CN219115692U - 浮力调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种浮力调节装置，其技术方案要点是：包括浮力舱，所述浮力舱内设水箱和高压气瓶，所述水箱连接有水管、气管一和气管二，所述水箱通过水管与外界连通，用于调节水箱内水量，水管上安装有水泵和电磁阀一；所述水箱通过气管一与高压气瓶连通，气管一上安装有电磁阀二，所述水箱通过气管二与外界连通，气管二上安装有气阀二。本实用新型可实现水下设备的浮力调节，且调节过程稳定，可实现长期多次调节。

Description

浮力调节装置

技术领域

本实用新型涉及水下设备技术领域，更具体地说，它涉及一种浮力调节装置。

背景技术

浮力调节装置是对水下设备的最为重要的部件之一，例如水下机器人、浮标、深潜器等水下设备。通过浮力调节装置，能够调整水下设备的整体浮力，进而实现水下设备的自重和浮力的差值，调整水下设备的整体的正浮力的情况，进而调节水下设备的浮沉调节。

目前的浮力调节装置，往往直接采用气囊的方式进行调节，通过高压气瓶将压缩的气体调节气囊的大小，进而增加浮力调节设备的浮力，可实现水下设备的浮力增加；或者，通过高压气瓶，对水下设备中的水箱内的水量进行调节，可将水箱内的水量排出，调节水下设备的水量，降低水下设备的自重，进而实现对水下设备的正浮力的调节，可实现对浮力调节装置进行浮力调节。但是，目前大部分的浮力调节装置往往采用一次性的，无法进行多次重复调节，对于浮力调节装置的反复浮力调节存在一定的限制。

因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题而提供一种浮力调节装置，可实现水下设备的浮力调节，且调节过程稳定，可实现长期多次调节。

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：一种浮力调节装置，包括浮力舱，所述浮力舱内设水箱和高压气瓶，所述水箱连接有水管、气管一和气管二，所述水箱通过水管与外界连通，用于调节水箱内水量，水管上安装有水泵和电磁阀一；所述水箱通过气管一与高压气瓶连通，气管一上安装有电磁阀二，所述水箱通过气管二与外界连通，气管二上安装有气阀二。

本实用新型进一步设置为，所述浮力舱内设置有电池模块和控制模块，所述控制模块、电池模块以及高压气瓶位于浮力舱内的中下位置，水箱位于浮力舱内的中上位置。

本实用新型进一步设置为，所述浮力舱呈竖立的筒状结构，并在自重作用下始终保持竖立状态。

本实用新型进一步设置为，所述水管的一端伸入水箱内，并延伸至水箱的底部位置。

本实用新型进一步设置为，所述气管一与高压气瓶连接的一端安装有减压阀一。

本实用新型进一步设置为，所述气管一的中段形成两道并联的支路一和支路二，所述电磁阀二安装与支路一，所述支路二上安装有气阀一。

本实用新型进一步设置为，所述支路一上还安装有减压阀二，所述减压阀二位于朝向高压气瓶的一端位置。

本实用新型进一步设置为，所述气阀一和气阀二均为溢流阀。

本实用新型进一步设置为，所述气管一和气管二通过三通接头与水箱连接，并实现水箱、气管一和气管二之间相互连通。

本实用新型进一步设置为，还包括两个压力传感器，两个压力传感器分别用于检测水箱和外界环境的压力。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

通过采用在浮力舱的自重进行调节，进而可在浮力舱的体积不变的情况下，对浮力舱的正浮力的大小进行调整；在调节过程中，可利用海水作为浮力调节体，调节系统相对简单，采用电磁阀和水泵可对水箱内的进出水量进行控制，并配合高压气瓶维持水箱内外的压力平衡，进而可维持水箱设备的正常长期稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型一种浮力调节装置的结构示意图。

附图标记：1、浮力舱；2、控制模块；3、电池模块；4、高压气瓶；5、水箱；6、水管；7、电磁阀一；8、水泵；9、气管一；91、支路一；92、支路二；10、减压阀一；11、减压阀二；12、电磁阀二；13、气阀一；14、三通接头；15、气管二；16、气阀二。

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做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。

本实施例公开一种浮力调节装置，如图1所示，包括浮力舱1，在浮力舱1内设水箱5和高压气瓶4，水箱5内用于存储配重的水，通过调节水箱5当中的水量，即可调节整个浮力舱1的重量，进而调节浮力调节装置的浮力、重力的差值，实现沉浮调节。高压气瓶4当中存储有高压的气体，在浮力调节过程中，通过高压向水箱5当中供气，可调节水箱5内压力情况，进而实现水箱5内积水和排水调节。

