CN207147871U - 一种容积随动压力保持装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种容积随动压力保持装置，包括压力釜、液压泵、油水分离器、囊式蓄能器、泄压阀、减压阀、气瓶、密封管路、压力表、安全阀、釜端盖、水下设备、水体；所述压力釜上部设有釜端盖、压力表和安全阀；所述压力釜侧向通过两根密封管路分别设有液压泵和容积随动系统，所述容积随动系统通过密封管路依次串联设置有油水分离器、囊式蓄能器、泄压阀、减压阀和气瓶；所述囊式蓄能器内设有气囊，所述气囊内的气体与泄压阀、减压阀、气瓶连通；本新型通过囊式储能器、泄压阀、减压阀和补气气瓶串联配置，实现容积随动式的压力保持功能；压力控制实时性强，系统反应迅速，压力保持跟随性好、压力保持精度高；操作简便，模拟可靠性好。

Description

一种容积随动压力保持装置

技术领域

本实用新型涉及水下设备陆上模拟技术设备领域，特别涉及一种容积随动压力保持装置。

背景技术

随着海洋技术的不断发展，人类探测、开发海洋的能力不断提升，但是人类的下潜深度十分有限。因此，人们通过开发各种各样的水下机器人代替人们完成探测、开发海洋等不同使命。在水下机器人研制、加工过程中，为了对其性能进行检测不可避免地需要相关试验装置来模拟海洋深处的压力环境。而水下机器人在水下作业时，其排水体积都会发生改变：浮标、水下滑翔机、打捞气囊等水下机器人就是通过改变其排水体积来实现运动控制的，作业机器人在执行部件工作过程中，排水体积也难免会发生变化。

现有技术中，采用压力釜对水下机器人进行压力试验是普遍采用的水压模拟方法。但是，采用普通的压力釜模拟海洋深处的压力环境，只能对静态的水下机器人进行模拟试验，当水下机器人的体积发生变化时，由于水的不可压缩性，将导致压力釜内的压力发生剧烈变化。因此，采用压力釜无法满足动态水下机器人的压力模拟试验。为了实现对动态水下机器人的压力模式试验，采用的方式主要包括液压泵压力保持装置和活塞式压力保持装置两种。

液压泵压力保持装置就是在压力釜上串入一套液压泵装置：当水下机器人的排水体积变小时，压力釜中的压力变小，液压泵将向压力釜中注入液体；当水下机器人的排水体积变大时，压力釜中的压力变大，液压泵将从压力釜中抽出液体(有的也设置安全阀，通过安全阀泄压来保持其最大压力不超过限定值)，从而实现压力釜中的压力保持功能。采用液压泵压力保持装置的主要缺点在于压力保持的实时性和压力保持的精度不高，其原因在于该装置的工作流程及工作原理在于先监测到压力釜中的压力发生变化，然后才能启动液压泵工作，同时，液压泵工作时的压力也难以一次精确调整到位，需要多次迭代调整才能达到理想值，难以满足精确模拟及实时模拟的要求。同时，该装置中的液压泵始终处于往复的工作状态，各压力器件容易发生疲劳损坏，降低了系统的可靠性。

活塞式压力保持装置就是在压力釜上串入一套活塞缸和液压泵，通过活塞缸上的活塞移动来实现容积调整和恒压保持。采用活塞式压力保持装置的主要缺点在于压力方向发生转换时的固定偏差，其原因在于活塞缸上的活塞与缸体之间的摩擦力方向会在活塞运行方向发生转变时而发生变化，这样就导致了压力釜内的压力会在拐点处发生突变，同时也导致了在水下机器人容积改变方向发生转换时压力存在固定的偏差值。同时，由于活塞存在重量，当活塞运行速度发生变化时，会由于其惯性导致压力釜内的压力跟随滞后。活塞缸上的活塞与缸体之间组成动密封结构，密封可靠性的问题会在使用一段时间后逐步凸显，降低了系统的可靠性。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种容积随动压力保持装置，针对现有技术中的不足，在对水下设备模拟检测的压力釜上并联设置有囊式储能器，并将囊式储能器通过泄压阀和减压阀与补气气瓶串联配置；将水下设备的排水体积变化通过囊式储能器中的气囊容积变化和气瓶内的气体补充或外泄方式，实现容积随动式的压力保持功能；压力釜内的压力控制实时性强、自适应压力保持性好、压力控制精度高；无机械性损坏或者运动突变导致的压力精度变化，系统压力检测模拟可靠性好。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种容积随动压力保持装置，包括压力釜、液压泵、油水分离器、囊式蓄能器、泄压阀、减压阀、气瓶、密封管路、压力表、安全阀、出水口、釜端盖、水下设备、水体，其特征在于：

