一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置制造方法
【專利摘要】一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置，包括運載裝置殼體，設(shè)于運載裝置殼體內(nèi)的動力系統(tǒng)，動力系統(tǒng)上設(shè)有與大氣相通的進氣管，還設(shè)有排氣管，排氣管前端設(shè)有排氣口；運載裝置殼體內(nèi)還設(shè)有用于給排出氣體增壓的空壓機，空壓機的增壓管出口位于排氣口內(nèi)，在排氣管內(nèi)增壓管出口之前的位置設(shè)有單向閥，在單向閥于增壓管出口之間還設(shè)有防水閥；在防水閥的一側(cè)設(shè)有活塞筒，活塞筒內(nèi)設(shè)有活塞，活塞與防水閥連接，增壓管與活塞筒連通。本實用新型可以利用空壓機產(chǎn)生的高壓氣體推動活塞垂直向下運動，從而啟閉防水閥，使動力系統(tǒng)排出廢氣。當(dāng)停止工作時，活塞在海水壓力、浮力和彈簧的作用下垂直向上運動，使防水閥關(guān)閉，從而外界海水不會涌入排氣管。
【專利說明】一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及水下運載裝置的排氣裝置，特別是一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋面積大約占地球表面積的70 %，水量約占地球上總水量的97%左右，蘊藏豐富的資源，具有重要的戰(zhàn)略價值。面對目前世界人口急劇膨脹、陸地資源日益枯竭、環(huán)境不斷惡化這三大問題，人類把未來發(fā)展的希望寄托于尚未得到充分開發(fā)的海洋。世界各國紛紛將開發(fā)海洋、發(fā)展海洋經(jīng)濟和海洋產(chǎn)業(yè)作為國家發(fā)展的重要戰(zhàn)略舉措，并把21世紀(jì)稱為海洋資源開發(fā)的新世紀(jì)。海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)是開發(fā)利用海洋資源的物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)，海洋開發(fā)的大量采樣、勘探和作業(yè)等任務(wù)，須由攜帶有各種裝置、設(shè)備和科技人員的各類水下裝備完成。
[0003]這些水下裝備的動力系統(tǒng)一般都是發(fā)動機，它們在工作過程中要克服外界的海水背壓，才能不斷地吸氣、排氣正常工作。如遇到較為惡劣的氣候，受海流或涌浪的影響，排氣背壓還將產(chǎn)生較大的波動性。因此，急需一種排氣方法來解決水下裝備的排氣背壓問題。同時，有資料顯示采用水下排氣方式不僅能減少空氣中的排氣噪聲和紅外輻射，而且還能在狹小的空間內(nèi)布置排氣系統(tǒng)。這表明，在水下裝備上采用水下排氣方式是未來的發(fā)展趨勢，有必要研究水下排氣方式的排氣背壓問題。
[0004]目前，國內(nèi)外有兩種實現(xiàn)水下排氣的方法，分別為水下負壓區(qū)排氣和水下動力與結(jié)構(gòu)混合增壓排氣。如圖4所示，在船底設(shè)計和安裝水動力裝置，當(dāng)船高速行駛時，在該裝置的末端、船體的底部出現(xiàn)不規(guī)則的、紊亂的漩渦流動狀況。根據(jù)理想流體理論，由于漩渦不可能將旋轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)化為勢能，因而尾渦區(qū)內(nèi)的壓力總是低于裝置前端的壓力，即在裝置的末端形成負(低)壓區(qū)域。但是負(低)壓區(qū)域的大小受航速、水深、橫距及船型的影響較大，這給水下負(低)壓區(qū)排氣方式的實現(xiàn)帶來了很大的難度。
[0005]中國專利文獻CN102840022A申請?zhí)?201210314590.6公開了一種水下動力與結(jié)
