专利名称：剖面浮标自动保压泵站的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及试验设备，特别是涉及能够模拟海下实际压力环境 的试验设备。
背景技术：
国际ARG0全球海洋观测网是一个世界沿海国家支持和参与的大型 海洋观测计划，在全球大洋中每隔3个经、纬度布放一台ARG0卫星跟踪 浮标，组成一个由3300个浮标组成的庞大的ARGO全球观测网，进行全 球海洋环境同步观测。ARGO全球海洋观测网的目的是快速、准确、大范 围收集全球海洋次表层的海水温度盐度剖面资料，以提高气候预报的精 度，有效防御全球日益严重的气候灾害给人类造成的威胁。
ARGO卫星跟踪浮标为中性剖面探测漂流浮标，采用通过自身体积的 改变实现在大海中下潜和上浮，在上升过程中完成海洋剖面测量，实现 快速、准确测量海水温度和盐度的剖面数据。
中性剖面探测漂流浮标为圆柱状结构(见图l)，圆柱形耐压壳体上 端外部设置通讯天线1、 CTD测量传感器2和压力传感器3，耐压壳体8 下端外部设置盛油皮囊10。盛油皮囊10连通耐压壳体内的液压柱塞泵7， 柱塞泵7将液压油向皮囊10内注入或从皮囊内抽出，使盛油皮囊膨胀或 收縮。
中性剖面探测漂流浮标布放海上后，自动潜入水下，随海流保持中 性自由漂浮，压力传感器3连续测量海水压力，在到达预定深度后，柱 塞7向盛油皮囊10内注油，使盛油皮囊膨胀，浮标的整体体积和浮力增 大并上浮，在浮标的上浮过程中CTD测量传感器2不断测量海水的温度、 盐度和深度数据，到达海面后由卫星发射机通过天线1将采集的测量数 据传送给用户。当完成测量数据传送后，剖面探测浮标又自动下沉并开 始下一个自动循环探测过程下潜达到预定深度，然后上浮并进行测量， 到达海面后发送采集的测量数据。剖面探测浮标要在海中反复进行下沉、 上浮的自动循环探测过程，可连续工作二年以上。
剖面探测浮标是靠浮标体底部一个可改变体积的盛油皮囊10，使其获得不同的净浮力来实现下潜、上升和深度控制。盛油皮囊的膨胀和收縮又是通过液压注塞泵向盛油皮囊内注入或抽出液压油来实现的，以液
压注塞泵7为主的浮标注油系统的运转状况关系到整个剖面探测浮标的性能。因此，为了提高剖面浮标的工作可靠性，在剖面浮标的制作及其检测过程中，需要逐一检验浮标注油系统的长期工作性能，观察液压注塞泵控制电路的电流变化情况，及其相应的盛油皮囊体积变化状况。剖面探测浮标工作在海水中，观察浮标盛油皮囊体积变化状况，需要在水压条件下试验浮标皮囊膨胀和收縮的体积变化。
由于海洋的巨大，水下周围环境的压力是不变的，因此，剖面浮标的试验和检测需要在盛油皮囊体积变化时外界水压力始终保持不变的环境条件下进行。现有技术的用于水下仪器压力试验的实验室压力罐体积较小，进行剖面浮标试验时，盛油皮囊的体积膨胀使周围压力急剧升高，无法准确测试，还会给浮标体的安全带来危害。
发明内容
本实用新型推出一种能够模拟水下压力环境的试验装置，通过与自动稳压系统连通的试验压力罐，建立盛油皮囊体积变化而皮囊外界水压始终保持不变、同时又能够观察浮标内部工作状况的剖面浮标自动保压泵站测试装置。
本实用新型涉及的剖面浮标自动保压泵站由试验压力罐和自动稳压系统构成。
试验压力罐为密封盛水的可控压力试验罐，试验时浮标盛油皮囊密封在压力试验罐内。试验压力罐与自动稳压系统由管路连通。
