一种基于推杆活塞的水下二级高压气泡源的制作方法

本发明涉及一种基于推杆活塞的水下二级高压气泡源，属于水下气泡源领域。

背景技术：

高压气泡源是一种绿色环保的水下气泡源，可用于海洋勘探、破冰及代替传统爆炸源等领域，因此研究一种可用于水下的高压气泡发生装置具有极大的实用意义。目前现有的气泡源均是通过结构与触发装置配合产生高压环形气泡或单侧气泡，技术上存在很大的技术缺陷，在管路上需要承受超高压，很难保证每个位置均密封良好，而且高压密封件成本高，而且可靠性较差，同时结构复杂会产生诸多不可预测的因素导致气泡发生装置损坏或干扰使用环境。因此对于高压气泡源的研究具有一定的研究意义。

本发明是一种基于推杆活塞的水下二级高压气泡源，本发明的气泡源通过但电磁阀控制气泡源触发和连发。利用设计的单向密封装置实现二次加压时的可靠密封，单向密封装置连接气源和储压腔。二次加压通过减速电机和螺旋推杆组成，通过驱动电机推动活塞，压缩储压腔内的空气。整个气泡源在活塞处是动密封，有两个环形密封圈组成。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种基于推杆活塞的水下二级高压气泡源，目前关于水下气泡源的装置结构较为复杂，同时超高压会大大增加气泡源成本。本发明旨在制造一种成本低、可连发、能实现二次增压，具有高压密封的水下气泡源。

本发明的目的是这样实现的：包括单向密封装置、气缸外壁部分、推杆活塞部分，气缸外壁部分的上端设置有电磁阀、下端设置有水下密封接头，所述推杆活塞部分包括设置在气缸外壁部分内的活塞杆、与活塞杆端部螺纹连接的螺旋推杆、设置在气缸外壁内底上的减速电机，减速电机的输出端与螺旋推杆的端部通过花键连接并通过限位螺钉限位，单向密封装置包括与气缸外壁部分上端外表面的入口端连接的密封腔、设置在密封腔端部的进气口，在密封腔内依次设置有过滤棉芯、一级顶塞、一级导向通气套、二级导向通气套和二级顶塞，一级导向通气套内设置有一级密封阀芯，一级密封阀芯与一级导向通气套之间设置有一级压缩弹簧，二级导向通气套内设置有二级密封阀芯，二级密封阀芯与二级导向通气套之间设置有二级压缩弹簧，一级顶塞和二级顶塞通过螺纹与密封腔连接，一级导向通气套与二级导向通气套之间的密封腔处设置有环状凸起，一级导向通气套、二级导向通气套、一级顶塞、二级顶塞上均设置有通气管道，一级导向通气套与环状凸起之间、一级顶塞与一级导向通气套之间、二级导向通气套与环状凸起之间均设置有金属橡胶组合密封圈。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.气缸外壁部分包括由螺栓连接的上外缸壁、下外缸壁，且在二者的连接处设置有密封垫片，气缸外壁部分的上端设置有电磁阀、下端设置有水下密封接头是指在上外缸壁上端设置有电磁阀，下外缸壁的下端设置有水下密封接头，与气缸外壁部分上端外表面入口端连接的密封腔是指密封腔与上外缸壁的上端外表面的入口端连接。

2.进气口与密封腔的连接处设置有密封圈，密封腔与进气口之间设置有密封垫片。

3.一级顶塞与一级密封阀芯相对的内表面为圆锥表面，实现与一级密封阀芯的形配合。

4.减速电机的扭矩转化为直线推拉力传递给活塞杆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是基于电力控制的水下高压气源，控制源为电力，清洁无污染，不会改变水下环境的成分。同时整个装置成本低廉，可按需求设置定值压力进行可控调节；本发明中利用动密封与静密封结合的方式保证，利用超高压单向密封装置对装置储压和二次加压进行保证；通过减速电机实现二次加压，且加压压力可控，并且大大减少高压管件的成本。本气泡发生装置可实现循环使用，并且可以连续触发。本发明中基于推杆活塞的水下二级高压气泡源可实现连续触发，同时触发前可对释放压力进行二次增压。

