一种多功能的潜水器载人舱平衡阀及操作方法与流程

本发明涉及载人潜水器，尤其是一种多功能的潜水器载人舱平衡阀及操作方法。

背景技术：

1、载人潜水器是当前水下探索的主要工具之一，也是水下救生、人员输送的重要技术手段。载人潜水器均需设置载人舱，用来搭乘驾驶或援救人员，并将控制面板等非耐压/耐水设备布置于载人舱中。当潜水器在水下工作时，存在多种因素可能导致舱内气压升高：潜水器长时间在大深度工作时舱内环境温度可降至10℃以下，当潜水器上浮水面后舱内温度迅速上升(可高达40℃)，较大的温度变化会导致舱内气压大幅提高；潜水器在水下工作时间较长时，舱内由于人员呼吸、半闭式呼吸造成舱内压力升幅较大；当潜水器/潜水艇在水下作业过程中，存在开启舱口盖进行人员转移工况时，载人舱内需进行加压或补气操作，使载人舱内压力升高；载人舱可能存在气体泄漏等情况，也会引发舱内压力升高。载人舱内压升高会对舱体安全带来安全隐患，载人舱为骨架型壳体，能够承受较高的外界海水压力，但可承受内压较小，当载人舱内压超过可承受安全值(一般不大于2bar)后，会对载人舱壳体强度产生损伤，影响潜水器安全。同时，载人舱内压升高后，舱口盖内外侧存在压差，舱口盖开启难度较大，并会对操作人员带来安全隐患；此外，舱内压力升高会对人员身体舒适度产生一定影响，当潜水器上浮至水面后，在条件允许条件下需尽快将舱内降至常压环境，以提高舱内人员舒适度。

2、目前，潜水器载人舱平衡阀多为手动截止阀，安装于舱口盖上，当发生气体泄漏等情况导致舱内压力迅速增高时，无法第一时间完成泄压，载人舱壳体存在安全隐患；部分潜水器载人舱顶设置安全阀达到泄压目的，但安全阀一般通径较小，对于容积较大的载人舱，无法短时间内排出大量气体，且安全阀只能定压差开启，无法通过人工操作实现载人舱内外压力平衡的目的。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种多功能的潜水器载人舱平衡阀及操作方法，从而既能够在载人舱内外侧压差超过安全值时自动开启泄压，又能通过舱内气路控制或舱外人员手动操作的方式实现载人舱与外界大气的平衡，大幅提高了载人舱的安全性和舱内人员的舒适度，降低了舱口盖的开启难度。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种多功能的潜水器载人舱平衡阀，包括阀座，所述阀座上配合安装有阀体，阀座和阀体通过机械限位固定在潜水器载人舱壳体的安装支座上，阀体还通过阀体密封圈与载人舱壳体外部形成密封；阀座上通过紧固件安装有缸体，所述缸体底部配合安装有端盖，缸体内部配合安装有活塞杆，位于缸体内部的活塞杆上套有压缩弹簧，活塞杆一端伸出缸体并通过锁紧螺母连接拉杆，位于阀体的顶面还配合安装有阀帽，拉杆穿过阀帽的中心后安装吊环；端盖底部中心位置形成有气口a，缸体的一侧壁形成有气口b，气口a和气口b与电磁换向阀连接，电磁换向阀连接潜水器气源。

4、其进一步技术方案在于：

5、所述阀座上开有用于配合连接的法兰孔和螺纹孔。

6、所述阀体的截面呈“t”字型结构，阀体的内部中空。

7、所述缸体采用阶梯型圆柱壳体。

8、所述阀帽采用一体式结构。

9、所述阀帽为中心开设阶梯孔的圆台状压帽。

10、密封圈卡环通过螺纹联接固定于阀帽下方，密封卡环与阀帽形成密封圈卡槽，阀帽密封圈安装于密封圈卡槽内。

11、所述端盖的轴向方向设置有与驱动气路连接的螺纹孔。

12、所述端盖通过螺纹联接及o型圈密封与缸体形成密封腔体。

13、一种多功能的潜水器载人舱平衡阀的操作方法，包括如下操作过程：

14、(一)舱内超差自动泄压：

15、在初始状态时，电磁换向阀处于中位机能，压缩弹簧处于预压缩状态，提供的反弹力，并将活塞杆向下推至行程末端，活塞杆带动拉杆向下拉紧阀帽，阀帽与阀体接触挤压阀帽密封圈形成密封，使平衡阀处于关闭状态；当潜水器由于上述因素造成舱内环境压力升高，潜水器上浮至水面后舱内压力高于外部环境压力，阀帽受到载人舱内外侧压差造成的向上推力和压缩弹簧经活塞杆、拉杆传递的向下反弹力，当舱内外压差达到设定安全值时，阀帽受到的推力大于压缩弹簧提供的向下反弹力，阀帽向上抬起与阀体分离，并带动拉杆连同活塞杆向上伸出，平衡阀开启，舱内气体经平衡阀底部通气孔进入阀体内部，沿阀体与阀帽间的间隙向外界排气，待舱内气压降低与外界压差小于设定安全值后，阀帽受到的推力小于压缩弹簧提供的向下反弹力，阀帽向下回落与阀体贴紧，平衡阀重新关闭；

16、(二)舱内气压控制平衡阀开启：

17、当潜水器上浮至水面后，舱内气压升高低于平衡阀设定值时，可通过舱内气压控制平衡阀开启的方式使载人舱压力与外界压力平衡，此时，切换电磁换向阀至右位，使平衡阀气口a进气，气口b排气，在气压驱动下活塞杆受到较大的向上推力，克服压缩弹簧反弹力向上伸出，进而推动拉杆将阀帽抬起并与阀体分离，平衡阀开启实现载人舱内外侧压力均衡；

