專利名稱：剖面浮標自動保壓泵站的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及試驗設備，特別是涉及能夠模擬海下實際壓力環境 的試驗設備。
背景技術：
國際ARG0全球海洋觀測網是一個世界沿海國家支持和參與的大型 海洋觀測計劃，在全球大洋中每隔3個經、緯度布放一臺ARG0衛星跟蹤 浮標，組成一個由3300個浮標組成的龐大的ARGO全球觀測網，進行全 球海洋環境同步觀測。ARGO全球海洋觀測網的目的是快速、準確、大范 圍收集全球海洋次表層的海水溫度鹽度剖面資料，以提高氣候預報的精 度，有效防御全球日益嚴重的氣候災害給人類造成的威脅。
ARGO衛星跟蹤浮標為中性剖面探測漂流浮標，采用通過自身體積的 改變實現在大海中下潛和上浮，在上升過程中完成海洋剖面測量，實現 快速、準確測量海水溫度和鹽度的剖面數據。
中性剖面探測漂流浮標為圓柱狀結構(見圖l)，圓柱形耐壓殼體上 端外部設置通訊天線1、 CTD測量傳感器2和壓力傳感器3，耐壓殼體8 下端外部設置盛油皮囊10。盛油皮囊10連通耐壓殼體內的液壓柱塞泵7， 柱塞泵7將液壓油向皮囊10內注入或從皮囊內抽出，使盛油皮囊膨脹或 收縮。
中性剖面探測漂流浮標布放海上后，自動潛入水下，隨海流保持中 性自由漂浮，壓力傳感器3連續測量海水壓力，在到達預定深度后，柱 塞7向盛油皮囊10內注油，使盛油皮囊膨脹，浮標的整體體積和浮力增 大并上浮，在浮標的上浮過程中CTD測量傳感器2不斷測量海水的溫度、 鹽度和深度數據，到達海面后由衛星發射機通過天線1將采集的測量數 據傳送給用戶。當完成測量數據傳送后，剖面探測浮標又自動下沉并開 始下一個自動循環探測過程下潛達到預定深度，然后上浮并進行測量， 到達海面后發送采集的測量數據。剖面探測浮標要在海中反復進行下沉、 上浮的自動循環探測過程，可連續工作二年以上。
剖面探測浮標是靠浮標體底部一個可改變體積的盛油皮囊10，使其獲得不同的凈浮力來實現下潛、上升和深度控制。盛油皮囊的膨脹和收縮又是通過液壓注塞泵向盛油皮囊內注入或抽出液壓油來實現的，以液
壓注塞泵7為主的浮標注油系統的運轉狀況關系到整個剖面探測浮標的性能。因此，為了提高剖面浮標的工作可靠性，在剖面浮標的制作及其檢測過程中，需要逐一檢驗浮標注油系統的長期工作性能，觀察液壓注塞泵控制電路的電流變化情況，及其相應的盛油皮囊體積變化狀況。剖面探測浮標工作在海水中，觀察浮標盛油皮囊體積變化狀況，需要在水壓條件下試驗浮標皮囊膨脹和收縮的體積變化。
由于海洋的巨大，水下周圍環境的壓力是不變的，因此，剖面浮標的試驗和檢測需要在盛油皮囊體積變化時外界水壓力始終保持不變的環境條件下進行。現有技術的用于水下儀器壓力試驗的實驗室壓力罐體積較小，進行剖面浮標試驗時，盛油皮囊的體積膨脹使周圍壓力急劇升高，無法準確測試，還會給浮標體的安全帶來危害。
發明內容
本實用新型推出一種能夠模擬水下壓力環境的試驗裝置，通過與自動穩壓系統連通的試驗壓力罐，建立盛油皮囊體積變化而皮囊外界水壓始終保持不變、同時又能夠觀察浮標內部工作狀況的剖面浮標自動保壓泵站測試裝置。
本實用新型涉及的剖面浮標自動保壓泵站由試驗壓力罐和自動穩壓系統構成。
試驗壓力罐為密封盛水的可控壓力試驗罐，試驗時浮標盛油皮囊密封在壓力試驗罐內。試驗壓力罐與自動穩壓系統由管路連通。