自动稳压系统包括蓄能器、溢流阀、油水分离动平衡室、高压泵，高压泵通过溢流阀连接蓄能器，蓄能器通过油管连通油水分离动平衡室，油水分离动平衡室通过水管连通试验压力罐。自动稳压系统通过高压泵提供高压油、油水分离动平衡室的压力传递以及蓄能器和溢流阀的压力控制，为试验压力罐内部提供保持稳定的水压。在试验压力罐内浮标盛油皮囊体积变化的状况下，皮囊外的水压始终保持不变。-
高压泵与油箱连接，负责将油箱内的油通过溢流阀和蓄能器压入油水分离动平衡室的油腔。
4油水分离动平衡室包括两个密封腔室，分别盛有水和油，两个密封腔室中间由密封活塞相隔。油水分离动平衡室的水腔与试验压力罐内部连通，油水分离动平衡室的油腔与蓄能器相通。
蓄能器为钢制耐压罐体，内部有一皮囊，皮囊内充有一定量的氮气。自动稳压系统内没有压力时，氮气皮囊充满蓄能器， 一旦系统内形成压力，氮气皮囊被压縮，油充进蓄能器，外界压力消失后，氮气皮囊膨胀，油被排出蓄能器。蓄能器的作用是增加保压系统内高压油量。
溢流阀的作用是将高压泵压入的部分过量油溢流出，防止系统由于泵启动压力过冲。
应用剖面浮标自动保压泵站进行浮标试验和检测时，浮标底端密封在试验压力罐腔体内，盛油皮囊置于试验压力罐的水中。试验压力罐内的水压，即盛油皮囊外部的水压，可以根据需要试验的水下深度进行设定，以便提供不同深度的水压环境进行盛油皮囊体积变化试验。
高压泵通过溢流阀、蓄能器将高压油打入油水分离动平衡室的油腔中，高压油推动密封腔室之间的密封活塞，使水腔体积縮小和压力升高。油水分离动平衡室的水腔与试验压力罐内部连通，随着水腔压力升高，试验压力罐内的水压也增加，试验压力罐内的水压达到设定值并与油水分离动平衡室的水腔和油腔压力平衡。
试验压力罐内的压力由自动稳压系统控制。
当盛油皮囊体积增大时，试验压力罐内的水压传递到油水分离动平衡室水腔中，水腔中水压增大，推动密封活塞压縮油腔内的油，油压升高，油被推进蓄能器，通过氮气压縮缓冲后，多余的油被溢流阀溢流。则在试验压力罐内，盛油皮囊体积增大而欲增大的水压，通过溢流阀油的溢流出而消减，保持试验压力罐内的水压不变。
当盛油皮囊体积縮小时，油水分离动平衡室水腔的水压减小，较高的油压推动密封活塞压縮水腔内的水，水压升高。油腔的油被蓄能器的油补充，而蓄能器的油又被高压泵通过溢流阀源源不断地补充，保持整个系统的动态平衡。则在试验压力罐内，盛油皮囊体积縮小而欲縮小的水压，通过溢流阀油的补充，保持试验压力罐内的水压不变。
本实用新型涉及的剖面浮标自动保压泵站，通过自动稳压系统使试验压力罐内浮标盛油皮囊的外界水压在皮囊体积变化时始终保持不变，为浮标的试验和检测提供符合海洋使用现场的水下压力环境条件，有利于提高剖面浮标产品的可靠性。
同时，自动保压泵站在盛油皮囊周围建立的压力环境，有助于在浮标盛油皮囊注油时将油路系统的空气排干净，避免体积随压力变化的气体进入液压系统而使浮标下沉深度不确定，从而避免浮标测量不准确的剖面数据资料出现。


图1为中性剖面探测漂流浮标结构示意图。
图2为剖面浮标自动保压泵站结构示意图。图中标记说明
1、通讯天线2、CTD传感器
3、压力传感器4、平衡环
5、控制电路板6、减速电机
7、液压柱塞泵8、耐压壳体
9、电池组10、盛油皮囊
11、高压泵12、油水分离动平衡室
13、浮标14、水管
15、试验压力罐16、蓄能器
17、,溢流阀18、,油管
19、,油箱
具体实施方式
现结合附图说明本实用新型的具体实施例。
