CN213768930U - 活塞式浮力调节液压油囊 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种活塞式浮力调节液压油囊，涉及水下作业技术领域，主要目的是解决现有技术中存在的相关调节设备结构复杂、重量偏大的技术问题，提供一种体型小巧、重量较轻的、适合中小型水下及其搭载的浮力调节设备。该浮力调节液压油囊包括一密封壳体，所述密封壳体内部设置有一活塞，所述活塞与所述密封壳体密封配合并将所述密封壳体内部分隔为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室内固定设置有一传动组件，所述第二腔室内填充有流体；所述传动组件能驱动所述活塞沿所述第二腔室的轴线方向滑动移动以带动所述流体流动。

Description

活塞式浮力调节液压油囊

技术领域

本实用新型涉及水下作业技术领域，尤其是涉及一种活塞式浮力调节液压油囊。

背景技术

人类当今正面临着人口、资源和环境三大难题。随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加，人类消耗的自然资源越来越多，陆地上的资源正在日益减少。为了生存和发展，海洋开发势在必行。海洋占地球表面积的71％，拥有14亿立方公里的体积。在海底及海洋中，蕴藏着极其丰富的生物资源及矿产资源。洋底的探测和太空探测类似，同样具有极强的吸引力、挑战性。

1991年，中国被联合国批准为第五个深海采矿先驱投资者，承担30万平方公里洋底的探测任务，并最终拥有对矿产资源最丰富的7.5万平方公里海域的优先开采权。中国政府已把海洋开发作为21世纪的国民经济与社会发展战略重点之一。

水下机器人以及水下机器人配套设施是多种现代高技术及其系统集成的产物，对于我国海洋经济、海洋产业、海洋开发和海洋高科技具有特殊的重要意义。水下机器人执行水下任务需要实时改变自身的浮力状态达到升降控制的目的，因此浮力调节装置可谓是水下机器人必备的部件之一。目前大多数水下机器人搭载的液压式浮力调节装置多采用设置液压泵站包括电机、油泵、各类调节阀组等，重量很大，不适合中小型水下机器人搭载。

公开号为CN106143847B的专利申请公开了一种油液压浮力调节装置及方法，该申请中主要由壳体、压缩气体、第一容器、第二容器、双向液压泵+马达、2个单向阀等组成；可以看出：在该专利申请中，是通过马达带动液压泵对油液提供压力，控制单向阀开合达到调节外容器中油液含量从而达到增减浮力的目的。此套系统含有多个容器及马达、液压泵、多个阀组等，重量很大，中小型机器人搭载起来并不适用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供活塞式浮力调节液压油囊，以解决现有技术中存在的相关调节设备结构复杂、重量偏大的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的活塞式浮力调节液压油囊，包括一密封壳体，所述密封壳体内部设置有一活塞，所述活塞与所述密封壳体密封配合并将所述密封壳体内部分隔为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室内固定设置有一传动组件，所述第二腔室内填充有流体；所述传动组件能驱动所述活塞沿所述第二腔室的轴线方向滑动移动以带动所述流体流动。

由于该活塞式浮力调节液压油囊内通过活动式活塞取代了现有的液压泵和阀组设备，因此能够大大减轻该设备本身的重量，同时也能够有效缩小设备整体体积。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二腔室远离所述活塞的一侧固定设置有一出油法兰，油囊与所述出油法兰密封连接。

该设备在使用时，活塞能够随着传动组件的驱动而在第二腔室内移动，在这一过程中，位于第二腔室内的油液会在第二腔室和油囊之间移动，从而调节油囊体积，当油囊体积增大时，此时该设备整体受到的浮力变大；反之则变小。

作为本实用新型的进一步改进，所述出油法兰密封壳体内部，所述油囊的至少部分位于所述壳体内部。

作为本实用新型的进一步改进，所述传动组件包括电机和轴向移动组件，所述轴向移动组件与所述活塞固定连接。

电机工作时能够驱动该轴线移动组件沿轴线方向移动，由于该轴向移动组件与活塞固定连接，因此能够有效驱动活塞沿轴线方向滑动移动以实现其浮力调节的效果。

作为本实用新型的进一步改进，所述轴向移动组件包括限位组件以及相互配合的丝杠和螺母，当所述丝杠或所述螺母在所述电机的驱动下活动时，所述限位组件能限制所述螺母或所述丝杠仅沿轴线方向移动。

