一种浮力调节系统及泵阀组件

1.本发明涉及潜水器领域，具体涉及一种浮力调节系统及泵阀组件。


背景技术：

2.潜水器是开发和利用海洋资源的重要装备，浮力调节系统作为潜水器的核心子系统，用于控制潜水器的重量和浮力，以实现悬停、定深以及补偿浮力变化等功能。其中，海水浮力调节系统以海水作为工作介质，具有结构简单、与环境相容等优点，在潜水器上使用具有天然优势。
3.授权公告号为cn106477011b的中国发明专利公开了一种潜水器用浮力调节及压力补偿系统，该系统由弹性水囊、双向海水液压泵、海水电磁阀以及电机等部件组成，双向海水液压泵由电机控制正反转，电机和海水电磁阀由电源供电。通过海水电磁阀和双向海水液压泵，实现弹性水囊与海水环境相通，以便二者之间进行水传递。
4.目前，潜水器朝着小型化、长航时的方向发展。而上述技术中的双向海水液压泵和海水电磁阀需要单独控制，额外增加潜水器的能耗，不利于潜水器的长航时工作。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种泵阀组件，以解决现有技术中的双向海水液压泵和海水电磁阀需要单独控制而会额外增加潜水器能耗的技术问题；本发明的目的还在于提供一种浮力调节系统，以解决上述问题。
6.为实现上述目的，本发明泵阀组件的技术方案是：
7.泵阀组件，包括双向液压泵和截止阀，双向液压泵包括泵体和转动装配在泵体内的齿轮轴，泵体具有与齿轮轴上的齿轮对应的第一泵口和第二泵口；以齿轮轴的轴向为左右方向，截止阀包括固定在泵体右侧的阀体和与齿轮轴同轴布置的阀芯，阀体具有第一阀口和第二阀口，第二阀口通过连接管与第一泵口连通；齿轮轴的右端套设有沿左右方向间隔布置的固定轴套和滑动轴套，阀芯的左端转动装配在滑动轴套内，以随滑动轴套一起在左右方向上往复移动，固定轴套和滑动轴套之间设有复位弹性件，复位弹性件用于向滑动轴套施加向右移动的弹力，以通过阀芯关闭截止阀；阀体内设有离心组件，离心组件包括两个连杆和离心配重球，两个连杆的一端分别铰接在固定轴套和滑动轴套上，两个连杆的另一端均铰接在离心配重球上。
8.有益效果是：本发明的浮力调节系统通过将双向液压泵和截止阀固定在一起，并使双向液压泵的齿轮轴与截止阀的阀芯通过固定轴套、滑动轴套以及离心组件连接在一起，在双向液压泵由驱动电机驱动工作时通过离心组件控制截止阀打开，无论驱动电机正反转，均能实现泵与阀的同步工作。该过程中无需电磁铁驱动截止阀打开，减少了能源消耗，有利于潜水器的长航时工作。而且，阀芯的左端转动装配在滑动轴套内，避免了阀芯的旋转，使得阀芯的密封面不容易发生磨损，有利于提高截止阀的使用寿命。此外，采用离心力压缩复位弹性件，使得复位弹性件压缩的越多，离心配重球的转动半径越大，即离心力越
大，克服了电磁铁推力与行程矛盾的问题，可满足截止阀的大开度需求，以降低系统的压力损失。
9.作为进一步地改进，所述齿轮轴的右端外周面上设有花键，花键的左端设有卡槽；固定轴套和滑动轴套的内壁上均设有与花键适配的花键槽，固定轴套通过卡装在卡槽内的卡簧固定在齿轮轴上。
10.有益效果是：这样设计，不仅便于将固定轴套固定在齿轮轴上，而且有利于滑动轴套在齿轮轴上滑动。
11.作为进一步地改进，所述复位弹性件为套设在齿轮轴上的复位压簧。
12.有益效果是：复位压簧的弹性好，有利于满足滑动轴套的行程；而且，复位压簧套设在齿轮轴上，能够保证其伸缩过程中的稳定性。
13.作为进一步地改进，所述阀芯的左端设有轴承，阀芯的左端通过轴承转动装配在滑动轴套内。
14.有益效果是：这样设计，使得阀芯不容易发生转动，从而避免阀芯的密封面发生磨损，提高截止阀的使用寿命。
15.作为进一步地改进，所述轴承为深沟球轴承。
16.有益效果是：深沟球轴承能够承受一定的轴向载荷，因此能够提高轴承的使用寿命。
17.作为进一步地改进，所述离心组件沿齿轮轴的周向间隔布置有至少两组。
18.有益效果是：这样设计，能够增加对滑动轴套的拉力，以保证截止阀具有较大的开度。
19.作为进一步地改进，所述齿轮轴的右端面上设有用于对阀芯的左端进行缓冲的缓冲垫。
20.有益效果是：缓冲垫在阀芯向左移动时用于对阀芯的左端进行缓冲，以减少对齿轮轴的冲击力。
21.作为进一步地改进，两个连杆与相应轴套的铰接轴线相互平行且垂直于齿轮轴的轴线。