自動穩壓系統包括蓄能器、溢流閥、油水分離動平衡室、高壓泵，高壓泵通過溢流閥連接蓄能器，蓄能器通過油管連通油水分離動平衡室，油水分離動平衡室通過水管連通試驗壓力罐。自動穩壓系統通過高壓泵提供高壓油、油水分離動平衡室的壓力傳遞以及蓄能器和溢流閥的壓力控制，為試驗壓力罐內部提供保持穩定的水壓。在試驗壓力罐內浮標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，負責將油箱內的油通過溢流閥和蓄能器壓入油水分離動平衡室的油腔。
4油水分離動平衡室包括兩個密封腔室，分別盛有水和油，兩個密封腔室中間由密封活塞相隔。油水分離動平衡室的水腔與試驗壓力罐內部連通，油水分離動平衡室的油腔與蓄能器相通。
蓄能器為鋼制耐壓罐體，內部有一皮囊，皮囊內充有一定量的氮氣。自動穩壓系統內沒有壓力時，氮氣皮囊充滿蓄能器， 一旦系統內形成壓力，氮氣皮囊被壓縮，油充進蓄能器，外界壓力消失后，氮氣皮囊膨脹，油被排出蓄能器。蓄能器的作用是增加保壓系統內高壓油量。
溢流閥的作用是將高壓泵壓入的部分過量油溢流出，防止系統由于泵啟動壓力過沖。
應用剖面浮標自動保壓泵站進行浮標試驗和檢測時，浮標底端密封在試驗壓力罐腔體內，盛油皮囊置于試驗壓力罐的水中。試驗壓力罐內的水壓，即盛油皮囊外部的水壓，可以根據需要試驗的水下深度進行設定，以便提供不同深度的水壓環境進行盛油皮囊體積變化試驗。
高壓泵通過溢流閥、蓄能器將高壓油打入油水分離動平衡室的油腔中，高壓油推動密封腔室之間的密封活塞，使水腔體積縮小和壓力升高。油水分離動平衡室的水腔與試驗壓力罐內部連通，隨著水腔壓力升高，試驗壓力罐內的水壓也增加，試驗壓力罐內的水壓達到設定值并與油水分離動平衡室的水腔和油腔壓力平衡。
試驗壓力罐內的壓力由自動穩壓系統控制。
當盛油皮囊體積增大時，試驗壓力罐內的水壓傳遞到油水分離動平衡室水腔中，水腔中水壓增大，推動密封活塞壓縮油腔內的油，油壓升高，油被推進蓄能器，通過氮氣壓縮緩沖后，多余的油被溢流閥溢流。則在試驗壓力罐內，盛油皮囊體積增大而欲增大的水壓，通過溢流閥油的溢流出而消減，保持試驗壓力罐內的水壓不變。
當盛油皮囊體積縮小時，油水分離動平衡室水腔的水壓減小，較高的油壓推動密封活塞壓縮水腔內的水，水壓升高。油腔的油被蓄能器的油補充，而蓄能器的油又被高壓泵通過溢流閥源源不斷地補充，保持整個系統的動態平衡。則在試驗壓力罐內，盛油皮囊體積縮小而欲縮小的水壓，通過溢流閥油的補充，保持試驗壓力罐內的水壓不變。
本實用新型涉及的剖面浮標自動保壓泵站，通過自動穩壓系統使試驗壓力罐內浮標盛油皮囊的外界水壓在皮囊體積變化時始終保持不變，為浮標的試驗和檢測提供符合海洋使用現場的水下壓力環境條件，有利于提高剖面浮標產品的可靠性。
同時，自動保壓泵站在盛油皮囊周圍建立的壓力環境，有助于在浮標盛油皮囊注油時將油路系統的空氣排干凈，避免體積隨壓力變化的氣體進入液壓系統而使浮標下沉深度不確定，從而避免浮標測量不準確的剖面數據資料出現。
圖1為中性剖面探測漂流浮標結構示意圖。
圖2為剖面浮標自動保壓泵站結構示意圖。圖中標記說明
1、通訊天線2、CTD傳感器
3、壓力傳感器4、平衡環
5、控制電路板6、減速電機
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、油水分離動平衡室
13、浮標14、水管
15、試驗壓力罐16、蓄能器
17、,溢流閥18、,油管
19、,油箱
具體實施方式
現結合附圖說明本實用新型的具體實施例。
圖2顯示本實用新型涉及的剖面浮標自動保壓泵站的組成結構。如圖2所示，剖面浮標自動保壓泵站由試驗壓力罐15和自動穩壓系