作为本实用新型的进一步改进，所述丝杠与所述电机固定连接并能随所述电机同步转动，所述限位组件包括固定板和限位杆，所述固定板与所述活塞固定连接，所述限位杆连通所述固定板和所述螺母的外周侧。

作为本实用新型的进一步改进，所述固定板能通过固定螺帽与所述活塞固定连接，所述固定板与所述活塞之间存在间隙。

作为本实用新型的进一步改进，所述螺母能通过直线轴承固定设置在所述第一腔室的内侧壁上。

作为本实用新型的进一步改进，所述螺母与所述电机固定连接并能随所述电机同步转动，所述限位组件包括能沿所述密封壳体的轴线方向滑动移动的导向杆，所述导向杆和所述丝杠均与所述活塞固定连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述螺母外周侧依次固定设置有滚珠轴承和轴承座端盖，所述轴承座端盖能固定设置在所述第一腔室的内侧壁上。

作为本实用新型的进一步改进，所述活塞与所述第二腔室的接触面处固定设置有导向环和密封圈。

作为本实用新型的进一步改进，所述密封壳体由至少两个独立的密封管固定连接构成。

相比于现有技术，本实用新型提供了一种活塞式浮力调节液压油囊，该设备与传统的设备相比，采用活塞取代了泵和阀门结构，大大简化了装置的复杂程度，使得其结构更加紧凑；同时该液压油囊的重量和体积也大大缩小，更加适合小型机器人或者机械设备搭载使用。另外，位于出油法兰处的出油孔的大小能够根据实际需要进行设计调整，也能够根据实际需要方便的进行更换，使得该设备使用起来更加方便；为了避免出现活塞移动时堵塞卡死的情况，还通过固定螺帽来实现活塞与固定板之间的间隙配合，以保证该活塞在移动时的顺滑程度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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是本实用新型活塞式浮力调节液压油囊的结构示意图；

图2是图1中的第一腔室内的结构示意图；

图3是图1中的第二腔室内的结构示意图；

图4是本实用新型活塞式浮力调节液压油囊的第二种结构示意图；

图5是本实用新型活塞式浮力调节液压油囊的结构图。

图中：1、活塞；11、导向环；12、密封圈；2、出油法兰；21、出油孔；3、电机；4、限位组件；41、固定板；42、限位杆；43、固定螺帽；44、导向杆；5、丝杠；6、螺母；7、直线轴承；8、滚珠轴承；9、轴承端盖；10、油囊。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型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，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行具体说明。

本实用新型提供的活塞式浮力调节液压油囊，包括一密封壳体，密封壳体内部设置有一活塞1，活塞1与密封壳体密封配合并将密封壳体内部分隔为第一腔室和第二腔室，第一腔室内固定设置有一传动组件，第二腔室内填充有流体；传动组件能驱动活塞1沿第二腔室的轴线方向滑动移动以带动流体流动。

由于该活塞1式浮力调节液压油囊内通过活动式活塞1取代了现有的液压泵和阀组设备，因此能够大大减轻该设备本身的重量，同时也能够有效缩小设备整体体积。

因为活塞1部分取代了传统的阀组设备，为了保证油液能在第二腔室和油囊之间正常流动，设置第二腔室远离活塞1的一侧固定有一出油法兰2，该出油法兰2上设置有出油孔21，油囊与该出油法兰2密封连接。

该设备在使用时，活塞1能够随着传动组件的驱动而在第二腔室内移动，在这一过程中，位于第二腔室内的油液会在第二腔室和油囊之间移动，从而调节油囊体积，当油囊体积增大时，此时该设备整体受到的浮力变大；反之则变小。

具体的，出油孔21的大小可以根据搭载有该设备的相关机械的具体作业有关。在出油孔21大小一定的情况下，当作业压力大时，出油孔21较小，流量较小，浮力调节较慢；作业压力小时，出油孔21较大，流量较大，浮力调节迅速。因此可以根据实际需求对出油孔21的大小进行调节设计。

具体的，出油法兰2位于密封壳体内部，因此油囊的至少部分位于壳体内部，如图1所示。此时，该密封壳体右侧部分具有一定的导向作用，油囊能够在该密封壳体的限位作用下朝向一固定方向增大或者缩小。

为了实现对活塞1的驱动，作为可选的实施方式，设置传动组件包括电机3和轴向移动组件，其中电机3能够驱动轴向移动组件沿轴线方向移动，轴向移动组件与活塞1固定连接并推动活塞1移动，从而实现对油囊大小的调节。