22.有益效果是：这样设计，离心配重球拉动滑动轴套的作用力不会有分力，有利于滑动轴套在齿轮轴上滑动。
23.作为进一步地改进，所述阀体上设有手孔。
24.有益效果是：这样设计，不仅能够减轻阀体的重量，而且便于离心组件在阀体内的拆装。
25.为实现上述目的，本发明浮力调节系统的技术方案是：
26.浮力调节系统，包括驱动电机、水舱和泵阀组件，泵阀组件包括双向液压泵和截止阀，双向液压泵包括泵体和转动装配在泵体内的齿轮轴，泵体具有与齿轮轴上的齿轮对应的第一泵口和第二泵口，第二泵口通过管路与水舱连通，驱动电机与齿轮轴传动连接；以齿轮轴的轴向为左右方向，截止阀包括固定在泵体右侧的阀体和与齿轮轴同轴布置的阀芯，阀体具有第一阀口和第二阀口，第二阀口通过连接管与第一泵口连通；齿轮轴的右端套设有沿左右方向间隔布置的固定轴套和滑动轴套，阀芯的左端转动装配在滑动轴套内，以随滑动轴套一起在左右方向上往复移动，固定轴套和滑动轴套之间设有复位弹性件，复位弹
性件用于向滑动轴套施加向右移动的弹力，以通过阀芯关闭截止阀；阀体内设有离心组件，离心组件包括两个连杆和离心配重球，两个连杆的一端分别铰接在固定轴套和滑动轴套上，两个连杆的另一端均铰接在离心配重球上。
27.有益效果是：本发明的浮力调节系统通过将双向液压泵和截止阀固定在一起，并使双向液压泵的齿轮轴与截止阀的阀芯通过固定轴套、滑动轴套以及离心组件连接在一起，在双向液压泵由驱动电机驱动工作时通过离心组件控制截止阀打开，无论驱动电机正反转，均能实现泵与阀的同步工作。该过程中无需电磁铁驱动截止阀打开，减少了能源消耗，有利于潜水器的长航时工作。而且，阀芯的左端转动装配在滑动轴套内，避免了阀芯的旋转，使得阀芯的密封面不容易发生磨损，有利于提高截止阀的使用寿命。此外，采用离心力压缩复位弹性件，使得复位弹性件压缩的越多，离心配重球的转动半径越大，即离心力越大，克服了电磁铁推力与行程矛盾的问题，可满足截止阀的大开度需求，以降低系统的压力损失。
28.作为进一步地改进，所述齿轮轴的右端外周面上设有花键，花键的左端设有卡槽；固定轴套和滑动轴套的内壁上均设有与花键适配的花键槽，固定轴套通过卡装在卡槽内的卡簧固定在齿轮轴上。
29.有益效果是：这样设计，不仅便于将固定轴套固定在齿轮轴上，而且有利于滑动轴套在齿轮轴上滑动。
30.作为进一步地改进，所述复位弹性件为套设在齿轮轴上的复位压簧。
31.有益效果是：复位压簧的弹性好，有利于满足滑动轴套的行程；而且，复位压簧套设在齿轮轴上，能够保证其伸缩过程中的稳定性。
32.作为进一步地改进，所述阀芯的左端设有轴承，阀芯的左端通过轴承转动装配在滑动轴套内。
33.有益效果是：这样设计，使得阀芯不容易发生转动，从而避免阀芯的密封面发生磨损，提高截止阀的使用寿命。
34.作为进一步地改进，所述轴承为深沟球轴承。
35.有益效果是：深沟球轴承能够承受一定的轴向载荷，因此能够提高轴承的使用寿命。
36.作为进一步地改进，所述离心组件沿齿轮轴的周向间隔布置有至少两组。
37.有益效果是：这样设计，能够增加对滑动轴套的拉力，以保证截止阀具有较大的开度。
38.作为进一步地改进，所述齿轮轴的右端面上设有用于对阀芯的左端进行缓冲的缓冲垫。
39.有益效果是：缓冲垫在阀芯向左移动时用于对阀芯的左端进行缓冲，以减少对齿轮轴的冲击力。
40.作为进一步地改进，两个连杆与相应轴套的铰接轴线相互平行且垂直于齿轮轴的轴线。
41.有益效果是：这样设计，离心配重球拉动滑动轴套的作用力不会有分力，有利于滑动轴套在齿轮轴上滑动。
42.作为进一步地改进，所述阀体上设有手孔。
43.有益效果是：这样设计，不仅能够减轻阀体的重量，而且便于离心组件在阀体内的拆装。
附图说明
44.图1为本发明浮力调节系统的示意图；
45.图2为图1中泵阀组件的结构示意图；
46.图3为图2的剖视图；
47.图4为图3中齿轮轴的结构示意图；
48.图5为图3中固定轴套的结构示意图；
49.图6为图3中滑套本体的结构示意图。
50.图中：11、驱动电机；12、水舱；13、泵阀组件；14、双向液压泵；15、截止阀；16、第一泵口；17、第二泵口；18、第一阀口；19、第二阀口；20、海水；21、齿轮轴；22、固定轴套；23、复位弹性件；24、连接管；25、阀芯；26、轴承；27、滑套本体；28、连杆；29、离心配重球；30、泵体；31、阀体；32、卡簧；33、连接套；34、轴承安装筒；35、缓冲垫；36、齿轮；37、手孔；38、花键；39、卡槽；40、花键槽；41、铰接耳；42、法兰板。
