柔性卷邊柱塞浮力泵的製作方法

2023-05-17 11:10:56 2

柔性卷邊柱塞浮力泵的製作方法
【專利摘要】一種柔性卷邊柱塞浮力泵，耐壓殼體(1)內部採用真空泵將氣壓抽成近似0.5個大氣壓，其前部外側與外皮囊(19)固定連接；耐壓殼體(1)與柱塞缸(14)之間設置有卷邊柱塞(18)；卷邊柱塞(18)套在剛性內襯(16)上，卷邊柱塞(18)與耐壓殼體(1)前端及外皮囊(19)之間構成一個封閉的空間，該空間內注入液壓油；從動齒輪(8)與主動齒輪(10)嚙合，主動齒輪(10)由直流電機(16)驅動旋轉；在柱塞缸(14)排油和吸油的過程中柱塞和柱塞缸之間沒有摩擦和滲漏。
【專利說明】柔性卷邊柱塞浮力泵
【技術領域】
[0001]本發明屬於機電一體化領域，具體涉及一種用於驅動海洋剖面測量平臺做上浮下潛運動的泵系統。
【背景技術】
[0002]當前，國際上常見的剖面浮標和水下滑翔器等海洋剖面測量平臺通過改變自身的排水體積來調節自身的淨浮力，從而實現在海洋一定深度範圍內周而復始的上下運動，進而完成海洋不同深度處的環境觀測。
[0003]剖面浮標和水下滑翔器等平臺往往採用單循環柱塞泵或者多循環柱塞泵作為其浮力驅動系統，兩種柱塞泵均依靠柱塞在柱塞缸內前後滑動來排出或者吸入液壓油，在活塞和柱塞缸之間存在摩擦和滲漏，因此兩種柱塞泵要求較高的加工精度，而且兩種柱塞泵的工作效率也大大降低。

【發明內容】

[0004]本發明提供了一種柔性卷邊柱塞浮力泵，在排油和吸油的過程中柱塞和柱塞缸之間沒有摩擦和滲漏，克服了傳統柱塞泵系統的上述缺陷。
[0005]本發明的技術方案是:一種柔性卷邊柱塞浮力泵，其包括耐壓殼體、直線導軌、深溝球軸承、滾珠絲杆、防轉銷柱、從齒輪座、齒輪外殼、從動齒輪、主動齒輪、齒輪支架、減速器、角接觸球軸承、絲母支架、柱塞缸、滾珠絲母、直流電機、剛性內襯、卷邊柱塞、外皮囊；耐壓殼體內部採用真空泵將氣壓抽成近似0.5個大氣壓，其前部外側與外皮囊固定連接，前部內側與柱塞缸前端連接固定，耐壓殼體與柱塞缸之間設置有卷邊柱塞；卷邊柱塞套在剛性內襯上,卷邊柱塞與耐壓殼體前端及外皮囊之間構成一個封閉的空間，該空間內注入液壓油；滾珠絲杆的前端與剛性內襯固定連接，滾珠絲杆的後端垂直於滾珠絲杆的軸線開有通孔，防轉銷柱穿過該通孔，防轉銷柱兩端套有深溝球軸承，深溝球軸承在直線導軌的軸承滾動槽內隨滾珠絲杆和防轉銷柱前後移動；直線導軌與齒輪外殼之間、齒輪外殼與齒輪支架之間、齒輪支架與絲母支架之間均通過直口配合之後採用法蘭連接固定，齒輪外殼將從動齒輪包覆起來，齒輪外殼為直線導軌克服滾珠絲杆的反向扭矩提供剛性支撐；滾珠絲母通過套在其外圈的兩個角接觸球軸承與絲母支架配合接觸，並可相對於絲母支架自由轉動；滾珠絲母后端通過直口與從齒輪座固定連接，從齒輪座與從動齒輪固定連接，傳遞來自從動齒輪的扭矩給滾珠絲母；從齒輪座卡住後面的角接觸球軸承的內圈，從而限制滾珠絲母相對於絲母支架的軸向位移；從動齒輪與主動齒輪嚙合，主動齒輪由直流電機驅動旋轉。
[0006]進一步，卷邊柱塞由高強度的纖維布浸泡耐油腐蝕的丁腈橡膠後在模具內塑形而成。
[0007]進一步，剛性內襯和柱塞缸之間具有設計縫隙。
[0008]進一步，耐壓殼體前部內側與柱塞缸前端採用法蘭連接固定。
[0009]進一步，耐壓殼體與柱塞缸將兩者之間的卷邊柱塞端部壓緊，保證卷邊柱塞不脫落，而且保證卷邊柱塞與耐壓殼體的接觸面密封緊實。
[0010]進一步，主動齒輪與減速器的輸出軸固定連接，減速器通過法蘭和直口與齒輪支架固定連接，減速器與直流電機固定連接。
