CN203499787U - 一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置 - Google Patents

Abstract

一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置，包括运载装置壳体，设于运载装置壳体内的动力系统，动力系统上设有与大气相通的进气管，还设有排气管，排气管前端设有排气口；运载装置壳体内还设有用于给排出气体增压的空压机，空压机的增压管出口位于排气口内，在排气管内增压管出口之前的位置设有单向阀，在单向阀于增压管出口之间还设有防水阀；在防水阀的一侧设有活塞筒，活塞筒内设有活塞，活塞与防水阀连接，增压管与活塞筒连通。本实用新型可以利用空压机产生的高压气体推动活塞垂直向下运动，从而启闭防水阀，使动力系统排出废气。当停止工作时，活塞在海水压力、浮力和弹簧的作用下垂直向上运动，使防水阀关闭，从而外界海水不会涌入排气管。

Description

一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置

技术领域

本实用新型涉及水下运载装置的排气装置，特别是一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置。

背景技术

海洋面积大约占地球表面积的70％，水量约占地球上总水量的97%左右，蕴藏丰富的资源，具有重要的战略价值。面对目前世界人口急剧膨胀、陆地资源日益枯竭、环境不断恶化这三大问题，人类把未来发展的希望寄托于尚未得到充分开发的海洋。世界各国纷纷将开发海洋、发展海洋经济和海洋产业作为国家发展的重要战略举措，并把21世纪称为海洋资源开发的新世纪。海洋工程装备产业是开发利用海洋资源的物质和技术基础，海洋开发的大量采样、勘探和作业等任务, 须由携带有各种装置、设备和科技人员的各类水下装备完成。

这些水下装备的动力系统一般都是发动机，它们在工作过程中要克服外界的海水背压，才能不断地吸气、排气正常工作。如遇到较为恶劣的气候，受海流或涌浪的影响，排气背压还将产生较大的波动性。因此，急需一种排气方法来解决水下装备的排气背压问题。同时，有资料显示采用水下排气方式不仅能减少空气中的排气噪声和红外辐射，而且还能在狭小的空间内布置排气系统。这表明，在水下装备上采用水下排气方式是未来的发展趋势，有必要研究水下排气方式的排气背压问题。

目前，国内外有两种实现水下排气的方法，分别为水下负压区排气和水下动力与结构混合增压排气。如图4所示，在船底设计和安装水动力装置，当船高速行驶时，在该装置的末端、船体的底部出现不规则的、紊乱的漩涡流动状况。根据理想流体理论，由于漩涡不可能将旋转动能转化为势能，因而尾涡区内的压力总是低于装置前端的压力，即在装置的末端形成负（低）压区域。但是负（低）压区域的大小受航速、水深、横距及船型的影响较大，这给水下负（低）压区排气方式的实现带来了很大的难度。

中国专利文献CN102840022A申请号：201210314590.6公开了一种水下动力与结构混合增压排气装置，一种水下混合增压排气装置，包括与大气相通的运载装置壳体，设于运载装置壳体内的动力系统，动力系统上设有排气管，排气管前端设有排气口，所述的排气管靠近排气口的位置设有单向排气阀，还设有用于给排出气体增压的空压机，空压机的排气出口位于单向排气阀和排气口之间。本实用新型提供的一种水下混合增压排气装置，通过采用外置的空压机，利用空压机产生的高压气体克服外界海水背压，在排气管末端叉管内形成“气泡”，使动力系统排出的废气能顺利排到外界环境中。当停止工作时，阀芯在海水作用力下与阀座紧密贴合，阻止海水灌入动力系统中。通过控制空压机的增压排气，以使叉管内的压力保持恒定，减少了空压机的无效工作时间。存在的问题是，单向排气阀的排气由排气管的废气驱动开启，防水倒灌功能不强，因此急需一种能够同时解决水下排气背压问题和实现海水倒灌功能的排气方式。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置，工作时排气管道上的防水阀开启，废气顺利排出；停止工作时防水阀自动关闭，外界海水不会灌入排气管内。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置，包括运载装置壳体，设于运载装置壳体内的动力系统，动力系统上设有与大气相通的进气管，还设有排气管，排气管前端设有排气口；运载装置壳体内还设有用于给排出气体增压的空压机，空压机的增压管出口位于排气口内，在排气管内增压管出口之前的位置设有单向阀，在单向阀于增压管出口之间还设有防水阀；