在水箱5上连接有水管6、气管一9和气管二15。其中，水箱5通过水管6与外界连通，水管6的一端伸入水箱5内，并延伸至水箱5的底部位置，使得水管6始终能够进入到竖向的底部，利于水箱5排水；水管6的另一端向上延伸，穿过水箱5的上壁，并连接到浮力舱1的进水孔的位置，与外界的环境连通，可通过水管6实现水箱5内外水的连通交换。

在水管6上安装有水泵8和电磁阀一7，其中水泵8工作时，水管6将向外界环境和水箱5当中的水进行驱动，实现水在水箱5和外界环境之间流通。电磁阀一7则安装在水管6上靠近上端进水孔的位置，通过电磁阀一7的通断，实现水箱5与外界环境的通断情况切换。

具体的水泵8选择而言，选用水泵8工作压力为0.2MPa，适应的工作环境为2.0MPa。为精确的控制水泵8的流量，节省能源，应选择流量不大，脉动小的双向工作的水泵8，根据以上分析，拟选择内啮合齿轮泵。

水泵8排量选择为5L/min，取水泵8的总效率为η＝0.8，则水泵8的驱动功率为P＝(0.2×5)/(0.8×60)＝0.0208kW＝21W。电动机按水泵8的工作功率确定，则电动机的功率为：P＝21W。使用电压为24V。

水箱5通过气管一9与高压气瓶4连通，通过气管二15与外界环境连通，进而可实现水箱5内压力的调节。气管一9上安装有电磁阀二12，通过电磁阀二12可实现高压气瓶4与水箱5之间的气路通断，进而调节是否向水箱5当中通入气体。水箱5通过气管二15与外界连通，并且在气管二15上安装有气阀二16，气阀二16采用溢流阀，当水箱5当中的气压过大后，可通过气阀二16向外界环境排气，实现水箱5泄压。

具体的高压气瓶4选择而言，高压气瓶4选用普通气瓶配上电磁阀即可。其公称压力为15MPa，容积为70L。换算为工作气压(按最大1MPa计算)的可用体积为1050L左右，一般可以保证工作20次。

由于高压气瓶4当中压力较大，需要在气管一9上安装减压阀，对高压气瓶4当中的压力进行减压。具体地，可在气管一9靠近高压气瓶4连一端位置安装有减压阀一10，通过该减压阀一10对高压气瓶4的压力进行初步减压。减压阀一10可使用氧气瓶减压器YQY-1A，输入压力15MPa，输出调节压力0.1～2MPa。

另外，在气管一9的中段形成两道并联的支路一91和支路二92，其中，支路一91实现向水箱5当中供气，在支路一91上安装上述的电磁阀二12。并且，在支路一91上还安装有减压阀二11，减压阀二11位于朝向高压气瓶4的一端位置，通过减压阀二11对经过初步减压的高压气体进一步减压处理，使得输入水箱5当中的气体处于更加平稳的状态。一般而言，减压阀二11的输入压力为2.0MPa，输出压力为0.1MPa。

支路二92用于实现泄压，起到过压保护的作用，具体可在支路二92上安装有气阀一13，气阀一13液位溢流阀。当气管一9当中的压力过大时，溢流阀导通，进而可将气管一9当中大过压的气体排出，起到泄压平衡的作用。

对于气管一9、气管二15与水箱5而言，可在水箱5的顶部位置安装三通接头14，三通接头14的三端分别与气管一9、气管二15、水箱5连通，既能够实现水箱5连接气管一9和气管二15，还能够不经过水箱5直接将气管一9、气管二15连通，使得气管二15能够起到对气管一9的泄压作用，当气管一9以及高压气瓶4当压力过大时，可直接通过气管一9的支路二92、气管二15，直接将过大的压力排出，进而实现设备泄压的作用。

为了便于实现水箱5内外压力的调节，可在设备当中安装两个压力传感器，其中，第一个压力传感器安装在水箱5的内部，用于检测水箱5的内压；第二个压力传感器则伸出浮力舱1的外壁，用于检测外界环境当中的水压，进而能够同时检测到水箱5和外界环境的压力，方便对水箱5的进水、出水进行调节。

为了实现对浮力舱1进、排水的的控制，在浮力舱1内还安装有电池模块3和控制模块2，其中电池模块3起到供电的作用，使得设备能够在水下独立工作；控制模块2则起到对设备当中各个阀、泵以及传感器的信号传输和控制的作用，另外还可具有信号发射和接受的元器件，进而可实现该浮力调节装置的控制。而该控制的具体方式设电路结构，均可采用现有技术，不属于本方案的改进点，因此在此就不做赘述。

