CN217456304U - 活塞式压力补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种活塞式压力补偿装置，主要解决现有技术压力补偿反应迟钝、维护周期短、可靠性低的问题。其包括缸体(1)、活塞(2)、压缩弹簧(3)和金属筒(4)，缸体内安装活塞，金属筒包裹整个缸体，下端连接固定“T”形端盖(5)，活塞一端与端盖之间安装压缩弹簧，其另一端设置开关弹簧(9)和压盖(13)，活塞中心轴线上设置有台阶通孔，孔内安装阀芯(17)，可在最大容积时被端盖打开排出多余介质；缸体与被补偿设备连接的位置设置微动开关(8)，配合开关弹簧可在活塞到达最小容积极限位置前发出报警信号，缸体及活塞均采用聚四氟乙烯材料。具有压力补偿反应灵敏、维护周期长、可靠性高的优点，可用于深海作业设备。

Description

活塞式压力补偿装置

技术领域

本实用新型属于压力补偿装置领域，具体涉及一种活塞式压力补偿装置，可用于深海作业设备。

背景技术

在潜水作业中，尤其是深海作业中，设备暴露在海水中，需要承受较大的海水压力，并保持良好的密封性能。如果不采用压力补偿措施，海水压力由设备壳体进行承受，其壳体厚度会随潜深而相应增加。对于执行机构，一般存在动密封，大的海水压会增加密封难度，泄漏的海水会使设备失效。因此，潜水作业设备多采用压力补偿。

现有压力补偿装置有皮囊式、波纹管式和活塞式，其中活塞式的可靠性相对较高，特别适用于狭窄空间内设备的压力补偿，例如安装于桅杆上端的设备，可利用桅杆内腔容纳活塞式压力补偿装置。

活塞式压力补偿装置一般包括缸体、活塞和弹簧，活塞可以在缸体内自由移动。

为避免海水泄露，需要保证被补偿设备内的压力始终略高于外界海水的压力，因此活塞式压力补偿装置内的弹簧作用在活塞上的最小压力必须大于活塞与缸体之间的摩擦力；同时压力补偿装置一般具有容积补偿功能，被补偿设备内的液体介质体积随温度变化时，其变化的体积须由压力补偿装置的容积变化进行补偿，当被补偿设备内的液体介质体积增加量超过补偿装置最大限度时，将可能破坏设备或补偿装置。

现有活塞式压力补偿装置存在以下不足：

一是由于缸体和活塞采用为金属材料，缸体和活塞摩擦力较大，压力补偿反应迟钝；且当被补偿设备内介质体积变大使活塞向外移动时，活塞作用于设备内介质的压力与外界海水的压力差值将大于活塞与缸体之间摩擦力的两倍，设备内介质压力与外部海水压力差值越大，设备内介质泄漏越快，维护周期越短，不适用于长维护周期甚至免维护设备；

二是无法准确判断设备需要补充或者排出介质的时机，当缸体内介质不足，无法对设备进行补偿时，压力补偿装置失效，在外部压力下可能直接造成设备损坏；当被补偿设备内的液体介质过多时，需要及时排出液体介质，而现有控制内部液量或者增加单向阀的方式不能直接感知活塞位置，其靠压力大小或其它传感器控制启闭单向阀的时机不准确，容易造成设备和补偿装置的损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种活塞式压力补偿装置，能准确判断被补偿设备需要补充或排出介质的时机，以避免设备和补偿装置的损坏,且压力补偿反应灵敏，同时减小被补偿设备的泄漏量，延长维护周期。

为实现上述目的，本实用新型的活塞式压力补偿装置，包括缸体1、活塞2和压缩弹簧3，活塞2及压缩弹簧3置于缸体内部，且压缩弹簧3的一端与活塞2的一端接触，其特征在于：