所述压力釜上部密封设置有釜端盖，并通过釜端盖装入待模拟检测的水下设备，所述釜端盖上设置有压力表和安全阀；所述压力釜的底部设置有带有阀门的出水口；所述压力釜侧向通过两根密封管路分别设置有液压泵和容积随动系统，所述容积随动系统通过密封管路依次串联设置有油水分离器、囊式蓄能器、泄压阀、减压阀和气瓶；所述油水分离器将压力釜内的水体与囊式蓄能器中的油液相互隔离；所述囊式蓄能器内设置有气囊，所述气囊内的气体与泄压阀连通，所述泄压阀与减压阀连通，所述减压阀与气瓶连通；所述压力釜通过液压泵输入水体，所述油水分离器将压力釜内的水体与囊式蓄能器中的气囊中的气体相互隔离。

所述泄压阀和减压阀带有压力域值设置功能，依据水下设备模拟的压力对所述泄压阀和减压阀的压力域值进行预先设定，所述气瓶、泄压阀、减压阀和气囊实时保持压力釜内水体的压力平衡。

所述油水分离器上设置有观察孔和排污口。

所述压力釜模拟水下压力范围为2MPa—20MPa，所述水下设备模拟的压力越大，压力保持越精确；所述气瓶的压力至少比压力釜的压力高1MPa以上。

所述囊式蓄能器的气囊的容积小于或等于压力釜的容积。

本实用新型的工作原理为：压力釜通过密封管路与液压泵相连，同时，压力釜通过密封管路依次与油水分离器、囊式蓄能器、泄压阀、减压阀及气瓶相连；水压模拟功能：开始作业时，液压泵工作，通过液压泵向压力釜中注压，从而实现水压模拟功能；容积随动压力保持功能：此时，液压泵停止工作(该路液压管路关闭)，囊式蓄能器和泄压阀调整为工作压力，减压阀的工作压力调整为略大于工作压力。作业时，当被测设备的排水体积增大时，压力釜中的压力增大，压力釜中的介质流向囊式蓄能器，由于囊式蓄能器中储存的介质为气体，当体积发生微小变化时，其内部压力基本保持不变，当囊式蓄能器中的压力超过设定值时，泄压阀开启，从而保证了系统的压力保持不变；当被测设备的排水体积减小时，压力釜中的压力变小，囊式蓄能器中的介质流向压力釜，由于囊式蓄能器中储存的介质为气体，当体积发生微小变化时，其内部压力基本保持不变，当囊式蓄能器中的压力超过设定值时，减压阀开启向囊式蓄能器中注入压力，从而保证了系统的压力保持不变。

由于压力釜的容积及囊式蓄能器的容积相对于被测设备排水体积的变化量要大得多，即被测设备的排水体积变化量相对于压力釜和囊式蓄能器的容积为小量。因此，通过囊式蓄能器中气体体积改变来维持压力釜中压力将具有足够的精度。同时，在囊式蓄能器中还连接有泄压阀、减压阀和补充气瓶，可以实时排出或补充压力釜中压力，从而将其内部压力始终保持在理想的范围内。囊式蓄能器的容积应尽可能大，气囊容积越大所反映的压力变化越明显，也越精确。气瓶内的压力要比压力釜内的压力变化量大很多，这样才能充分满足压力变化的需要。

通过上述技术方案，本实用新型技术方案的有益效果是：在对水下设备模拟检测的压力釜上并联设置有囊式储能器，并将囊式储能器通过泄压阀和减压阀与补气气瓶串联配置；将水下设备的排水体积变化通过囊式储能器中的气囊容积变化和气瓶内的气体补充或外泄方式，实现容积随动式的压力保持功能；压力釜内的压力控制实时性强，系统反应迅速，压力保持跟随性好、压力保持精度高；压力保持系统通过纯粹的结构件来实现，操作使用方便，无机械性损坏或者运动突变导致的压力精度变化，系统摒弃了动密封等设备，系统压力检测模拟可靠性好；保持装置简化简单，设备数量少，降低了建造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例所公开的一种容积随动压力保持装置结构图示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.压力釜 2.液压泵 3.油水分离器 4.囊式蓄能器

5.泄压阀 6.减压阀 7.气瓶 8.密封管路

9.压力表 10.安全阀 11.出水口 12.釜端盖

13.水下设备 14.水体

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据图1，本实用新型提供了一种容积随动压力保持装置，包括压力釜1、液压泵2、油水分离器3、囊式蓄能器4、泄压阀5、减压阀6、气瓶7、密封管路8、压力表9、安全阀10、出水口11、釜端盖12、水下设备13、水体14。

所述压力釜1上部密封设置有釜端盖12，并通过釜端盖12装入待模拟检测的水下设备13，所述釜端盖12上设置有压力表9和安全阀10；所述压力釜1的底部设置有带有阀门的出水口11；所述压力釜1侧向通过两根密封管路8分别设置有液压泵2和容积随动系统，所述容积随动系统通过密封管路8依次串联设置有油水分离器3、囊式蓄能器4、泄压阀5、减压阀6和气瓶7；所述油水分离器3将压力釜1内的水体14与囊式蓄能器4中的油液相互隔离；所述囊式蓄能器4内设置有气囊，所述气囊内的气体与泄压阀5连通，所述泄压阀5与减压阀6连通，所述减压阀6与气瓶7连通；所述压力釜1通过液压泵2输入水体14，所述油水分离器3将压力釜1内的水体14与囊式蓄能器4中的气囊中的气体相互隔离。

