一种适于在深水中应用的液压动力装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种适于在深水中应用的液压动力装置，属于液压设备技术领域。


背景技术：

2.液压动力装置是以液体作为工作介质，利用液体的压力能向执行元件传递动力的一种装置，其有重量轻、体积小、使用寿命长、操纵控制方便、易于实现自动化、可根据现场需要灵活进行装置布局的特点。因为上述特点，液压动力装置被广泛用于各行业。例如，海洋探测领域在很多场合应用液压动力装置为海洋探测设备提供动力。受限于水压力及密封技术，现有的水下应用的液压动力装置通常仅能用在浅水中。为了能够应用在深海中，液压动力设备需要通过增加液压元件的壁厚来克服水压力对设备的影响，壁厚增加既增大了设备的重量，又增加了液压设备的造价。
3.需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。


技术实现要素：

4.本实用新型为了解决现有技术所存在的问题，提供了一种适于在深水中应用的液压动力装置，有效的解决了液压动力装置的水密封性、承压问题及海洋探测设备下潜和回收过程中执行元件内外压力不平衡问题。
5.本实用新型通过采取以下技术方案实现上述目的：
6.一种适于在深水中应用的液压动力装置，包括基座和安装在基座上的水下电机、液压油泵、储油箱、油液补偿器、液压执行元件、液压控制阀组；
7.其中，水下电机为油浸式潜水电机，其电机腔内充满油液，水下电机的电机腔与储油箱导通，油液可以在电机腔和储油箱之间流动。
8.所述水下电机与所述液压油泵传动连接，所述液压油泵用于将所述储油箱内的油液供给所述液压执行元件、液压控制阀组，所述液压执行元件用于带动海洋探测设备和采样器运动，所述液压控制阀组用于控制所述液压执行元件与所述液压油泵之间的液压油路启闭；
9.所述油液补偿器具有与所述储油箱导通的油腔，所述油腔由弹性囊壁围成，所述油液补偿器暴露于水中。
10.可选的，所述储油箱的顶部设置有排气接头。
11.可选的，所述油液补偿器的外侧设置有保护罩。
12.可选的，所述液压执行元件包括带动海洋探测设备作进退动作、带动采样器作旋转动作的多个液压马达，以及带动海洋探测设备作转弯动作的、带动采样器作升降动作的多个液压油缸。
13.可选的，所述适于在深水中应用的液压动力装置，还包括检测元件和控制器，所述控制器根据检测元件的信号控制所述液压控制阀组动作。
14.所述检测元件包括：
15.安装在所述液压油泵出口、液压控制阀组出口、液压马达内的压力传感器；
16.设置在所述液压油缸上的位移传感器；
17.设置在所述液压马达上的转速传感器；
18.设置在所述储油箱内的温度传感器；
19.或者设置在所述储油箱及水下电机中的泄漏开关。
20.可选的，所述液压马达包括带动海洋探测设备作进退动作的行走马达、带动采样器作旋转动作的采样马达，所述液压油缸包括带动海洋探测设备作转弯动作的转向液压油缸、带动采样器作升降动作的升降液压油缸；
21.可选的，所述液压油泵采用双联泵，所述双联泵包括主泵和辅泵，所述主泵向所述行走马达、采样马达供给油液，辅泵向液压油缸、液压控制阀组供给油液。
22.所述液压控制阀组包括分别用于控制所述液压马达、液压油缸与所述液压油泵之间的液压油路启闭的马达控制阀组、油缸控制阀组，以及用于控制所述液压马达转速的速度切换控制阀组。
23.可选的，所述液压油泵、液压控制阀组、检测元件设置在储油箱内，所述执行元件、水下电机设置在储油箱外侧。
24.可选的，所述适于在深水中应用的液压动力装置，还包括若干个马达油液泄压旁路，所述马达油液泄压旁路分别连接在所述行走马达、采样马达与所述储油箱之间，所述马达油液泄压旁路上设置有泄压溢流阀。
25.本技术的有益效果包括但不限于：
26.有效的解决了液压动力装置的水密封性、液压元件承压问题及海洋探测设备回收过程中执行元件内外压力不平衡问题
