專利名稱：剖面浮標(biāo)自動(dòng)保壓泵站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及試驗(yàn)設(shè)備，特別是涉及能夠模擬海下實(shí)際壓力環(huán)境 的試驗(yàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
國(guó)際ARG0全球海洋觀測(cè)網(wǎng)是一個(gè)世界沿海國(guó)家支持和參與的大型 海洋觀測(cè)計(jì)劃，在全球大洋中每隔3個(gè)經(jīng)、緯度布放一臺(tái)ARG0衛(wèi)星跟蹤 浮標(biāo)，組成一個(gè)由3300個(gè)浮標(biāo)組成的龐大的ARGO全球觀測(cè)網(wǎng)，進(jìn)行全 球海洋環(huán)境同步觀測(cè)。ARGO全球海洋觀測(cè)網(wǎng)的目的是快速、準(zhǔn)確、大范 圍收集全球海洋次表層的海水溫度鹽度剖面資料，以提高氣候預(yù)報(bào)的精 度，有效防御全球日益嚴(yán)重的氣候?yàn)?zāi)害給人類造成的威脅。
ARGO衛(wèi)星跟蹤浮標(biāo)為中性剖面探測(cè)漂流浮標(biāo)，采用通過(guò)自身體積的 改變實(shí)現(xiàn)在大海中下潛和上浮，在上升過(guò)程中完成海洋剖面測(cè)量，實(shí)現(xiàn) 快速、準(zhǔn)確測(cè)量海水溫度和鹽度的剖面數(shù)據(jù)。
中性剖面探測(cè)漂流浮標(biāo)為圓柱狀結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖l)，圓柱形耐壓殼體上 端外部設(shè)置通訊天線1、 CTD測(cè)量傳感器2和壓力傳感器3，耐壓殼體8 下端外部設(shè)置盛油皮囊10。盛油皮囊10連通耐壓殼體內(nèi)的液壓柱塞泵7， 柱塞泵7將液壓油向皮囊10內(nèi)注入或從皮囊內(nèi)抽出，使盛油皮囊膨脹或 收縮。
中性剖面探測(cè)漂流浮標(biāo)布放海上后，自動(dòng)潛入水下，隨海流保持中 性自由漂浮，壓力傳感器3連續(xù)測(cè)量海水壓力，在到達(dá)預(yù)定深度后，柱 塞7向盛油皮囊10內(nèi)注油，使盛油皮囊膨脹，浮標(biāo)的整體體積和浮力增 大并上浮，在浮標(biāo)的上浮過(guò)程中CTD測(cè)量傳感器2不斷測(cè)量海水的溫度、 鹽度和深度數(shù)據(jù)，到達(dá)海面后由衛(wèi)星發(fā)射機(jī)通過(guò)天線1將采集的測(cè)量數(shù) 據(jù)傳送給用戶。當(dāng)完成測(cè)量數(shù)據(jù)傳送后，剖面探測(cè)浮標(biāo)又自動(dòng)下沉并開(kāi) 始下一個(gè)自動(dòng)循環(huán)探測(cè)過(guò)程下潛達(dá)到預(yù)定深度，然后上浮并進(jìn)行測(cè)量， 到達(dá)海面后發(fā)送采集的測(cè)量數(shù)據(jù)。剖面探測(cè)浮標(biāo)要在海中反復(fù)進(jìn)行下沉、 上浮的自動(dòng)循環(huán)探測(cè)過(guò)程，可連續(xù)工作二年以上。
剖面探測(cè)浮標(biāo)是靠浮標(biāo)體底部一個(gè)可改變體積的盛油皮囊10，使其獲得不同的凈浮力來(lái)實(shí)現(xiàn)下潛、上升和深度控制。盛油皮囊的膨脹和收縮又是通過(guò)液壓注塞泵向盛油皮囊內(nèi)注入或抽出液壓油來(lái)實(shí)現(xiàn)的，以液
壓注塞泵7為主的浮標(biāo)注油系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況關(guān)系到整個(gè)剖面探測(cè)浮標(biāo)的性能。因此，為了提高剖面浮標(biāo)的工作可靠性，在剖面浮標(biāo)的制作及其檢測(cè)過(guò)程中，需要逐一檢驗(yàn)浮標(biāo)注油系統(tǒng)的長(zhǎng)期工作性能，觀察液壓注塞泵控制電路的電流變化情況，及其相應(yīng)的盛油皮囊體積變化狀況。剖面探測(cè)浮標(biāo)工作在海水中，觀察浮標(biāo)盛油皮囊體積變化狀況，需要在水壓條件下試驗(yàn)浮標(biāo)皮囊膨脹和收縮的體積變化。