[0011]本發明的柔性卷邊柱塞浮力泵是一種用於驅動海洋剖面測量平臺上升下潛運動的泵系統。柔性卷邊柱塞浮力泵的耐壓殼體用於隔離外界海水並承受外界海水壓力，其內部採用真空泵將氣壓抽成近似0.5個大氣壓，其前部外側與外皮囊固定連接，其前部內側與柱塞缸前端採用法蘭連接固定，耐壓殼體與柱塞缸將兩者之間的卷邊柱塞端部壓緊，保證卷邊柱塞不脫落，而且保證卷邊柱塞與耐壓殼體的接觸面密封緊實。卷邊柱塞由纖維布浸泡丁腈橡膠後並光潔處理而成，具有很強的拉伸強度，並且耐油腐蝕，此外，卷邊柱塞具有一定的彈性，可以較容易得與光潔面壓緊密封。卷邊柱塞套在剛性內襯上，卷邊柱塞與耐壓殼體前端及外皮囊之間構成一個封閉的空間，該空間內注入液壓油。外界海水的壓力作用在外皮囊上，通過液壓油傳遞到卷邊柱塞前表面上，卷邊柱塞將海水壓力傳遞到剛性內襯的外表面和柱塞缸的內表面，只有柱塞缸與剛性內襯之間縫隙處的壓力作用由卷邊柱塞的卷邊內表面來承擔。耐壓殼體內部抽成近似0.5個大氣壓(即半真空狀態)，卷邊柱塞在外界大氣壓和水壓的共同作用下，保持一個向殼體內部鼓起的狀態，這樣一來，剛性內襯相對柱塞缸運動過程中，夾在剛性內襯和柱塞缸之間的卷邊柱塞可以順利捲動，不會發生錯疊和扭曲。齒輪外殼將從動齒輪包覆起來，避免齒輪外殼外部的電線因從動齒輪而纏繞到傳動系中，同時，齒輪外殼為直線導軌克服滾珠絲杆的反向扭矩提供了剛性支撐。滾珠絲母后端通過直口與從齒輪座固定連接，從齒輪座與從動齒輪固定連接，傳遞來自從動齒輪的扭矩給滾珠絲母，同時，從齒輪座卡住後面的角接觸球軸承的內圈，從而限制滾珠絲母相對於絲母支架的軸向位移。卷邊柱塞由高強度的纖維布浸泡耐油腐蝕的丁腈橡膠後在模具內塑形而成，單位面積上可以承受較大的壓力，即卷邊柱塞可以承受較大的壓強，而且具有很好的柔性捲曲特性。同時，剛性內襯和柱塞缸之間具有較小的設計縫隙，可以極大的減小卷邊內表面的壓力在柱塞缸壁和剛性內襯壁上的累積效應，大大提高了該泵的工作壓力，從而大大提高了利用該泵系統的海洋剖面測量平臺的工作深度。根據當前的製作工藝和設計方法，該泵系統的最大額定工作壓力為5MPa，即最大額定工作深度為500米。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的柔性卷邊柱塞浮力泵剖面視圖；
[0013]圖中:1、耐壓殼體,2、直線導軌,3、深溝球軸承,4、滾珠絲杆,5、防轉銷柱,6、從齒輪座，7、齒輪外殼，8、從動齒輪，9、主動齒輪，10、齒輪支架，11、減速器，12、角接觸球軸承，
13、絲母支架，14、柱塞缸，15、滾珠絲母，17、直流電機，16、剛性內襯，18、卷邊柱塞，19、外皮囊。
【具體實施方式】
[0014]為進一步闡述本發明柔性卷邊柱塞浮力泵系統的特點及功效，下面結合實施例作更為詳盡的說明。
[0015]本發明的柔性卷邊柱塞浮力泵是一種用於驅動海洋剖面測量平臺上升下潛運動的泵系統。柔性卷邊柱塞浮力泵由耐壓殼體1、直線導軌2、深溝球軸承3、滾珠絲杆4、防轉銷柱5、從齒輪座6、齒輪外殼7、從動齒輪8、主動齒輪10、齒輪支架10、減速器11、角接觸球軸承12、絲母支架13、柱塞缸14、滾珠絲母15、直流電機17、剛性內襯16、卷邊柱塞18、夕卜皮囊19等組成。耐壓殼體I用於隔離外界海水並承受外界海水壓力，其內部採用真空泵將氣壓抽成近似0.5個大氣壓，其前部外側與外皮囊19固定連接，其前部內側與柱塞缸14前端採用法蘭連接固定，耐壓殼體I與柱塞缸14將兩者之間的卷邊柱塞18端部壓緊，保證卷邊柱塞18不脫落，而且保證卷邊柱塞18與耐壓殼體I的接觸面密封緊實。