一種可應用于深海環(huán)境的自動換向海水增壓器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種水下機器人，具體地說是水下機器人浮力調節(jié)液壓系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]伴隨著海洋工程的發(fā)展，水下機器人得到了廣泛的應用。由于人們對水下機器人低能耗的要求，浮力調節(jié)裝置受到了廣泛關注。海水栗式浮力調節(jié)系統(tǒng)更適合大潛深作業(yè)。液壓動力源需要滿足低能耗、高壓力、高精度的調節(jié)要求。市場上的高壓海水柱塞栗很普遍，但鑒于其在高壓條件下的最低流量要求，在高壓環(huán)境下不能實現(xiàn)小流量范圍調節(jié)，且均為陸用產品，因此需要驅動元件提供較大功率。擁有一款低流量、高排壓的液壓動力源是實現(xiàn)水下機器人浮力精確調節(jié)的關鍵。研制高精度、高排壓的海水增壓器，對水下機器人浮力調節(jié)技術的發(fā)展具有重要意義和價值。
[0003]“液壓與啟動”期刊刊登的“自動連續(xù)液壓增壓器研究與設計”文章中研制了一種可連續(xù)增壓的液壓增壓器，文獻中缸肩直徑大于兩側活塞截面積，其自動換向通過鏈拉動切換閥，文獻中增壓器以油為介質，意在連續(xù)增壓，無法應用于深海；丹麥Scanwill公司所生產的增壓器，為單柱塞往復型增壓器，存在流量空程，流量脈動和壓力脈動均較大。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型的目的在于提供為水下機器人浮力調節(jié)系統(tǒng)提供精確浮力調節(jié)能力的一種可應用于深海環(huán)境的自動換向海水增壓器。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本實用新型一種可應用于深海環(huán)境的自動換向海水增壓器，其特征是:包括切換閥、液動換向閥，切換閥安裝在液動換向閥上；切換閥包括切換閥殼體以及安裝在切換閥殼體里的切換閥閥芯，切換閥殼體上設置第一出水口、第二出水口以及切換閥低壓出口，第一出水口和第二出水口均連通回水口，切換閥低壓出口連通切換閥低壓口，切換閥閥芯設置第一切換閥出口和第二切換閥出口 ；液動換向閥包括左缸體、右缸體、左缸體端蓋、右缸體端蓋、缸肩、柱塞桿、左活塞、右活塞、左液動換向閥芯、右液動換向閥芯，缸肩設置在左缸體和右缸體之間，左缸體缸蓋安裝在左缸體的端部，右缸體缸蓋安裝在右缸體的端部，左活塞設置在左缸體里，右活塞設置在右缸體里，柱塞桿穿過缸肩并安裝在左活塞和右活塞之間，左缸體缸蓋和左活塞之間形成第一低壓腔，左活塞和缸肩之間形成第一高壓腔，右缸體缸蓋和右活塞之間形成第二低壓腔，右活塞和缸肩之間形成第二高壓腔，左缸體端蓋端部安裝液動換向閥芯左端蓋，左缸體端蓋里設置液動換向閥芯左腔，左液動換向閥芯安裝在液動換向閥芯左腔里，左缸體端蓋上設置左供壓口、左腔出口，左供壓口連通切換閥低壓口，左腔出口通過管路連通第二切換閥出口，液動換向閥芯左端蓋上設置左端蓋開口，左端蓋開口連通回水口，右缸體端蓋端部安裝液動換向閥芯右端蓋，右缸體端蓋里設置液動換向閥芯右腔，右液動換向閥芯安裝在液動換向閥芯右腔里，右缸體端蓋上設置右供壓口、右腔出口，右供壓口連通切換閥低壓口，右腔出口通過管路連通第一切換閥出口，液動換向閥芯右端蓋上設置右端蓋開口，右端蓋開口連通回水口。
[0007]本實用新型還可以包括:
