一种新型深海高压电源转换舱的制作方法

1.本申请涉及海底观测网络设备技术领域，特别涉及一种新型深海高压电源转换舱。


背景技术：

2.海底观测网络可应用于海底资源开发、海底环境监测、海洋科学研究、海洋军事网络建设等领域。海底观测网络是一套大功率的电力电子设备。若要实现在海底观测，需要将电能在复杂海洋环境下长距离、大功率、低损耗地传输至海底。在海底，经深海电源将传输的高压直流电变换为低压交流电，以满足长距离、大功率、低损耗供电需求。
3.由于海底观测网络主干缆上携带10kv电压，接驳盒系统的次级观测设备无法使用如此大的电压进行电能供给，因此需通过一个深海电源将10kv电压变换成400v电压，为次级观测设备提供可用电能。
4.但是要满足深海电源在海底供电，深海电源将10kv电压变换成400v电压时需要满足10kv高压电源与舱壁的绝缘要求，因此需要研究高压电源与舱体的绝缘结构，同时需要克服密封、防腐蚀、散热等问题。


技术实现要素：

5.本申请实施例提供一种新型深海高压电源转换舱，以解决相关技术中高压电源与舱体的绝缘问题。
6.本申请实施例提供了一种新型深海高压电源转换舱，包括：
7.承压舱体，所述承压舱体为封闭的筒体结构；
8.胀紧机构，所述胀紧机构位于所述承压舱体内且与承压舱体的内壁通过胀接方式连接；
9.电源模块，所述电源模块位于承压舱体内且固定连接在所述胀紧机构上，以使电源模块与承压舱体之间保持设定的电气间隙。
10.在一些实施例中：所述电源模块包括若干电源pcb板、若干绝缘托盘和电源框架，所述电源框架为长形框架结构，若干电源pcb板通过若干绝缘托盘固定连接在电源框架内，若干电源pcb板沿电源框架的长度方向间隔设置。
11.在一些实施例中：所述电源框架包括两个相互平行且间隔设置的圆形端板以及围设在两个圆形端板外周的多根横梁，若干所述绝缘托盘的外圆与多根所述横梁通过螺栓连接，所述圆形端板与胀紧机构固定连接。
12.在一些实施例中：所述胀紧机构包括半圆形的上顶板和半圆形的下顶板，所述上顶板和下顶板的圆弧面均与承压舱体的内壁贴合，所述上顶板和下顶板之间设有推动上顶板和下顶板相互远离的胀紧单元。
13.在一些实施例中：所述胀紧单元包括固定连接在下顶板上的弹簧钢片，所述上顶板上滑动连接有调节弹簧钢片弹性大小的滑块，所述滑块与所述弹簧钢片抵接。
14.在一些实施例中：所述上顶板和下顶板之间设有连板，所述连板的两端分别通过螺钉与上顶板和下顶板铰接；所述上顶板上设有驱动滑块沿设定方向移动的调节螺杆。
15.在一些实施例中：所述承压舱体包括：抗压筒和封闭其端口的左端盖和右端盖，所述抗压筒内分别设有与左端盖和右端盖贴合的环形凸台，所述左端盖、右端盖和抗压筒形成封闭的腔体；
16.端盖压紧圈，所述端盖压紧圈位于抗压筒内，且与抗压筒的内壁螺纹连接，所述端盖压紧圈上设有将所述左端盖和右端盖向环形凸台方向压紧的螺杆。
17.在一些实施例中：所述左端盖、右端盖的外圆分别通过橡胶密封圈与抗压筒的内壁密封连接，所述左端盖和右端盖分别通过金属密封圈与环形凸台密封连接；
18.所述承压舱体内设有缠绕线缆的螺旋管，所述螺旋管分别与左端盖、右端盖连接。
19.在一些实施例中：所述左端盖上设有与电源模块电连接的输入水密连接器、输出水密连接器和电源检测水密连接器，所述右端盖上设有与电源模块电连接的接地水密连接器。
20.在一些实施例中：所述承压舱体内填充有导热绝缘介质。
21.本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
22.本申请实施例提供了一种新型深海高压电源转换舱，由于本申请的深海高压电源转换舱设有承压舱体，该承压舱体为封闭的筒体结构，承压舱体用于为电源模块提供安装空间；胀紧机构，该胀紧机构位于承压舱体内且与承压舱体的内壁通过胀接方式连接；电源模块，该电源模块位于承压舱体内且固定连接在胀紧机构上，以使电源模块与承压舱体之间保持设定的电气间隙。
23.因此，本申请的深海高压电源转换舱内设置胀紧机构和电源模块，胀紧机构完全胀紧后与承压舱体的内径相同，电源模块的外径小于承压舱体的内径。电源模块位于承压舱体内且固定连接在胀紧机构上；电源模块通过胀紧机构固定在承压舱体内，电源模块不与承压舱体直接接触，使电源模块与承压舱体之间保持了安全的电气间隙，使电源模块与承压舱体之间满足绝缘距离要求。
附图说明
24.为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本申请实施的结构剖视图；
26.图2为本申请实施的结构左视图；
27.图3为本申请实施的结构右视图；
28.图4为本申请实施的电源模块的结构主视图；
29.图5为本申请实施的电源模块的结构立体图；
30.图6为本申请实施的胀紧机构的结构主视图；