卷邊柱塞18由纖維布浸泡丁腈橡膠後並光潔處理而成，具有很強的拉伸強度，並且耐油腐蝕，此外，卷邊柱塞18具有一定的彈性，可以較容易得與光潔面壓緊密封。卷邊柱塞18套在剛性內襯16上，卷邊柱塞18與耐壓殼體I前端及外皮囊19之間構成一個封閉的空間，該空間內注入液壓油。外界海水的壓力作用在外皮囊19上，通過液壓油傳遞到卷邊柱塞18前表面上，卷邊柱塞18將海水壓力傳遞到剛性內襯16的外表面和柱塞缸14的內表面，只有柱塞缸14與剛性內襯16之間縫隙處的壓力作用由卷邊柱塞18的卷邊內表面來承擔。
[0016]耐壓殼體I內部抽成近似0.5個大氣壓(即半真空狀態)，卷邊柱塞18在外界大氣壓和水壓的共同作用下，保持一個向殼體內部鼓起的狀態，這樣一來，剛性內襯16相對柱塞缸14運動過程中，夾在剛性內襯16和柱塞缸14之間的卷邊柱塞18可以順利捲動，不會發生錯疊和扭曲。
[0017]滾珠絲杆4的前端與剛性內襯16固定連接，滾珠絲杆4的後端垂直於滾珠絲杆4的軸線開有通孔，防轉銷柱5穿過通孔，防轉銷柱5兩端套有深溝球軸承3，深溝球軸承3在直線導軌2的軸承滾動槽內隨滾珠絲杆4和防轉銷柱5前後移動。直線導軌2與齒輪外殼7之間，齒輪外殼7與齒輪支架10之間，齒輪支架10與絲母支架13之間均通過直口配合之後採用法蘭連接固定。齒輪外殼7將從動齒輪8包覆起來，避免齒輪外殼7外部的電線因從動齒輪8而纏繞到傳動系中，同時，齒輪外殼7為直線導軌2克服滾珠絲杆4的反向扭矩提供了剛性支撐。
[0018]滾珠絲母15通過套在其外圈的兩個角接觸球軸承12與絲母支架13配合接觸,並可相對於絲母支架13自由轉動。滾珠絲母15後端通過直口與從齒輪座6固定連接，從齒輪座6與從動齒輪8固定連接，傳遞來自從動齒輪8的扭矩給滾珠絲母15，同時，從齒輪座6卡住後面的角接觸球軸承12的內圈,從而限制滾珠絲母15相對於絲母支架13的軸向位移。從動齒輪8與主動齒輪10嚙合，主動齒輪10與減速器11的輸出軸固定連接，減速器11通過法蘭和直口與齒輪支架10固定連接，減速器11與直流電機17固定連接。
[0019]卷邊柱塞18由高強度的纖維布浸泡耐油腐蝕的丁腈橡膠後在模具內塑形而成，單位面積上可以承受較大的壓力，即卷邊柱塞18可以承受較大的壓強，而且具有很好的柔性捲曲特性。同時，剛性內襯16和柱塞缸14之間具有較小的設計縫隙，可以極大的減小卷邊內表面的壓力在柱塞缸14壁和剛性內襯16壁上的累積效應，大大提高了該泵的工作壓力，從而大大提高了利用該泵系統的海洋剖面測量平臺的工作深度。根據當前的製作工藝和設計方法，該泵系統的最大額定工作壓力為5MPa，即最大額定工作深度為500米。
[0020]以上僅為本發明的較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施的範圍，凡依本發明權利要求範圍所述的形狀、構造、特徵及精神所為的均等變化與修飾，均應包括於本發明的權利要求範圍內。
【權利要求】
1.一種柔性卷邊柱塞浮力泵，其包括耐壓殼體(I)、直線導軌(2)、深溝球軸承(3)、滾珠絲杆(4)、防轉銷柱(5)、從齒輪座￠)、齒輪外殼(7)、從動齒輪(8)、主動齒輪(9)、齒輪支架(10)、減速器(11)、角接觸球軸承(12)、絲母支架(13)、柱塞缸(14)、滾珠絲母(15)、直流電機(17)、剛性內襯(16)、卷邊柱塞(18)、外皮囊(19)，其特徵在於:耐壓殼體⑴內部採用真空泵將氣壓抽成近似0.5個大氣壓，其前部外側與外皮囊(19)固定連接，前部內側與柱塞缸(14)前端連接固定，耐壓殼體(