統構成。試驗壓力罐與自動穩壓系統由管路連通。
自動穩壓系統包括蓄能器16、溢流閥17、油水分離動平衡室12、
高壓泵11。高壓泵11通過溢流閥17連接蓄能器16，蓄能器16通過油
管18連通油水分離動平衡室12，油水分離動平衡室12通過水管14連
通試驗壓力罐15。高壓泵11與油箱19連接，負責將油箱19內的油通過溢流閥17和蓄能器16壓入油水分離動平衡室12。
油水分離動平衡室12包括兩個密封腔室，分別盛有水和油，兩個密封腔室中間由密封活塞相隔。油水分離動平衡室12的水腔通過水管14與試驗壓力罐15內部連通，油水分離動平衡室12的油腔通過油管18與蓄能器16相通。
蓄能器16為鋼制耐壓罐體，內部有一皮囊，皮囊內充有一定量的氮氣，蓄能器16的皮囊通過油管18與油水分離動平衡室12的油腔連通。溢流閥17通過油管分別與高壓泵11和蓄能器16連通。剖面浮標自動保壓泵站可將浮標盛油皮囊密封在壓力試驗罐內，自動穩壓系統使試驗壓力罐內浮標盛油皮囊的外界水壓在皮囊體積變化時始終保持不變，為浮標的試驗和檢測提供符合海洋使用現場的水下壓力環境條件。
權利要求1、一種剖面浮標自動保壓泵站，其特征在于由試驗壓力罐和自動穩壓系統構成，試驗壓力罐為密封盛水的可控壓力試驗罐，試驗時浮標盛油皮囊密封在壓力試驗罐內，試驗壓力罐與自動穩壓系統由管路連通；自動穩壓系統包括蓄能器、溢流閥、油水分離動平衡室、高壓泵，高壓泵通過溢流閥連接蓄能器，蓄能器連通油水分離動平衡室，油水分離動平衡室連通試驗壓力罐；自動穩壓系統通過高壓泵提供高壓油、油水分離動平衡室的壓力傳遞以及蓄能器和溢流閥的壓力控制，為試驗壓力罐內部提供保持穩定的水壓，在試驗壓力罐內浮標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、 根據權利要求l所述的剖面浮標自動保壓泵站，其特征在于，油 水分離動平衡室包括兩個密封腔室，分別盛有水和油，兩個密封腔室中 間由密封活塞相隔；油水分離動平衡室的水腔通過水管與試驗壓力罐內 部連通，油水分離動平衡室的油腔通過油管與蓄能器相通。
3、 根據權利要求l所述的剖面浮標自動保壓泵站，其特征在于，蓄 能器為鋼制耐壓罐體，內部有一皮囊，皮囊內充有氮氣；自動穩壓系統 內沒有壓力時，氮氣皮囊充滿蓄能器， 一旦系統內形成壓力，氮氣皮囊 被壓縮，油充進蓄能器，外界壓力消失后，氮氣皮囊膨脹，油被排出蓄 能器。
4、 根據權利要求l所述的剖面浮標自動保壓泵站，其特征在于，溢 流閥通過油管分別與高壓泵和蓄能器連通。
專利摘要本實用新型公開的剖面浮標自動保壓泵站由試驗壓力罐和自動穩壓系統構成，為ARGO衛星跟蹤浮標的試驗和檢測提供符合海洋使用現場的水下壓力環境條件。自動穩壓系統包括蓄能器、溢流閥、油水分離動平衡室、高壓泵，高壓泵通過溢流閥連接蓄能器，蓄能器通過油管連通油水分離動平衡室，油水分離動平衡室通過水管連通試驗壓力罐。自動穩壓系統通過高壓泵提供高壓油、油水分離動平衡室的壓力傳遞以及蓄能器和溢流閥的壓力控制，在試驗壓力罐內浮標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G01C13/00GK201408005SQ200920096060
公開日2010年2月17日 申請日期2009年3月26日 優先權日2009年3月26日
發明者商紅梅, 張少永, 張文良, 楊慶保, 鄔海強 申請人:國家海洋技術中心