CN209719852U - 一种浮力可调的浮标 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种浮力可调的浮标，浮标体包括密封外壳体、密封外壳体内部的浮标舱室、设置于浮标舱室内的浮力调节装置。浮力调节装置包括油箱、双向定量泵、第一电磁阀、油囊、第二电磁阀、蓄能器、压力继电器。本实用新型具有以下优点和效果：解决现有浮标的浮力调节装置的质量、体积和能耗偏大的问题。利用设置的双向液压泵双向吸油来改变油囊的体积，进而改变浮标相对于水面的高度，结构简单，蓄能器可在需要上浮较小高度时供油到油囊，使得液压泵不必每次上浮时频繁开启，能够减少液压泵使用频率，避免损耗过大。

Description

一种浮力可调的浮标

技术领域

本实用新型涉及浮标领域，特别涉及一种浮力调节装置。

背景技术

海洋浮标是以锚定在海上的观测浮标为主体组成的海洋水文水质气象自动观测站。它能按规定要求长期、连续地为海洋科学研究、海上石油（气）开发、港口建设和国防建设收集所需海洋水文水质气象资料，特别是能收集到调查船难以收集的恶劣天气及海况的资料。海洋浮标是一个无人的自动海洋观测站，它由被固定在指定的海域，随波起伏，如同航道两旁的航标。别看它在大海上毫不显眼，但它的作用却不小，它能在任何恶劣的环境下进行长期、连续、全天候的工作，每日定时测量并且发报出多种水文水质气象要素。海洋浮标一般通过浮力调节的装置来实现浮标的上浮或者下沉。

海洋浮标的浮力调节装置的工作介质通常分为油、水和气体。用水为介质时，利用向水箱内充水或排水改变载体的重量，从而改变载体重力和浮力的关系，这种方法使得占用空间降低，但是系统稳定性差，响应没有液压回路快；采用气体进行浮力调节时，是通过改变气体的体积来改变排水体积，在水下通过抽放气体，虽然有利于减轻重量，但是由于在水下不同的深度，体积压缩不一样，对于控制有很大的难度；以油为介质时，依靠皮囊充油或者抽油时皮囊体积的改变，来改变皮囊的排水体积，从而改变载体的浮力，该方法液压回路简单，容易实现，稳定性好。但是市场上一般是采用单向柱塞泵作为工作泵向油囊内压油或者吸油。采用单向柱塞泵的系统调节能力，油囊的体积受到限制，造成设计困难。

目前，公告号为CN 102030086 B的中国实用新型专利公开了一种水下浮力调节装置，包括油箱、第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、单向阀、节流阀、液压泵、直流电机和油囊。

上述技术方案相较于传统的浮力调节系统，体积和质量都有所减小，但存在以下缺陷：浮标需要在各种环境下进行长期、连续、全天候的工作，对液压泵的使用要求较高，需要液压泵的性能稳定，而现有技术在调节浮标的高度时需要频繁使用液压泵，对液压泵的损耗较大，为此，亟需一种新型的浮力可调的浮标。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种浮力可调的浮标，在调节浮标的高度时，不需频繁开启液压泵进行调节，减小了液压泵的能耗。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种浮力可调的浮标，浮标体包括密封外壳体、密封外壳体内部形成的浮标舱室、设置于浮标舱室内的浮力调节装置。所述密封外壳体的周侧且靠近底面的位置设置有液位传感器，所述浮力调节装置包括油箱、双向定量泵、可变体积的油囊。所述油箱通过第一管道与双向定量泵的上接口相连通，第一电磁阀设于第二管道中，其上通口与双向定量泵连接，下通口与油囊连接，所述第一电磁阀为常闭型二位二电磁阀，所述油囊设置于密封外壳体的底部。

通过采用上述技术方案，控制系统的指令使第一电磁阀开启时，第一电磁阀的通道打开，双向定量泵在电机的正转驱动下，从密闭油箱中吸油到油囊里，从而实现增大油囊的体积，实现增大浮力的功能，使得浮标上浮；双向定量泵在电机的反转驱动下，从油囊中吸油到密闭油箱里，从而实现减小油囊的体积，实现减小浮力的功能，使得浮标下沉。控制系统的指令使第一电磁阀关闭时，油箱与油囊之间的管道关闭。通过双向定量泵的设置，结构简单，易于改变油囊的体积，从而实现浮标相对于水面的高度调节；通过液位传感器的设置，便于检测浮标所处的水位。

本实用新型进一步设置为，所述第二管道支路设置有第三管道，所述第三管道一端与第二管道连通，一端依次连接有蓄能器、压力继电器，所述压力继电器位于蓄能器的一侧，所述第二电磁阀设于第三管道上，其上通口与第二管道连接，下通口与蓄能器接口连接，所述第二电磁阀为常闭型二位二电磁阀，所述蓄能器为皮囊式蓄能器。

