CN113048241B - 一种海洋机器人用进气浮阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海洋机器人用进气浮阀，上、下壳体密封连接，上壳体顶部与开有进气口的调节法兰相连，下壳体的底部连接有通气管；上、下壳体围成的内部腔体分为外腔及内腔，浮子容置于内腔中，并通过滑动轴承与下壳体内部设置的下壳体导杆滑动连接；下壳体上开设有与内腔连通的迎浪口，外腔与进气口相连通；浮子上贯穿设有套在下壳体导杆外部、通过滑动轴承与下壳体导杆滑动连接的浮子导杆，浮子的内部设有导气杆，导气杆的上端开设有用于连通浮子内部与导气杆内部的气孔，下端安装在浮子上，并在下端外围的浮子上开设有减压孔；浮子外表面分别设有上密封圈及下密封圈。本发明利用两道端面密封，将进气流道与海水切断，适用于折叠型或直立型进气桅杆。

Description

一种海洋机器人用进气浮阀
技术领域
本发明属于海洋机器人领域，具体地说是一种海洋机器人用进气浮阀，适用于油电混合动力海洋机器人，特别适用于与外界直接进行气体交换的燃油动力海洋机器人。
背景技术
对于燃油动力的水下无人机器人，在较差海况，海浪易通过进气桅杆进入进气管，严重时发生倒灌，导致柴油机损坏等重大事故。进气浮阀可在进气口被海浪淹没时关闭，防止倒灌。潜艇进气浮阀因桅杆只有垂直升降一种状态，浮子内的空气随着潜艇潜深增加经减压孔进入浮子的海水将浮子内额空气压缩；在潜艇桅杆升起后，空气将海水挤出浮子，浮子恢复原有浮力。对于折叠桅杆的混合动力海洋机器人，潜艇浮子不再适用，桅杆折叠后水平放置，海水经减压孔可直接进入到浮子内部；若桅杆升起后浮子中的水将无法顺利排出，浮子浮力损失。
发明内容
为防止海洋机器人进气管发生海水倒灌时浮子能适用于折叠桅杆，本发明的目的在于提供一种海洋机器人用进气浮阀。该进气浮阀可在桅杆升起后顺利排出浮子内的海水，以保证浮子储备浮力。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括上壳体、下壳体、浮子、调节法兰、滑动轴承、通气管及下壳体导杆，其中上壳体与下壳体密封连接，所述上壳体的顶部与开有进气口的调节法兰相连，所述下壳体的底部连接有通气管；所述上壳体与下壳体围成的内部腔体分为外腔及内腔，所述浮子容置于内腔中，并通过滑动轴承与下壳体内部设置的下壳体导杆滑动连接；所述下壳体上开设有与内腔连通的迎浪口，所述外腔与进气口相连通；所述浮子上贯穿设有套在下壳体导杆外部、通过滑动轴承与下壳体导杆滑动连接的浮子导杆，该浮子的内部设有导气杆，所述导气杆的上端开设有用于连通浮子内部与导气杆内部的气孔，该导气杆的下端安装在浮子上，所述导气杆下端外围的浮子上开设有减压孔；所述浮子外表面分别设有上密封圈及下密封圈，所述进气浮阀浸入海水后，海水通过所述迎浪口进入内腔，浮子上浮，所述上密封圈与下密封圈分别与调节法兰下沿设置的密封齿和下壳体内部的内圈上设置的密封齿接触，切断内腔与外腔，实现密封。
其中：所述浮子包括导气杆、螺母、浮子固定螺母、浮子上盖、浮子导杆及浮子下盖，该浮子上盖与浮子下盖密封连接，所述浮子导杆分别与浮子上盖及浮子下盖密封插接，该浮子导杆的上端位于浮子上盖外、并与浮子上盖抵接，所述浮子导杆的下端位于浮子下盖外、并通过浮子固定螺母固定；所述导气杆的上端与浮子上盖的下表面抵接，导气杆的下端由所述浮子下盖穿出，并通过螺母固定；所述浮子上盖的外表面分别开设有上密封槽及下密封槽，所述上密封圈及下密封圈分别容置于该上密封槽及下密封槽内。
所述浮子导杆为中空柱状，轴向截面为“T”形，该“T”形的横边位于所述浮子上盖外，并与浮子上盖上表面抵接；所述“T”形的下端由浮子下盖穿出，与所述浮子固定螺母螺纹连接，该浮子固定螺母与所述浮子下盖的下表面抵接。
所述导气杆为中空柱状，上端沿圆周方向均匀开设有多个所述气孔，靠近下端的位置沿径向设有凸台，该凸台下表面与所述浮子下盖底部上表面抵接；所述导气杆连通于浮子的内部与浮子的外部。
