一种基于双向海水泵的浮力调节系统的制作方法

本发明属于潜水器相关技术领域，更具体地，涉及一种基于双向海水泵的浮力调节系统。

背景技术

潜水器是具有水下观察和进行水下作业的潜水设备，主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务，并可以作为潜水员活动的水下作业基地。

潜水器需要在海洋中的一定深度范围内调整其浮力来悬停于不同的深度，以完成海洋考察、海洋勘探任务。除了主动控制其浮力以外，潜水器在海洋中取样后会由于本身重量的变化或者释放其他装备后导致重量减小，也会由于海水的理化性质的变化引起海水密度的变化从而导致浮力变化，而且随着潜水器深潜深度的变化，潜水器耐压结构发生弹性变形也会导致浮力的变化，因此需要通过浮力调节系统来调整潜水器的潜水深度。

现有的浮力调节系统将海水的注入与排出用截止阀组来调节，而且需要外界的控制水或者电磁铁来控制阀组的开关，增加了浮力调节系统的体积、成本以及重量。相应地，本领域存在着发展一种体积较小的浮力调节系统的技术需求。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于双向海水泵的浮力调节系统，其基于现有潜水器浮力调节系统的特点，研究及设计了一种体积较小的基于双向海水泵的浮力调节系统。所述浮力调系统通过双向海水泵的正反转来自适应地调节可调压载水舱内海水的体积，由此实现浮力调节。此外，所述浮力调节系统的阀组包括单向平衡阀，所述单向平衡阀将平衡阀及单向阀进行了集成设计，单向阀阀芯及平衡阀阀芯分别嵌装于阀体内，且所述单向阀阀芯与所述平衡阀阀芯互为阀座，如此减小了体积，简化了结构，进而降低了潜水器浮力调节系统的复杂性及成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于双向海水泵的浮力调节系统，所述浮力调节系统包括可调压载水舱、两个阀组及双向海水泵，两个阀组分别为第一阀组及第二阀组，所述双向海水泵形成有i口及ii口，所述第一阀组连接所述可调压载水舱及所述i口，所述第二阀组连接于所述ii口且与海水相连通；所述浮力调节系统通过所述双向海水泵的正反转来自适应地调节所述可调压载水舱内海水的体积，由此实现浮力调节；

所述第一阀组包括第一单向阀及第一平衡阀，所述第一单向阀与所述第一平衡阀并联，所述第二阀组包括第二单向阀及第二平衡阀，所述第二单向阀与所述第二平衡阀并联；或者，所述第一阀组及所述第二阀组均为单向平衡阀，所述单向平衡阀包括阀体、单向阀组件及平衡阀组件，所述单向阀组件与所述平衡阀组件分别嵌装在所述阀体相背的两端，所述平衡阀组件包括平衡阀阀芯，所述单向阀组件包括单向阀阀芯，所述单向阀阀芯可分离地连接于所述平衡阀阀芯，所述单向阀阀芯或者所述平衡阀阀芯通过沿所述阀体长度方向的移动来使得所述单向阀阀芯与所述平衡阀阀芯相脱离或者相抵持，由此打开或者关闭所述单向平衡阀。

进一步地，所述i口连接所述第一平衡阀的入口端及所述第一单向阀的出口端，所述第一平衡阀的出口端及所述第一单向阀的入口端连接于所述可调压载水舱；所述ii口连接于所述第二单向阀的出口端及所述第二平衡阀的入口端，所述第二平衡阀的出口端及所述第二单向阀的入口端通过过滤器与海水相连通。

进一步地，所述浮力调节系统还包括第一安全阀及第二安全阀，所述第一安全阀的一端连接于所述第二阀组与所述双向海水泵之间的管路上，另一端连接于所述第二阀组与所述过滤器之间的管路上；所述第二安全阀的一端连接于所述第二阀组与所述过滤器之间的管路上，另一端连接于所述第一阀组与所述双向海水泵之间的管路上。

进一步地，所述阀体开设有阀体通流口及与所述阀体通流口相连通的阀体腔室，所述阀体通流口贯穿所述阀体的一侧；所述平衡阀组件包括平衡阀螺堵、收容于所述阀体内的平衡阀弹簧及所述平衡阀阀芯，所述平衡阀螺堵、所述平衡阀阀芯及所述阀体之间形成有平衡阀平衡腔，所述平衡阀阀芯的一端收容于所述平衡阀平衡腔，另一端伸入所述阀体腔室；所述平衡阀螺堵连接于所述阀体的一端；所述平衡阀弹簧的一端连接于所述平衡阀阀芯，另一端连接于所述平衡阀螺堵；所述平衡阀弹簧位于所述平衡阀平衡腔内，其具有预压缩量。