具体实施方式
51.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，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用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
52.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。
53.需要说明的是，可能出现的术语如“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实际的关系或者顺序。而且，术语如“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
……”
等限定的要素，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。此外，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”是基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示所指的装置或部件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
54.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步地详细描述。
55.本发明浮力调节系统的实施例1：
56.如图1至图3所示，浮力调节系统包括驱动电机11、水舱12和泵阀组件13，泵阀组件13包括双向液压泵14和截止阀15，双向液压泵14包括泵体30和转动装配在泵体30内的齿轮轴21，驱动电机11的输出轴与齿轮轴21的左端传动连接；泵体30具有与齿轮轴21上的齿轮36对应的第一泵口16和第二泵口17，第二泵口17通过管路与水舱12连通。以齿轮轴21的轴
向为左右方向，截止阀15包括固定在泵体30右侧的阀体31和与齿轮轴21同轴布置的阀芯25，阀体31具有第一阀口18和第二阀口19，第二阀口19通过连接管24与第一泵口16连通，第一阀口18通过管路连接海水20。其中，通过阀芯25的左右移动以实现截止阀15的打开和关闭。
57.如图3所示，齿轮轴21的右端伸出泵体30，齿轮轴21的右端套设有沿左右方向间隔布置的固定轴套22和滑动轴套，滑动轴套包括滑套本体27和轴承安装筒34，阀芯25的左端转动装配在轴承安装筒34内，以随滑动轴套一起在左右方向上往复移动。固定轴套22和滑套本体27之间设有复位弹性件23，优选地，复位弹性件23为套设在齿轮轴21上的复位压簧，复位弹性件23用于向滑动轴套施加向右移动的弹力，以通过阀芯25关闭截止阀15。
58.如图6所示，滑套本体27的右端设有法兰板42，轴承安装筒34通过螺栓固定在法兰板42上。
59.本实施例中，阀体31内设有四组离心组件，离心组件沿齿轮轴21的周向均匀、间隔布置。离心组件包括两个连杆28和离心配重球29，两个连杆28的一端分别铰接在固定轴套22和滑套本体27上，两个连杆28的另一端均铰接在离心配重球29上。在齿轮轴21转动时离心配重球29向外运动，以带动滑动滑套向左运动，进而通过阀芯25打开截止阀15。在其他实施例中，离心组件的组数可以根据需要设置，如设置一组或两组。
60.本实施例中，离心配重球29为不锈钢球，不仅具有一定的重量，而且也具有一定的耐腐蚀性。
61.如图4至图6所示，齿轮轴21的右端外周面上设有花键38，花键38的左端设有卡槽39，固定轴套22和滑套本体27的内壁上均设有与花键38适配的花键槽40；固定轴套22的左端顶在齿轮轴21的台阶面上，固定轴套22的右端通过卡装在卡槽39内的卡簧32限位，以将固定轴套22固定在齿轮轴21上，滑套本体27在齿轮轴21上往复滑动。