在防水阀的一侧设有活塞筒，活塞筒内设有活塞，活塞与防水阀连接，增压管与活塞筒连通，以使通入高压空气后活塞带动防水阀开启。

所述的增压管出口位于导流帽内，增压管出口处设有叉管。

排气管上设有防水环，防水阀的一侧与防水环铰接，防水阀上设有使防水阀与防水环之间趋于密封的弹簧；

防水阀在铰接的位置与曲柄固接，曲柄与连杆的一端铰接，活塞筒的侧壁设有槽孔，活塞上的销轴穿出槽孔与连杆的另一端铰接，在活塞的两端设有密封结构，在运行过程中，两端密封结构的距离完全覆盖槽孔的范围。

增压管上设有斜角三通接头，斜角三通接头与斜角两通接头连接，斜角两通接头与活塞筒的上端连通；

活塞筒的下端通过倾斜管路与导流罩的外壁连通。

所述的增压管上还设有单向阀。

所述的防水环上设有环形的凹陷结构，防水阀上相应地位置设有环形的凸起结构，环形的凹陷结构和环形的凸起结构之间形成密封配合。

所述的活塞直径大于斜角两通接头或斜角三通接头中的最小通径，在活塞筒的上端设有缩径段，活塞筒通过缩径段与斜角两通接头连接。

所述的活塞直径还大于增压管出口的最小通径。

所述的活塞开有通孔，通孔的直径小于斜角两通接头的管道直径。

本实用新型提供的一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置，可以利用空压机产生的高压气体推动活塞垂直向下运动，从而启闭防水阀，使得高低压气体在叉管内迅速混合，增加排气压力，使动力系统排出的废气排放到外界环境中。当停止工作时，活塞在海水压力、浮力和弹簧的作用下垂直向上运动，使防水阀关闭，从而外界海水不会涌入排气管。本实用新型大幅强化了防水倒灌功能，且不会影响动力系统排出废气。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型中防水阀部分的结构示意图。

图3为本实用新型中导流罩部分的结构示意图。

图4为现有技术中水下负压区排气的结构示意图。

图中：进气管1，运载装置壳体2，动力系统3，排气管4，单向阀5，导流帽6，直角两通接头7，叉管8，底板9，空压机10，增压管11，单向阀12，导流罩13，活塞14，活塞筒15，斜角两通接头16，斜角三通接头17，防水阀18，防水环19，曲柄20，连杆21，通气孔22，环形的凸起结构23，环形的凹陷结构24，环形密封圈25，槽孔26，上隔板27，下隔板28，倾斜管路29。

具体实施方式

如图1~3中，一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置，包括运载装置壳体2，设于运载装置壳体2内的动力系统3，动力系统3上设有与大气相通的进气管1，还设有排气管4，排气管4前端设有排气口；运载装置壳体2内还设有用于给排出气体增压的空压机9，空压机9的增压管11出口位于排气口内，在排气管4内增压管11出口之前的位置设有单向阀5，在单向阀5于增压管11出口之间还设有防水阀18；

在防水阀18的一侧设有活塞筒15，活塞筒15内设有活塞14，活塞14与防水阀18连接，增压管11与活塞筒15连通，以使通入高压空气后活塞14带动防水阀18开启。由此结构，实现由空压机9的高压空气推动活塞14下行，从而开启防水阀18排气，而在活塞筒15内没有通入高压空气时，防水阀18封闭，避免水倒灌。

优选的机构如图1中，所述的增压管11出口位于导流帽6内，增压管11出口处设有叉管8。由此结构，增压管11在给活塞筒15通入高压空气时，同时也靠排气管4提供增压，辅助排气。

