專利名稱：一種大容積恒補(bǔ)償壓力裕量液壓補(bǔ)償單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是ー種水下器械，具體地說是水下補(bǔ)償器。
背景技術(shù)：
水下液壓系統(tǒng)在海洋工程機(jī)械、水下科學(xué)考察應(yīng)用廣泛，特別是大型、高精度深水液壓系統(tǒng)應(yīng)用越來廣泛。補(bǔ)償單元(器)是水下液壓系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一，其作用為平衡封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)外壓カ；將系統(tǒng)回油壓カ提高到稍大于環(huán)境壓カ(高出環(huán)境壓力部分稱為補(bǔ)償壓カ裕量)用以平衡水下環(huán)境壓カ以及防止海水侵入系統(tǒng)；補(bǔ)償由于采用非対稱執(zhí)行元件和泄漏造成的系統(tǒng)油液體積變化。現(xiàn)有補(bǔ)償器主要類型為活塞式、滾動膜片式、波紋管式等，其原理基本都是采用弾性元件傳遞海水壓力，并使用彈簧壓縮形成補(bǔ)償壓カ裕量。但是對于大型液壓系統(tǒng)不僅油液泄漏量較大，而且如果系統(tǒng)中采用大量的液壓缸等非對稱執(zhí)行元件，需要補(bǔ)償?shù)挠鸵后w積會很大，現(xiàn)有補(bǔ)償器由于采用彈簧結(jié)構(gòu)，當(dāng)補(bǔ)償器中油液體積變化較大吋，彈簧的變形量也變化較大，相應(yīng)的補(bǔ)償壓カ裕量變化増大，對系統(tǒng)的精度產(chǎn)生不利的影響；當(dāng)液壓管線發(fā)生泄漏時由于彈簧壓縮不可控，導(dǎo)致補(bǔ)償器中油液大量泄漏，直至補(bǔ)償壓カ裕量變?yōu)榱?，此時系統(tǒng)已經(jīng)無法進(jìn)行應(yīng)急動作。由于補(bǔ)償壓カ裕量的限制(一般為O. IMPa左右)，現(xiàn)有原理補(bǔ)償器容積也會有很大限制，無法滿足大型水下液壓系統(tǒng)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供應(yīng)用于水下、在提供大容積補(bǔ)償?shù)耐瑫r保證補(bǔ)償壓カ裕量恒定的一種大容積恒補(bǔ)償壓カ裕量液壓補(bǔ)償単元。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明ー種大容積恒補(bǔ)償壓カ裕量液壓補(bǔ)償単元，其特征是包括框架、波紋管、波紋管上蓋板、波紋管底板、集成閥塊、蓄能器、液壓缸、導(dǎo)向柱、油泵，波紋管底板和導(dǎo)向柱固定在框架上，波紋管安裝在波紋管上蓋板、波紋管底板之間，導(dǎo)向柱穿過波紋管上蓋板，波紋管發(fā)生軸向彈性伸縮時，波紋管上蓋板沿導(dǎo)向柱自由移動，蓄能器、集成閥塊、液壓缸依次相連，蓄能器和液壓缸分別固定在框架上，液壓缸與波紋管相連通，波紋管內(nèi)部設(shè)置吸油管和回油管，油泵連通吸油管，集成閥塊連通回油管。本發(fā)明還可以包括I、所述的集成閥塊包括減壓閥、單向閥、液控單向閥、溢流閥、電磁球閥、P腔，油泵供油路通過減壓閥、單向閥和P腔相連，P腔同蓄能器及液壓缸相通，P腔通過液控單向閥、溢流閥和油泵的吸油ロ相連，液控單向閥的控制油口和減壓閥的入口相連，P腔通過電磁球閥波紋管的回油管相連。2、所述的回油管高于吸油管，回油管和吸油管上端位置均低于波紋管產(chǎn)生最大壓縮量時上蓋板的位置。 3、所述的波紋管為橡膠波紋管，波紋管管ロ端面處安裝截面積為矩形的環(huán)狀金屬，波紋管軸向安裝截面積為圓形的環(huán)狀金屬。