27.本实用新型提供的液压动力装置，有效的解决了液压动力装置的水密封性、承压问题及海洋探测设备下潜和回收过程中执行元件内外压力不平衡问题，具体的，(1)通过油液补偿器与储油箱之间的油液流动实现了储油箱、水下电机的内外压力平衡，与海水直接接触的部件在加工制作上只需考虑其密封性和结构稳定性，不必再过多考虑其承压性，从而大大降低了储油箱和水下电机的部件的壁厚，减轻了液压动力装置的重量，降低了液压动力装置的制造成本。(2)在密闭的储油箱内安装液压油泵、液压控制阀组、检测元件等，避免受到海水腐蚀，增加了各部件的使用寿命，而且储油箱内的各部件因无需考虑海水对其的影响，从而增加了部件的选择范围，降低了液压动力装置的成本。(3)通过马达油液泄压旁路上的泄压溢流阀将液压马达内的油液压力进行泄压，保护了液压马达在水压力变化的环境中不受损坏。(4)采用双联泵中的主泵向行走马达和采样马达供给油液，辅泵向液压油缸、液压控制阀组供给油液，避免转弯、速度切换、升降等动作对马达行走的影响。
附图说明
28.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
29.图1为本实用新型提供的液压动力装置的结构示意图；
30.图2为本实用新型提供的液压动力装置的液压原理示意图；
31.图中，100、基座；110、减震垫块；200、水下电机；300、液压油泵；400、储油箱；410、排气接头；500、油液补偿器；510、保护罩；611、行走马达；612、采样马达；621、转向液压油缸；622、升降液压油缸；710、马达控制阀组；720、油缸控制阀组；730、速度切换控制阀组；810、压力传感器；820、位移传感器；830、转速传感器；840、温度传感器；850、泄漏开关；900、泄压溢流阀。
具体实施方式
32.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。
33.需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施。因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
34.如图1及图2中所示，本实用新型提供的适于在深水中应用的液压动力装置，包括基座100和安装在基座100上的水下电机200、液压油泵300、储油箱400、油液补偿器500、液压执行元件、液压控制阀组和采样器。
35.其中，水下电机200为油浸式潜水电机，其电机腔内充满油液，可以将电机运行产生的热量迅速传导出来，还能对电机的轴承起到润滑作用。在此，水下电机200的电机腔与储油箱400导通，油液可以在电机腔和储油箱400之间流动。
36.水下电机200与液压油泵300传动连接，液压油泵300用于将储油箱400内的油液供给液压执行元件、液压控制阀组，液压执行元件用于带动海洋探测设备和采样器运动，液压控制阀组用于控制液压执行元件与液压油泵300之间的液压油路启闭；
37.油液补偿器500具有与储油箱400导通的油腔，油腔由弹性囊壁围成，油液补偿器500暴露于深水中。
38.海洋探测设备在下潜到海底时，随着下潜深度增大，环境温度降低，水压力随之增大，储油箱400、水下电机200内的油液总容积将随环境温度降低而相应变小，储油箱400和水下电机200内的压力随之变小，导致储油箱400和水下电机200外承受的水压力比储油箱400、水下电机200内的压力大，油液容积变化引起的内外压力不平衡将随之产生。另一方面，海洋探测设备回收过程中，由于下潜深度变小，水压力变小，温度升高，储油箱400、水下电机200内的油液容积随之增大，内部压力随之升高，导致储油箱400和水下电机200外承受的水压力比储油箱400、水下电机200内的压力小，油液容积变化引起的内外压力不平衡将随之产生。为了解决该问题，本实用新型提供的液压动力装置中，油液补偿器500内的油液与储油箱400内油液相连通，两者内部承受压力会保持相等，所以当油液补偿器500外部承受水压力比内部油压大时，油液补偿器500产生变形，将油液补偿器500内部的油液挤入储油箱400内，被挤入的油液容积正好等于储油箱400和水下电机200内部的容积变化之和，实现了储油箱400和水下电机200内外压力平衡。