62.如图3所示，阀芯25的左端固定有连接套33，连接套33和轴承安装筒34之间设有轴承26，阀芯25的左端通过轴承26转动装配在轴承安装筒34内。优选地，轴承26为深沟球轴承，深沟球轴承能够承受一定的轴向载荷，因此能够提高轴承26的使用寿命。
63.本实施例中，齿轮轴21的右端面上设有缓冲垫35，缓冲垫35在阀芯25向左移动时用于对阀芯25的左端进行缓冲，以减少对齿轮轴21的冲击力。
64.本实施例中，两个连杆28与相应轴套的铰接轴线相互平行且垂直于齿轮轴21的轴线。这样设计，有利于滑套本体27在齿轮轴21上滑动。
65.如图2所示，阀体31上设有手孔37，这样不仅能够减轻阀体31的重量，而且便于离心组件的拆装。
66.如图3、图5和图6所示，固定轴套22和滑套本体27上均设有铰接耳41，连杆28铰接在铰接耳41上。
67.工作时，双向液压泵14由驱动电机11驱动，齿轮轴21带动固定轴套22和滑动轴套旋转，在旋转产生的离心力作用下，离心配重球29沿齿轮轴21径向向外移动，复位弹性件23被压缩，滑动轴套向左移动，进而带动阀芯25向左移动，以打开截止阀15。当驱动电机11不工作时，齿轮轴21不转动，复位弹性件23推动滑动轴套向右移动，进而带动阀芯25向右移动，以关闭截止阀15。其中，无论驱动电机正转还是反转，截止阀15均能在离心组件作用下打开，实现水舱12向海水20中排水或海水20向水舱12注水。
68.本发明的浮力调节系统将双向液压泵和截止阀固定起来，并在双向液压泵工作时通过离心组件控制截止阀打开，无论驱动电机正反转，均能实现泵与阀的同步工作，无需电磁铁驱动截止阀打开，减少了能源消耗，有利于潜水器的长航时工作。而且，阀芯的左端转动装配在滑动轴套内，避免了阀芯的旋转，使得阀芯的密封面不容易发生磨损，有利于提高截止阀的使用寿命。此外，采用离心力压缩复位弹性件，使得复位弹性件压缩的越多，离心配重球的转动半径越大，即离心力越大，克服了电磁铁推力与行程矛盾的问题，可满足截止阀的大开度需求，以降低系统的压力损失。
69.本发明浮力调节系统的实施例2：
70.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，齿轮轴的右端外周面上设有花键，花键的左端设有卡槽；固定轴套和滑动轴套的内壁上均设有与花键适配的花键槽，固定轴套通过卡装在卡槽内的卡簧固定在齿轮轴上。本实施例中，齿轮轴上不设置花键，固定轴套焊接固定在齿轮轴上，为了保证滑动轴套在滑动过程中的稳定性，可以在齿轮轴的右端外周面上焊接导向凸起，且在滑动轴套的内壁面上加工与导向凸起配合的导槽。
71.本发明浮力调节系统的实施例3：
72.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，复位弹性件为套设在齿轮轴上的复位压簧。本实施例中，复位弹性件为复位压簧，但不套设在齿轮轴上，复位压簧沿齿轮轴的周向均匀、间隔布置有多个。在其他实施例中，复位弹性件可以为套设在齿轮轴上的橡胶筒。
73.本发明浮力调节系统的实施例4：
74.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，阀芯的左端设有轴承，阀芯的左端通过轴承转动装配在滑动轴套内。本实施例中，阀芯的左端不设置轴承，而是设置圆板，圆板的外周面上设有聚四氟乙烯，以减少转动时的摩擦力。
75.本发明浮力调节系统的实施例5：
76.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，齿轮轴的右端面上设有用于对阀芯的左端进行缓冲的缓冲垫。本实施例中，齿轮轴的右端面上不设置缓冲垫，齿轮轴的右端面与连接套的左端面距离较远，即连接套不会碰撞齿轮轴。
77.本发明浮力调节系统的实施例6：
78.本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，两个连杆与相应轴套的铰接轴线相互平行且垂直于齿轮轴的轴线。本实施例中，两个连杆与相应轴套的铰接轴线相互平行且与齿轮轴的轴线有一定的夹角。
79.本发明泵阀组件的实施例，该泵阀组件与上述浮力调节系统的实施例1至6中任一个的泵阀组件的结构相同，在此不再赘述。
80.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。