[0008]1、左液動換向閥芯一端為圓柱型與左缸體端蓋進行徑向密封，左液動換向閥芯另一端為具有導向作用的三棱柱，與左端蓋開口配合，右液動換向閥芯與左液動換向閥芯結構相同。
[0009]2、第一切換閥出口和第二切換閥出口的截面積直徑小于切換閥閥芯截面積直徑。
[0010]本實用新型的優(yōu)勢在于:
[0011]1、耐高外壓:本實用新型專利采用耐外壓設計，連接管路采用耐外壓硬管，適用于深海高外壓環(huán)境。
[0012]2、耐腐蝕:本實用新型專利采用不銹鋼316L材料，耐海水腐蝕性強。
[0013]3、工作效率高:本實用新型專利能夠在低壓時通過旁路直接對系統(tǒng)進行流量供給，在高壓時則通過增壓器的二次增壓對系統(tǒng)進行流量供給，實現(xiàn)了液壓系統(tǒng)流量的雙路供給，提高了工作效率。
[0014]4、流量脈動小:本實用新型專利采用雙向作用柱塞自動換向結構，消除柱塞的流量空程，較已有的單向作用柱塞往復運動型增壓器具有供給流量連續(xù)、脈動小的優(yōu)點。
[0015]5、換向機構可靠:本實用新型專利的換向機構，在柱塞未走到極限位置時，絕對無法換向，直至柱塞頂?shù)揭簞訐Q向閥芯，切換閥液動換向后，柱塞反向運動。切換閥換向由液壓控制，減少了機械連接造成的沖擊，提高使用壽命。
[0016]6、無能耗:采用純機械結構換向，不需要電信號，水下工作更可靠，且無能耗。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的液壓原理圖；
[0018]圖2為本實用新型柱塞右彳丁液壓不意圖；
[0019]圖3為本實用新型柱塞左行液壓示意圖；
[0020]圖4為本實用新型結構示意圖；
[0021 ] 圖5為液動換向閥芯三維圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述:
[0023]結合圖1?5，雙向柱塞缸由柱塞PL和缸體組成，柱塞桿25在中間，兩端固定活塞18和活塞27，兩活塞與柱塞桿25之間分別采用O型密封圈20和O型密封圈24實現(xiàn)端面密封，柱塞桿25兩端為螺紋，通過螺母17和螺母28分別固定活塞18和活塞27。缸體通過缸肩47將左缸體16和右缸體40連接。分別通過O型密封圈21和O型密封圈23實現(xiàn)端面密封。缸肩47與柱塞桿25通過O型密封圈22實現(xiàn)軸向動密封，活塞與左、右缸體通過O型密封圈19和O型密封圈26實現(xiàn)軸向動密封。左、右缸體有流體通道開口，多余開口分別用錐螺紋堵頭6和錐螺紋堵頭37堵死，錐螺紋堵頭纏生料帶。缸體端蓋8和缸體端蓋36分別開有液動換向閥芯腔13和液動換向閥芯腔31，分別與液動換向閥芯10和液動換向閥芯34通過O型密封圈14和O型密封圈30實現(xiàn)軸向動密封。閥芯觸頭分別伸入低壓腔LI和低壓腔L2內。缸體端蓋8和缸體端蓋36分別通過O型密封圈15和O型密封圈29實現(xiàn)端面密封。
[0024]自動換向機構，由液動換向閥芯10或液動換向閥芯34的動作控制切換閥閥芯2滑動，切換閥閥芯2與閥套46采用組合密封圈44實現(xiàn)徑向密封，閥套46與切換閥殼體48采用O型密封圈45實現(xiàn)徑向密封，閥套46和切換閥閥芯2的軸向位置由切換閥左端蓋3和切換閥右端蓋42固定，分別采用內六角螺釘I和內六角螺釘41固定。切換閥閥芯2與切換閥左端蓋3和右端蓋42間分別通過組合密封圈4和組合密封圈43實現(xiàn)徑向密封。