39.本实用新型提供的液压动力装置，通过油液补偿器500与储油箱400之间的油液流动实现了储油箱400、水下电机200的内外压力平衡，可在4000米深海域内进行探测应用。与海水直接接触的部件在加工制作上只需考虑其密封性和结构稳定性，不必再过多考虑其承压性，从而大大降低了储油箱400和水下电机200的部件的壁厚，减轻了液压动力装置的重
量，降低了液压动力装置的制造成本。
40.上述水下电机200、液压油泵300、储油箱400、油液补偿器500、液压执行元件、液压控制阀组和采样器一起组成液压回路，控制海洋探测设备的前进、后退、转弯动作，以及采样器的升降及采样动作。
41.具体的，油液补偿器500是弹性材料制作，通常选用丁晴橡胶，邵氏a硬度不大于60，拉伸长度小于20mm，拉断伸长率不小于300％，在承受水压力的挤压后不会因为变形而损坏。
42.进一步的，油液补偿器500的外侧设置有保护罩510，用于保护油液补偿器500免受损坏。通常，油液补偿器500由弹性橡胶制成，端部的金属组件上设有与储油箱400内部油液相连通的中心孔，用于油液在油液补偿器500和储油箱400之间流动。
43.具体的，储油箱400由箱体和密封设置在箱体开口处的箱盖构成，通常箱体为方形结构，箱体开口处设置密封沟槽，密封沟槽内装入密封o型圈，箱盖盖合到箱体后压紧o型密封圈，保证储油箱400的水密性。
44.在其中一具体实施方式中，水下电机200和储油箱400和底座的接触面上设置减震垫块110，起到减震、隔震作用。减震垫块110与o型密封圈均采用弹性材料制成。
45.在另一具体实施方式中，储油箱400的顶部设置有排气接头410，在向储油箱400中充填油液时气体通过排气接头410排出。
46.具体的，液压执行元件包括带动海洋探测设备作进退动作、带动采样器作旋转动作的多个液压马达，以及带动海洋探测设备作转弯动作的、带动采样器作升降动作的多个液压油缸。
47.进一步的本实用新型提供的适于在深水中应用的液压动力装置，还包括检测元件和控制器，控制器根据检测元件的信号控制液压控制阀组动作，检测元件包括：
48.安装在液压油泵300出口、液压控制阀组出口、液压马达内的压力传感器810；
49.设置在液压油缸上的位移传感器820；
50.设置在液压马达上的转速传感器830；
51.设置在储油箱400内的温度传感器840；
52.或者设置在储油箱400及水下电机200中的泄漏开关850。
53.液压油泵300、液压马达的压力由压力传感器810检测，液压马达的转速由转速传感器830检测，进而判断海洋探测设备行走速度和采样器的旋转速度，液压油缸由位移传感器820检测其活塞杆伸出、缩回长度，进而判断转弯角度大小。储油箱400内的温度传感器840，能够全程监测液压动力装置动作过程中油液温度，以免因储油箱400内油液温度过高对液压元件和密封造成损坏。储油箱400和水下电机200内安装泄漏开关850，能够全程监测储油箱400和水下电机200的水密封性能，以免因为泄漏造成各液压元件、检测元件损坏。
54.具体的，液压马达包括带动海洋探测设备作进退动作的行走马达611，带动采样器作旋转动作的采样马达612。液压油缸包括带动海洋探测设备作转弯动作的转向液压油缸621、带动采样器作升降动作的升降液压油缸622；
55.液压油泵300采用双联泵，双联泵包括主泵和辅泵，主泵向行走马达611、采样马达612供给油液，辅泵向液压油缸、液压控制阀组供给油液，避免转弯、速度切换、升降等动作对马达行走的影响。
56.进一步的，液压控制阀组包括分别用于控制液压马达、液压油缸与液压油泵300之间的液压油路启闭的马达控制阀组710、油缸控制阀组720，以及用于控制所述液压马达转速的速度切换控制阀组730。
57.为了将采样器收集的样本容器里的海水抽出来，海洋探测设备上通常还设置一个水泵，液压马达还包括驱动水泵的水泵马达613，相应的油路及压力检测、控制方法同行走马达及采样马达。
58.液压油泵300、液压控制阀组、检测元件设置在储油箱400内，执行元件、水下电机200设置在储油箱400外侧。与海水直接接触的部件(除油液补偿器500)均采用不锈钢材质，防止海水锈蚀。在密闭的储油箱400内安装液压油泵300、液压控制阀组、检测元件等，避免受到海水腐蚀，增加了各部件的使用寿命，而且储油箱400内的各部件因无需考虑海水对其的影响，从而增加了部件的选择范围，降低了液压动力装置的成本。