所述泄压阀5和减压阀6带有压力域值设置功能，依据水下设备13模拟的压力对所述泄压阀5和减压阀6的压力域值进行预先设定，所述气瓶7、泄压阀5、减压阀6和气囊实时保持压力釜1内水体的压力平衡。

所述油水分离器3上设置有观察孔和排污口。

所述压力釜1模拟水下压力范围为2MPa—20MPa，所述水下设备13模拟的压力越大，压力保持越精确；所述气瓶7的压力至少比压力釜1的压力高1MPa以上。

所述囊式蓄能器4的气囊的容积小于或等于压力釜1的容积。

本实用新型的具体实施操作步骤是：通过釜端盖12将水下设备13装入压力釜1内，先关闭压力釜1的釜端盖12，然后开启液压泵2，通过液压泵2向压力釜1内注压直至压力釜1中的压力达到设定值；同时将减压阀6和泄压阀5的启动压力分别预设调整为略大于和等于设定压力，当压力釜1内压力达到设定值并保持稳定不变时，停止打压；此时，压力釜1、油水分离器3、囊式蓄能器4、减压阀6出口处之前的管路压力都等于设定压力；当被测水下设备13体积增大时，压力釜1内压力变大，通过密封管路8的压力传递，囊式蓄能器4内压力随之变大，气囊受到压力作用体积变小，气囊内多余的气体通过泄压阀5排出，直到稳定在指定值；当被测设水下备体13积减小时，压力釜1内部压力减小，通过密封管路8相连的囊式蓄能器4内部压力也随之减小，囊式蓄能器4内的气囊体积变大，气囊内和减压阀6之间的密封管路8内压力减小。由于减压阀6出口处压力设定在指定压力，为了维持此处压力恒定，气瓶7会通过减压阀6向囊式蓄能器4的气囊内输送压力，直到压力釜1内部压力恢复到指定值，容积随动系统重新达到平衡。

通过上述具体实施例，本实用新型的有益效果是：在对水下设备模拟检测的压力釜上并联设置有囊式储能器，并将囊式储能器通过泄压阀和减压阀与补气气瓶串联配置；将水下设备的排水体积变化通过囊式储能器中的气囊容积变化和气瓶内的气体补充或外泄方式，实现容积随动式的压力保持功能；压力釜内的压力控制实时性强，系统反应迅速，压力保持跟随性好、压力保持精度高；压力保持系统通过纯粹的结构件来实现，操作使用方便，无机械性损坏或者运动突变导致的压力精度变化，系统摒弃了动密封等设备，系统压力检测模拟可靠性好；保持装置简化简单，设备数量少，降低了建造成本。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种容积随动压力保持装置，其特征在于，包括压力釜、液压泵、油水分离器、囊式蓄能器、泄压阀、减压阀、气瓶、密封管路、压力表、安全阀、出水口、釜端盖、水下设备、水体；所述压力釜上部密封设置有釜端盖，并通过釜端盖装入待模拟检测的水下设备，所述釜端盖上设置有压力表和安全阀；所述压力釜的底部设置有带有阀门的出水口；所述压力釜侧向通过两根密封管路分别设置有液压泵和容积随动系统，所述容积随动系统通过密封管路依次串联设置有油水分离器、囊式蓄能器、泄压阀、减压阀和气瓶；所述油水分离器将压力釜内的水体与囊式蓄能器中的油液相互隔离；所述囊式蓄能器内设置有气囊，所述气囊内的气体与泄压阀连通，所述泄压阀与减压阀连通，所述减压阀与气瓶连通；所述压力釜通过液压泵输入水体，所述油水分离器将压力釜内的水体与囊式蓄能器中的气囊中的气体相互隔离。

2.根据权利要求1所述的一种容积随动压力保持装置，其特征在于，所述泄压阀和减压阀带有压力域值设置功能，依据水下设备模拟的压力对所述泄压阀和减压阀的压力域值进行预先设定，所述气瓶、泄压阀、减压阀和气囊实时保持压力釜内水体的压力平衡。

3.根据权利要求1所述的一种容积随动压力保持装置，其特征在于，所述油水分离器上设置有观察孔和排污口。

4.根据权利要求1所述的一种容积随动压力保持装置，其特征在于，所述压力釜模拟水下压力范围为2MPa—20MPa，所述水下设备模拟的压力越大，压力保持越精确；所述气瓶的压力至少比压力釜的压力高1MPa以上。

5.根据权利要求1所述的一种容积随动压力保持装置，其特征在于，所述囊式蓄能器的气囊的容积小于或等于压力釜的容积。