4、波紋管上蓋板上裝有快速排氣閥，所述液壓缸為深海液壓缸，液壓缸內(nèi)部安裝位移傳感器，位移傳感器檢測波紋管內(nèi)油量信號，當(dāng)波紋管內(nèi)油量小于設(shè)定值時報警，報警后若執(zhí)行元件沒有動作且波紋管中的油液持續(xù)減少，則電磁球閥接通。本發(fā)明的優(yōu)勢在干本發(fā)明不僅可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)壓カ的補(bǔ)償，并且可以滿足在大型液壓系統(tǒng)中由非対稱執(zhí)行元件和泄漏造成的系統(tǒng)油液較大的體積變化，并保持補(bǔ)償壓力裕量恒定。在系統(tǒng)泄漏時產(chǎn)生報警，使壓カ裕量變?yōu)榱?，而?dāng)系統(tǒng)修復(fù)重啟后補(bǔ)償壓カ裕量恢復(fù)，防止由于產(chǎn)生過度泄漏，系統(tǒng)無法恢復(fù)或無法實(shí)現(xiàn)應(yīng)急動作的問題。該補(bǔ)償単元由于容積較大，甚至可以在系統(tǒng)中取代傳統(tǒng)油源的功能，作為整個系統(tǒng)的油源使用，并且可以通過多個補(bǔ)償單元并聯(lián)的形式進(jìn)行擴(kuò)展。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是波紋管處結(jié)構(gòu)徑向的剖面視圖； 圖3是本發(fā)明的液壓原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖I 3，本發(fā)明包括框架1，特制橡膠波紋管3，波紋管上蓋板4，波紋管底板2，內(nèi)置位移傳感器的深海液壓缸8，蓄能器7，集成閥塊5，導(dǎo)向柱10組成的補(bǔ)償器単元。其特征在于波紋管3連接在上蓋板4和底板2之間，波紋管底板2和框架I連接；框架I上連接有多個導(dǎo)向柱10，導(dǎo)向柱10穿過波紋管上蓋板4的導(dǎo)向孔，使波紋管3發(fā)生軸向弾性伸縮時，波紋管上蓋板4沿導(dǎo)向柱10自由移動；液壓缸8 一端連接框架1，另一端連接波紋管上蓋板4，通過集成閥塊5將蓄能器7、液壓缸8、及系統(tǒng)的供油及回油管線相連。集成閥塊5包括減壓閥5. I、單向閥5. 2、液控單向閥5. 3、溢流閥5. 4、電磁球閥5. 5。系統(tǒng)的供油路通過減壓閥5. I、單向閥5. 2和P腔相連，P腔同蓄能器7及液壓缸8相通；P腔通過液控單向閥5. 3、溢流閥5. 4和系統(tǒng)的回油路及油泵的吸油ロ相連，其中液控單向閥5. 3的控制油口和減壓閥5. I的入口相連；p腔又通過電磁球閥5. 5和系統(tǒng)回油路相連。所述特制橡膠波紋管3中有兩種周向的環(huán)狀金屬17、18，其中波紋管3管ロ端面處環(huán)狀金屬18截面積為矩形；波紋管3軸向均布環(huán)狀金屬17截面積為圓形。波紋管上蓋板4導(dǎo)向孔中安裝有非金屬襯套11，導(dǎo)向柱10在襯套內(nèi)孔中相對滑動。波紋管上蓋板4上裝有快速排氣閥19，在波紋管底板2上安裝有金屬塊12和14，用以連接管接頭和吸油管13及回油管15，其中回油管15要高于吸油管13，但是上端位置都要低于波紋管3產(chǎn)生大壓縮量時上蓋板4的位置。所述液壓缸8為專用深海液壓缸，內(nèi)部集成位移傳感器，位移傳感器將位移信號傳至控制系統(tǒng)，當(dāng)波紋管3內(nèi)油量過少時，控制系統(tǒng)產(chǎn)生報警。若控制系統(tǒng)檢測到?jīng)]有執(zhí)行元件動作，而波紋管中的油液持續(xù)減少，則判斷為系統(tǒng)油路發(fā)生泄漏，則電磁球閥接通。本發(fā)明的工作原理如下
如附圖3所示，系統(tǒng)工作前蓄能器充入一定壓カ的氮?dú)?，并將溢流閥5. 4的調(diào)定壓力稍小于減壓閥5. I的調(diào)定壓力。系統(tǒng)工作時油泵提供壓カ油使液壓缸執(zhí)行器動作，同時壓カ油通過減壓閥5. I單向閥5. 2充入P腔，由于液控單向閥5. 3導(dǎo)通，控制油ロ為高壓，此時油液通過溢流閥5. 4溢流使P腔壓カ為溢流閥調(diào)定壓力，油液溢流后從油ロ 15流入波紋管3內(nèi)；P腔與深海液壓缸8相通，使液壓缸8產(chǎn)生恒定的推力，與P腔相連的蓄能器7可以吸收壓カ的波動，并當(dāng)油泵停止供油后依然保持P腔為調(diào)定壓カ；液壓缸上端連接框架I，下端作用于波紋管上蓋板4，對橡膠波紋管3產(chǎn)生壓縮作用，從而使波紋管3中的液壓油產(chǎn)生恒定補(bǔ)償壓カ裕量，即使當(dāng)波紋管3內(nèi)油液體積發(fā)生變化由于液壓缸8的推力始終保持恒定補(bǔ)償壓カ裕量也保持定值；此時環(huán)境壓カ同時作用在補(bǔ)償器上蓋板4上，對波紋管3產(chǎn)生壓縮作用將壓カ傳遞到波紋管3內(nèi)部，使波紋管3內(nèi)部壓カ等于環(huán)境壓カ和補(bǔ)償壓力裕量的和；波紋管3通過油ロ 13和15分別連接到泵的吸油ロ及液壓系統(tǒng)回油路上，回油壓力和波紋管3內(nèi)的壓カ相等。