由于海洋的巨大，水下周圍環(huán)境的壓力是不變的，因此，剖面浮標(biāo)的試驗(yàn)和檢測(cè)需要在盛油皮囊體積變化時(shí)外界水壓力始終保持不變的環(huán)境條件下進(jìn)行?，F(xiàn)有技術(shù)的用于水下儀器壓力試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室壓力罐體積較小，進(jìn)行剖面浮標(biāo)試驗(yàn)時(shí)，盛油皮囊的體積膨脹使周圍壓力急劇升高，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)試，還會(huì)給浮標(biāo)體的安全帶來(lái)危害。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型推出一種能夠模擬水下壓力環(huán)境的試驗(yàn)裝置，通過(guò)與自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)連通的試驗(yàn)壓力罐，建立盛油皮囊體積變化而皮囊外界水壓始終保持不變、同時(shí)又能夠觀察浮標(biāo)內(nèi)部工作狀況的剖面浮標(biāo)自動(dòng)保壓泵站測(cè)試裝置。
本實(shí)用新型涉及的剖面浮標(biāo)自動(dòng)保壓泵站由試驗(yàn)壓力罐和自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)構(gòu)成。
試驗(yàn)壓力罐為密封盛水的可控壓力試驗(yàn)罐，試驗(yàn)時(shí)浮標(biāo)盛油皮囊密封在壓力試驗(yàn)罐內(nèi)。試驗(yàn)壓力罐與自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)由管路連通。
自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)包括蓄能器、溢流閥、油水分離動(dòng)平衡室、高壓泵，高壓泵通過(guò)溢流閥連接蓄能器，蓄能器通過(guò)油管連通油水分離動(dòng)平衡室，油水分離動(dòng)平衡室通過(guò)水管連通試驗(yàn)壓力罐。自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)通過(guò)高壓泵提供高壓油、油水分離動(dòng)平衡室的壓力傳遞以及蓄能器和溢流閥的壓力控制，為試驗(yàn)壓力罐內(nèi)部提供保持穩(wěn)定的水壓。在試驗(yàn)壓力罐內(nèi)浮標(biāo)盛油皮囊體積變化的狀況下，皮囊外的水壓始終保持不變。-
高壓泵與油箱連接，負(fù)責(zé)將油箱內(nèi)的油通過(guò)溢流閥和蓄能器壓入油水分離動(dòng)平衡室的油腔。
4油水分離動(dòng)平衡室包括兩個(gè)密封腔室，分別盛有水和油，兩個(gè)密封腔室中間由密封活塞相隔。油水分離動(dòng)平衡室的水腔與試驗(yàn)壓力罐內(nèi)部連通，油水分離動(dòng)平衡室的油腔與蓄能器相通。
蓄能器為鋼制耐壓罐體，內(nèi)部有一皮囊，皮囊內(nèi)充有一定量的氮?dú)狻Ｗ詣?dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)內(nèi)沒(méi)有壓力時(shí)，氮?dú)馄つ页錆M蓄能器， 一旦系統(tǒng)內(nèi)形成壓力，氮?dú)馄つ冶粔嚎s，油充進(jìn)蓄能器，外界壓力消失后，氮?dú)馄つ遗蛎洠捅慌懦鲂钅芷?。蓄能器的作用是增加保壓系統(tǒng)內(nèi)高壓油量。
溢流閥的作用是將高壓泵壓入的部分過(guò)量油溢流出，防止系統(tǒng)由于泵啟動(dòng)壓力過(guò)沖。
應(yīng)用剖面浮標(biāo)自動(dòng)保壓泵站進(jìn)行浮標(biāo)試驗(yàn)和檢測(cè)時(shí)，浮標(biāo)底端密封在試驗(yàn)壓力罐腔體內(nèi)，盛油皮囊置于試驗(yàn)壓力罐的水中。試驗(yàn)壓力罐內(nèi)的水壓，即盛油皮囊外部的水壓，可以根據(jù)需要試驗(yàn)的水下深度進(jìn)行設(shè)定，以便提供不同深度的水壓環(huán)境進(jìn)行盛油皮囊體積變化試驗(yàn)。
高壓泵通過(guò)溢流閥、蓄能器將高壓油打入油水分離動(dòng)平衡室的油腔中，高壓油推動(dòng)密封腔室之間的密封活塞，使水腔體積縮小和壓力升高。油水分離動(dòng)平衡室的水腔與試驗(yàn)壓力罐內(nèi)部連通，隨著水腔壓力升高，試驗(yàn)壓力罐內(nèi)的水壓也增加，試驗(yàn)壓力罐內(nèi)的水壓達(dá)到設(shè)定值并與油水分離動(dòng)平衡室的水腔和油腔壓力平衡。
試驗(yàn)壓力罐內(nèi)的壓力由自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)控制。