18、(三)舱外手动控制平衡阀开启：

19、当潜水器吊放至甲板后，舱外工作人员在开启载人舱舱口盖前，通过手动方式实现载人舱内与外界大气间的压力平衡，此时，舱外工作人员以较小的力向上拉动吊环，带动拉杆将阀帽提起并与阀体分离，进而开启平衡阀使载人舱内外侧压力均衡，以便开启舱口盖；

20、(四)舱内气压控制平衡阀锁紧：

21、当潜水器在水面遇到较大风浪无法快速起吊时，风浪对阀帽较大的冲击可能克服压缩弹簧提供的预压缩力使阀帽与阀体的密封失效，造成载人舱渗水，此时切换电磁换向阀至左位，使平衡阀气口b进气，气口a排气，在气压驱动下活塞杆受到较大的向下推力，带动拉杆在吊环的作用下拉动阀帽牢牢贴紧在阀体上，保证平衡阀密封可靠，避免载人舱渗水现象发生；当潜水器吊放至甲板后，舱外工作人员在开启载人舱舱口盖前，还可以通过手动方式实现载人舱内与外界大气间的压力平衡，此时，舱外工作人员用手握住吊环向上拉动，带动拉杆将阀帽提起并与阀体分离，进而开启平衡阀使载人舱内外侧压力均衡，以便开启舱口盖。

22、本发明的有益效果如下：

23、本发明结构紧凑、合理，操作方便，接口通用，卸荷压力可调，适用于多种功能形式的潜水器载人舱，适用性广；具备超差自动泄压、压力平衡和应急闭合等多种功能，功能性强；可通过舱压驱动、气压驱动和手动等多种模式控制，可靠度高。

技术特征：

1.一种多功能的潜水器载人舱平衡阀，其特征在于：包括阀座(1)，所述阀座(1)上配合安装有阀体(2)，阀座(1)和阀体(2)通过机械限位固定在潜水器载人舱壳体的安装支座上，阀体(2)还通过阀体密封圈(3)与载人舱壳体外部形成密封；阀座(1)上通过紧固件安装有缸体(11)，所述缸体(11)底部配合安装有端盖(13)，缸体(11)内部配合安装有活塞杆(10)，位于缸体(11)内部的活塞杆(10)上套有压缩弹簧(12)，活塞杆(10)一端伸出缸体(11)并通过锁紧螺母(9)连接拉杆(8)，位于阀体(2)的顶面还配合安装有阀帽(4)，拉杆(8)穿过阀帽(4)的中心后安装吊环(7)；端盖(13)底部中心位置形成有气口a，缸体(11)的一侧壁形成有气口b，气口a和气口b与电磁换向阀(15)连接，电磁换向阀(15)连接潜水器气源(14)。

2.如权利要求1所述的一种多功能的潜水器载人舱平衡阀，其特征在于：所述阀座(1)上开有用于配合连接的法兰孔和螺纹孔。

3.如权利要求1所述的一种多功能的潜水器载人舱平衡阀，其特征在于：所述阀体(2)的截面呈“t”字型结构，阀体(2)的内部中空。

4.如权利要求1所述的一种多功能的潜水器载人舱平衡阀，其特征在于：所述缸体(11)采用阶梯型圆柱壳体。

5.如权利要求1所述的一种多功能的潜水器载人舱平衡阀，其特征在于：所述阀帽(4)采用一体式结构。

6.如权利要求1所述的一种多功能的潜水器载人舱平衡阀，其特征在于：所述阀帽(4)为中心开设阶梯孔的圆台状压帽。

7.如权利要求1所述的一种多功能的潜水器载人舱平衡阀，其特征在于：密封圈卡环(5)通过螺纹联接固定于阀帽(4)下方，密封卡环(5)与阀帽(4)形成密封圈卡槽，阀帽密封圈(6)安装于密封圈卡槽内。

8.如权利要求1所述的一种多功能的潜水器载人舱平衡阀，其特征在于：所述端盖(13)的轴向方向设置有与驱动气路连接的螺纹孔。

9.如权利要求1所述的一种多功能的潜水器载人舱平衡阀，其特征在于：所述端盖(13)通过螺纹联接及o型圈密封与缸体(11)形成密封腔体。

10.一种如权利要求1所述的多功能的潜水器载人舱平衡阀的操作方法，其特征在于：包括如下操作过程：

技术总结
一种多功能的潜水器载人舱平衡阀及操作方法，包括阀座和阀体，其通过机械限位固定在潜水器载人舱壳体的安装支座上，阀座上通过紧固件安装有缸体，其底部配合安装有端盖，缸体内部配合安装有活塞杆，位于缸体内部的活塞杆上套有压缩弹簧，活塞杆一端伸出缸体并通过锁紧螺母连接拉杆，位于阀体的顶面还配合安装有阀帽，拉杆穿过阀帽的中心后安装吊环；端盖底部中心位置形成有气口A，缸体的一侧壁形成有气口B，气口A和气口B与电磁换向阀连接，电磁换向阀连接潜水器气源。工作灵活，方便的实现载人舱与外界大气的平衡，大幅提高了载人舱的安全性和舱内人员的舒适度，降低了舱口盖的开启难度。

技术研发人员：季红涛,于翔宇,韩俊,陈志达,马云祥,张小献,古浪
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24