專利名稱：一種壓力容器變?nèi)莘e恒壓保持裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種壓力容器裝置。
背景技術(shù)：
隨著人類對海洋的不斷開發(fā)，對深海作業(yè)裝備的要求也越來越高，這就促使我們不斷研制性能更高的深海作業(yè)裝備。對研制出來的裝備必須進(jìn)行試驗(yàn)以檢驗(yàn)其性能，然而進(jìn)行實(shí)際的深海試驗(yàn)不僅費(fèi)時費(fèi)力，而且較難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。因此各研究單位大都采用深海環(huán)境模擬裝置在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行打壓試驗(yàn)。通常將待測設(shè)備安放在壓力容器內(nèi)，然后通過高壓泵把液體打入壓力容器內(nèi)，以模擬深海環(huán)境的高壓力。
通常壓力容器容積不可能太大，又由于水的可壓縮性很小，當(dāng)待測設(shè)備運(yùn)動時，有時會使設(shè)備自身體積發(fā)生變化，從而導(dǎo)致壓力容器內(nèi)液體體積變化，比如水下作業(yè)機(jī)械手關(guān)節(jié)由液壓缸伸縮帶動轉(zhuǎn)動時，液壓缸的活塞桿伸出時自身體積增大使壓力容器內(nèi)液體容積變小，水受到壓縮，壓力容器內(nèi)壓力急劇升高，而當(dāng)活塞桿縮回時自身體積縮小使壓力容器內(nèi)液體容積增大，壓力容器內(nèi)壓力又會大幅下降。然而在深度一定的海洋中，不論機(jī)械手如何運(yùn)動，其海水壓力是基本不變的，對于此類試驗(yàn)其實(shí)驗(yàn)室深海環(huán)境模擬裝置(壓力容器)與實(shí)際深海中的情況有很大差異。其原因在于深海中的高壓是由于海水重力引起，而壓力容器中的高壓是由有限密閉空間充入液體使其壓縮引起。密閉壓力容器內(nèi)壓力波動的大小與容器容積成反比。
目前大多數(shù)壓力容器都是直接通過加壓系統(tǒng)為壓力容器打壓，很少有考慮壓力容器內(nèi)液體容積變化引起的壓力變化。發(fā)表在《海洋工程》的作者為費(fèi)毓芳，謝開俊的文章 “深海液壓系統(tǒng)及元件的模擬試驗(yàn)”中提到依靠重力式蓄壓器保持壓力容器壓力穩(wěn)定，但重力式蓄壓器的中午因?yàn)楸旧淼膽T性，在壓力高速變化時響應(yīng)滯后明顯，且容易引起壓力的震蕩。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供克服壓力容器內(nèi)被測設(shè)備自身體積變化時引起的壓力大幅變化的一種壓力容器變?nèi)莘e恒壓保持裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明一種壓力容器變?nèi)莘e恒壓保持裝置，其特征是包括依次相連的加壓系統(tǒng)、 壓力容器系統(tǒng)、變?nèi)莘e恒壓保持系統(tǒng)，加壓系統(tǒng)包括水箱、試壓泵，壓力容器系統(tǒng)包括壓力容器，試壓泵分別連通水箱和壓力容器，在試壓泵與壓力容器之間安裝單向閥，在試壓泵與單向閥之間設(shè)置管道連通水箱，該管道上安裝溢流閥，壓力容器連通變?nèi)莘e恒壓保持系統(tǒng)。
本發(fā)明還可以包括
I、所述的變?nèi)莘e恒壓保持系統(tǒng)包括活塞液壓腔、蓄能器、液壓泵、油箱，活塞液壓腔一端連通壓力容器、另一端分別連通蓄能器、液壓泵、油箱，活塞液壓腔與油箱之間設(shè)置保持系統(tǒng)溢流閥，液壓泵連通油箱。
2、所述的壓力容器系統(tǒng)還包括壓力傳感器，壓力傳感器安裝在壓力容器上，變?nèi)莘e恒壓保持系統(tǒng)包括活塞液壓缸、螺母、絲杠、驅(qū)動電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)控制器，活塞液壓缸一端連通壓力容器、另一端與螺母固連，螺母連接絲杠，驅(qū)動電機(jī)連接并驅(qū)動絲杠，驅(qū)動電機(jī)控制器分別連接壓力傳感器和驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)控制器接收壓力傳感器信號并控制驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明的優(yōu)勢在于
(I)占用很小的空間實(shí)現(xiàn)壓力容器對被測試設(shè)備的打壓試驗(yàn)；
(2)壓力容器內(nèi)壓力大小不隨被測試設(shè)備體積變化而變化；
(3)通過活塞的移動實(shí)現(xiàn)容積的變化，能夠進(jìn)行精確調(diào)節(jié)；
(4)構(gòu)成閉環(huán)控制回路，壓力調(diào)節(jié)速度快；
