用於水下充油系統的壓力均衡保持器的製作方法

2023-06-04 07:24:06

專利名稱：用於水下充油系統的壓力均衡保持器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及水下聲納電子設備的技術領域，特別涉及一種用於水下充油系統的壓力均衡保持器，尤其適用於大深度水下聲納電子設備充油系統，實現與海水壓力保持均衡。
背景技術：
大深度水下聲納電子設備裝載在水下拖曳平臺中，水下設備由拖曳母船通過充油拖曳纜拖動航行。為了提高聲納設備的耐壓能力，水下拖曳平臺中的聲納基陣是充油的，拖曳纜及互聯電纜均是充油的，使整個水下聲納電子系統保持與海水壓力均衡，這種實現壓力均衡的設備稱為壓力平衡保持器，壓力均衡保持器的作用是保證充油設備的內部油壓略高於環境海水壓力，並在充油設備內部出現洩漏時能夠迅速進行壓力補償。目前，已經有了若干用於水下設備的壓力平衡保持器，這類補償器由外殼、隔膜、 彈簧等組成，它的基本原理是通過膜片感應海水環境壓力，通過活塞將海水環境壓力傳遞到整個充油系統中。但這種壓力保持器存在一些問題，比如有的壓力補償器是為水下液壓執行機構壓力補償設計的，必須保證高精度的壓力補償，壓力感應及補償裝置過於複雜；而通常用於水下潛器的壓力保持器，當因洩漏缺油時，由於不能在工作過程中進行補油，需要上浮至水面進行補油。而對於大深度水下拖曳設備，拖曳平臺由水下上浮到海面需要的時間較長，環境中的海水會進入水下聲納電子設備中，由於隔膜是橡膠添加纖維織物複合加工而成，會出現老化，出現洩漏，一旦出現洩漏，海水侵入充油系統，會造成水下聲納電子設備的損壞。因此，需要設計一種簡易的壓力保持設備，可以對大深度水下拖曳設備的充油系統自動補償，同時保證設備的可靠性。

實用新型內容本實用新型的目的在於，為了提高聲納設備耐壓性能，使得整個水下充油系統與海水壓力的均衡，從而提供用於水下充油系統的壓力均衡保持器，這是一種充油系統的海水環境壓力均衡保持裝置。尤其對於水下充油設備，油壓要保持略微高於海水環境壓力，又能夠快速自動補償由於洩漏產生的壓力下降，對於靜壓充油設備，通常是不容許油體的洩漏，發生洩漏需要將設備上浮進行檢查，但對於大深度拖曳的聲納系統，從水下上浮到水面需要幾十分鐘的時間，要求在這段時間內，油壓能夠自動補償。同時，為了提高壓力保持設備的可靠性，需要進行可靠性水密設計。為了達到上述目的，本實用新型的技術方案提出一種用於水下充油系統的壓力均衡保持器，其特徵在於，它包括海水壓力感知傳遞單元和油壓快速自動補償單元；所述的海水壓力感知傳遞單元包括同軸設置的上殼體12、下殼體15、彈簧14、滾動膜片13、活塞10、活塞連杆9和油壓控制杆5 ；[0010]所述的上殼體12和和下殼體15之間固定連接，所述的下殼體15開設有通孔，所述的滾動膜片13通過彈簧14和固定板安裝在上殼體12和下殼體15之間，所述的活塞10 設置在滾動膜13的上方，所述的活塞杆9與油壓控制杆5鎖緊連接；所述的下殼體15的上端密封固定於油壓快速自動補償單元上；所述的油壓快速自動補償單元包括充油閥，該充油閥用於通過油壓控制杆5的移動實現充油油路的開啟和關閉。作為上述技術方案的一種改進，所述的充油閥包括充油閥閥芯2和復位彈簧3， 所述的充油閥閥芯2通過復位彈簧3壓接在油壓控制杆5的凸輪曲面上。作為上述技術方案的又一種改進，所述的上殼體12和下殼體15通過法蘭18固定連接。