一种基于磁流变效应的水下压力平衡装置的制作方法

本实用新型涉及一种压力平衡装置，尤其是涉及一种基于磁流变效应的水下压力平衡装置。

背景技术：

海洋约占地球表面积的71％，平均水深约3795米。目前为止，人类已探索的海底只有5％，还有95％大海的海底是未知的，因此对海洋的开发势在必行。近年来，随着人类对海洋的探索和开发，潜探技术不断的发展，潜探装置得到了越来越高的重视，其中水中压力平衡装置是研究重点之一。水下压力平衡装置是潜探设备的重要器件，被广泛应用于潜艇以及水下快艇等。水下压力平衡装置不仅要求能实现不同深度的压力平衡，而且还要求能重复使用并稳定工作。然后市面上现有压力平衡装置对于复杂的水下压力环境，存在无法长期重复使用的问题，无法满足使用和环保的要求。磁流变液在外界磁场的激励下具有刚度可变和粘度可调的特性。本发明提出了一种基于磁流变效应的水下压力平衡装置，具有工作稳定、性能可靠、可长期重复使用的特点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于磁流变效应的水下压力平衡装置，能够解决装置需要适用于不同深度下的水下压力，并且可以长期重复使用的问题。

为了能有效地解决如上所述技术问题，本发明是按如下方式来实现的：该装置是由上壳体(1)、螺钉(2)、电流控制器(3)、保护套(4)、下壳体(5)、螺栓(6)、一号螺母(7)、活塞杆(8)、二号密封圈(9)、磁流变液(10)、励磁线圈(11)、通电导线(12)、一号密封圈(13)、压板(14)、滚动膜片(15)、油液(16)、二号螺母(17)、中间壳体(18)、内层壳体(19)、三号密封圈(20)、四号密封圈(21)组成。

所述的上壳体(1)与下壳体(5)之间夹带了一层滚动膜片(15)，并通过螺钉(2)进行紧固连接，从而构成装置的外壳；

所述的压力平衡装置内部由内向外依次有活塞杆(8)、励磁线圈(11)、磁流变液(10)、二号密封圈(9)、三号密封圈(20)、内层壳体(19)电流控制器(3)、中间壳体(18)、一号密封圈(13)、滚动膜片(15)、压板(14)、四号密封圈(21)、二号螺母(17)和油液(16)；

所述的活塞杆(8)的顶部由下而上依次安装为内层壳体(19)、中间壳体(18)、一号密封圈(13)、滚动膜片(15)、压板(14)、四号密封圈(21)、二号螺母(17)，活塞杆(8)使用螺纹与二号螺母(17)进行螺纹连接；

所述的活塞杆(8)的中部由下而上顺序安装两个励磁线圈(11)，励磁线圈(11)通过内置在活塞杆(8)内部的通电导线(12)连接到安装在中间壳体(18)内壁的电流控制器(3)；

所述的电流控制器(3)与通电导线(12)作防水处理；

所述的励磁线圈(11)外面安装有保护套(4)，从而隔绝内层壳体(19)内的磁流变液(10)；

所述的内层壳体(19)内注有磁流变液(10)，活塞杆(8)先穿过二号密封圈(9)，然后内层壳体(19)与下壳体使用螺栓(6)和一号螺母(7)进行螺纹配合；

所述的四号密封圈(21)进行二级密封，防止油液进入；

所述的一号密封圈(13)进行二级密封，防止海水进入；

所述的三号密封圈(20)进行二级密封，防止海水进入和磁流变液渗出；

所述的二号密封圈(9)进行二级密封，防止海水进入和磁流变液渗出；

所述的水下压力平衡装置内部油液(16)通过充油口充入装置内部。

本专利所述的一种基于磁流变效应的水下压力平衡装置的积极效果在于：基于磁流变液的控制精度高，响应速度快和可长期重复使用的特点，改良了传统水下压力平衡装置，设计出基于磁流变效应的水下压力平衡装置具有寿命长、反应迅速、工作环境适应性强、可长期重复使用的等特点，解决了市面上水下压力平衡装置对工作环境适应性不强，使用寿命短等问题，提高了水下压力平衡装置的泛用性。

附图说明

图1为一种基于磁流变效应的水下压力平衡装置的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。

在图1中，本发明一种基于磁流变效应的水下压力平衡装置主要是由上壳体1、螺钉2、电流控制器3、保护套4、下壳体5、螺栓6、一号螺母7、活塞杆8、二号密封圈9、磁流变液10、励磁线圈11、通电导线12、一号密封圈13、压板14、滚动膜片15、油液16、二号螺母17、中间壳体18、内层壳体19、三号密封圈20、四号密封圈21组成。所述的上壳体1与下壳体5之间夹带了一层滚动膜片15，并通过螺钉2进行紧固连接，从而构成装置的外壳；所述的压力平衡装置内部由内向外依次有活塞杆8、励磁线圈11、磁流变液10、二号密封圈9、三号密封圈20、内层壳体19电流控制器3、中间壳体18、一号密封圈13、滚动膜片15、压板14、四号密封圈21、二号螺母17和油液16；所述的活塞杆8的顶部由下而上依次安装为内层壳体19、中间壳体18、一号密封圈13、滚动膜片15、压板14、四号密封圈21、二号螺母17，活塞杆8使用螺纹与二号螺母17进行螺纹连接；所述的活塞杆8的中部由下而上顺序安装两个励磁线圈11，励磁线圈11通过内置在活塞杆8内部的通电导线12连接到安装在中间壳体18内壁的电流控制器3；所述的电流控制器3与通电导线12作防水处理；所述的励磁线圈11外面安装有保护套4，从而隔绝内层壳体19内的磁流变液10；所述的内层壳体19内注有磁流变液10，活塞杆8先穿过二号密封圈9，然后内层壳体19与下壳体使用螺栓6和一号螺母7进行螺纹配合；所述的四号密封圈21进行二级密封，防止油液进入；所述的一号密封圈13进行二级密封，防止海水进入；所述的三号密封圈20进行二级密封，防止海水进入和磁流变液渗出；所述的二号密封圈9进行二级密封，防止海水进入和磁流变液渗出；所述的水下压力平衡装置内部油液16通过充油口充入装置内部。

本发明一种基于磁流变效应的水下压力平衡装置的具体实施方式的工作原理为：滚动膜片15将上壳体1与下壳体5分隔，上壳体1内部充入油液16，产生油压poil。中间壳体18与内层壳体19将下壳体5分为三层：最外层引入海水，产生外部水压psea；中间层安置电流控制器3；最内层放置活塞杆8与磁流变系统。在电流控制器3的控制下，通电导线12和励磁线圈11共同作用产生一定强度的磁场，在所分布的磁场空间中的磁流变液10发生磁流变效应，粘度随磁场强度的增大而增大，由牛顿流体转变为宾汉流体。装置入水后，随着深度的增加，活塞杆8与滚动膜片15随着外部水压psea不断增大而向上移动，活塞杆8受到与运动方向相反的磁流变阻尼力fmr(其值可由磁场强度控制)，被压缩的油液16体积快速减小，油压poil迅速增大，使滚动膜片15上下压强达到平衡。本装置达到稳定状态时的力平衡方程为：

poilae+mcg＝pseaae+fmr

式中：poil为压力平衡装置中的油液压力，ae为膜片的有效接触面积，mc为膜片系统的质量，psea为海水压力；fmr为磁流变阻尼力。

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