进一步地，所述单向阀阀组包括单向阀螺堵、收容于所述阀体内的所述单向阀阀芯及单向阀弹簧，所述单向阀螺堵、所述单向阀阀芯与所述阀体之间形成单向阀腔室；所述单向阀螺堵连接于所述阀体的另一端，其开设有单向阀通流口，所述单向阀通流口与所述单向阀腔室相连通；所述单向阀弹簧的两端分别连接于所述单向阀螺堵及所述单向阀阀芯；所述单向阀弹簧具有预压缩量；所述单向阀阀芯或者所述平衡阀阀芯通过移动来使得使得所述阀体通流口与所述单向阀通流口相连通或者相隔离，继而打开或者关闭所述单向平衡阀。

进一步地，所述阀体用于承载所述单向阀组件及所述平衡阀组件，其一端开设有阶梯槽，另一端开设有凹槽；所述阶梯槽的底面开设有通孔，所述通孔及所述阶梯槽共同用于收容所述平衡阀组件。

进一步地，所述凹槽的底部开设有收容槽，所述收容槽与所述凹槽共同用于收容所述单向阀阀芯及部分所述单向阀螺堵；所述收容槽与所述阀体腔室相连通，且所述阀体腔室与所述通孔相连通，所述平衡阀阀芯的一端穿过所述通孔后伸入所述阀体腔室。

进一步地，所述阀体还开设有平衡口及阻尼孔，所述阻尼孔分别与所述阶梯槽及所述平衡口相连通。

进一步地，所述单向阀组件还包括收容在所述收容槽内的内嵌套，所述内嵌套开设有阶梯孔，所述阶梯孔与所述阀体腔室相连通，所述单向阀阀芯收容在所述阶梯孔内；所述阶梯孔的阶梯面与所述单向阀阀芯远离所述单向阀螺堵的表面之间设置有预定间隙。

进一步地，所述平衡阀阀芯收容在所述阶梯槽内的一端与所阶梯槽的底面之间具有预定间隙。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的基于双向海水泵的浮力调节系统主要具有以下有益效果：

1.所述浮力调节系统通过所述双向海水泵的正反转来自适应地调节所述可调压载水舱内海水的体积，从而调整运载平台的重量，进而调整运载平台的浮力，取消了外界的控制，有效地解决了传统浮力调节系统阀组结构复杂、尺寸大、泄露概率大的缺陷，同时通过双向海水泵的正反转来将海水注入或排出可调压载水舱，大大简化了结构及系统组成，并且减小了尺寸，同时提高了效率。

2.所述单向阀阀芯可分离地连接于所述平衡阀阀芯，所述单向阀阀芯或者所述平衡阀阀芯通过沿所述阀体长度方向的移动来使得所述单向阀阀芯与所述平衡阀阀芯相脱离或者相抵持，由此使得所述阀体通流口与所述单向阀通流口相连通或者相隔离，继而打开或者关闭所述单向平衡阀，所述单向阀阀芯与所述平衡阀阀芯互为阀座，极大地简化了结构，提高了集成度，减小了体积。

3.所述单向平衡阀包括阀体、单向阀组件及平衡阀组件，所述单向阀组件与所述平衡阀组件分别嵌装在所述阀体相背的两端，由此将单向阀与平衡阀集成了一起，结构简单，且使得海水在阀内的流动渠道较短，减少了接口，降低了海水泄露的概率。

4.海水通过阀体通流口直接推开所述单向阀阀芯进入海水泵吸入口，通流面积较大，减少了海水泵的压力损失。

5.所述阶梯孔的阶梯面与所述单向阀阀芯远离所述单向阀螺堵的表面之间设置有预定间隙，同时所述平衡阀阀芯收容在所述阶梯槽内的一端与所述阶梯槽的底面之间具有预定间隙，由此确保所述平衡阀阀芯与所述单向阀阀芯之间的可靠密封。

6.所述阀体还开设有平衡口及阻尼孔，所述阻尼孔分别与所述阶梯槽及所述平衡口相连通，由此平衡阀平衡腔通过阻尼孔与平衡口相连通，进而与外界海水相连通，如此使得所述平衡阀平衡腔平稳进水与排水，使得单向平衡阀的启闭平稳，降低了单向平衡阀的振动。