优选的机构如图1~3中，排气管4上设有防水环19，防水阀18的一侧与防水环19铰接，防水阀18上设有使防水阀18与防水环19之间趋于密封的弹簧；

如图3中，防水阀18在铰接的位置与曲柄20固接，曲柄20与连杆21的一端铰接，活塞筒15的侧壁设有槽孔26，活塞14上的销轴穿出槽孔26与连杆21的另一端铰接，在活塞14的两端设有密封结构，在运行过程中，两端密封结构的距离完全覆盖槽孔26的范围。由此结构，由活塞14的上下运动带动防水阀18旋转，从而实现防水阀18的启闭。

增压管11上设有斜角三通接头17，斜角三通接头17与斜角两通接头16连接，斜角两通接头16与活塞筒15的上端连通；

优选的结构如图3中，活塞筒15的下端通过倾斜管路29与导流罩13的外壁连通。本例中，活塞采用整体比重小于水的结构，例如在活塞中设置空腔。由此结构，实现当活塞14下行时排气。而在没有高压空气进入活塞筒15时，水会从倾斜管路29进入到活塞14的下方，从而在水的浮力，配合弹簧力的作用下，使防水阀18关闭。

优选的结构如图1中，所述的增压管11上还设有单向阀12。设置的单向阀12避免水倒灌入增压管11内。

所述的防水环19上设有环形的凹陷结构24，防水阀18上相应地位置设有环形的凸起结构23，环形的凹陷结构24和环形的凸起结构23之间形成密封配合。由此结构，形成更好的配合。

所述的活塞14直径大于斜角两通接头16或斜角三通接头17中的最小通径，在活塞筒15的上端设有缩径段，活塞筒15通过缩径段与斜角两通接头16连接。由此结构，确保活塞14产生足够的推动力带动防水阀18动作。

所述的活塞14直径还大于增压管11出口的最小通径。由此结构，确保活塞14获得足够的气动压力。

本实用新型装置是这样实现的：如图1所示，为确保水下动力系统3顺畅排气，同时防止海水灌入动力系统3而损坏设备，采用的方法：一是在排气管4上适当位置设置单向阀5，当动力系统3工作时单向阀5打开，废气顺利排出；当停止工作时单向阀5关闭，确保外界海水不会流入动力系统3中；二是在排气管路4上设置防水阀18和比防水阀18直径略小的防水环19，二者形成密封配合，防水阀18和防水环19都布置在导流罩13的壳体内。当动力系统3工作时，空压机10同时工作，空压机10排出的高压气体通过增压管11、斜角三通接头17和斜角两通接头16，推动活塞筒15内的活塞14垂直向下运动，活塞14的垂直向下运动由连杆21转换成曲柄20的顺时针旋转运动，防水阀18与曲柄20之间刚性连接，这样防水阀18克服弹簧力，绕铰座顺时针旋转，如图3中，排气管的通路打开，实现排气。当空压机10停止工作时，外界海水一方面通过导流罩13内的倾斜管道34进入活塞筒15内，活塞14在外界海水的压力和浮力作用下垂直向上运动，另一方面海水通过排气管道4直接冲击防水阀18的上表面，同时在弹簧的作用下，防水阀18绕铰座逆时针旋转，直到防水阀18的下表面与防水环19的上表面贴合，完成密封过程。为确保空压机10的进气量，在进气管1与动力系统3进气口的对接处上方开有通气孔22，使水下装备壳体2的内部与大气相连，这样可为空压机11提供足够的进气量。为了达到更好的密封效果，如图2所示，防水阀18下表面有环形的凸起结构23，防水环19上表面有环形的凹陷结构24，在凹陷结构的底部嵌有密封圈。当防水阀18的下表面与防水环19的上表面贴合时，环形的凸起结构23就嵌入到环形的凹陷结构24中，同时挤压密封圈实现更好的密封效果。三是将排气管路4的末端设计成叉管结构8，叉管8的末端由弧面连接组成，这样空压机10排出的高压气体经过增压管11、斜角三通接头17和直角两通接头7后，在叉管8内迅速混合，增压排气压力，使动力系统3排出的废气顺利排到外界环境中。

