4042)设置在所述弹性件内。

5.根据权利要求4所述的调压系统，其特征在于，所述阀本体(4045)内设有凸起部(4011)，所述阀芯(404)上设有沉槽(4043)，所述沉槽(4043)内设有密封件(4044)，所述凸起部(4011)与所述密封件(4044)密封接触。

6.根据权利要求5所述的调压系统，其特征在于，所述密封件(4044)为硫化橡胶。

7.根据权利要求5所述的调压系统，其特征在于，还包括透气压盖(4012)，所述透气压盖(4012)设置在所述阀本体(4045)内与所述弹性件相连接。

8.根据权利要求7所述的调压系统，其特征在于，所述传动组件包括连接杆(411)和驱动杆(408)，所述连接杆(411)连接所述弹性膜片，所述连接杆(411)上设有放置孔（4111），所述驱动杆(408)穿过所述放置孔（4111）连接所述阀芯(404)；

其中，所述弹性膜片产生形变后发生位移，带动所述连接杆(411)移动而碰撞所述驱动杆(408)，使所述驱动杆（408）转动，以使所述阀芯(404)翻转，控制所述阀门打开。

9.一种调压方法，其特征在于，使用权利要求1-8任一项所述的调压系统，包括：

当所述外舱(1)压力降低时，所述减压装置(4)动作，所述内舱(2)通过所述减压装置(4)排气以降低所述内舱(2)气压；或者，

当所述外舱(1)压力升高时，所述加压装置(3)动作，所述气源通过所述加压装置（3）向所述内舱(2)加气以增加所述内舱(2)的气压。

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