图2显示本实用新型涉及的剖面浮标自动保压泵站的组成结构。如图2所示，剖面浮标自动保压泵站由试验压力罐15和自动稳压系
统构成。试验压力罐与自动稳压系统由管路连通。
自动稳压系统包括蓄能器16、溢流阀17、油水分离动平衡室12、
高压泵11。高压泵11通过溢流阀17连接蓄能器16，蓄能器16通过油
管18连通油水分离动平衡室12，油水分离动平衡室12通过水管14连
通试验压力罐15。高压泵11与油箱19连接，负责将油箱19内的油通过溢流阀17和蓄能器16压入油水分离动平衡室12。
油水分离动平衡室12包括两个密封腔室，分别盛有水和油，两个密封腔室中间由密封活塞相隔。油水分离动平衡室12的水腔通过水管14与试验压力罐15内部连通，油水分离动平衡室12的油腔通过油管18与蓄能器16相通。
蓄能器16为钢制耐压罐体，内部有一皮囊，皮囊内充有一定量的氮气，蓄能器16的皮囊通过油管18与油水分离动平衡室12的油腔连通。溢流阀17通过油管分别与高压泵11和蓄能器16连通。剖面浮标自动保压泵站可将浮标盛油皮囊密封在压力试验罐内，自动稳压系统使试验压力罐内浮标盛油皮囊的外界水压在皮囊体积变化时始终保持不变，为浮标的试验和检测提供符合海洋使用现场的水下压力环境条件。
权利要求1、一种剖面浮标自动保压泵站，其特征在于由试验压力罐和自动稳压系统构成，试验压力罐为密封盛水的可控压力试验罐，试验时浮标盛油皮囊密封在压力试验罐内，试验压力罐与自动稳压系统由管路连通；自动稳压系统包括蓄能器、溢流阀、油水分离动平衡室、高压泵，高压泵通过溢流阀连接蓄能器，蓄能器连通油水分离动平衡室，油水分离动平衡室连通试验压力罐；自动稳压系统通过高压泵提供高压油、油水分离动平衡室的压力传递以及蓄能器和溢流阀的压力控制，为试验压力罐内部提供保持稳定的水压，在试验压力罐内浮标盛油皮囊体积变化的状况下，皮囊外的水压始终保持不变。
2、 根据权利要求l所述的剖面浮标自动保压泵站，其特征在于，油 水分离动平衡室包括两个密封腔室，分别盛有水和油，两个密封腔室中 间由密封活塞相隔；油水分离动平衡室的水腔通过水管与试验压力罐内 部连通，油水分离动平衡室的油腔通过油管与蓄能器相通。
3、 根据权利要求l所述的剖面浮标自动保压泵站，其特征在于，蓄 能器为钢制耐压罐体，内部有一皮囊，皮囊内充有氮气；自动稳压系统 内没有压力时，氮气皮囊充满蓄能器， 一旦系统内形成压力，氮气皮囊 被压縮，油充进蓄能器，外界压力消失后，氮气皮囊膨胀，油被排出蓄 能器。
4、 根据权利要求l所述的剖面浮标自动保压泵站，其特征在于，溢 流阀通过油管分别与高压泵和蓄能器连通。
专利摘要本实用新型公开的剖面浮标自动保压泵站由试验压力罐和自动稳压系统构成，为ARGO卫星跟踪浮标的试验和检测提供符合海洋使用现场的水下压力环境条件。自动稳压系统包括蓄能器、溢流阀、油水分离动平衡室、高压泵，高压泵通过溢流阀连接蓄能器，蓄能器通过油管连通油水分离动平衡室，油水分离动平衡室通过水管连通试验压力罐。自动稳压系统通过高压泵提供高压油、油水分离动平衡室的压力传递以及蓄能器和溢流阀的压力控制，在试验压力罐内浮标盛油皮囊体积变化的状况下，保障皮囊外的水压始终保持不变。
文档编号G01C13/00GK201408005SQ200920096060
公开日2010年2月17日 申请日期2009年3月26日 优先权日2009年3月26日
发明者商红梅, 张少永, 张文良, 杨庆保, 邬海强 申请人:国家海洋技术中心