作為上述技術方案的再一種改進，所述的滾動膜13採用纖維織物複合加工而成， 呈圓筒形，該滾動膜13開口端的環形密封墊壓裝在上殼體12和下殼體15之間的法蘭18 中。作為優選，所述的纖維織物為橡膠。作為上述技術方案的還一種改進，所述的活塞10和上殼體12之間設有密封圈11。作為上述技術方案的另一種改進，所述的下殼體15的上端通過緊固螺栓7固定於油壓快速自動補償單元上，且設置有油密環6。作為上述技術方案的另一種改進，所述的彈簧14通過穿設固定於下殼體15的通孔內的彈簧導杆19垂直設置，該彈簧導杆19上設有進水孔20，用於下殼體容腔和海水的連
ο本實用新型設計的內外壓均衡保持器的組成包括海水壓力感知和傳遞單元、油壓快速自動補償單元。兩個單元的組成包括海水壓力感知傳遞單元由殼體、滾動膜片、固定板、彈簧、活塞、控制杆組成。殼體分為上殼體和下殼體，上下殼體通過法蘭連接，下殼體上設有與環境海水相連的通孔，使下殼體內充滿海水，在下殼體內，安裝滾動膜，滾動膜為圓筒形，安裝在上下殼體之間，滾動膜開口端的環形密封墊壓裝在法蘭上，滾動膜將前套筒與後套筒構成的內部空間分隔為上腔及下腔，用固定板、彈簧固定；活塞裝在上殼體上，活塞設置在上腔中與滾動膜保持一定距離，活塞杆與油壓控制杆滑動連接。壓簧設置在外腔中並抵在滾動膜與下腔體底部之間，滾動膜與活塞之間形成空腔，提高水密性能。油壓快速自動補償單元包括充油閥閥芯、復位彈簧組成的充油閥，充油閥閥芯通過復位彈簧向右壓在控制杆左側面的凸輪曲面上。本實用新型的優點在於，針對水下聲納設備內外壓均衡的要求，採用了一種簡易的海水壓力感知裝置，既能保證內壓略高於環境海水壓力，防止洩露發生時海水侵入，又不會使水下壓力保持器結構過於複雜，導致可靠性的降低。通過油壓快速補償單元，完成了對充油系統洩露導致的油壓下降補償。本實用新型主要用於大深度水下拖曳聲納系統的充油設備的內外壓力均衡，並能補償由於洩漏產生的油壓下降，對聲納設備進行有效保護。該液壓補償器，可安裝在充滿液壓油的水下設備內部，滿足水下設備重量輕、體積小、小型化、集成化要求，同時降低水下設備的製造成本。

[0022] 圖1是本實用新型用於水下充油系統的壓力均衡保持器的結構示意圖。附圖標識[0024]1、進油口2、充油閥閥芯3、復位彈簧[0025]4、油封5、油壓控制杆6、油封環[0026]7、緊固螺栓8、閥門滑動腔9、活塞連杆[0027]10、活塞11、密封圈12、上殼體[0028]13、滾動膜片14、彈簧15、下殼體[0029]16、螺栓17、充油空腔18、法蘭[0030]19、彈簧導杆20、進水孔
具體實施方式
為了更好地理解本實用新型的技術方案，
以下結合附圖對本實用新型的實施步驟做進一步的描述。如圖1所示，本實用新型設計的內外壓均衡保持器的組成包括海水壓力感知和傳遞單元、油壓快速自動補償單元。兩個單元的組成包括1)海水壓力感知傳遞單元由下殼體15、滾動膜片13、固定板、彈簧14、活塞10、 活塞連杆9、控制杆5組成。在下殼體內，滾動膜片13的外圈固定在下殼體法蘭18的凹槽中，用固定板、彈簧14固定，活塞10裝在上殼體12上，活塞杆9與油壓控制杆5鎖緊連接。2)油壓快速自動補償單元包括充油閥閥芯2、復位彈簧3、油封4組成的充油閥， 充油閥閥芯2通過復位彈簧3向右壓在油壓控制杆5左側面的凸輪曲面上。本實用新型設計的內外壓均衡保持器的工作原理如下1)海水壓力感知傳遞單元滾動膜片13是橡膠等纖維織物複合加工而成，既是密封元件又是液體壓力傳遞的感知彈性元件。