切換閥殼體48與左缸體16和右缸體40分別用O型密封圈5和O型密封圈38進行端面密封。自動換向機構出水口 Tl和T2與回水口 T連通。切換閥S2 口與左側液動換向閥芯腔相通，切換閥SI 口與右側液動換向閥芯腔相通，分別用鈦合金管7和鈦合金管39連接。液動換向閥芯10和液動換向閥芯34分別裝有壓簧11和壓簧33，液動換向閥芯端蓋9和液動換向閥芯端蓋35分別固定液動控制閥芯10和液動換向閥芯34，并分別與左、右缸體端蓋通過O型密封圈12和O型密封圈32實現(xiàn)端面密封。液動換向閥芯端蓋開口與回水口 T連通。左、右缸體端蓋的供壓口分別與切換閥低壓口 P連通。
[0025]如本實用新型液壓原理圖所示，它由雙向柱塞缸、自動換向機構、單向閥組成。雙向柱塞缸有桿腔為高壓腔，無桿腔為低壓腔，柱塞PL兩端為兩個低壓腔，分別是低壓腔LI和低壓腔L2，中間為兩個高壓腔，分別是高壓腔Hl和高壓腔H2。兩個高壓腔分別擁有一組單向閥，每組單向閥有兩個，單向閥CV6進口與高壓腔Hl相通，單向閥CV3進口與高壓腔H2相通，單向閥CV6和單向閥CV3出口共同與高壓口 HP相通，單向閥CV5出口與高壓腔Hl相通，單向閥CV2出口與高壓腔H2相通，單向閥CV5進口和單向閥CV2進口互相連通。單向閥CV7進口與低壓腔LI相通，單向閥CV8進口與低壓腔L2相通，單向閥CV7出口和單向閥CV8出口與單向閥CV5進口和單向閥CV2進口互相連通。單向閥CVl出口和單向閥CV4出口與高壓口 HP相通，單向閥CVl進口與低壓腔LI相通，單向閥CV4進口與低壓腔L2相通。切換閥PCV出水口和回水口分別連通低壓腔LI和低壓腔L2。液壓源出水口接增壓器低壓口 P，液壓源吸入口接回水口 T，高壓口 HP連通液壓執(zhí)行機構。管路連接采用耐外壓硬管。
[0026]當原液壓源輸出壓力能夠滿足系統(tǒng)要求時，液體可直接通過P 口，依次經單向閥CVl (或CV4)、CV7(或CV8)、CV5、CV6、CV2、CV3，最后流向高壓口 HP，在低壓環(huán)境下提高了工作效率。
[0027]當原液壓源輸出壓力不能滿足系統(tǒng)要求時，柱塞右行液壓液壓示意如圖2所示，過程如下:當柱塞PL達到左極限位置時，PVC閥切換至右位，海水經P 口流入低壓腔LI，并通過單向閥CV7、CV2進入高壓腔H2，隨著柱塞PL向右運動，高壓腔Hl中海水經單向閥CV6進入高壓口 HP，同時低壓腔L2海水經T 口流回液壓源吸入口，直至柱塞PL到達右極限位置完成一次柱塞右彳丁運動。
[0028]柱塞左行液壓液壓示意如圖3所示，過程如下:當柱塞PL達到右極限位置時，PVC閥切換至左位，海水經P 口流入低壓腔L2，并通過單向閥CV8、CV5進入高壓腔Hl，隨著柱塞PL向左運動，高壓腔H2中海水經單向閥CV3進入高壓口 HP，同時低壓腔LI海水經T 口流回液壓源吸入口，直至柱塞PL到達右極限位置完成一次柱塞左行運動。下一時刻繼續(xù)進行柱塞右行運動。柱塞PL通過以上方式進行往復運動，實現(xiàn)增壓器自動換向。
[0029]自動換向機構結構如圖4所示。工作過程如下:當柱塞PL未運動到左右極限時，切換閥SI 口和S2 口均與源液壓源的吸入口 T(增壓器的回水口)連通，由于切換閥閥芯2左右壓力平衡，閥芯不動作；直至柱塞PL運動到位置極限，假設為右極限，液動換向閥芯34被頂開，切換閥SI 口與原液壓源的出水口 P(增壓器低壓口)連通，同時斷開與T 口的連通，由于在工作過程中P 口壓力大于T 口壓力，切換閥閥芯2左右受力不平衡，閥芯向左側移動，直到切換到下一個狀態(tài)，此時液體驅