所述缸体1，其一端设置法兰盘11及密封沟槽10，用于与被补偿的设备形成密封连接，其外部套有金属筒4，该金属筒4的一端设置法兰12，用于与被补偿设备的连接并保护缸体，另一端固定有“T”形端盖5，该端盖5上开有通孔，用于连通外部介质，端盖与压缩弹簧3的另一端接触，以对活塞2持续施加预设范围的压力；在缸体1与被补偿设备连接的位置设置微动开关8；

所属活塞2用于隔离内、外两种介质，其另一端设置压盖13和开关弹簧9，其中心轴线上设置台阶通孔，台阶孔内安装阀芯17，该阀芯一端与台阶孔之间通过密封圈18进行密封，另一端设置密封弹簧16，用以给阀芯施压，使台阶孔和阀芯之间形成密封；

所述缸体1及活塞2均采用聚四氟乙烯材料。

进一步，所述缸体1的法兰盘11的下端面和外柱面被金属筒4的法兰12包覆，且缸体的法兰盘上端面略高出金属筒的法兰的上端面，以使安装时缸体法兰被挤压形成端面密封。

进一步，所述活塞2侧面设置有两道背对背布置的唇形密封圈15，用于形成活塞与缸体1之间的密封。

进一步，所述端盖5下设置聚四氟乙烯网6，该聚四氟乙烯网下方设置开有多个小孔的聚四氟乙烯板7，用于阻止外部较大颗粒物进入。

进一步，所述活塞2的台阶通孔上部向外开有环形凹槽，凹槽与活塞上端面保持预设距离，凹槽内设置两个异形块14，用来固定压盖13。

进一步，所述压盖13用来固定开关弹簧9，通过该开关弹簧改变所述微动开关8的状态。

本实用新型由于缸体和活塞均采用低摩擦系数的聚四氟乙烯材料，使得活塞式压力补偿装置可为被补偿设备提供与外界压力差值较小的压力补偿，被补偿设备液体介质泄漏慢，压力补偿反应灵敏，且维护周期长；同时由于在活塞上设置阀芯，并配合“T”形端盖，使活塞移动到最大容积时，活塞上的阀芯将被端盖打开而泄压，防止设备损坏；此外由于设置有微动开关及开关弹簧，当开关弹簧随活塞向上移动将微动开关状态改变时，发出报警信号，此时，压力补偿装置仍可提供一定补偿能力，设备仍可正常工作一段时间。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构正视剖切图。

具体实施方式

本实用新型针对现有活塞式压力补偿装置维护周期短、无法准确判断被补偿设备需要补充或排出介质时机的问题，提出解决方案：一是缸体及活塞采用摩擦系数较小的材料，缸体及活塞之间的摩擦力越小，压力补偿的灵敏度越高，维护周期越长；二是当活塞移动到最大容积极限位置时，能及时排出内部多余液体，并在缸体内介质不足，无法对设备进行补偿之前，发出报警信号。

为使活塞与缸体具有相同的变形，缸体及活塞均采用聚四氟乙烯材料，其静摩擦系数仅为0.02，但是其强度较低，膨胀系数较大，有冷流性，因此，需采取相应措施以提高补偿装置工作的可靠性。

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细描述。

参照图1，本实例的压力补偿装置主要由缸体1、活塞2、压缩弹簧3和微动开关8组成；活塞2及压缩弹簧3置于缸体1内部，且压缩弹簧3的上端与活塞2的下端接触，微动开关8设置在缸体1与被补偿设备连接的位置。

所述缸体1其上端设置有法兰盘11及密封沟槽10，用于与被补偿的设备形成密封连接，其外部套有金属筒4，该金属筒4的上端设置法兰12，法兰外沿向上凸起，将缸体法兰盘11包覆住，缸体法兰盘上端面略高出金属筒法兰外沿的上端面，以使安装时缸体法兰盘11被挤压形成端面密封，防止因聚四氟乙烯冷流而造成螺栓松脱；金属筒4下端固定有“T”形端盖5，该端盖5上开有通孔，用于连通外部介质，端盖下设置聚四氟乙烯网6，该聚四氟乙烯网用橡胶圈19固定，聚四氟乙烯网下方设置聚四氟乙烯板7，板上开多个小孔，用于阻止外部较大颗粒物进入，该聚四氟乙烯板通过压环20与金属筒4固定。