當(dāng)盛油皮囊體積增大時(shí)，試驗(yàn)壓力罐內(nèi)的水壓傳遞到油水分離動(dòng)平衡室水腔中，水腔中水壓增大，推動(dòng)密封活塞壓縮油腔內(nèi)的油，油壓升高，油被推進(jìn)蓄能器，通過(guò)氮?dú)鈮嚎s緩沖后，多余的油被溢流閥溢流。則在試驗(yàn)壓力罐內(nèi)，盛油皮囊體積增大而欲增大的水壓，通過(guò)溢流閥油的溢流出而消減，保持試驗(yàn)壓力罐內(nèi)的水壓不變。
當(dāng)盛油皮囊體積縮小時(shí)，油水分離動(dòng)平衡室水腔的水壓減小，較高的油壓推動(dòng)密封活塞壓縮水腔內(nèi)的水，水壓升高。油腔的油被蓄能器的油補(bǔ)充，而蓄能器的油又被高壓泵通過(guò)溢流閥源源不斷地補(bǔ)充，保持整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡。則在試驗(yàn)壓力罐內(nèi)，盛油皮囊體積縮小而欲縮小的水壓，通過(guò)溢流閥油的補(bǔ)充，保持試驗(yàn)壓力罐內(nèi)的水壓不變。
本實(shí)用新型涉及的剖面浮標(biāo)自動(dòng)保壓泵站，通過(guò)自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)使試驗(yàn)壓力罐內(nèi)浮標(biāo)盛油皮囊的外界水壓在皮囊體積變化時(shí)始終保持不變，為浮標(biāo)的試驗(yàn)和檢測(cè)提供符合海洋使用現(xiàn)場(chǎng)的水下壓力環(huán)境條件，有利于提高剖面浮標(biāo)產(chǎn)品的可靠性。
同時(shí)，自動(dòng)保壓泵站在盛油皮囊周圍建立的壓力環(huán)境，有助于在浮標(biāo)盛油皮囊注油時(shí)將油路系統(tǒng)的空氣排干凈，避免體積隨壓力變化的氣體進(jìn)入液壓系統(tǒng)而使浮標(biāo)下沉深度不確定，從而避免浮標(biāo)測(cè)量不準(zhǔn)確的剖面數(shù)據(jù)資料出現(xiàn)。


圖1為中性剖面探測(cè)漂流浮標(biāo)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為剖面浮標(biāo)自動(dòng)保壓泵站結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記說(shuō)明
1、通訊天線2、CTD傳感器
3、壓力傳感器4、平衡環(huán)
5、控制電路板6、減速電機(jī)
7、液壓柱塞泵8、耐壓殼體
9、電池組10、盛油皮囊
11、高壓泵12、油水分離動(dòng)平衡室
13、浮標(biāo)14、水管
15、試驗(yàn)壓力罐16、蓄能器
17、,溢流閥18、,油管
19、,油箱
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。
圖2顯示本實(shí)用新型涉及的剖面浮標(biāo)自動(dòng)保壓泵站的組成結(jié)構(gòu)。如圖2所示，剖面浮標(biāo)自動(dòng)保壓泵站由試驗(yàn)壓力罐15和自動(dòng)穩(wěn)壓系
統(tǒng)構(gòu)成。試驗(yàn)壓力罐與自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)由管路連通。
自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)包括蓄能器16、溢流閥17、油水分離動(dòng)平衡室12、
高壓泵11。高壓泵11通過(guò)溢流閥17連接蓄能器16，蓄能器16通過(guò)油
管18連通油水分離動(dòng)平衡室12，油水分離動(dòng)平衡室12通過(guò)水管14連
通試驗(yàn)壓力罐15。高壓泵11與油箱19連接，負(fù)責(zé)將油箱19內(nèi)的油通過(guò)溢流閥17和蓄能器16壓入油水分離動(dòng)平衡室12。
油水分離動(dòng)平衡室12包括兩個(gè)密封腔室，分別盛有水和油，兩個(gè)密封腔室中間由密封活塞相隔。油水分離動(dòng)平衡室12的水腔通過(guò)水管14與試驗(yàn)壓力罐15內(nèi)部連通，油水分離動(dòng)平衡室12的油腔通過(guò)油管18與蓄能器16相通。
蓄能器16為鋼制耐壓罐體，內(nèi)部有一皮囊，皮囊內(nèi)充有一定量的氮?dú)?，蓄能?6的皮囊通過(guò)油管18與油水分離動(dòng)平衡室12的油腔連通。溢流閥17通過(guò)油管分別與高壓泵11和蓄能器16連通。剖面浮標(biāo)自動(dòng)保壓泵站可將浮標(biāo)盛油皮囊密封在壓力試驗(yàn)罐內(nèi)，自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)使試驗(yàn)壓力罐內(nèi)浮標(biāo)盛油皮囊的外界水壓在皮囊體積變化時(shí)始終保持不變，為浮標(biāo)的試驗(yàn)和檢測(cè)提供符合海洋使用現(xiàn)場(chǎng)的水下壓力環(huán)境條件。