具体的，该轴向移动组件包括限位组件4以及相互配合的丝杠5和螺母6，当丝杠5或螺母6在电机3的驱动下活动时，限位组件4能限制螺母6或丝杠5仅沿轴线方向移动。另外，电机3可以通过一固定架固定在第一腔室的相应位置上。

需要注意的是，该丝杠5可以是滚珠丝杠5，也可以是梯形丝杠5，两者可以根据实际精度需要进行选择。

为了保证活塞1与第二腔室的侧壁密封连接的同时能够相对于第二腔室滑动移动，作为可选的实施方式，活塞1与第二腔室的接触面处固定设置有导向环11和密封圈12。

需要注意的是，该密封壳体可以是由一完整的、一端开口的中空管状结构组成，也可以是由多个中空管状结构通过法兰和螺栓相互配合连接而成。

具体的，承装有传动组件的第一腔室为一密封腔室，该密封腔室由密封壳体、供电端盖以及活塞1构成，其中供电端盖中部设置有一供密封电缆穿过的孔，该密封电缆与电机3电连接。

该设备可以通过改变软体油囊的体积大小来达到浮力调节的目的，具体如下：

(1)当需要装置增加浮力时(表现为该装置上浮)，此时传动组件能够推动活塞1朝向油囊方向移动，此时位于第二腔室内的流体(一般为油液，液压油)在活塞1的推动和挤压作用下被压至油囊中(该油囊在初始无油状态为缩小状态)，浮力增大.

(2)当需要装置减小浮力时(表现为该装置下潜)，此时传动组件能够拉动活塞1朝向传动组件方向移动，此时位于油囊内的液压油会在水压的作用下回流至第二腔室内，浮力减少。

下面结合具体实施例对其技术方案进行说明。

实施例1：

如图1-3所示，本实用新型提供了一种活塞1式浮力调节液压油囊，该装置包括一密封壳体、活塞1、油囊以及位于密封壳体内部的传动组件和流体。其中，传动组件包括电机3和轴向移动组件，该轴向移动组件包括能够随电机3同步转动的丝杠5以及沿该丝杠5的长度方向移动的螺母6。

具体的，丝杠5与电机3固定连接并能随电机3同步转动，限位组件4包括固定板41和限位杆42，固定板41与活塞1固定连接，限位杆42连通固定板41和螺母6的外周侧。由于固定板41的位置固定不动且限位杆42与固定板41固定连接，因此限位杆42也能够固定在一定的位置上。因此，当丝杠5转动时，与限位杆42固定连接的螺母6在限位杆42的作用下被限位只能进行轴向移动。当螺母6沿丝杠5的长度方向进行轴向移动时，能够带动限位杆42和固定板41以及与固定板41固定连接的活塞1沿轴向移动，从而改变油囊内油液的容量，进而改变油囊的体积。

需要注意的是，限位杆42的数量为至少两个，多个限位杆42均匀分布在该螺母6的外周侧。

为了避免活塞1出现堵塞卡死的情况，设置固定板41能通过固定螺帽43与活塞1固定连接，固定板41与活塞1之间存在间隙。固定板41右侧端面和活塞1的左侧端面有一定量的小间隙，间隙配合的方式可以避免因同轴度配合公差导致的活塞1运行堵塞卡死情况。

另外，作为可选的实施方式，螺母6能通过直线轴承7固定设置在第一腔室的内侧壁上。

该实施例1的动作如下：

第一腔室在密封壳体、供电端盖以及活塞1的作用下形成一静密封结构，位于第一腔室内的电机3(可以是减速电机3)能通过单膜片联轴器与丝杠5同轴心固定连接。当减速电机3工作时，丝杠5也同步旋转。该丝杠5的外周侧固定设置有滚珠轴承8和轴承端盖9，以较好的支撑丝杠5，避免丝杠5产生形变。由于限位杆42能够对螺母6起到较好的旋转限位作用，因此该螺母6只能进行轴向移动。

另外，为了进一步增大螺母6轴线方向上的推动力，作为可选的实施方式，该螺母6还能够通过延长杆与固定板41固定连接。当螺母6沿轴线方向移动时，上述组件能够随螺母6同步轴向移动，从而为整体结构提供轴向力。该活塞1能够通过固定螺帽43与固定板41固定连接在一起，