附图说明

图1是本发明第一实施方式提供的基于双向海水泵的浮力调节系统的示意图。

图2是本发明第二实施方式提供的基于双向海水泵的浮力调节系统的单向平衡阀的剖视图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-平衡阀螺堵，2-平衡阀弹簧，3-平衡阀阀芯，4-平衡阀阀芯o型圈，5-阀体通流口，6-内嵌套，7-单向阀阀芯，8-单向阀弹簧，9-单向阀螺堵，10-单向阀通流口，11-平衡阀平衡腔，12-平衡阀螺堵o型圈，13-阀体，14-平衡口，15-阻尼孔，16-阀体腔室，17-单向阀阀芯o型圈，18-单向阀腔室，19-内嵌套o型圈，20-单向阀螺堵o型圈，21-第一平衡阀，22-第一单向阀，23-双向海水泵，24-电机，25-第二平衡阀，26-第二单向阀，27-过滤器，28-第一安全阀，29-第二安全阀，30-可调压载水舱。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1，本发明提供的基于双向海水泵的浮力调节系统，所述浮力调节系统包括可调压载水舱30、两个阀组、双向海水泵23、电机24、过滤器27、第一安全阀28及第二安全阀29，所述电机24连接于所述双向海水泵23，两个所述阀组分别称为第一阀组及第二阀组，所述第一阀组连接所述可调压载水舱30及所述双向海水泵23，所述第二阀组连接所述双向海水泵23及所述过滤器27，所述过滤器27用于与海水相连通。所述第一安全阀28的一端连接于所述第二阀组与所述双向海水泵23之间的管路上，另一端连接于所述第二阀组与所述过滤器27之间的管路上。所述第二安全阀29的一端连接于所述第二阀组与所述过滤器27之间的管路上，另一端连接于所述第一阀组与所述双向海水泵23之间的管路上。

所述第一阀组包括第一平衡阀21及第一单向阀22，所述第一平衡阀21与所述第二单向阀22并联。所述第二阀组包括第二平衡阀25及第二单向阀26，所述第二平衡阀25与所述第二单向阀26相并联。

通过所述双向海水泵23的正反转来将海水注入或排出所述可调压载水舱30，以改变运载平台的重量，从而改变运载平台的浮力。所述双向海水泵23形成有i口及ii口，所述i口连接所述第一平衡阀21的入口端及所述第一单向阀22的出口端，所述第一平衡阀21的出口端及所述第一单向阀22的入口端连接于所述可调压载水舱30。所述ii口连接于所述第二单向阀26的出口端及所述第二平衡阀25的入口端，所述第二平衡阀25的出口端及所述第二单向阀26的入口端连接于所述过滤器27。

所述电机24用于驱动所述双向海水泵23来对所述可调压载水舱30注入或者排出海水，当需要给所述可调压载水舱1注入海水时，所述双向海水泵23正向运转，海水通过所述过滤器27推开所述第二单向阀26并在所述双向海水泵23的作用下打开所述第一平衡阀21，最终注入所述可调压载水舱30，此时所述第二安全阀29确保所述双向海水泵23的正常运转。当需要给所述可调压载水舱30排出海水时，所述双向海水泵23反向运转，所述可调压载水舱30中的海水推开所述第一单向阀22，海水在所述双向海水泵23的作用下打开所述第二平衡阀25，最终通过所述过滤器27进入海洋环境，所述第一安全阀28确保所述双向海水泵23的正常运转。

在其他实施方式中，为了简化浮力调节系统，当水介质比较干净清洁时，平衡阀性能较好，不容易使所述电机24发生堵转等有害后果的前提下，可以将保护电机的所述第一安全阀28及所述第二安全阀29去除，以得到简化的浮力调节系统。

请参阅图2，本发明第二实施方式提供的基于双向海水泵的浮力调节系统与本发明第一实施方式提供的基于双向海水泵的浮力调节系统基本相同，不同点在于：所述第一阀组与所述第二阀组结构相同，且两者均为单向平衡阀。所述单向平衡阀包括阀体13、平衡阀组件及单向阀组件，所述平衡阀组件及所述单向阀组件分别嵌装在所述阀体13相背的两端，所述平衡阀组件可分离地连接于所述单向阀组件。