構(gòu)混合增壓排氣裝置，一種水下混合增壓排氣裝置，包括與大氣相通的運載裝置殼體，設(shè)于運載裝置殼體內(nèi)的動力系統(tǒng)，動力系統(tǒng)上設(shè)有排氣管，排氣管前端設(shè)有排氣口，所述的排氣管靠近排氣口的位置設(shè)有單向排氣閥，還設(shè)有用于給排出氣體增壓的空壓機，空壓機的排氣出口位于單向排氣閥和排氣口之間。本實用新型提供的一種水下混合增壓排氣裝置，通過采用外置的空壓機，利用空壓機產(chǎn)生的高壓氣體克服外界海水背壓，在排氣管末端叉管內(nèi)形成“氣泡”，使動力系統(tǒng)排出的廢氣能順利排到外界環(huán)境中。當(dāng)停止工作時，閥芯在海水作用力下與閥座緊密貼合，阻止海水灌入動力系統(tǒng)中。通過控制空壓機的增壓排氣，以使叉管內(nèi)的壓力保持恒定，減少了空壓機的無效工作時間。存在的問題是，單向排氣閥的排氣由排氣管的廢氣驅(qū)動開啟，防水倒灌功能不強，因此急需一種能夠同時解決水下排氣背壓問題和實現(xiàn)海水倒灌功能的排氣方式。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置，工作時排氣管道上的防水閥開啟，廢氣順利排出；停止工作時防水閥自動關(guān)閉，外界海水不會灌入排氣管內(nèi)。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置，包括運載裝置殼體，設(shè)于運載裝置殼體內(nèi)的動力系統(tǒng)，動力系統(tǒng)上設(shè)有與大氣相通的進氣管，還設(shè)有排氣管，排氣管前端設(shè)有排氣口 ；運載裝置殼體內(nèi)還設(shè)有用于給排出氣體增壓的空壓機，空壓機的增壓管出口位于排氣口內(nèi)，在排氣管內(nèi)增壓管出口之前的位置設(shè)有單向閥，在單向閥于增壓管出口之間還設(shè)有防水閥；
[0008]在防水閥的一側(cè)設(shè)有活塞筒，活塞筒內(nèi)設(shè)有活塞，活塞與防水閥連接，增壓管與活塞筒連通，以使通入高壓空氣后活塞帶動防水閥開啟。
[0009]所述的增壓管出口位于導(dǎo)流帽內(nèi)，增壓管出口處設(shè)有叉管。
[0010]排氣管上設(shè)有防水環(huán)，防水閥的一側(cè)與防水環(huán)鉸接，防水閥上設(shè)有使防水閥與防水環(huán)之間趨于密封的彈簧；
[0011]防水閥在鉸接的位置與曲柄固接，曲柄與連桿的一端鉸接，活塞筒的側(cè)壁設(shè)有槽孔，活塞上的銷軸穿出槽孔與連桿的另一端鉸接，在活塞的兩端設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，在運行過程中，兩端密封結(jié)構(gòu)的距離完全覆蓋槽孔的范圍。
[0012]增壓管上設(shè)有斜角三通接頭，斜角三通接頭與斜角兩通接頭連接，斜角兩通接頭與活塞筒的上端連通；
[0013]活塞筒的下端通過傾斜管路與導(dǎo)流罩的外壁連通。
[0014]所述的增壓管上還設(shè)有單向閥。
[0015]所述的防水環(huán)上設(shè)有環(huán)形的凹陷結(jié)構(gòu)，防水閥上相應(yīng)地位置設(shè)有環(huán)形的凸起結(jié)構(gòu)，環(huán)形的凹陷結(jié)構(gòu)和環(huán)形的凸起結(jié)構(gòu)之間形成密封配合。
[0016]所述的活塞直徑大于斜角兩通接頭或斜角三通接頭中的最小通徑，在活塞筒的上端設(shè)有縮徑段，活塞筒通過縮徑段與斜角兩通接頭連接。
[0017]所述的活塞直徑還大于增壓管出口的最小通徑。
[0018]所述的活塞開有通孔，通孔的直徑小于斜角兩通接頭的管道直徑。
[0019]本實用新型提供的一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置，可以利用空壓機產(chǎn)生的高壓氣體推動活塞垂直向下運動，從而啟閉防水閥，使得高低壓氣體在叉管內(nèi)迅速混合，增加排氣壓力，使動力系統(tǒng)排出的廢氣排放到外界環(huán)境中。當(dāng)停止工作時，活塞在海水壓力、浮力和彈簧的作用下垂直向上運動，使防水閥關(guān)閉，從而外界海水不會涌入排氣管。本實用新型大幅強化了防水倒灌功能，且不會影響動力系統(tǒng)排出廢氣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明:
[0021]圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本實用新型中防水閥部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為本實用新型中導(dǎo)流罩部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4為現(xiàn)有技術(shù)中水下負壓區(qū)排氣的結(jié)構(gòu)示意圖。[0025]圖中:進氣管1，運載裝置殼體2，動力系統(tǒng)3，排氣管4，單向閥5，導(dǎo)流帽6，直角兩通接頭7，叉管8，底板9，空壓機10，增壓管11，單向閥12，導(dǎo)流罩13，活塞14，活塞筒15，斜角兩通接頭16，斜角三通接頭17，防水閥18，防水環(huán)19，曲柄20，連桿21，通氣孔22，環(huán)形的凸起結(jié)構(gòu)23，環(huán)形的凹陷結(jié)構(gòu)24，環(huán)形密封圈25，槽孔26，上隔板27，下隔板28，傾斜管路29。
【具體實施方式】
[0026]如圖廣3中，一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置，包括運載裝置殼體2，設(shè)于運載裝置殼體2內(nèi)的動力系統(tǒng)3，動力系統(tǒng)3上設(shè)有與大氣相通的進氣管1，還設(shè)有排氣管4，排氣管4前端設(shè)有排氣口 ；運載裝置殼體2內(nèi)還設(shè)有用于給排出氣體增壓的空壓機9，空壓機9的增壓管11出口位于排氣口內(nèi)，在排氣管4內(nèi)增壓管11出口之前的位置設(shè)有單向閥5，在單向閥5于增壓管11出口之間還設(shè)有防水閥18 ；
[0027]在防水閥18的一側(cè)設(shè)有活塞筒15，活塞筒15內(nèi)設(shè)有活塞14，活塞14與防水閥18連接，增壓管11與活塞筒15連通，以使通入高壓空氣后活塞14帶動防水閥18開啟。由此結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)由空壓機9的高壓空氣推動活塞14下行，從而開啟防水閥18排氣，而在活塞筒15內(nèi)沒有通入高壓空氣時，防水閥18封閉，避免水倒灌。
[0028]優(yōu)選的機構(gòu)如圖1中，所述的增壓管11出口位于導(dǎo)流帽6內(nèi)，增壓管11出口處設(shè)有叉管8。由此結(jié)構(gòu)，增壓管11在給活塞筒15通入高壓空氣時，同時也靠排氣管4提供增壓，輔助排氣。
[0029]優(yōu)選的機構(gòu)如圖f 3中，排氣管4上設(shè)有防水環(huán)19，防水閥18的一側(cè)與防水環(huán)19鉸接，防水閥18上設(shè)有使防水閥18與防水環(huán)19之間趨于密封的彈簧；
[0030]如圖3中，防水閥18在鉸接的位置與曲柄20固接，曲柄20與連桿21的一端鉸接，活塞筒15的側(cè)壁設(shè)有槽孔26，活塞14上的銷軸穿出槽孔26與連桿21的另一端鉸接，在活塞14的兩端設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，在運行過程中，兩端密封結(jié)構(gòu)的距離完全覆蓋槽孔26的范圍。由此結(jié)構(gòu)，由活塞14的上下運動帶動防水閥18旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)防水閥18的啟閉。
[0031]增壓管11上設(shè)有斜角三通接頭17，斜角三通接頭17與斜角兩通接頭16連接，斜角兩通接頭16與活塞筒15的上端連通；
[0032]優(yōu)選的結(jié)構(gòu)如圖3中，活塞筒15的下端通過傾斜管路29與導(dǎo)流罩13的外壁連通。本例中，活塞采用整體比重小于水的結(jié)構(gòu)，例如在活塞中設(shè)置空腔。由此結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)當(dāng)活塞14下行時排氣。而在沒有高壓空氣進入活塞筒15時，水會從傾斜管路29進入到活塞14的下方，從而在水的浮力，配合彈簧力的作用下，使防水閥18關(guān)閉。
[0033]優(yōu)選的結(jié)構(gòu)如圖1中，所述的增壓管11上還設(shè)有單向閥12。設(shè)置的單向閥12避免水倒灌入增壓管11內(nèi)。
[0034]所述的防水環(huán)19上設(shè)有環(huán)形的凹陷結(jié)構(gòu)24，防水閥18上相應(yīng)地位置設(shè)有環(huán)形的凸起結(jié)構(gòu)23，環(huán)形的凹陷結(jié)構(gòu)24和環(huán)形的凸起結(jié)構(gòu)23之間形成密封配合。由此結(jié)構(gòu)，形成更好的配合。