活塞1与密封壳体的接触面上设置有导向环11和密封圈12，其中导向环11能够提供更好的轴向滑动导向作用，密封圈12用于密封油液。当该活塞1向右侧运动时，液压油能通过出油法兰2上的出油孔21注入至油囊中，浮力增加；活塞1向左侧运动时，液压油能经出油孔21从油囊中吸入至第二腔室内，浮力减少。

实施例2：

本实施例2与实施例1的不同点在于：如图4所示，本实用新型提供了一种活塞1式浮力调节液压油囊，其中轴向移动组件包括能够随电机3同步转动的螺母6以及随着螺母6转动沿轴线方向移动的丝杠5。

具体的，螺母6与电机3固定连接并能随电机3同步转动，限位组件4包括能沿密封壳体的轴线方向滑动移动的导向杆44，导向杆44和丝杠5均与活塞1固定连接。另外，该导向杆44一端与活塞1固定连接，另一端通过直线轴承7固定设置在第一腔室的内侧壁上。由于活塞1的位置固定不动且导向杆44与活塞1固定连接，因此丝杠5能够在导向杆44和活塞1的限位作用下被限位。当螺母6转动时，与活塞1固定连接在一起的丝杠5仅能进行轴向移动并带动导向杆44沿轴线方向移动。

需要注意的是，导向杆44的数量为至少两个，多个导向杆44呈环形阵列排布。

作为可选的实施方式，螺母6外周侧依次固定设置有滚珠轴承8和轴承座端盖，轴承座端盖能固定设置在第一腔室的内侧壁上。

该实施例2的动作如下：

第一腔室在密封壳体、供电端盖以及活塞1的作用下形成一静密封结构，位于第一腔室内的电机3(可以是减速电机3)能通过输出转轴与螺母6同轴心固定连接。当减速电机3工作时，螺母6也同步旋转，滚珠轴承8和轴承端盖9对螺母6能起到较好的起到支撑作用。因导向杆44对丝杠5能起到较好的旋转限位作用，因此丝杠5只能进行轴向移动；丝杠5与活塞1为固定连接，均为轴向移动，为整体结构提供轴向力。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.活塞式浮力调节液压油囊，其特征在于，包括一密封壳体，所述密封壳体内部设置有一活塞，所述活塞与所述密封壳体密封配合并将所述密封壳体内部分隔为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室内固定设置有一传动组件，所述第二腔室内填充有流体；所述传动组件能驱动所述活塞沿所述第二腔室的轴线方向滑动移动以带动所述流体流动。

2.根据权利要求1所述的活塞式浮力调节液压油囊，其特征在于，所述第二腔室远离所述活塞的一侧固定设置有一出油法兰，油囊与所述出油法兰密封连接。

3.根据权利要求1所述的活塞式浮力调节液压油囊，其特征在于，所述传动组件包括电机和轴向移动组件，所述轴向移动组件与所述活塞固定连接。

4.根据权利要求3所述的活塞式浮力调节液压油囊，其特征在于，所述轴向移动组件包括限位组件以及相互配合的丝杠和螺母，当所述丝杠或所述螺母在所述电机的驱动下活动时，所述限位组件能限制所述螺母或所述丝杠仅沿轴线方向移动。

5.根据权利要求4所述的活塞式浮力调节液压油囊，其特征在于，所述丝杠与所述电机固定连接并能随所述电机同步转动，所述限位组件包括固定板和限位杆，所述固定板与所述活塞固定连接，所述限位杆连通所述固定板和所述螺母的外周侧。

6.根据权利要求5所述的活塞式浮力调节液压油囊，其特征在于，所述固定板能通过固定螺帽与所述活塞固定连接，所述固定板与所述活塞之间存在间隙。

7.根据权利要求5所述的活塞式浮力调节液压油囊，其特征在于，所述螺母能通过直线轴承固定设置在所述第一腔室的内侧壁上。

8.根据权利要求4所述的活塞式浮力调节液压油囊，其特征在于，所述螺母与所述电机固定连接并能随所述电机同步转动，所述限位组件包括能沿所述密封壳体的轴线方向滑动移动的导向杆，所述导向杆和所述丝杠均与所述活塞固定连接。

9.根据权利要求8所述的活塞式浮力调节液压油囊，其特征在于，所述螺母外周侧依次固定设置有滚珠轴承和轴承座端盖，所述轴承座端盖能固定设置在所述第一腔室的内侧壁上。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的活塞式浮力调节液压油囊，其特征在于，所述活塞与所述第二腔室的接触面处固定设置有导向环和密封圈。

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