所述上密封槽及下密封槽轴向截面的任意一侧均为“L”形，所述上密封圈及下密封圈轴向截面的任意一侧均为与上密封槽和下密封槽匹配的“L”形。
所述调节法兰上的密封齿及内圈上的密封齿均为“W”形，该密封齿在与所述上密封圈或下密封圈接触时形成两道刃密封。
所述调节法兰与上壳体顶部之间设有调节上密封圈与调节法兰之间距离的调节垫片。
所述迎浪口为两个，分别为迎浪口A及迎浪口B，该迎浪口A及迎浪口B分别与所述内腔相连通。
所述下壳体导杆下端连接有位于所述通气管上方的导流锥。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明的浮阀密封调整可确保下密封圈密封良好后，通过调整调节法兰与上壳体之间的调节垫片使上密封圈也能达到密封良好；利用两道端面密封，将进气流道与海水切断。
2.本发明浮子底部有减压孔，内部有导气杆，导气杆可有效缩短浮子的排水时间，减压孔可保证浮子在深海时的耐压能力，可使进气浮阀适用于折叠型或直立型进气桅杆。
附图说明
图1为本发明的内部结构剖视图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为图1中B处的局部放大图；
图4为本发明浮子的结构剖视图；
图5为图4中C处的局部放大图；
其中：1为上壳体，2为下壳体，3为浮子，301为导气杆，302为螺母，303为浮子固定螺母，304为浮子上盖，305为浮子导杆，306为浮子下盖，307为气孔，308为上密封槽，309为下密封槽，310为减压孔，4为上密封圈，5下密封圈，6为调节法兰，7为调节垫片，8为导流锥，9为滑动轴承，10为通气管，11为下壳体导杆，12为外腔，13为内腔，14为迎浪口A，15为迎浪口B，16为进气口，17为内圈，18为密封齿。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～5所示，本发明包括上壳体1、下壳体2、浮子3、调节法兰6、导流锥8、滑动轴承9、通气管10及下壳体导杆11，其中上壳体1与下壳体2两法兰端面采用螺栓固定连接，并采用O型密封圈实现轴向密封；上壳体1的顶部与开有进气口16的调节法兰6用螺栓相连，下壳体2的底部通过法兰与通气管10连接；上壳体1与下壳体2围成的内部腔体分为外腔12及内腔13，浮子3容置于内腔13中，并通过滑动轴承9与下壳体2内部设置的下壳体导杆11滑动连接，该下壳体导杆11下端连接有位于通气管10上方的导流锥8；导流锥8位于外腔12的下方，实现气流的导向作用，减小浮阀进气阻力；下壳体2上开设有与内腔13连通的迎浪口，外腔12与进气口16相连通；浮子3上贯穿设有套在下壳体导杆11外部、通过滑动轴承9与下壳体导杆11滑动连接的浮子导杆305，该浮子3的内部设有导气杆301，导气杆301的上端开设有用于连通浮子3内部与导气杆301内部的气孔307，该导气杆301的下端安装在浮子3上，导气杆301下端外围的浮子3上沿圆周方向均匀开设有多个减压孔310，减压孔310兼顾排水孔的作用，在进气浮阀处于深水区时可实现浮子3内外压力平衡；减压孔310与导气杆301实现浮子3承压和排水的目的。
浮子3外表面分别设有上密封圈4及下密封圈5，进气浮阀浸入海水后，海水通过迎浪口进入内腔13，浮子3上浮，上密封圈4与下密封圈5分别与调节法兰6下沿设置的密封齿18和下壳体2内部的内圈17上设置的密封齿18接触，切断内腔13与外腔12，实现密封。