[0035]所述的活塞14直徑大于斜角兩通接頭16或斜角三通接頭17中的最小通徑，在活塞筒15的上端設(shè)有縮徑段，活塞筒15通過縮徑段與斜角兩通接頭16連接。由此結(jié)構(gòu)，確保活塞14產(chǎn)生足夠的推動力帶動防水閥18動作。[0036]所述的活塞14直徑還大于增壓管11出口的最小通徑。由此結(jié)構(gòu)，確?；钊?4獲得足夠的氣動壓力。
[0037]本實用新型裝置是這樣實現(xiàn)的:如圖1所示，為確保水下動力系統(tǒng)3順暢排氣，同時防止海水灌入動力系統(tǒng)3而損壞設(shè)備，采用的方法:一是在排氣管4上適當(dāng)位置設(shè)置單向閥5，當(dāng)動力系統(tǒng)3工作時單向閥5打開，廢氣順利排出；當(dāng)停止工作時單向閥5關(guān)閉，確保外界海水不會流入動力系統(tǒng)3中；二是在排氣管路4上設(shè)置防水閥18和比防水閥18直徑略小的防水環(huán)19，二者形成密封配合，防水閥18和防水環(huán)19都布置在導(dǎo)流罩13的殼體內(nèi)。當(dāng)動力系統(tǒng)3工作時，空壓機10同時工作，空壓機10排出的高壓氣體通過增壓管11、斜角三通接頭17和斜角兩通接頭16，推動活塞筒15內(nèi)的活塞14垂直向下運動，活塞14的垂直向下運動由連桿21轉(zhuǎn)換成曲柄20的順時針旋轉(zhuǎn)運動，防水閥18與曲柄20之間剛性連接，這樣防水閥18克服彈簧力，繞鉸座順時針旋轉(zhuǎn)，如圖3中，排氣管的通路打開，實現(xiàn)排氣。當(dāng)空壓機10停止工作時，外界海水一方面通過導(dǎo)流罩13內(nèi)的傾斜管道34進入活塞筒15內(nèi)，活塞14在外界海水的壓力和浮力作用下垂直向上運動，另一方面海水通過排氣管道4直接沖擊防水閥18的上表面，同時在彈簧的作用下，防水閥18繞鉸座逆時針旋轉(zhuǎn)，直到防水閥18的下表面與防水環(huán)19的上表面貼合，完成密封過程。為確?？諌簷C10的進氣量，在進氣管I與動力系統(tǒng)3進氣口的對接處上方開有通氣孔22，使水下裝備殼體2的內(nèi)部與大氣相連，這樣可為空壓機11提供足夠的進氣量。為了達到更好的密封效果，如圖2所示，防水閥18下表面有環(huán)形的凸起結(jié)構(gòu)23，防水環(huán)19上表面有環(huán)形的凹陷結(jié)構(gòu)24，在凹陷結(jié)構(gòu)的底部嵌有密封圈。當(dāng)防水閥18的下表面與防水環(huán)19的上表面貼合時，環(huán)形的凸起結(jié)構(gòu)23就嵌入到環(huán)形的凹陷結(jié)構(gòu)24中，同時擠壓密封圈實現(xiàn)更好的密封效果。三是將排氣管路4的末端設(shè)計成叉管結(jié)構(gòu)8，叉管8的末端由弧面連接組成，這樣空壓機10排出的高壓氣體經(jīng)過增壓管11、斜角三通接頭17和直角兩通接頭7后，在叉管8內(nèi)迅速混合，增壓排氣壓力，使動力系統(tǒng)3排出的廢氣順利排到外界環(huán)境中。
[0038]如圖2所示，在活塞14的凹陷處嵌有環(huán)形密封圈25，活塞14的長度在運行過程中，環(huán)形密封圈25之間的位置始終將槽孔26封閉，達到密封槽孔26的效果。為了充分利用空壓機10排出的高壓氣體，并形成高壓氣體通路，活塞筒15的上端呈倒立的漏斗型，這樣空壓機10排出的高壓氣體經(jīng)斜角兩通接頭16后在活塞筒15內(nèi)不斷擴散。同時在活塞14內(nèi)開有“埋頭螺釘”型通孔，這是為了減小空壓機10的排出氣體阻力，通孔的下端直徑略小于斜角兩通接頭16的管道直徑?；钊?4的材質(zhì)密度比海水的密度小，這樣活塞14的垂直上下移動更加靈活，尤其當(dāng)海水灌入活塞筒15時，活塞14受到海水的浮力作用也將向上移動，使得密封效果更加顯著。排氣管4、增壓管11的末端以及曲柄滑塊機構(gòu)等封裝在導(dǎo)流帽6和導(dǎo)流罩13內(nèi)，為了防止排氣管4和增壓管11的末端發(fā)生振動，在導(dǎo)流罩13內(nèi)設(shè)置有兩塊隔板，即上隔板27和下隔板28。其中下隔板傾斜布置，這是為了使海水能夠順利的通過傾斜管路29排出設(shè)備外。