所属活塞2用于隔离内、外两种介质，其上端设置压盖13和开关弹簧9，压盖13用来固定开关弹簧9，通过该开关弹簧改变所述微动开关8的状态；其侧面设置有两道背对背布置的唇形密封圈15，用于形成活塞与缸体1之间的密封；其中心轴线上设置台阶通孔，台阶孔内安装可沿轴线移动的柱状阀芯17，该阀芯下端与台阶孔之间通过密封圈18进行密封，上端设置密封弹簧16，用以给阀芯施压，使台阶孔和阀芯之间形成密封；台阶通孔的上部向外开一个环形凹槽，凹槽与活塞上端面保持预设距离，凹槽内设置两个异形块14，异形块上有螺纹孔，用来固定压盖13。

所述压缩弹簧3用来对活塞2持续施加预设范围的压力，其长度、弹性系数、预压缩量均根据缸体的长度、外界压力范围、活塞的摩擦阻力计算并试验确定。

当活塞中心的阀芯未与“T”形端盖接触时，阀芯被密封弹簧向下挤压，阀芯与活塞之间密封；当活塞向下移动，阀芯与端盖接触停止移动后，如果活塞继续向下移动，活塞与阀芯之间密封失效，缸体内多余的液体将被排出；当活塞向上移动，达到预定位置时，开关弹簧将挤压微动开关的簧片使其导通发出报警信号，此时，压力补偿装置仍可提供补偿，保证设备仍可正常工作一段时间。

以上描述仅是本实用新型的一个具体实例，并未构成对本实用新型的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本实用新型内容和原理后，都可能在不违背本实用新型原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修改和改变，但是这些基于本实用新型思想的修正和改变仍在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种活塞式压力补偿装置，包括缸体(1)、活塞(2)和压缩弹簧(3)，活塞(2)及压缩弹簧(3)置于缸体内部，且压缩弹簧(3)的一端与活塞(2)的一端接触，其特征在于：

所述缸体(1)，其一端设置法兰盘(11)及密封沟槽(10)，用于与被补偿的设备形成密封连接，其外部套有金属筒(4)，该金属筒(4)的一端设置法兰(12)，用于与被补偿设备的连接并保护缸体，另一端固定有“T”形端盖(5)，该端盖(5)上开有通孔，用于连通外部介质，端盖与压缩弹簧(3)的另一端接触，以对活塞(2)持续施加预设范围的压力；在缸体(1)与被补偿设备连接的位置设置微动开关(8)；

所属活塞(2)用于隔离内、外两种介质，其另一端设置压盖(13)和开关弹簧(9)，其中心轴线上设置台阶孔，台阶孔内安装阀芯(17)，该阀芯一端与台阶孔之间通过密封圈(18)进行密封，另一端设置密封弹簧(16)，用以给阀芯施压，使台阶孔和阀芯之间形成密封；

所述缸体(1)及活塞(2)均采用聚四氟乙烯材料。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述缸体(1)的法兰盘(11)的下端面和外柱面被金属筒(4)的法兰(12)包覆，且缸体的法兰盘上端面略高出金属筒的法兰的上端面，以使安装时缸体法兰被挤压形成端面密封。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述活塞(2)侧面设置有两道背对背布置的唇形密封圈(15)，用于形成活塞与缸体(1)之间的密封。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述端盖(5)下设置聚四氟乙烯网(6)，该聚四氟乙烯网下方设置开有多个小孔的聚四氟乙烯板(7)，用于阻止外部较大颗粒物进入。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述活塞(2)的台阶孔上部向外开有环形凹槽，凹槽与活塞上端面保持预设距离，凹槽内设置两个异形块(14)，用来固定压盖(13)。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压盖(13)用来固定开关弹簧(9)，通过该开关弹簧改变所述微动开关(8)的状态。

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