本实施例的浮子3包括导气杆301、螺母302、浮子固定螺母303、浮子上盖304、浮子导杆305及浮子下盖306，该浮子上盖304与浮子下盖306密封连接，浮子导杆305穿设在浮子上盖304及浮子下盖306的中间位置，并分别与浮子上盖304及浮子下盖306密封插接，该浮子导杆305的上端位于浮子上盖304外、并与浮子上盖304抵接，浮子导杆305的下端位于浮子下盖306外、并通过浮子固定螺母303固定。本实施例的浮子导杆305为中空柱状(优选为中空圆柱)，轴向截面为“T”形，该“T”形的横边位于浮子上盖304外，并与浮子上盖304上表面抵接；“T”形的下端由浮子下盖306穿出，与浮子固定螺母303螺纹连接，该浮子固定螺母303与浮子下盖306的下表面抵接。浮子3安装在内腔13中时，浮子导杆305套在下壳体导杆11外部，并通过滑动轴承9与下壳体导杆11实现沿轴向相对移动。导气杆301的上端与浮子上盖304下表面抵接，对浮子3有轴向支撑作用；导气杆301的下端由浮子下盖306穿出，并通过螺母302固定。本实施例的导气杆301为中空柱状(优选为中空圆柱)，上端沿圆周方向均匀开设有多个气孔307，靠近下端的位置沿径向设有凸台，该凸台位于浮子3内部，且凸台下表面与浮子下盖306底部上表面抵接；导气杆301下端露在浮子下盖306外部的部分与螺母302螺纹连接，通过螺母302与凸台将导气杆301与浮子下盖306固定，导气杆301使浮子3的内部与浮子3的外部连通。浮子上盖304的外表面分别开设有上密封槽308及下密封槽309，上密封圈4及下密封圈5分别容置于该上密封槽308及下密封槽309内。本实施例的上密封槽308及下密封槽309轴向截面的任意一侧均为“L”形，上密封圈4及下密封圈5轴向截面的任意一侧均为与上密封槽308和下密封槽309匹配的“L”形，上密封圈4和下密封圈5可直接套装在浮子3上。本实施例的浮子3采用强度高密度小的材料，如聚乙烯，具有浮力储备大的特点。
本实施例的调节法兰6上的密封齿18及内圈17上的密封齿18均为“W”形，该密封齿18在与上密封圈4或下密封圈5接触时形成两道刃密封。
本实施例的调节法兰6与上壳体1顶部之间设有调节垫片7，通过调节垫片7的厚度调节调节法兰6的高度，进而实现调节法兰6与上密封圈4的之间距离的调节；调节法兰6与上壳体1之间采用0型密封圈径向密封。进气浮阀装配调试可先调整保证下密封圈5密封良好后再调整调节法兰6与上密封圈4之间的距离，实现两道密封圈均可良好密封。
本实施例的迎浪口为两个，分别为迎浪口A14及迎浪口B15，该迎浪口A14及迎浪口B15分别与内腔13相连通。进气浮阀浸入水中时，海水首先经过迎浪口A14及迎浪口B15进入到浮子3所在的内腔13，浮子3即可浮起，切断海水进入浮阀的外腔12。
本发明的工作原理为：
进气浮阀在漏出水面后，浮子3在重力作用下打开，即浮子3下降回内腔13；上壳体1顶部的进气口16被打开，空气经进气口16进入到外腔12，再进入通气管10。进气浮阀在浸水时，海水经迎浪口B15和迎浪口A14进入到进气浮阀的内腔13，浮子3在海水作用下被浮起，上密封圈4和下密封圈5分别与调节法兰6上的密封齿18和下壳体2的内圈17上的密封齿18接触、实现端面密封；上壳体1顶部的进气口16被关闭，防止海浪倒灌。
进气浮阀在桅杆由水平放置转为竖直升起时，浮子3内的海水经底部的排水孔(即减压孔310)流出，气流经导气管301顶部开设的气孔307进入浮子3的内部，实现迅速排水。进气浮阀正常工作状态桅杆处于竖直升起状态，在进气浮阀被海水淹没时，底部减压孔310(排水孔)可与海水导通，使得浮子3的内部空气处于压缩状态，在进气浮阀漏出水面后空气膨胀迅速通过减压孔310排出海水。进气浮阀在桅杆水平放置并随混合动力海洋机器人深潜时，海水通过减压孔310进入浮子3的内部，防止浮子3被压溃。

Claims (8)