上述過程實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)工作時壓カ補(bǔ)償?shù)淖饔?。?dāng)水下液壓系統(tǒng)內(nèi)部非對稱執(zhí)行器例如液壓缸工作時候，波紋管3內(nèi)部油液體積 發(fā)生變化，將產(chǎn)生軸向的伸長或縮短，由于多根導(dǎo)向柱10的導(dǎo)向作用，保證上蓋板4帶動波紋管3嚴(yán)格沿著導(dǎo)向柱10上下伸縮運(yùn)動。在波紋管上蓋板4的導(dǎo)向孔中安裝有非金屬襯套11，以減少相對運(yùn)動時的摩擦。上述過程實(shí)現(xiàn)了體積補(bǔ)償?shù)淖饔?，特別要指出的是在該過程中補(bǔ)償壓力始終保持一個恒定的值。當(dāng)系統(tǒng)停止工作時，油泵供油壓カ為零相對于回油壓力，此時蓄能器7內(nèi)部壓カ同系統(tǒng)工作時相同，高于回油壓力，由于單向閥5. 2和液控單向閥5. 3(控制油ロ低壓，液控單向閥截止)作用使蓄能器7壓カ保持恒定，與其相通的液壓缸8內(nèi)壓カ也不變，相應(yīng)的波紋管3內(nèi)部壓カ保持不變，系統(tǒng)回油壓カ恒定。此過程實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)停止時的壓力補(bǔ)償作用。當(dāng)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生泄漏時波紋管3內(nèi)部油液持續(xù)減少，波紋管3收縮同時帶動液壓缸8伸長，當(dāng)液壓缸8伸長量達(dá)警戒位置吋，8內(nèi)部的位移傳感器產(chǎn)生的位移信號觸發(fā)報警。同時集成閥塊中的電磁球閥5. 5通電，使蓄能器7與系統(tǒng)回油路接通，蓄能器7壓カ卸掉與回油路相等，液壓缸8變?yōu)楦?，壓カ補(bǔ)償裕量變?yōu)榱?，系統(tǒng)停止后內(nèi)部壓カ與環(huán)境壓力相等，此時泄漏將減為最小，以等待相應(yīng)的應(yīng)急措施。當(dāng)液壓系統(tǒng)泄漏修補(bǔ)好之后，系統(tǒng)再次啟動后補(bǔ)償壓カ恢復(fù)設(shè)定值。此過程該補(bǔ)償單元實(shí)現(xiàn)了對液壓系統(tǒng)泄漏時的防過度泄漏的應(yīng)急功能，防止了液壓油漏光系統(tǒng)無法恢復(fù)的狀況。特別要說明的是所述的波紋管3，采用的是橡膠材質(zhì)，內(nèi)部采用18和17兩類了環(huán)狀金屬，波紋管管ロ端面處截面積為矩形的環(huán)狀金屬18，其作用是將螺栓的壓力均勻的分布到波紋管3與上蓋板4及底板2配合的密封面上，使其緊密貼合防止泄漏，波紋管3軸向均布的環(huán)狀金屬17的作用是防止波紋管3由于內(nèi)部壓カ作用產(chǎn)生徑向的過度變形，并且不增加軸向的壓縮彈性模量，保證補(bǔ)償壓カ裕量的恒定。如附圖2所示，上蓋板4上的快速排氣閥19作用是當(dāng)系統(tǒng)在陸上試運(yùn)行時的氣體將聚集在波紋管上部，通過調(diào)整排氣閥將氣體放掉避免影響系統(tǒng)性能。
權(quán)利要求
1.一種大容積恒補(bǔ)償壓カ裕量液壓補(bǔ)償単元，其特征是包括框架、波紋管、波紋管上蓋板、波紋管底板、集成閥塊、蓄能器、液壓缸、導(dǎo)向柱、油泵，波紋管底板和導(dǎo)向柱固定在框架上，波紋管安裝在波紋管上蓋板、波紋管底板之間，導(dǎo)向柱穿過波紋管上蓋板，波紋管發(fā)生軸向彈性伸縮時，波紋管上蓋板沿導(dǎo)向柱自由移動，蓄能器、集成閥塊、液壓缸依次相連，蓄能器和液壓缸分別固定在框架上，液壓缸與波紋管相連通，波紋管內(nèi)部設(shè)置吸油管和回油管，油泵連通吸油管，集成閥塊連通回油管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種大容積恒補(bǔ)償壓カ裕量液壓補(bǔ)償単元，其特征是所述的集成閥塊包括減壓閥、單向閥、液控單向閥、溢流閥、電磁球閥、P腔，油泵供油路通過減壓閥、單向閥和P腔相連，P腔同蓄能器及液壓缸相通，P腔通過液控單向閥、溢流閥和油泵的吸油ロ相連，液控單向閥的控制油口和減壓閥的入口相連，P腔通過電磁球閥波紋管的回油管相