滾動膜片具有線性特性，即沿軸向變形時，驅動膜片的軸向移動的力是常數，這一特性可以保證對海水環境壓力的正確感知。同時滾動膜片在工作過程中處於滾動狀態，摩擦阻力小，膜片移動只需很小的力，行程大，密封可靠。彈簧14的作用是預加一個微小壓力到內部油體中，保證聲納充油體的壓力略高於海水環境的壓力，以防止海水侵入聲納電子系統。彈簧導杆19為彈簧14提供軸向移動導向，防止彈簧的橫向搖擺，而彈簧導杆19內的進水孔20，可以保證海水通過該進水孔順暢進入下殼體容腔內。對海水環境壓力感知單元進行了三層密封設計。第一道密封式滾動膜片13。滾動膜片13把海水與充油體隔離開。第二道密封式密閉容腔。上殼體12和下殼體15通過法蘭18用螺栓16固定在一起，在密封活塞10與滾動膜片13之間自然形成了一個密閉容腔17，它具有特殊的用途，該容腔中的液壓油幾乎處於靜止的狀態，內部壓力與與滾動膜片上部的壓力是相同的，一旦出現滾動膜片13失效，海水進入該密閉容腔，由於油比海水輕而總是浮於海水之上，海水在此密閉的容腔中不可能超出油隔離層而接觸活塞，除非此密閉容腔中的油液全部洩漏完畢，而從理論上講，密閉容腔中的油是不會完全洩漏出去的。同時，該密閉容腔又具有靜壓傳遞的作用，把海水的環境壓力與彈簧14的預加壓力傳遞給活塞組件。[0042]第三道密封式活塞密封。活塞10與上殼體12之間用耐油橡膠密封「0」型圈進行油液密封結構，可以分隔上下容腔中的油體，不會使海水壓力感知組件失效後海水侵入到上容腔。活塞杆9和油壓控制杆5為鎖緊連接。充油閥向左移動時形成一個閥門滑動腔8。 當充油的聲納電子系統出現洩漏時，活塞杆9向上移動推動油壓控制杆5，通過控制杆上的凸輪曲面控制充油閥閥芯2向左移動，打開閥口，通過進油口 1進行充油。充油後，活塞杆 9會帶動油壓控制杆5 —起向下運動，充油閥芯在復位彈簧3的作用下，充油閥閥芯2向右移動，直到充油閥閥芯2運動到進油口 1處的閥門滑動空腔8左端時，閥口關閉，完成補油任務。通過三層水密設計，保持器洩漏的情況幾乎可以避免，一旦發生洩漏，使得上油艙的油壓降低，導致活塞10帶動活塞杆9及油壓控制杆5向上運動，打開閥口進行充油，由於上容腔出現洩漏，打開閥口向上容腔充油後，活塞10不會立刻向下運動而關閉閥口，不會導致閥口的快速開關等振動現象。2)油壓快速自動補償單元由於水下聲納電子系統在水下工作時，不可避免出現洩漏，導致油壓下降，甚至會導致聲納電子系統的實效。內外壓均衡壓力保持裝置是不可或缺的單元。該單元的基本工作原理是，充油單元的進油口 1從系統供油管引出，由於有加壓彈簧14的作用，使得供油系統中的油壓略高於環境海水壓力，保證正常充油。充油閥的開閉與活塞杆9相連的油壓控制杆5控制，當海水感知傳遞單元的上腔的油體洩漏到一定程度時，油壓控制杆5上升，由油壓控制杆5上的凸輪曲面向左頂開充油閥芯2，充油閥打開， 向海水壓力感知傳遞單元的上腔充油。充油過程中，油壓控制杆5隨活塞組件一起向下移動，直至關閉充油閥。油壓控制杆5是一個位置控制機構，由於它的作用，使海水的感知單元的活塞組件位置一直處在一定的範圍內，保證水下充油系統的壓力始終高於海水環境壓力。最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制。儘管參照實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本實用新型技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