所述阀体13用于承载所述单向阀组件及所述平衡阀组件，其一端开设有阶梯槽，另一端开设有凹槽。所述阶梯槽的底面开设有通孔，所述通孔的中心轴与所述凹槽的中心轴重合。所述凹槽的底部开设有收容槽，所述收容槽与所述凹槽共同用于收容部分所述单向阀组件。所述收容槽的底部开设有阀体腔室16，所述阀体腔室16与所述通孔相连通。所述阶梯槽、所述通孔及所述阀体腔室16共同用于收容部分所述平衡阀组件。

本实施方式中，所述阀体腔室16位于所述阀体13的中部。所述阀体13还开设有阀体通流口5，所述阀体通流口5与所述阀体腔室16相连通。本实施方式中，所述阀体通流口5的中心轴垂直于所述阀体13的长度方向；所述阀体通流口5用于与压载水舱或者海水环境相连通。所述阀体13还开设有平衡口14，所述平衡口14的中心轴与所述阀体13的长度方向垂直。所述阀体13还开设有阻尼孔15，所述阻尼孔15分别与所述阶梯槽及所述平衡口14相连通。本实施方式中，所述阻尼孔15用于提供一定的阻尼效果，使得所述平衡阀组件平稳进水及排水，启闭平稳，降低了所述平衡阀组件的振动，

所述平衡阀组件包括平衡阀螺堵1、平衡阀弹簧2、平衡阀阀芯3、平衡阀阀芯o型圈4及平衡阀螺堵o型圈12，所述平衡阀螺堵1基本呈阶梯状，其一端收容于所述阶梯槽内，且所述平衡阀螺堵1与所述阶梯槽之间形成螺纹连接。所述平衡阀螺堵1的台阶抵靠在所述阀体13的一端，且所述平衡阀螺堵o型圈12设置在所述平衡阀螺堵的台阶与所述阀体13之间。所述平衡阀螺堵1收容在所述阶梯槽内的一端开设有收容孔，所述收容孔用于收容所述平衡阀弹簧2。所述阀体13、所述平衡阀螺堵1及所述平衡阀阀芯3之间形成平衡阀平衡腔11，所述平衡阀螺堵12用于隔离海水与所述平衡阀平衡腔11；所述平衡阀阀芯o型圈4用于隔离所述平衡阀平衡腔11与所述阀体腔室16。所述平衡阀弹簧2的一端连接于所述收容孔的底部，另一端连接于所述平衡阀阀芯3。所述平衡阀弹簧2具有预压缩量。

所述平衡阀阀芯3呈t字型，其一端穿过所述通孔后进入所述阀体腔室16，另一端收容在所述阶梯槽内。所述平衡阀阀芯3收容在所述阶梯槽内的一端朝向所述阶梯槽的底面的表面与所述阶梯槽的底面之间具有预定间隙，以确保所述平衡阀阀芯3与所述单向阀组件之间的密封。所述平衡阀阀芯o型圈4部分地收容于所述平衡阀阀芯3内，其位于所述平衡阀阀芯3与所述通孔的孔壁之间。

所述单向阀组件包括内嵌套6、单向阀阀芯7、单向阀弹簧8、单向阀螺堵9、单向阀阀芯o型圈17、内嵌套o型圈19及单向阀螺堵o型圈20，所述单向阀阀芯7设置在所述内嵌套6内，所述内嵌套6收容于所述收容槽内。所述单向阀螺堵9部分收容于所述凹槽内，其与所述阀体13螺纹连接。

所述单向阀螺堵9呈阶梯状，其开设有阶梯状的单向阀通流口10。所述单向阀通流口10用于与双向海水泵相连接。所述阀体13、所述单向阀螺堵9及所述单向阀阀芯7之间形成单向阀腔室18。所述单向阀螺堵o型圈20设置在所述阀体13与所述单向阀螺堵9的台阶之间，其用于隔断海水与所述单向阀腔室18。

所述内嵌套6收容在所述收容槽内，其开设有阶梯孔，所述阶梯孔与所述阀体腔室16相连通。所述单向阀阀芯7收容在所述阶梯孔内。所述阶梯孔的阶梯面与所述单向阀阀芯7远离所述单向阀螺堵9的表面的之间设置有一定间隙，以用于确保所述平衡阀阀芯3与所述单向阀阀芯7之间的可靠密封。本实施方式中，所述内嵌套6通过所述单向阀螺堵9的挤压而抵靠在所述收容槽的底面，由此实现了所述内嵌套6的可靠定位；所述平衡阀阀芯3与所述单向阀阀芯7之间的紧密贴合的密封力是由所述平衡阀弹簧2或者所述单向阀弹簧8或者两者一起来提供的。