(5)還可以通過變?nèi)莘e恒壓保持系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確定壓；
(6)裝置操作簡單，實(shí)用方便。


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圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述
實(shí)施方式I :
結(jié)合圖I 4，該裝置由壓力容器系統(tǒng)2、加壓系統(tǒng)I和變?nèi)莘e恒壓保持系統(tǒng)3三部分組成。壓力容器系統(tǒng)主要為壓力容器9，還包括一些儀表閥門等輔件；加壓系統(tǒng)I由打水壓用試壓泵6、溢流閥5和單向閥7組成；變?nèi)莘e恒壓保持系統(tǒng)3由活塞液壓缸10、蓄能器11、溢流閥12、液壓泵13和油箱14組成。加壓系統(tǒng)I通過高壓膠管和壓力容器系統(tǒng)2 一側(cè)連通，變?nèi)莘e恒壓保持系統(tǒng)3通過高壓膠管和壓力容器系統(tǒng)2另一側(cè)連通。壓力容器9 與活塞液壓缸10的無桿腔連通，活塞液壓缸10的有桿腔與蓄能器11連通，蓄能器11需要預(yù)先充入一定壓力的氣體，液壓缸有桿腔同時通過管路分別連接到溢流閥12的進(jìn)油口和液壓泵13出油口，溢流閥12的出油口和液壓泵13進(jìn)油口與油箱14相連。壓力容器9另一側(cè)通過管路與打水壓用試壓泵6連接，打水壓用試壓泵6由電機(jī)7帶動。
壓力容器9內(nèi)安裝被測設(shè)備，壓力容器9打壓進(jìn)水口與打水壓用試壓泵6通過高壓膠管連接，打水壓用試壓泵6將水箱4中的水注入壓力容器9內(nèi)。壓力容器9與活塞液壓缸10連接所用高壓膠管直徑應(yīng)選較大值，這樣壓力容器9與活塞液壓缸10內(nèi)的液體可以迅速流動?；钊簤焊?0的無桿腔內(nèi)是水，有桿腔內(nèi)是油，活塞桿直徑應(yīng)選較大值，此時有桿腔的壓力大于無桿腔，即使水的黏度小于油，也不會出現(xiàn)內(nèi)泄，且增大活塞桿直徑還能使由于活塞桿運(yùn)動造成額外從溢流閥12流出的油液減少，這樣可以減小壓力平衡前的波動。 蓄能器11與活塞液壓缸10有桿腔連通，當(dāng)活塞發(fā)生突然移動時，多余的油液首先進(jìn)入蓄能4器11，而后通過溢流閥12流回油箱14。蓄能器11預(yù)先充入的氣體應(yīng)與試驗(yàn)壓力匹配，且蓄能器應(yīng)選用較大容積，容積越大吸收壓力波動越好。水箱4為普通盛水容器即可，同時注意水的清潔，以免堵塞打水壓用試壓泵6。打水壓用試壓泵6連接溢流閥5與單向閥7，打壓時旋緊單向閥7，然后先將溢流閥5旋松使水從溢流口流出，再慢慢旋緊溢流閥5并同時注意壓力容器9壓力表示數(shù)，當(dāng)壓力表示數(shù)快要達(dá)到所需試驗(yàn)壓力時立即旋松溢流閥5。接著旋松溢流閥12，啟動液壓泵13，然后慢慢旋動溢流閥12，使試壓泵壓力表示數(shù)上升至預(yù)定值。油箱14為液壓泵13提供油液，液壓泵13由電機(jī)15帶動。由溢流閥的流量-壓力特性可知，正常工作時，溢流閥12應(yīng)處于開啟狀態(tài)，且選用大流量溢流閥，此時當(dāng)溢流閥流量發(fā)生變化時，引起的壓力波動較小。
本發(fā)明的具體工作過程如下首先將被測試設(shè)備放入壓力容器9，緊閉壓力容器上蓋，打開頂部排氣閥，打開打水壓用試壓泵6往罐內(nèi)充水，待罐內(nèi)充滿水并由排氣孔排出水后關(guān)閉排氣孔，然后調(diào)節(jié)打水壓用試壓泵6出水口連接的溢流閥5和壓力容器9另一側(cè)油液回路的溢流閥12，使壓力容器內(nèi)壓力達(dá)到試驗(yàn)壓力并使活塞液壓缸10中活塞處于中間位置，此時活塞兩側(cè)所受液體推力相等。此時便可以讓被測試設(shè)備運(yùn)動以進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)被測試設(shè)備體積增大時，壓力容器9內(nèi)容積減小液體壓力上升，活塞液壓缸10無桿腔一側(cè)液壓由于通過管路與壓力容器9連通所以壓力同時上升，此時活塞液壓缸活塞兩側(cè)受力不平衡，活塞液壓缸無桿腔中液體對活塞的推力大于有桿腔中液體對活塞的推力，此時活塞向有桿腔方向移動，壓力容器9內(nèi)多余的液體經(jīng)過管路進(jìn)入活塞液壓缸10無桿腔，而活塞液壓缸10有桿腔的油液首先進(jìn)入蓄能器11，然后通過溢流閥12逐漸流回油箱14。由于溢流閥12調(diào)定壓力不變，所以活塞液壓缸10有桿腔一側(cè)的液體壓力保持初始壓力大小基本不變，壓力容器9內(nèi)由于液體流出壓力減小，即活塞液壓缸10無桿腔一側(cè)液體對活塞推力減小，當(dāng)活塞運(yùn)動到某一位置時，活塞兩側(cè)受力平衡，若活塞繼續(xù)向有桿腔方向運(yùn)動，則無桿腔壓力繼續(xù)減小從而使活塞無桿腔受力小于有桿腔，活塞運(yùn)動方向與受力方向相反，活塞此時將減速直至停止然后反向運(yùn)動，由于阻尼的作用，活塞最終停止在平衡位置。此時活塞兩側(cè)所受液體推力相等，而活塞有桿腔內(nèi)壓力與初始時刻基本相同，可知活塞液壓缸10 無桿腔內(nèi)壓力等于初始時刻壓力，即壓力容器9中的壓力與初始時刻相同。同理，當(dāng)被測試設(shè)備體積減小時，壓力容器9中的壓力也與初始時刻相同。此過程即實(shí)現(xiàn)了壓力容器9的變?nèi)莘e恒壓保持。