59.更进一步的，本实用新型提供的适于在深水中应用的液压动力装置，还包括若干个马达油液泄压旁路，马达油液泄压旁路分别连接在行走马达611、采样马达612与储油箱400之间，马达油液泄压旁路上设置有泄压溢流阀900。具体的，在海底进行采样工作时，行走马达611和采样马达612内部充满油液，内部油压与外部水压达成平衡。海洋探测设备回收过程中，随着下潜深度的减小，作用在液压马达外部的水压力逐渐变小。而液压马达由于自身内部结构原因，内部压力不能自动泄掉，内外压力不平衡将会对液压马达造成损坏。在马达油液泄压旁路上安装了泄压溢流阀900后，液压马达内的油液压力会通过泄压溢流阀900逐渐泄压，液压马达内外压力达到平衡，从而保护液压马达不受损坏。
60.本实用新型提供的适于在深水中应用的液压动力装置，工作过程如下：
61.(1)本实用新型提供的液压动力装置的各部件安装完毕后，做相应的气密性试验和渗漏密封性试验，确保液压动力装置的气密性和渗漏密封性达标。
62.(2)将本实用新型提供的液压动力装置安装在海洋探测设备上，用防海水腐蚀的橡胶软管将储油箱400、液压油泵300、各液压执行元件如行走马达611、转向液压油缸621、升降液压油缸622、采样马达612、水泵马达613的液压油路相连，用水密电缆将水下电机200、检测元件与甲板上的动力系统、控制器连接，在甲板上即可对液压动力装置进行远程自动化控制。具体的，储油箱400的箱体上设置油路接头座、电缆接头座、放油座、补油座、充油座。油路接头座一端与储油箱400内的各液压控制阀组如马达控制阀组710、油缸控制阀组720、速度切换控制阀组730相连，另一端与执行元件如转向液压油缸621、升降液压油缸622、行走马达611、采样马达612、水泵马达613相连接。电缆接头一端与上述各液压控制阀组的各控制阀、检测元件如压力传感器810、位移传感器820、转速传感器830、泄漏开关850相连接，一端与甲板上的动力系统、控制器相连接，用于控制上述各执行元件，实现海洋探测设备所需的各种动作。
63.(3)向储油箱400内注满油液并利用排气接头410将储油箱400内的空气排除完全。
64.(4)将本实用新型提供的液压动力装置随海洋探测设备一起送入水下探测环境，海洋探测设备下潜深度增大引起的储油箱400和水下电机200的内外压力差将通过油液补偿器500的变形而保持平衡。
65.(5)海洋探测设备下潜到位后，收到甲板上控制器发出的操控指令后，水下电机200启动，本实用新型提供的液压动力装置开始工作。
66.具体的，收到行走指令后，马达控制阀组710、油缸控制阀组720分别控制左、右行走马达611和转向液压油缸621带动探测设备前进、后退、转弯以到达指定位置。收到液压马达速度切换指令后，速度切换控制阀组控制左、右行走马达611进行行走速度转换。
67.收到采样指令后，油缸控制阀组720、马达控制阀组710分别控制升降液压油缸622和采样马达612动作，实现采样器的上升、下降和旋转动作。升降液压油缸622内部由位移传感器820检测活塞杆伸出、缩回长度。
68.上述过程中，由于转向液压油缸621、升降液压油缸622差动引起的容积变化一并由油液补偿器500进行补偿。
69.(6)海洋探测设备回收过程中，下潜深度减小引起的储油箱400和水下电机200的内外压力差将通过油液补偿器500的变形而保持平衡。此外，海洋探测设备回收过程中，随着下潜深度变小，行走马达611和采样马达612通过马达油液泄压旁路上的泄压溢流阀900进行泄压，使得在潜水深度变化时行走马达611和采样马达612内外压力平衡。
70.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
71.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
72.上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在实用新型的保护范围内。
73.本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。