所述单向阀阀芯o型圈17设置在所述单向阀阀芯7与所述内嵌套6之间，以用于隔断所述阀体腔室16及所述单向阀腔室18。所述内嵌套o型圈19设置在所述内嵌套6与所述阀体13之间，以用于隔断所述阀体腔室16与所述单向阀腔室18。所述单向阀弹簧8的一端连接于所述单向阀阀芯7，另一端连接于所述单向阀螺堵9。本实施方式中，所述单向阀弹簧8具有预压缩量，以使得所述单向阀阀芯7与所述平衡阀阀芯3相贴合。本实施方式中，所述单向阀阀芯7与所述平衡阀阀芯3之间互为阀座，从而取消了传统意义上的阀座，极大地简化了结构，且进一步缩小了所述单向平衡阀的体积。

所述的适用于潜水器浮力调节的单向平衡阀工作时，所述阀体通流口5及所述单向阀通流口10分别与压载水舱及潜水器浮力调节系统的双向海水泵相连接，当海水泵正向运转时，所述单向阀通流口10与海水泵的出口相连通，所述阀体通流口5与压载水舱相连通，所述海水泵将海水自其出口排出，并通过所述单向阀通流口5进入所述单向阀腔室18，所述单向阀阀芯7此时被海水和所述单向阀弹簧8共同压紧在所述内嵌套6上，所述平衡阀阀芯3此时受到所述平衡阀平衡腔11内的海水压力、所述平衡阀弹簧2的弹力及所述单向阀通流口10进入所述单向阀阀芯7内的海水的压力作用，当所述平衡阀阀芯3受到的海水压力大于受到的所述平衡阀弹簧2的弹力及所述平衡阀平衡腔11内的海水压力之和时，所述平衡阀阀芯3超远离所述单向阀阀芯7的方向移动，使得所述平衡阀阀芯3与所述单向阀阀芯7相脱离，由此平衡阀阀口打开，海水进入所述阀体腔室16，并通过所述阀体通流口5进入所述压载水舱。当所述海水泵反向运转时，所述单向阀通流口10连接海水泵入口，海水泵入口产生一定的真空度，所述压载水舱中的海水自所述阀体通流口5进入所述阀体腔室16，并直接推开所述单向阀阀芯7以进入所述单向阀腔室18，最终海水从所述单向阀通流口10排出以进入所述海水泵入口。

由于该浮力调节系统的对称性，在双向海水泵与海洋环境之间同样设置该单向平衡阀，所述单向阀通流口10与所述阀体通流口5分别与海水泵与海水相连通。当所述海水泵正向运转时，所述单向阀通流口10与海水泵的吸入口相连通，所述阀体通流口5与海水相连通，海水泵吸入口产生一定的真空度，使得海水从所述阀体通流口5进入所述阀体腔室16而直接推开所述单向阀阀芯7后进入所述单向阀腔室18，最终自所述单向阀通流口10排出而进入海水泵吸入口。当海水泵反向运转时，所述单向阀通流口10与海水泵排出口相连接，海水泵将海水从其出口排出后，海水通过所述单向阀通流口10进入所述单向阀腔室18，所述单向阀阀芯7此时被海水和所述单向阀弹簧8共同作用而被压紧在所述内嵌套6上，所述平衡阀阀芯3此时受到所述平衡阀平衡腔11内的海水压力、所述平衡阀弹簧2的弹簧力以及自所述单向阀通流口10进入的海水压力，当该海水压力比弹簧力与平衡腔11内海水压力之和更大时，所述平衡阀阀芯3被推开，使得平衡阀阀口打开，海水进入所述阀体腔室16后，并通过所述阀体通流口5排入海洋环境。

本发明提供的基于双向海水泵的浮力调节系统，所述浮力调节系统通过所述双向海水泵的正反转来自适应地调节所述可调压载水舱内海水的体积，从而调整运载平台的重量，进而调整运载平台的浮力。此外，所述单向平衡阀将单向阀与平衡阀集成在一起，结构简单，且使得海水在阀内的流道较短，减少了接口，降低了海水泄露的概率，同时提高了集成度，减小了体积

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。