通过采用上述技术方案，当浮标需要从浮标所能潜入的最低水位上浮到某一预定的深度时，控制系统发出指令使第二电磁阀开启，使蓄能器内的油液注入油囊，当液位传感器检测到浮标上浮到预定深度的位置时，控制第二电磁阀关闭，使得浮标在所述水位保持稳定；当浮标需要从预定深度的位置上浮至水面位置时，控制系统发出指令使使电机开启，第一电磁阀开启，双向定量泵从油箱吸取油液注入油囊和蓄能器中，当蓄能器中充满油液，蓄能器接口的压力达到压力继电器设定的压力时，使得压力继电器发出信号，控制第二电磁阀关闭，此时双向定量泵只向油囊中供油，当液位传感器检测到浮标到达水面位置时，控制电机第一电磁阀关闭，使得浮标在所述水位保持稳定。通过设置蓄能器，使得调节浮标从预定深度的位置上浮至水面位置时不需要频繁开启双向定量泵即可实现浮标上浮的功能，减小了液压泵的损耗。

本实用新型进一步设置为，所述浮标舱室分隔为存放各类控制设备的上舱室、放置浮力调节装置的下舱室，所述下舱室设置有安装于下舱室顶板的圆盘状塑料空心浮筒、安装于下舱室底板的用于支撑蓄能器的支撑架。

通过采用上述技术方案，通过隔绝设备舱与浮力舱，且在所述下舱室的顶板设置圆盘状塑料空心浮筒，保证浮标收到最严重的破坏时仍能保持足够的浮力，设置支撑蓄能器的支撑架，起到保护作用。

本实用新型进一步设置为，所述密封外壳体底部固定安装有圆柱罩，所述蓄能器安装于圆柱罩内。

通过采用上述技术方案，在油囊安装的位置设置圆柱罩，对油囊进行保护。

本实用新型进一步设置为，所述第一管道与第二管道、第三管道均采用合金管材质。

通过采用上述技术方案，浮力调节装置采用液压装置，对管道要求高，合金管里面含Cr比较多，其耐高温、耐低温、耐腐蚀的性能很高。

本实用新型进一步设置为，所述浮标体为圆柱体形状，所述密封外壳体表面镀有耐蚀性较好的金属保护层。

通过采用上述技术方案，浮标体采用一体圆柱筒状的结构，制造方便，焊缝少、密封效果好，所述密封外壳体表面镀有耐蚀性较好的金属保护层，增加浮标体的耐腐蚀性，提高使用性能。

本实用新型进一步设置为，所述蓄能器底部设有支撑架，所述支撑架为钢质材料，包括矩形框架、矩形框架四个角下端分别焊接的四个支脚，且四个支脚底部焊接于下舱室的底面。所述蓄能器底部套设于矩形框架中。

通过采用上述技术方案，钢质材料的支撑架，硬度高，不易折弯，用于支撑蓄能器，保持蓄能器安装的稳定性。

本实用新型进一步设置为，所述蓄能器与密封安装在圆柱罩内且圆柱罩内部设有密封防水圈。

通过采用上述技术方案，设置密封防水圈，有效地防止水进入浮标内。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1.采用的浮力调节装置，结构简单，利用设置的双向液压泵双向吸油来改变油囊的体积，进而改变浮标相对于水面的高度，结构简单，蓄能器可在需要上浮较小高度时供油到油囊，使得液压泵不必每次上浮时都要开启，能够减少液压泵使用频率，避免损耗过大。

2.通过隔绝设备舱与浮力舱，且在所述下舱室的顶板设置塑料空心浮筒，保证浮标收到最严重的破坏时仍能保持足够的浮力，起到保护作用。

附图说明

图1是实施例的整体结构示意图；

图2是实施例的液压系统图；

图3是实施例的剖视示意图。

图中：1、密封外壳体；2、圆柱罩；3、浮力调节装置；4、油箱；5、双向定量泵；6、第一电磁阀；7、油囊；8、第二电磁阀；9、蓄能器；10、压力继电器；11、浮标舱室；12、液位传感器；31、第一管道；32、第二管道；33、第三管道；111、上舱室；112、下舱室；113、圆盘状塑料空心浮筒；114、支撑架。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，一种浮力可调的浮标，浮标体包括密封外壳体1、用于检测浮标所在水位的液位传感器12、焊接于密封外壳体1底部的圆柱罩2、设置于圆柱罩2内的油囊7。该液位传感器12设置于密封外壳体1周侧，且其位置靠近密封外壳体1底面。结合图2所示，密封外壳体1为钢质圆柱体结构，其内部密封空间形成浮标舱室11；浮标舱室11分隔为存放各类控制设备的上舱室111和放置浮力调节装置3的下舱室112。该浮标下舱室112的顶板胶粘有圆盘状塑料空心浮筒113，该浮标下舱室112设置有支撑浮力调节装置3的支撑架114，该支撑架114包括矩形框架、矩形框架四个角下端分别焊接的四个支脚，且该四个支脚底部焊接于下舱室112的底面。蓄能器9与密封安装在圆柱罩2内且圆柱罩2内部设有密封防水圈。