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種大容積恒補(bǔ)償壓カ裕量液壓補(bǔ)償単元，其特征是所述的回油管高于吸油管，回油管和吸油管上端位置均低于波紋管產(chǎn)生最大壓縮量時上蓋板的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種大容積恒補(bǔ)償壓カ裕量液壓補(bǔ)償単元，其特征是所述的波紋管為橡膠波紋管，波紋管管ロ端面處安裝截面積為矩形的環(huán)狀金屬，波紋管軸向安裝截面積為圓形的環(huán)狀金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種大容積恒補(bǔ)償壓カ裕量液壓補(bǔ)償単元，其特征是所述的波紋管為橡膠波紋管，波紋管管ロ端面處安裝截面積為矩形的環(huán)狀金屬，波紋管軸向安裝截面積為圓形的環(huán)狀金屬。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種大容積恒補(bǔ)償壓カ裕量液壓補(bǔ)償単元，其特征是波紋管上蓋板上裝有快速排氣閥，所述液壓缸為深海液壓缸，液壓缸內(nèi)部安裝位移傳感器，位移傳感器檢測波紋管內(nèi)油量信號，當(dāng)波紋管內(nèi)油量小于設(shè)定值時報警，報警后若執(zhí)行元件沒有動作且波紋管中的油液持續(xù)減少，則電磁球閥接通。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種大容積恒補(bǔ)償壓カ裕量液壓補(bǔ)償単元，其特征是波紋管上蓋板上裝有快速排氣閥，所述液壓缸為深海液壓缸，液壓缸內(nèi)部安裝位移傳感器，位移傳感器檢測波紋管內(nèi)油量信號，當(dāng)波紋管內(nèi)油量小于設(shè)定值時報警，報警后若執(zhí)行元件沒有動作且波紋管中的油液持續(xù)減少，則電磁球閥接通。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種大容積恒補(bǔ)償壓カ裕量液壓補(bǔ)償単元，其特征是波紋管上蓋板上裝有快速排氣閥，所述液壓缸為深海液壓缸，液壓缸內(nèi)部安裝位移傳感器，位移傳感器檢測波紋管內(nèi)油量信號，當(dāng)波紋管內(nèi)油量小于設(shè)定值時報警，報警后若執(zhí)行元件沒有動作且波紋管中的油液持續(xù)減少，則電磁球閥接通。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種大容積恒補(bǔ)償壓カ裕量液壓補(bǔ)償単元，其特征是波紋管上蓋板上裝有快速排氣閥，所述液壓缸為深海液壓缸，液壓缸內(nèi)部安裝位移傳感器，位移傳感器檢測波紋管內(nèi)油量信號，當(dāng)波紋管內(nèi)油量小于設(shè)定值時報警，報警后若執(zhí)行元件沒有動作且波紋管中的油液持續(xù)減少，則電磁球閥接通。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種大容積恒補(bǔ)償壓力裕量液壓補(bǔ)償單元，包括框架、波紋管、波紋管上蓋板、波紋管底板、集成閥塊、蓄能器、液壓缸、導(dǎo)向柱、油泵，波紋管底板和導(dǎo)向柱固定在框架上，波紋管安裝在波紋管上蓋板、波紋管底板之間，導(dǎo)向柱穿過波紋管上蓋板，波紋管發(fā)生軸向彈性伸縮時，波紋管上蓋板沿導(dǎo)向柱自由移動，蓄能器、集成閥塊、液壓缸依次相連，蓄能器和液壓缸分別固定在框架上，液壓缸與波紋管相連通，波紋管內(nèi)部設(shè)置吸油管和回油管，油泵連通吸油管，集成閥塊連通回油管。本發(fā)明不僅可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)壓力的補(bǔ)償，并且可以滿足在大型液壓系統(tǒng)中由非對稱執(zhí)行元件和泄漏造成的系統(tǒng)油液較大的體積變化，并保持補(bǔ)償壓力裕量恒定。
文檔編號F15B21/00GK102678680SQ20121014944
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者于貴芙, 宮含洋, 張嵐, 彭琳, 王智鵬, 王立權(quán), 蘇欣, 袁金如, 邢曉冬, 郭鉭 申請人:哈爾濱工程大學(xué)