31.图7为本申请实施的胀紧机构的结构立体图；
32.图8为本申请实施的端盖压紧圈的结构立体图；
33.图9为本申请实施的螺旋管的结构示意图。
34.附图标记：
35.1、端盖压紧圈；2、左端盖；3、胀紧机构；4、抗压筒；5、电源模块；6、右端盖；7、螺旋管；8、输出水密连接器；9、输入水密连接器；10、电源检测水密连接器；11、接地水密连接器；12、承压舱体；
36.31、上顶板；32、下顶板；33、弹簧钢片；34、滑块；35、连板；36、调节螺杆；51、绝缘托盘；52、圆形端板；53、横梁；54、电源pcb板；55、电源框架。
具体实施方式
37.为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
38.本申请实施例提供了一种新型深海高压电源转换舱，其能解决高压电源与舱体的绝缘问题。
39.参见图1所示，本申请实施例提供了一种新型深海高压电源转换舱，包括：
40.承压舱体12，该承压舱体12为封闭的圆形筒体结构，该承压舱体12采用采用钛合金材料制作，采用钛合金材料制作的承压舱体12具有质量轻、强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点。保证承压舱体12能够承受海水压力的同时为内部的电源模块5提供安装空间。
41.胀紧机构3，该胀紧机构3位于承压舱体12内且与承压舱体12的内壁通过胀接方式连接；胀紧机构3设有两组，两组胀紧机构3在承压舱体12内间隔设置，胀紧机构3优选为绝缘性良好的绝缘塑料，如peek材料。两组胀紧机构3通过自身的胀紧与承压舱体12的内壁贴合，并保持两组胀紧机构3在承压舱体12内位置固定。
42.电源模块5，该电源模块5位于承压舱体12内且固定连接在两组胀紧机构3上，电源模块5位于两组胀紧机构3之间以使电源模块5与承压舱体12之间保持设定的电气间隙。
43.本申请的深海高压电源转换舱内设置胀紧机构3和电源模块5，胀紧机构3完全胀紧后与承压舱体12的内径相同，电源模块5的外径小于承压舱体12的内径。电源模块5位于承压舱体12内且固定连接在胀紧机构3上。电源模块5通过胀紧机构3固定在承压舱体12内，电源模块5不与承压舱体12直接接触，使电源模块5与承压舱体12之间保持了安全的电气间隙，使电源模块5与承压舱体12之间满足绝缘距离要求。
44.在一些可选实施例中：参见图1、图4和图5所示，本申请实施例提供了一种新型深海高压电源转换舱，该深海高压电源转换舱的电源模块5包括若干电源pcb板54、若干绝缘托盘51和电源框架55，若干电源pcb板54用于将10kv直流电转换为400v交流电。电源框架55为长形框架结构，若干电源pcb板54通过若干绝缘托盘51固定连接在电源框架55内，若干电源pcb板54沿电源框架55的长度方向等间距间隔设置。
45.电源pcb板54固定连接在绝缘托盘51上，绝缘托盘51采用peek材料，peek材料强度高、绝缘性好，保证电源pcb板54与电源框架55之间不会出现爬电现象，且电源pcb板54受力基本由绝缘托盘51承受，保证电源pcb板54安装可靠。
46.电源框架55包括两个相互平行且间隔设置的圆形端板52以及围设在两个圆形端
板52外周的多根横梁53，圆形端板52和横梁53均采用钛合金材质，保证电源框架55的结构强度满足要求。若干绝缘托盘51的外圆与多根横梁53通过螺栓连接，圆形端板52与胀紧机构3固定连接。
47.电源模块5的若干电源pcb板54、若干绝缘托盘51和电源框架55组装成一个整体，电源模块5整体呈圆柱体结构，电源模块5的外径小于承压舱体12的内径。在承压舱体12外组装完成后的电源模块5整体装入承压舱体12内，电源模块5的圆形端板52通过螺栓与胀紧机构3连接，保证电源模块5与承压舱体12之间保持适当的电气间隙，提高电源模块5与承压舱体12之间的绝缘性。
48.在一些可选实施例中：参见图1、图6和图7所示，本申请实施例提供了一种新型深海高压电源转换舱，该深海高压电源转换舱的胀紧机构3包括半圆形的上顶板31和半圆形的下顶板32，上顶板31和下顶板32的圆弧面均与承压舱体12的内壁贴合，在上顶板31和下顶板32之间设有推动上顶板31和下顶板32相互远离的胀紧单元。
49.该胀紧单元推动上顶板31和下顶板32以相互远离的方向与承压舱体12压紧，上顶板31和下顶板32以胀紧的方式与承压舱体12连接便于电源模块5的安装和拆卸，同时避免在承压舱体12内打孔或焊接加工产生的不利影响。
50.胀紧单元包括固定连接在下顶板32上的弹簧钢片33。在上顶板31上滑动连接有调节弹簧钢片33弹性大小的滑块34，滑块34与弹簧钢片33抵接。滑块34上设有与弹簧钢片33抵接的坡面，该坡面用于调节弹簧钢片33的弹性变形量。在上顶板31上设有驱动滑块34沿设定方向移动的调节螺杆36，通过旋转调节螺杆36驱动滑块34在上顶板31上往复运动。