如图3所示，浮力调节置3包括油箱4、双向定量泵5、可变体积的油囊7、提供辅助油压的蓄能器9。油箱4与双向定量泵5的上接口通过第一管道31连接，双向定量泵5的下接口与油囊7通过第二管道32连接，第二管道32支路设置有第三管道33，第三管道33依次连接有蓄能器9、压力继电器10，该压力继电器10位于蓄能器9的一侧。第一电磁阀6设置于第二管道32上，其上通口与双向定量泵5的下接口连接，下通口与油囊7连接。第一电磁阀6开启时，油箱4与油囊7之间的通道打开。第二电磁阀8设于第三管道33上，其上通口与第二管道32连接，下通口与蓄能器9接口连接。第三管道33的管道压力达到压力继电器10设定的压力时，压力继电器10发出信号，控制系统控制第二电磁阀8关闭。第二电磁阀8开启时，蓄能器9、压力继电器10与第二管道32之间的通道打开。

本实施例在使用时，通过液压装置改变进入和流出油囊7的油液量，实现油囊7体积的改变，进而实现浮标浮力的改变。

当浮标需要从浮标所能潜入的最低水位上浮到某一预定的深度时，控制系统发出指令使第二电磁阀8开启，使蓄能器9内的油液注入油囊7，液位传感器12检测到浮标上浮到预定深度的位置时，控制第二电磁阀8关闭，使得浮标在所述水位保持稳定。

当浮标需要从预定深度的位置上浮至水面位置时，控制系统发出指令使第一电磁阀6开启，双向定量泵5从油箱4吸取油液注入油囊7和蓄能器9中，当蓄能器9中充满油液，蓄能器接口的压力达到压力继电器10设定的压力时，使得压力继电器10发出信号，控制第二电磁阀8关闭，此时双向定量泵5只向油囊7中供油，液位传感器12检测到浮标到达水面位置时，控制电机5与第一电磁阀6关闭，使得浮标在所述水位保持稳定。

当浮标需要从水面位置下沉到浮标所能潜入的最低水位时，控制系统发出指令使第一电磁阀6开启，双向定量泵5从油囊7中吸取油液到油箱4中，使得浮标下沉到浮标所能潜入的最低水位，液位传感器12检测到浮标到达该水位时，控制第一电磁阀6关闭，使得浮标在所述水位保持稳定。

这种设置除了通过液压泵内吸压油，还可以在浮标上浮较小高度时通过蓄能器9供油到油囊7中，使得双向定量泵5不必每次上浮时都要开启，减小液压泵的使用频率，降低了能耗。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种浮力可调的浮标，浮标体包括密封外壳体（1）、密封外壳体（1）内部形成的浮标舱室（11）、设置于浮标舱室（11）内的浮力调节装置（3），其特征是：所述密封外壳体（1）的周侧且靠近底面的位置设置有液位传感器（12），所述浮力调节装置（3）包括油箱（4）、双向定量泵（5）、可变体积的油囊（7），所述油箱（4）通过第一管道（31）与双向定量泵（5）的上接口相连通，第一电磁阀（6）设于第二管道（32）中，其上通口与双向定量泵（5）连接，下通口与油囊（7）连接，所述第一电磁阀（6）为常闭型二位二电磁阀，所述油囊（7）设置于密封外壳体（1）的底部。

2.根据权利要求1所述的一种浮力可调的浮标，其特征是：所述第二管道（32）支路设置有第三管道（33），所述第三管道（33）一端与第二管道（32）连通，一端依次连接有蓄能器（9）、压力继电器（10），所述压力继电器（10）位于蓄能器（9）的一侧，所述第三管道（33）上设有第二电磁阀（8）；所述第二电磁阀（8）的上通口与第二管道（32）连接，下通口与蓄能器（9）接口连接，所述第二电磁阀（8）为常闭型二位二开启磁阀，所述蓄能器（9）为皮囊式蓄能器。

3.根据权利要求2所述的一种浮力可调的浮标，其特征是：所述浮标舱室（11）分隔为存放各类控制设备的上舱室（111）、放置浮力调节装置（3）的下舱室（112），所述下舱室（112）设置有安装于下舱室（112）顶板的圆盘状塑料空心浮筒（113）、安装于下舱室（112）底板的用于支撑蓄能器（9）的支撑架（114）。

4.根据权利要求3所述的一种浮力可调的浮标，其特征是：所述密封外壳体（1）底部焊接有圆柱罩（2），所述蓄能器（9）安装于圆柱罩（2）内。

5.根据权利要求4所述的一种浮力可调的浮标，其特征是：所述第一管道（31）与第二管道（32）、第三管道（33）均采用合金管材质。

6.根据权利要求5所述的一种浮力可调的浮标，其特征是：所述浮标体为圆柱体形状，所述密封外壳体（1）表面镀有金属保护层。

7.根据权利要求6所述的一种浮力可调的浮标，其特征是：所述蓄能器（9）底部设有支撑架（114），所述支撑架（114）为钢质材料，包括矩形框架、矩形框架四个角下端分别焊接的四个支脚，且四个支脚底部焊接于下舱室（112）的底面，所述蓄能器（9）底部套设于矩形框架中。

8.根据权利要求7所述的一种浮力可调的浮标，其特征是：所述蓄能器（9）与密封安装在圆柱罩（2）内且圆柱罩（2）内部设有密封防水圈。