實(shí)施方式2
結(jié)合圖5，本發(fā)明創(chuàng)造的另一種實(shí)現(xiàn)方式活塞液壓缸10的活塞桿與螺母16固定連接，螺母16與絲杠17配合。絲杠17兩端通過軸承、軸承座連接于底板，絲杠17伸出軸通過聯(lián)軸器與電機(jī)18的軸連接(電機(jī)前可加減速器)。絲杠17由電機(jī)18帶動旋轉(zhuǎn)，絲杠17 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)槁菽?6的直線運(yùn)動。螺母16連同活塞一起左右移動，實(shí)現(xiàn)對壓力容器 9的壓力調(diào)節(jié)。壓力容器9內(nèi)的壓力大小通過壓力傳感器21傳給控制器20，控制器20對信號進(jìn)行檢測比較，然后控制電機(jī)驅(qū)動器19，電機(jī)驅(qū)動器19驅(qū)動電機(jī)18按一定的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。
權(quán)利要求
1.一種壓力容器變?nèi)莘e恒壓保持裝置，其特征是包括依次相連的加壓系統(tǒng)、壓力容器系統(tǒng)、變?nèi)莘e恒壓保持系統(tǒng)，加壓系統(tǒng)包括水箱、試壓泵，壓力容器系統(tǒng)包括壓力容器，試壓泵分別連通水箱和壓力容器，在試壓泵與壓力容器之間安裝單向閥，在試壓泵與單向閥之間設(shè)置管道連通水箱，該管道上安裝溢流閥，壓力容器連通變?nèi)莘e恒壓保持系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種壓力容器變?nèi)莘e恒壓保持裝置，其特征是所述的變?nèi)莘e恒壓保持系統(tǒng)包括活塞液壓腔、蓄能器、液壓泵、油箱，活塞液壓腔一端連通壓力容器、另一端分別連通蓄能器、液壓泵、油箱，活塞液壓腔與油箱之間設(shè)置保持系統(tǒng)溢流閥，液壓泵連通油箱。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種壓力容器變?nèi)莘e恒壓保持裝置，其特征是所述的壓力容器系統(tǒng)還包括壓力傳感器，壓力傳感器安裝在壓力容器上，變?nèi)莘e恒壓保持系統(tǒng)包括活塞液壓缸、螺母、絲杠、驅(qū)動電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)控制器，活塞液壓缸一端連通壓力容器、另一端與螺母固連，螺母連接絲杠，驅(qū)動電機(jī)連接并驅(qū)動絲杠，驅(qū)動電機(jī)控制器分別連接壓力傳感器和驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)控制器接收壓力傳感器信號并控制驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種壓力容器變?nèi)莘e恒壓保持裝置，包括依次相連的加壓系統(tǒng)、壓力容器系統(tǒng)、變?nèi)莘e恒壓保持系統(tǒng)，加壓系統(tǒng)包括水箱、試壓泵，壓力容器系統(tǒng)包括壓力容器，試壓泵分別連通水箱和壓力容器，在試壓泵與壓力容器之間安裝單向閥，在試壓泵與單向閥之間設(shè)置管道連通水箱，該管道上安裝溢流閥，壓力容器連通變?nèi)莘e恒壓保持系統(tǒng)。本發(fā)明占用很小的空間實(shí)現(xiàn)壓力容器對被測試設(shè)備的打壓試驗(yàn)；壓力容器內(nèi)壓力大小不隨被測試設(shè)備體積變化而變化；通過活塞的移動實(shí)現(xiàn)容積的變化，能夠進(jìn)行精確調(diào)節(jié)；構(gòu)成閉環(huán)控制回路，壓力調(diào)節(jié)速度快；還可以通過變?nèi)莘e恒壓保持系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確定壓；裝置操作簡單，使用方便。
文檔編號F16J12/00GK102927269SQ20121041481
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者王玉甲, 趙文德, 賈瑞棟, 張銘鈞, 徐建安, 姚峰 申請人:哈爾濱工程大學(xué)