如图2所示，在活塞14的凹陷处嵌有环形密封圈25，活塞14的长度在运行过程中，环形密封圈25之间的位置始终将槽孔26封闭，达到密封槽孔26的效果。为了充分利用空压机10排出的高压气体，并形成高压气体通路，活塞筒15的上端呈倒立的漏斗型，这样空压机10排出的高压气体经斜角两通接头16后在活塞筒15内不断扩散。同时在活塞14内开有“埋头螺钉”型通孔，这是为了减小空压机10的排出气体阻力，通孔的下端直径略小于斜角两通接头16的管道直径。活塞14的材质密度比海水的密度小，这样活塞14的垂直上下移动更加灵活，尤其当海水灌入活塞筒15时，活塞14受到海水的浮力作用也将向上移动，使得密封效果更加显著。排气管4、增压管11的末端以及曲柄滑块机构等封装在导流帽6和导流罩13内，为了防止排气管4和增压管11的末端发生振动，在导流罩13内设置有两块隔板，即上隔板27和下隔板28。其中下隔板倾斜布置，这是为了使海水能够顺利的通过倾斜管路29排出设备外。

为了降低水流阻力，底板9和导流罩13呈流线型结构，底板9的作用是在设备下潜过程中，降低排气口处的外界海水压力，防止由于海水与设备存在相对运动而导致海水灌入排气管4内。

Claims (9)

1.一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置，包括运载装置壳体（2），设于运载装置壳体（2）内的动力系统（3），动力系统（3）上设有与大气相通的进气管（1），还设有排气管（4），排气管（4）前端设有排气口；运载装置壳体（2）内还设有用于给排出气体增压的空压机（9），空压机（9）的增压管（11）出口位于排气口内，其特征是：在排气管（4）内增压管（11）出口之前的位置设有单向阀（5），在单向阀（5）于增压管（11）出口之间还设有防水阀（18）；

在防水阀（18）的一侧设有活塞筒（15），活塞筒（15）内设有活塞（14），活塞（14）与防水阀（18）连接，增压管（11）与活塞筒（15）连通，以使通入高压空气后活塞（14）带动防水阀（18）开启。

2.根据权利要求1所述的一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置，其特征是：所述的增压管（11）出口位于导流帽（6）内，增压管（11）出口处设有叉管（8）。

3.根据权利要求2所述的一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置，其特征是：排气管（4）上设有防水环（19），防水阀（18）的一侧与防水环（19）铰接，防水阀（18）上设有使防水阀（18）与防水环（19）之间趋于密封的弹簧；

防水阀（18）在铰接的位置与曲柄（20）固接，曲柄（20）与连杆（21）的一端铰接，活塞筒（15）的侧壁设有槽孔（26），活塞（14）上的销轴穿出槽孔（26）与连杆（21）的另一端铰接，在活塞（14）的两端设有密封结构，在运行过程中，两端密封结构的距离完全覆盖槽孔（26）的范围。

4.根据权利要求3所述的一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置，其特征是：增压管（11）上设有斜角三通接头（17），斜角三通接头（17）与斜角两通接头（16）连接，斜角两通接头（16）与活塞筒（15）的上端连通；

活塞筒（15）的下端通过倾斜管路（29）与导流罩（13）的外壁连通。

5.根据权利要求4所述的一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置，其特征是：所述的增压管（11）上还设有单向阀（12）。

6.根据权利要求3所述的一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置，其特征是：所述的防水环（19）上设有环形的凹陷结构（24），防水阀（18）上相应地位置设有环形的凸起结构（23），环形的凹陷结构（24）和环形的凸起结构（23）之间形成密封配合。

7.根据权利要求3所述的一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置，其特征是：所述的活塞（14）直径大于斜角两通接头（16）或斜角三通接头（17）中的最小通径，在活塞筒（15）的上端设有缩径段，活塞筒（15）通过缩径段与斜角两通接头（16）连接。

8.根据权利要求7所述的一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置，其特征是：所述的活塞（14）直径还大于增压管（11）出口的最小通径。

9.根据权利要求1所述的一种具有防水倒灌功能的水下动力增压排气装置，其特征是：所述的活塞（14）开有通孔，通孔的直径小于斜角两通接头（16）的管道直径。

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