I)與柱塞缸(14)之間設置有卷邊柱塞(18)；卷邊柱塞(18)套在剛性內襯(16)上，卷邊柱塞(18)與耐壓殼體(I)前端及外皮囊(19)之間構成一個封閉的空間，該空間內注入液壓油；滾珠絲杆(4)的前端與剛性內襯(16)固定連接，滾珠絲杆(4)的後端垂直於滾珠絲杆(4)的軸線開有通孔，防轉銷柱(5)穿過該通孔，防轉銷柱(5)兩端套有深溝球軸承(3)，深溝球軸承(3)在直線導軌(2)的軸承滾動槽內隨滾珠絲杆(4)和防轉銷柱(5)前後移動；直線導軌(2)與齒輪外殼(7)之間、齒輪外殼(7)與齒輪支架(10)之間、齒輪支架(10)與絲母支架(13)之間均通過直口配合之後採用法蘭連接固定，齒輪外殼(7)將從動齒輪⑶包覆起來，齒輪外殼(7)為直線導軌⑵克服滾珠絲杆(4)的反向扭矩提供剛性支撐；滾珠絲母(15)通過套在其外圈的兩個角接觸球軸承(12)與絲母支架(13)配合接觸，並可相對於絲母支架(13)自由轉動；滾珠絲母(15)後端通過直口與從齒輪座(6)固定連接，從齒輪座(6)與從動齒輪(8)固定連接，傳遞來自從動齒輪(8)的扭矩給滾珠絲母(15);從齒輪座(6)卡住後面的角接觸球軸承(12)的內圈，從而限制滾珠絲母(15)相對於絲母支架(13)的軸向位移；從動齒輪(8)與主動齒輪(10)嚙合，主動齒輪(10)由直流電機(16)驅動旋轉。
2.如權利要求1所述的柔性卷邊柱塞浮力泵,其特徵在於:卷邊柱塞(18)由高強度的纖維布浸泡耐油腐蝕的丁腈橡膠後在模具內塑形而成。
3.如權利要求1或2所述的柔性卷邊柱塞浮力泵，其特徵在於:剛性內襯(16)和柱塞缸(14)之間具有設計縫隙。
4.如權利要求1或2所述的柔性卷邊柱塞浮力泵，其特徵在於:耐壓殼體(I)前部內側與柱塞缸(14)前端採用法蘭連接固定。
5.如權利要求1所述的柔性卷邊柱塞浮力泵，其特徵在於:耐壓殼體(I)與柱塞缸(14)將兩者之間的卷邊柱塞(18)端部壓緊，保證卷邊柱塞(18)不脫落，而且保證卷邊柱塞(18)與耐壓殼體(I)的接觸面密封緊實。
6.如權利要求1所述的柔性卷邊柱塞浮力泵，其特徵在於:主動齒輪(10)與減速器(11)的輸出軸固定連接，減速器(11)通過法蘭和直口與齒輪支架(10)固定連接，減速器(11)與直流電機(16)固定連接。
7.—種柔性卷邊柱塞浮力泵，其包括耐壓殼體(I)、直線導軌(2)、從齒輪座￠)、從動齒輪(8)、主動齒輪(9)、齒輪支架(10)、角接觸球軸承(12)、絲母支架(13)、柱塞缸(14)、滾珠絲母(15)、直流電機(17)，其特徵在於:耐壓殼體(I)前部內側與柱塞缸(14)前端連接固定；直線導軌(2)與齒輪外殼(7)之間、齒輪外殼(7)與齒輪支架(10)之間、齒輪支架(10)與絲母支架(13)之間均通過直口配合之後採用法蘭連接固定，齒輪外殼(7)將從動齒輪⑶包覆起來，齒輪外殼(7)為直線導軌(2)克服滾珠絲杆⑷的反向扭矩提供剛性支撐；滾珠絲母(15)後端通過直口與從齒輪座(6)固定連接，從齒輪座(6)與從動齒輪(8)固定連接，傳遞來自從動齒輪(8)的扭矩給滾珠絲母(15);從動齒輪(8)與主動齒輪(10)嚙合，主動齒輪(10)由 直流電機(16)驅動。
【文檔編號】F04B53/14GK103452832SQ201310151255
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年4月19日 優先權日:2013年4月19日
【發明者】王曉鳴, 孫秀軍, 魏建倉, 向曄, 陳偉, 齊佔峰 申請人:天津深之藍海洋設備科技有限公司