權(quán)利要求1、一種剖面浮標(biāo)自動(dòng)保壓泵站，其特征在于由試驗(yàn)壓力罐和自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)構(gòu)成，試驗(yàn)壓力罐為密封盛水的可控壓力試驗(yàn)罐，試驗(yàn)時(shí)浮標(biāo)盛油皮囊密封在壓力試驗(yàn)罐內(nèi)，試驗(yàn)壓力罐與自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)由管路連通；自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)包括蓄能器、溢流閥、油水分離動(dòng)平衡室、高壓泵，高壓泵通過(guò)溢流閥連接蓄能器，蓄能器連通油水分離動(dòng)平衡室，油水分離動(dòng)平衡室連通試驗(yàn)壓力罐；自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)通過(guò)高壓泵提供高壓油、油水分離動(dòng)平衡室的壓力傳遞以及蓄能器和溢流閥的壓力控制，為試驗(yàn)壓力罐內(nèi)部提供保持穩(wěn)定的水壓，在試驗(yàn)壓力罐內(nèi)浮標(biāo)盛油皮囊體積變化的狀況下，皮囊外的水壓始終保持不變。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的剖面浮標(biāo)自動(dòng)保壓泵站，其特征在于，油 水分離動(dòng)平衡室包括兩個(gè)密封腔室，分別盛有水和油，兩個(gè)密封腔室中 間由密封活塞相隔；油水分離動(dòng)平衡室的水腔通過(guò)水管與試驗(yàn)壓力罐內(nèi) 部連通，油水分離動(dòng)平衡室的油腔通過(guò)油管與蓄能器相通。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的剖面浮標(biāo)自動(dòng)保壓泵站，其特征在于，蓄 能器為鋼制耐壓罐體，內(nèi)部有一皮囊，皮囊內(nèi)充有氮?dú)?；自?dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng) 內(nèi)沒(méi)有壓力時(shí)，氮?dú)馄つ页錆M蓄能器， 一旦系統(tǒng)內(nèi)形成壓力，氮?dú)馄つ?被壓縮，油充進(jìn)蓄能器，外界壓力消失后，氮?dú)馄つ遗蛎?，油被排出?能器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的剖面浮標(biāo)自動(dòng)保壓泵站，其特征在于，溢 流閥通過(guò)油管分別與高壓泵和蓄能器連通。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)的剖面浮標(biāo)自動(dòng)保壓泵站由試驗(yàn)壓力罐和自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)構(gòu)成，為ARGO衛(wèi)星跟蹤浮標(biāo)的試驗(yàn)和檢測(cè)提供符合海洋使用現(xiàn)場(chǎng)的水下壓力環(huán)境條件。自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)包括蓄能器、溢流閥、油水分離動(dòng)平衡室、高壓泵，高壓泵通過(guò)溢流閥連接蓄能器，蓄能器通過(guò)油管連通油水分離動(dòng)平衡室，油水分離動(dòng)平衡室通過(guò)水管連通試驗(yàn)壓力罐。自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)通過(guò)高壓泵提供高壓油、油水分離動(dòng)平衡室的壓力傳遞以及蓄能器和溢流閥的壓力控制，在試驗(yàn)壓力罐內(nèi)浮標(biāo)盛油皮囊體積變化的狀況下，保障皮囊外的水壓始終保持不變。
文檔編號(hào)G01C13/00GK201408005SQ200920096060
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者商紅梅, 張少永, 張文良, 楊慶保, 鄔海強(qiáng) 申請(qǐng)人:國(guó)家海洋技術(shù)中心