1.一种海洋机器人用进气浮阀，其特征在于：包括上壳体(1)、下壳体(2)、浮子(3)、调节法兰(6)、滑动轴承(9)、通气管(10)及下壳体导杆(11)，其中上壳体(1)与下壳体(2)密封连接，所述上壳体(1)的顶部与开有进气口(16)的调节法兰(6)相连，所述下壳体(2)的底部连接有通气管(10)；所述上壳体(1)与下壳体(2)围成的内部腔体分为外腔(12)及内腔(13)，所述浮子(3)容置于内腔(13)中，并通过滑动轴承(9)与下壳体(2)内部设置的下壳体导杆(11)滑动连接；所述下壳体(2)上开设有与内腔(13)连通的迎浪口，所述外腔(12)与进气口(16)相连通；所述浮子(3)上贯穿设有套在下壳体导杆(11)外部、通过滑动轴承(9)与下壳体导杆(11)滑动连接的浮子导杆(305)，该浮子(3)的内部设有导气杆(301)，所述导气杆(301)的上端开设有用于连通浮子(3)内部与导气杆(301)内部的气孔(307)，该导气杆(301)的下端安装在浮子(3)上，所述导气杆(301)下端外围的浮子(3)上开设有减压孔(310)；所述浮子(3)外表面分别设有上密封圈(4)及下密封圈(5)，所述进气浮阀浸入海水后，海水通过所述迎浪口进入内腔(13)，浮子(3)上浮，所述上密封圈(4)与下密封圈(5)分别与调节法兰(6)下沿设置的密封齿(18)和下壳体(2)内部的内圈(17)上设置的密封齿(18)接触，切断内腔(13)与外腔(12)，实现密封；
所述浮子(3)包括导气杆(301)、螺母(302)、浮子固定螺母(303)、浮子上盖(304)、浮子导杆(305)及浮子下盖(306)，该浮子上盖(304)与浮子下盖(306)密封连接，所述浮子导杆(305)分别与浮子上盖(304)及浮子下盖(306)密封插接，该浮子导杆(305)的上端位于浮子上盖(304)外、并与浮子上盖(304)抵接，所述浮子导杆(305)的下端位于浮子下盖(306)外、并通过浮子固定螺母(303)固定；所述导气杆(301)的上端与浮子上盖(304)的下表面抵接，导气杆(301)的下端由所述浮子下盖(306)穿出，并通过螺母(302)固定；所述浮子上盖(304)的外表面分别开设有上密封槽(308)及下密封槽(309)，所述上密封圈(4)及下密封圈(5)分别容置于该上密封槽(308)及下密封槽(309)内。
2.根据权利要求1所述的海洋机器人用进气浮阀，其特征在于：所述浮子导杆(305)为中空柱状，轴向截面为“T”形，该“T”形的横边位于所述浮子上盖(304)外，并与浮子上盖(304)上表面抵接；所述“T”形的下端由浮子下盖(306)穿出，与所述浮子固定螺母(303)螺纹连接，该浮子固定螺母(303)与所述浮子下盖(306)的下表面抵接。
3.根据权利要求1所述的海洋机器人用进气浮阀，其特征在于：所述导气杆(301)为中空柱状，上端沿圆周方向均匀开设有多个所述气孔(307)，靠近下端的位置沿径向设有凸台，该凸台下表面与所述浮子下盖(306)底部上表面抵接；所述导气杆(301)连通于浮子(3)的内部与浮子(3)的外部。
4.根据权利要求1所述的海洋机器人用进气浮阀，其特征在于：所述上密封槽(308)及下密封槽(309)轴向截面的任意一侧均为“L”形，所述上密封圈(4)及下密封圈(5)轴向截面的任意一侧均为与上密封槽(308)和下密封槽(309)匹配的“L”形。
5.根据权利要求1所述的海洋机器人用进气浮阀，其特征在于：所述调节法兰(6)上的密封齿(18)及内圈(17)上的密封齿(18)均为“W”形，该密封齿(18)在与所述上密封圈(4)或下密封圈(5)接触时形成两道刃密封。
6.根据权利要求1所述的海洋机器人用进气浮阀，其特征在于：所述调节法兰(6)与上壳体(1)顶部之间设有调节上密封圈(4)与调节法兰(6)之间距离的调节垫片(7)。
7.根据权利要求1所述的海洋机器人用进气浮阀，其特征在于：所述迎浪口为两个，分别为迎浪口A(14)及迎浪口B(15)，该迎浪口A(14)及迎浪口B(15)分别与所述内腔(13)相连通。
8.根据权利要求1所述的海洋机器人用进气浮阀，其特征在于：所述下壳体导杆(11)下端连接有位于所述通气管(10)上方的导流锥(8)。
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