權利要求1.一種用於水下充油系統的壓力均衡保持器，其特徵在於，它包括海水壓力感知傳遞單元和油壓快速自動補償單元；所述的海水壓力感知傳遞單元包括同軸設置的上殼體(12)、下殼體(15)、彈簧(14)、 滾動膜片(13)、活塞(10)、活塞連杆(9)和油壓控制杆(5)；所述的上殼體(1 和和下殼體(1 之間固定連接，所述的下殼體(1 開設有通孔， 所述的滾動膜片(1 通過彈簧(14)和固定板安裝在上殼體(1 和下殼體(1 之間，所述的活塞(10)設置在滾動膜(1 的上方，所述的活塞杆(9)與油壓控制杆( 鎖緊連接； 所述的下殼體(1 的上端密封固定於油壓快速自動補償單元上；所述的油壓快速自動補償單元包括充油閥，該充油閥用於通過油壓控制杆(5)的移動實現充油油路的開啟和關閉。
2.根據權利要求1所述的用於水下充油系統的壓力均衡保持器，其特徵在於，所述的充油閥包括充油閥閥芯(2)和復位彈簧(3)，所述的充油閥閥芯(2)通過復位彈簧(3)壓接在油壓控制杆(5)的凸輪曲面上。
3.根據權利要求1所述的用於水下充油系統的壓力均衡保持器，其特徵在於，所述的上殼體(1 和下殼體(1 通過法蘭(18)固定連接。
4.根據權利要求3所述的用於水下充油系統的壓力均衡保持器，其特徵在於，所述的滾動膜(1 採用纖維織物複合加工而成，呈圓筒形，該滾動膜(1 開口端的環形密封墊壓裝在上殼體(12)和下殼體(15)之間的法蘭(18)中。
5.根據權利要求4所述的用於水下充油系統的壓力均衡保持器，其特徵在於，所述的纖維織物為橡膠。
6.根據權利要求1所述的用於水下充油系統的壓力均衡保持器，其特徵在於，所述的活塞(10)和上殼體(12)之間設有密封圈(11)。
7.根據權利要求1所述的用於水下充油系統的壓力均衡保持器，其特徵在於，所述的下殼體(1 的上端通過緊固螺栓(7)固定於油壓快速自動補償單元上，且設置有油密環 (6)。
8.根據權利要求1所述的用於水下充油系統的壓力均衡保持器，其特徵在於，所述的彈簧(14)通過穿設固定於下殼體(1 的通孔內的彈簧導杆(19)設置，該彈簧導杆(19) 上設有進水孔(20)，用於下殼體容腔和海水的連通。
專利摘要本實用新型涉及一種用於水下充油系統的壓力均衡保持器，包括海水壓力感知傳遞單元和油壓快速自動補償單元；所述的海水壓力感知傳遞單元包括同軸設置的上殼體、下殼體、彈簧、滾動膜片、活塞、活塞連杆和油壓控制杆；所述的上殼體和和下殼體之間固定連接，所述的下殼體開設有通孔，所述的滾動膜片通過彈簧和固定板安裝在上殼體和下殼體之間，所述的活塞設置在滾動膜的上方，所述的活塞杆與油壓控制杆鎖緊連接；所述的下殼體的上端密封固定於油壓快速自動補償單元上；所述的油壓快速自動補償單元包括充油閥，該充油閥用於通過油壓控制杆的移動實現充油油路的開啟和關閉。它對充油系統自動補償，並通過多層水密結構設計來保證設備的可靠性。
文檔編號G01S7/52GK202071982SQ201120234109
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月5日 優先權日2011年7月5日
發明者葉青, 戴戈, 文佳, 李宇, 黃勇, 黃海寧 申請人:蘇州桑泰海洋儀器研發有限責任公司