51.当调节螺杆36驱动滑块34向右运动时，滑块34为弹簧钢片33施加更大的压力，弹簧钢片33为滑块34提供更大的弹性势能，上顶板31和下顶板32与承压舱体12逐渐胀紧。当调节螺杆36驱动滑块34向左运动时，滑块34逐渐减小向弹簧钢片33施加的压力，弹簧钢片33的弹性势能逐渐减小，上顶板31和下顶板32与承压舱体12的胀紧力逐渐减小，直到上顶板31和下顶板32与承压舱体12脱离。
52.上顶板31和下顶板32之间设有连板35，连板35的两端分别通过螺钉与上顶板31和下顶板32铰接，连板35可改变上顶板31和下顶板32之间的间距。连板35用于为上顶板31和下顶板32提供连接，确保上顶板31和下顶板32在同一平面上与承压舱体12胀紧。
53.在一些可选实施例中：参见图1至图3和图8所示，本申请实施例提供了一种新型深海高压电源转换舱，该深海高压电源转换舱的承压舱体12包括：抗压筒4和封闭其端口的左端盖2和右端盖6，在抗压筒4内的两侧分别设有与左端盖2和右端盖6贴合的环形凸台，左端盖2、右端盖6和抗压筒4形成封闭的腔体。
54.端盖压紧圈1，该端盖压紧圈1设有两个，两个端盖压紧圈1均位于抗压筒4内的两端，端盖压紧圈1为圆环形结构，在端盖压紧圈1的外圆设有外螺纹，抗压筒4的两端的内壁设有与端盖压紧圈1螺纹连接的内螺纹，端盖压紧圈1与抗压筒4通过螺纹连接固定。
55.在端盖压紧圈1上螺纹连接有将左端盖2和右端盖6向环形凸台方向压紧的螺杆，螺杆设有多个，多个螺杆环形排布在端盖压紧圈1上，多个螺杆与端盖压紧圈1螺纹连接，通过旋转螺杆将左端盖2和右端盖6向环形凸台方向压紧，以此实现左端盖2和右端盖6与抗压筒4密封连接。
56.在左端盖2、右端盖6的外圆分别套设有橡胶密封圈，左端盖2、右端盖6的外圆通过
橡胶密封圈与抗压筒4的内壁密封连接。左端盖2和右端盖6分别通过金属密封圈(图中未画出)与环形凸台密封连接；金属密封圈具有的高回弹特性，只需要较小的载荷,就可实现相当可观的密封效果。
57.在一些可选实施例中：参见图2和图3所示，本申请实施例提供了一种新型深海高压电源转换舱，该深海高压电源转换舱的左端盖2上设有与电源模块5电连接的输入水密连接器9、输出水密连接器8和电源检测水密连接器10。输入水密连接器9用于连接上一级设备输出的10kv电源，10kv电源经过电源模块5变换为400v电源后通过输出水密连接器8和电源检测水密连接器10给下一级设备相连。在右端盖6上设有与电源模块5电连接的接地水密连接器11，接地水密连接器11连接承压舱体12内的电源模块5，实现整个海洋观测系统的接地。
58.参见图1和图9所示，在承压舱体12内设有缠绕线缆的螺旋管7，螺旋管7设有两个，两个螺旋管7分别位于承压舱体12的两侧。左侧的螺旋管7位于左端盖2和左侧胀紧机构3之间，右侧的螺旋管7位于右端盖6和右侧胀紧机构3之间，左侧的螺旋管7与左端盖2固定连接，右侧的螺旋管7与右端盖6固定连接。螺旋管7用于捆扎固定承压舱体12内的线缆，保证线缆在承压舱体12内位置相对固定。
59.在一些可选实施例中：参见图1、图5和图6所示，本申请实施例提供了一种新型深海高压电源转换舱，该深海高压电源转换舱的承压舱体12内填充有导热绝缘介质，该导热绝缘介质优选为硅油或变压器油，电源模块5的圆形端板52和胀紧机构3的下顶板32上均开设有用于流动硅油或变压器油的通孔，保证硅油或变压器油在承压舱体12内流动畅通。
60.硅油具有良好的耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性，能将电源模块5产生的热及时传导至承压舱体12外端，且保证了电源模块5的绝缘和散热要求。
61.变压器油具有比空气高得多的绝缘强度，电源模块5浸在变压器油中，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀。变压器油同时具有散热作用，变压器油的比热大，常用作冷却剂。电源模块5运行时产生的热量通过变压器油的上下对流，热量通过承压舱体12与海水热交换，保证电源模块5正常运行。
62.在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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申请中的具体含义。
63.需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
64.以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。