附图说明

图1为气泡源的剖视图；

图2为气泡源的俯视图；

图3为单向高压密封装置剖视图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明是一种基于推杆活塞的水下二级高压气泡源，通过电控方式实现触发、连射及二次增压，同时通过特有的单向密封装置保证二次增压密封性。

本发明提供的是一种基于推杆活塞的水下二级高压气泡源，既具有存储超高压可连射，又具有二级增压功能。

由图1及图2所示，高压气泡源主要由单向密封装置11、气缸外壁及推杆活塞组成，通过电磁阀控制气泡源触发和连发，利用设计的单向密封装置实现二次加压时的可靠密封，单向密封装置连接气源和储压腔。二次加压通过减速电机和螺旋推杆组成，通过驱动电机推动活塞，压缩储压腔内的空气。整个气泡源在活塞处是动密封，有两个环形密封圈组成。

其中气缸外壁由电磁阀2、密封垫28、紧固螺栓29、上外缸壁1、螺母8、紧固螺栓7、密封垫片25、下缸壁6、水下密封插头3组成，主要是保证储压腔的密封及减速电机运行腔内的密封。4个均布的紧固螺钉29通过螺纹连接将电磁阀2与上缸壁1紧固的同时，电磁阀2与上缸壁1之间的密封垫28在紧固眼里作用下，起到在电磁阀2与上缸壁1之间的密封作用。同样紧固螺栓7、螺母8及密封垫片25对上缸壁1和下缸壁6产生紧固作用，水下密封插头9通过螺纹与下缸壁6连接，主要保证在水下压力作用时，保证减速有安全的电力及信号输入。

由图1及图2所示，推杆活塞由活塞杆3、环形密封圈27、环形密封圈24、螺旋推杆4、限位螺钉30、减速电机5、紧固螺栓10及密封垫圈26组成，通过二次加压的方式减轻传输高压气所带来的管路上的防护成本。环形密封圈27、环形密封圈24是本装置中主要的动密封原件，主要作用是隔绝储压腔和减速电机运行腔，并在减速电机5作用下，螺旋推杆4推动活塞杆3实现二级加压。减速电机5与下缸壁6通过紧固螺栓10及密封垫圈26实现密封，保证在装置运行过程中产生的高压或负压时，不会有水进入减速电机运行腔。减速电机5与螺旋推杆4通过花键形式连接，并且通过限位螺钉30限位，保证螺旋推杆4可以将减速电机5的扭矩转化为直线推拉力传递给活塞杆3。螺旋推杆4与活塞杆3间通过传力螺旋连接，实现推拉力传递。

单向密封装置为二级密封装置，在起到高压密封的同时提供密封双保险。由图1和图3所示，单向高压密封装置11由进气口11-1、紧固螺栓11-2、密封圈11-4、密封腔11-5、紧固螺母11-6、过滤棉芯11-7、一级顶塞11-11、金属橡胶组合密封圈11-8、一级密封阀芯11-12、一级弹簧11-9、一级导向通气套11-13、金属橡胶组合密封圈11-14、金属橡胶组合密封圈11-15、二级密封阀芯11-10、弹簧11-20、二级导向通气套11-16、二级顶塞11-19、螺栓11-17、密封垫片11-18组成。单向高压密封装置11与上缸壁1之间通过螺栓11-17进行螺纹连接，同时紧固力作用下，密封垫片11-18起到密封作用。