[0039]為了降低水流阻力，底板9和導(dǎo)流罩13呈流線型結(jié)構(gòu)，底板9的作用是在設(shè)備下潛過程中，降低排氣口處的外界海水壓力，防止由于海水與設(shè)備存在相對運動而導(dǎo)致海水灌入排氣管4內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置，包括運載裝置殼體(2)，設(shè)于運載裝置殼體(2)內(nèi)的動力系統(tǒng)(3)，動力系統(tǒng)(3)上設(shè)有與大氣相通的進氣管(1)，還設(shè)有排氣管(4)，排氣管(4)前端設(shè)有排氣口 ；運載裝置殼體(2)內(nèi)還設(shè)有用于給排出氣體增壓的空壓機(9)，空壓機(9)的增壓管(11)出口位于排氣口內(nèi)，其特征是:在排氣管(4)內(nèi)增壓管(11)出口之前的位置設(shè)有單向閥(5)，在單向閥(5)于增壓管(11)出口之間還設(shè)有防水閥(18)； 在防水閥(18)的一側(cè)設(shè)有活塞筒(15)，活塞筒(15)內(nèi)設(shè)有活塞(14)，活塞(14)與防水閥(18)連接，增壓管(11)與活塞筒(15)連通，以使通入高壓空氣后活塞(14)帶動防水閥(18)開啟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置，其特征是:所述的增壓管(11)出口位于導(dǎo)流帽(6)內(nèi)，增壓管(11)出口處設(shè)有叉管(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置，其特征是:排氣管(4)上設(shè)有防水環(huán)(19)，防水閥(18)的一側(cè)與防水環(huán)(19)鉸接，防水閥(18)上設(shè)有使防水閥(18)與防水環(huán)(19)之間趨于密封的彈簧； 防水閥(18)在鉸接的位置與曲柄(20)固接，曲柄(20)與連桿(21)的一端鉸接，活塞筒(15)的側(cè)壁設(shè)有槽孔(26)，活塞(14)上的銷軸穿出槽孔(26)與連桿(21)的另一端鉸接，在活塞(14)的兩端設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，在運行過程中，兩端密封結(jié)構(gòu)的距離完全覆蓋槽孔(26)的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置，其特征是:增壓管(11)上設(shè)有斜角三通接頭(17)，斜角三通接頭(17)與斜角兩通接頭(16)連接，斜角兩通接頭(16)與活塞筒(15)的上端連通； 活塞筒(15)的下端通過傾斜管路(29)與導(dǎo)流罩(13)的外壁連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置，其特征是:所述的增壓管(11)上還設(shè)有單向閥(12 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置，其特征是:所述的防水環(huán)(19)上設(shè)有環(huán)形的凹陷結(jié)構(gòu)(24)，防水閥(18)上相應(yīng)地位置設(shè)有環(huán)形的凸起結(jié)構(gòu)(23)，環(huán)形的凹陷結(jié)構(gòu)(24)和環(huán)形的凸起結(jié)構(gòu)(23)之間形成密封配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置，其特征是:所述的活塞(14)直徑大于斜角兩通接頭(16)或斜角三通接頭(17)中的最小通徑，在活塞筒(15)的上端設(shè)有縮徑段，活塞筒(15)通過縮徑段與斜角兩通接頭(16)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置，其特征是:所述的活塞(14)直徑還大于增壓管(11)出口的最小通徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有防水倒灌功能的水下動力增壓排氣裝置，其特征是:所述的活塞(14)開有通孔，通孔的直徑小于斜角兩通接頭(16)的管道直徑。
【文檔編號】F01N13/12GK203499787SQ201320610074
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】肖華攀, 方子帆, 方婧, 何孔德 申請人:三峽大學(xué)