[发明专利]一种容积随动压力保持装置

说明书

技术领域

本发明涉及水下设备陆上模拟技术设备领域，特别涉及一种容积随动压力保持装置。

背景技术

随着海洋技术的不断发展，人类探测、开发海洋的能力不断提升，但是人类的下潜深度十分有限。因此，人们通过开发各种各样的水下机器人代替人们完成探测、开发海洋等不同使命。在水下机器人研制、加工过程中，为了对其性能进行检测不可避免地需要相关试验装置来模拟海洋深处的压力环境。而水下机器人在水下作业时，其排水体积都会发生改变：浮标、水下滑翔机、打捞气囊等水下机器人就是通过改变其排水体积来实现运动控制的，作业机器人在执行部件工作过程中，排水体积也难免会发生变化。

现有技术中，采用压力釜对水下机器人进行压力试验是普遍采用的水压模拟方法。但是，采用普通的压力釜模拟海洋深处的压力环境，只能对静态的水下机器人进行模拟试验，当水下机器人的体积发生变化时，由于水的不可压缩性，将导致压力釜内的压力发生剧烈变化。因此，采用压力釜无法满足动态水下机器人的压力模拟试验。为了实现对动态水下机器人的压力模式试验，采用的方式主要包括液压泵压力保持装置和活塞式压力保持装置两种。

液压泵压力保持装置就是在压力釜上串入一套液压泵装置：当水下机器人的排水体积变小时，压力釜中的压力变小，液压泵将向压力釜中注入液体；当水下机器人的排水体积变大时，压力釜中的压力变大，液压泵将从压力釜中抽出液体(有的也设置安全阀，通过安全阀泄压来保持其最大压力不超过限定值)，从而实现压力釜中的压力保持功能。采用液压泵压力保持装置的主要缺点在于压力保持的实时性和压力保持的精度不高，其原因在于该装置的工作流程及工作原理在于先监测到压力釜中的压力发生变化，然后才能启动液压泵工作，同时，液压泵工作时的压力也难以一次精确调整到位，需要多次迭代调整才能达到理想值，难以满足精确模拟及实时模拟的要求。同时，该装置中的液压泵始终处于往复的工作状态，各压力器件容易发生疲劳损坏，降低了系统的可靠性。

活塞式压力保持装置就是在压力釜上串入一套活塞缸和液压泵，通过活塞缸上的活塞移动来实现容积调整和恒压保持。采用活塞式压力保持装置的主要缺点在于压力方向发生转换时的固定偏差，其原因在于活塞缸上的活塞与缸体之间的摩擦力方向会在活塞运行方向发生转变时而发生变化，这样就导致了压力釜内的压力会在拐点处发生突变，同时也导致了在水下机器人容积改变方向发生转换时压力存在固定的偏差值。同时，由于活塞存在重量，当活塞运行速度发生变化时，会由于其惯性导致压力釜内的压力跟随滞后。活塞缸上的活塞与缸体之间组成动密封结构，密封可靠性的问题会在使用一段时间后逐步凸显，降低了系统的可靠性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种容积随动压力保持装置，针对现有技术中的不足，在对水下设备模拟检测的压力釜上并联设置有囊式储能器，并将囊式储能器通过泄压阀和减压阀与补气气瓶串联配置；将水下设备的排水体积变化通过囊式储能器中的气囊容积变化和气瓶内的气体补充或外泄方式，实现容积随动式的压力保持功能；压力釜内的压力控制实时性强、自适应压力保持性好、压力控制精度高；无机械性损坏或者运动突变导致的压力精度变化，系统压力检测模拟可靠性好。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种容积随动压力保持装置，包括压力釜、液压泵、油水分离器、囊式蓄能器、泄压阀、减压阀、气瓶、密封管路、压力表、安全阀、出水口、釜端盖、水下设备、水体，其特征在于：

所述压力釜上部密封设置有釜端盖，并通过釜端盖装入待模拟检测的水下设备，所述釜端盖上设置有压力表和安全阀；所述压力釜的底部设置有带有阀门的出水口；所述压力釜侧向通过两根密封管路分别设置有液压泵和容积随动系统，所述容积随动系统通过密封管路依次串联设置有油水分离器、囊式蓄能器、泄压阀、减压阀和气瓶；所述油水分离器将压力釜内的水体与囊式蓄能器中的油液相互隔离；所述囊式蓄能器内设置有气囊，所述气囊内的气体与泄压阀连通，所述泄压阀与减压阀连通，所述减压阀与气瓶连通；所述压力釜通过液压泵输入水体，所述油水分离器将压力釜内的水体与囊式蓄能器中的气囊中的气体相互隔离。

所述泄压阀和减压阀带有压力域值设置功能，依据水下设备模拟的压力对所述泄压阀和减压阀的压力域值进行预先设定，所述气瓶、泄压阀、减压阀和气囊实时保持压力釜内水体的压力平衡。

所述油水分离器上设置有观察孔和排污口。

所述压力釜模拟水下压力范围为2MPa—20MPa，所述水下设备模拟的压力越大，压力保持越精确；所述气瓶的压力至少比压力釜的压力高1MPa以上。