由图3所示，紧固螺栓11-2与紧固螺母11-6将进气口11-1、密封圈11-4及密封腔11-5紧固在一起实现进气口处密封，过滤棉芯11-7对从进气口11-1导入的气体进行最终过滤，防止杂质进入储压腔，影响触发及加压作动。一级顶塞11-11通过密封腔11-5的螺纹对金属橡胶组合密封圈11-8、一级导向通气套11-13及金属橡胶组合密封圈11-14进行螺旋压紧，实现密封。金属橡胶组合密封圈11-8的作用是保证一级顶塞11-11压紧金属橡胶组合密封圈11-14进而压紧一级导向通气套11-13的同时，不会把金属橡胶组合密封圈上的橡胶圈压坏，保证密封效果。同样二级顶塞11-19通过密封腔11-5的螺纹对金属橡胶组合密封圈11-15及二级导向通气套11-16进行螺旋压紧，实现密封。一级密封阀芯11-12是一级单向密封，当气体从进气口11-1进入是会推动一级密封阀芯11-12沿一级导向通气套11-13中心导向孔压缩弹簧11-9，气体经由一级导向通气套11-13流入下一级，二级密封阀芯11-10的作用方式与其相同。当停止导气进行二级增压时，高压气体作用于二级密封阀芯11-10右侧形成压力差，与二级弹簧11-20同时作用将二级密封阀芯11-10压在金属橡胶组合密封圈11-15上实现密封，而前一级的一级密封阀芯11-12起到双保险作用，在二级密封阀芯11-10未及时反应或压力差未达到很大值是起到二级密封作用。一级顶塞与一级密封阀芯相对的内表面为圆锥表面，实现与一级密封阀芯的形配合。

本发明公开一种基于推杆活塞的水下二级高压气泡源，现有的水下气泡源操作较为繁琐，同时传输高压气的管路大大增加气泡源成本。本发明旨在制造一种低成本且可实现水下多次作动的超高压气泡源。

气泡源工作工作过程如下：

步骤一：充气。

如图3及图1所示，气源从从进气口11-1导入，经过过滤棉芯11-7，推动一级密封阀芯11-12沿一级导向通气套11-13中心导向孔压缩弹簧11-9，气体经由一级导向通气套11-13流入下一级。气体流经密封腔11-5中部腔孔进入第二级密封腔，进而推动二级密封阀芯11-10沿二级导向通气套11-16中心导向孔压缩弹簧11-20，气体经由二级导向通气套11-16流入上缸壁1的储压腔内，等充气完成(即单向阀两侧气压大致相同)，切断气源。

步骤二：二级充压。

充气结束后，驱动减速电机5，减速电机5与螺旋推杆4通过花键传递扭矩，螺旋推杆4将减速电机5的扭矩转化为直线推力传递给活塞杆3螺旋推杆4推动活塞杆3实现二级加压。当压力达到预定压力后，减速电机5停机自锁，装置进入高压保压状态。高压气体作用于二级密封阀芯11-10右侧形成压力差，与弹簧11-20同时作用将二级密封阀芯11-10压在金属橡胶组合密封圈11-15上实现密封，而前一级的一级密封阀芯11-12起到双保险作用在二级密封阀芯11-10未及时反应或压力差未达到很大值是起到二级密封作用。

步骤三：释放气泡源。

启动电磁阀2，储压腔内气体，经由电磁阀2瞬间释放产生高压气泡，储压腔内压力迅速减小达到电磁阀2的临界压力，电磁阀关闭阻止储压腔内尾气对气泡造成影响，同时也防止电磁阀外的水进入储压腔。

步骤四：活塞回位。

驱动减速电机5反转，减速电机5与螺旋推杆4通过花键传递扭矩，螺旋推杆4将减速电机5的扭矩转化为直线拉力传递给活塞杆3，螺旋推杆4拉动活塞杆3，同时在减速电机运行腔内负压作用下，实现回位。

重复步骤一到步骤四实现连续作动。

此基于推杆活塞的水下二级高压气泡源，在环形密封圈27、环形密封圈24作用下时刻分隔储压腔和减速电机运行腔，同时仅采用单电磁阀控制，作动简单，不易产生结构故障，同时大大降低高压气泡装置的成本。

综上，本发明涉及水下气泡源领域，专利涉及一种可连续触发且可二次加压的超高压气泡源装置，主要由单向密封装置、气缸外壁及推杆活塞组成等组成。本发明的气泡源利用设计的单向密封装置实现二次加压时的可靠密封，单向密封装置连接气源和储压腔。二次加压通过减速电机和螺旋推杆组成，通过驱动电机推动活塞，压缩储压腔内的空气。整个气泡源在活塞处是动密封，有两个环形密封圈组成，通过但电磁阀控制气泡源触发和连发。