在浮力舱1的整体呈竖立的筒状结构，并且浮力舱1的内部，控制模块2、电池模块3以及高压气瓶4位于浮力舱1内的中下位置，水箱5位于浮力舱1内的中上位置，使得整个浮力舱1在自重作用下始终保持竖立状态，如图1的状态，进而保持浮力舱1在上下调节过程中能够维持相对稳定的状态。

该浮力调节设备与水下的收放设备配合使用，并且可在浮力舱1上搭载特定的工作设备，进而实现工作设备的浮沉动作调节。

该浮力调节装置的上浮工作原理：当浮力舱1在水下工作时，收到浮上水面的信号后，收放式络车打开止动装置，浮力舱1的固定设备打开，浮力舱1成为自由状态。浮力舱1在正浮力的作用下慢慢的浮上水面，一般正浮力为500N作用。当浮力舱1上浮到达水面上后，浮力舱1的进水孔还位于水面以下。而后，打开电磁阀一7，启动水泵8工作，通过水管6向外界排水，将水箱5内的水排出。为保持水箱5内的压力和浮力舱1外的压力大概一致，可开启电磁阀二12，高压气瓶4内的气经过气管一9，顺着支路一91进入水箱5，依次经过减压阀一10、减压阀二11和电磁阀二12。经过一定预设的时间t后，水泵8排水达到一定量，浮力舱1的整体重力下降，浮力舱1的正浮力将进一步增加，进而浮力舱1将进一步上浮。例如，该阶段水泵8的排水量为50kg，关闭水泵8、电磁阀一7和电磁阀二12，水箱5内的水将保持稳定的，浮力舱1剩余的正浮力到达1000N。

该浮力调节装置的下潜工作原理：当浮力舱1收到下潜信号后，电磁阀一7打开，水泵8机构开始工作，将外部的水吸进水箱5内，整个浮力调节装置的自重加工增加。为保持水箱5内的压力和浮力舱1外的压力相同，气阀二16将配合工作，由于气阀二16为溢流阀，即当水箱5内部压力比气阀处的压力大于工作压力时，气阀二16会自动打开。当经过设定时间t后，水箱5内的水量达到一定量，自重将增加。一般情况，水泵8吸水50kg，浮力舱1的正浮力将调节为500N，此时，水泵8机构停止工作，关闭电磁阀。此时，水下的收放络车开始工作，将浮力舱1拉入水下，达到预定位置后，收放式络车停止工作，将浮力舱1锁止在水下。

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 (10)

1.一种浮力调节装置，其特征在于，包括浮力舱(1)，所述浮力舱(1)内设水箱(5)和高压气瓶(4)，所述水箱(5)连接有水管(6)、气管一(9)和气管二(15)，所述水箱(5)通过水管(6)与外界连通，用于调节水箱(5)内水量，水管(6)上安装有水泵(8)和电磁阀一(7)；所述水箱(5)通过气管一(9)与高压气瓶(4)连通，气管一(9)上安装有电磁阀二(12)，所述水箱(5)通过气管二(15)与外界连通，气管二(15)上安装有气阀二(16)。

2.根据权利要求1所述的一种浮力调节装置，其特征在于，所述浮力舱(1)内设置有电池模块(3)和控制模块(2)，所述控制模块(2)、电池模块(3)以及高压气瓶(4)位于浮力舱(1)内的中下位置，水箱(5)位于浮力舱(1)内的中上位置。

3.根据权利要求2所述的一种浮力调节装置，其特征在于，所述浮力舱(1)呈竖立的筒状结构，并在自重作用下始终保持竖立状态。

4.根据权利要求1所述的一种浮力调节装置，其特征在于，所述水管(6)的一端伸入水箱(5)内，并延伸至水箱(5)的底部位置。

5.根据权利要求1所述的一种浮力调节装置，其特征在于，所述气管一(9)与高压气瓶(4)连接的一端安装有减压阀一(10)。

6.根据权利要求1所述的一种浮力调节装置，其特征在于，所述气管一(9)的中段形成两道并联的支路一(91)和支路二(92)，所述电磁阀二(12)安装与支路一(91)，所述支路二(92)上安装有气阀一(13)。

7.根据权利要求6所述的一种浮力调节装置，其特征在于，所述支路一(91)上还安装有减压阀二(11)，所述减压阀二(11)位于朝向高压气瓶(4)的一端位置。

8.根据权利要求6所述的一种浮力调节装置，其特征在于，所述气阀一(13)和气阀二(16)均为溢流阀。

9.根据权利要求1所述的一种浮力调节装置，其特征在于，所述气管一(9)和气管二(15)通过三通接头(14)与水箱(5)连接，并实现水箱(5)、气管一(9)和气管二(15)之间相互连通。

10.根据权利要求1所述的一种浮力调节装置，其特征在于，还包括两个压力传感器，两个压力传感器分别用于检测水箱(5)和外界环境的压力。

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