一种用于深海作业装备的开式海水液压污染控制系统.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102829030 A(43)申请公布日 2012.12.19CN102829030A*CN102829030A*(21)申请号 201210336995.X(22)申请日 2012.09.13F15B 21/04(2006.01)B01D 36/00(2006.01)B01D 35/143(2006.01)B01D 35/12(2006.01)(71)申请人大连海事大学地址 116026 辽宁省大连市高新园区凌海路1号(72)发明人张增猛 弓永军(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司 21212代理人李洪福(54) 发明名称一种用于深海作业装备的开式海水液

2、压污染控制系统(57) 摘要本发明公开了一种用于深海作业装备的开式海水液压污染控制系统，由级进式的多个反冲洗过滤级串联而成，每个反冲洗过滤级由两条或两条以上的基本单元支路并联而成；所述的多个反冲洗过滤级是两个或两个以上的反冲洗过滤级；所述的级进式的多个反冲洗过滤级的串联方式为：所述的反冲洗过滤级前端与结构相同、过滤精度较低的反冲洗粗过滤级连接，所述的反冲洗过滤级后端与结构相同、过滤精度较高的反冲洗精过滤级连接。本发明采用级进式多级过滤，由级进式的多个反冲洗过滤级串联，能够针对海水中污染物种类多、尺寸分布广的特点，使各级反冲洗过滤级分担污染负载，污染控制能力强。本发明采用反向冲洗反冲洗过滤器的方

3、法以恢复过滤能力。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页1/1页21.一种用于深海作业装备的开式海水液压污染控制系统，其特征在于：由级进式的多个反冲洗过滤级（8）串联而成，每个反冲洗过滤级（8）由两条或两条以上的基本单元支路（6）并联而成；所述的多个反冲洗过滤级（8）是两个或两个以上的反冲洗过滤级（8）；所述的反冲洗过滤级（8）的基本单元支路（6）包括反冲洗过滤器（3）、压差传感器（4）、进水三通电控阀（1）、出水三通电控阀（2）、控制器（5）、滤前水入口（61）、过滤水

4、出口（62）、冲洗水入口（63）、冲洗水出口（64）；所述的进水三通电控阀（1）的P 口、T口和A口分别与滤前水入口（61）、冲洗水出口（64）和反冲洗过滤器（3）的过滤入口连接，出水三通电控阀（2）的P口、T口和A 口分别与冲洗水入口（63）、过滤水出口（62）和反冲洗过滤器（3）的过滤出口连接，所述的反冲洗过滤器（3）的两个接口分别与压差传感器（4）的前后测压口连接，所述的压差传感器（4）输出信号端、进水三通电控阀（1）和出水三通电控阀（2）的电磁铁分别与控制器（5）连接；所述的反冲洗过滤级（8）由两条或两条以上的基本单元支路（6）并联连接，其中一条基本单元支路（6）作为冗余单元支路（7）

5、，所述的并联连接方式为：基本单元支路（6）的滤前水入口（61）、过滤水出口（62）、冲洗水入口（63）和冲洗水出口（64）分别与冗余单元支路（7）的冗余支路滤前水入口（71）、冗余支路过滤水出口（72）、冗余支路冲洗水入口（73）和冗余支路冲洗水出口（74）并联后，分别构成反冲洗过滤级（8）的级滤前水入口（81）、级过滤水出口（82）、级冲洗水入口（83）和级冲洗水出口（84）；所述的级进式的多个反冲洗过滤级（8）的串联方式为：所述的反冲洗过滤级（8）前端与结构相同、过滤精度较低的反冲洗粗过滤级（9）连接，所述的反冲洗过滤级（8）后端与结构相同、过滤精度较高的反冲洗精过滤级（10）连接；具体连

6、接方式为：所述的反冲洗过滤级（8）的级滤前水入口（81）与反冲洗粗过滤级（9）的粗级过滤水出口（92）连接，所述的反冲洗过滤级（8）的级过滤水出口（82）与反冲洗精过滤级（10）的精级滤前水入口（101）连接；所述的反冲洗过滤级（8）的级冲洗水入口（83）分别与粗级冲洗水入口（93）和精级冲洗水入口（103）连接，所述的反冲洗过滤级（8）的级冲洗水出口（84）分别与粗级冲洗水出口（94）和精级冲洗水出口（104）连接。权 利 要 求 书CN 102829030 A1/4页3一种用于深海作业装备的开式海水液压污染控制系统技术领域0001 本发明涉及深海作业装备、深潜器、水下遥控机器人及其他水下开

7、式液压系统，特别是一种用于深海作业装备的开式海水液压污染控制系统。背景技术0002 目前，在深潜器、水下遥控机器人、水下施工、深海作业装备等广泛应用带压力补偿的油压液压系统，压力补偿装置复杂，油箱笨重且易污染环境，而开式海水液压系统则具有与海洋环境兼容、清洁环保、无需压力补偿和省去笨重的油箱等优点，在水下作业工具和装备中有着越来越广泛的应用。开式海水液压系统传动介质来自海水环境，必须经过满足海水液压泵过滤精度的过滤后才能进入海水液压泵，因而污染控制是开式海水液压系统持续深海作业的关键之一。一般的污染控制系统一方面难以满足海水中种类多、尺寸分布广的污染物的过滤要求，污染控制能力弱；另一方面，不具

8、有过滤能力的在线恢复功能，也不能实时反馈过滤器的污染情况，因此无法满足开式海水液压系统的工作要求。0003 本发明通过多级冗余反冲洗过滤回路组合，以压差传感器反馈过滤器污染情况，自动控制三通电控阀切换单元支路过滤和反冲洗两种工作状态，通过各过滤级支路冗余和多级过滤实现深海开式海水液压持续污染控制，填补了国内空白。发明内容0004 为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种满足海水中种类多、尺寸分布广的污染物过滤并具有过滤能力在线恢复功能的用于深海作业装备的开式海水液压污染控制系统。0005 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于深海作业装备的开式海水液压污染控制系统，由级进式的多

9、个反冲洗过滤级串联而成，每个反冲洗过滤级由两条或两条以上的基本单元支路并联而成；所述的多个反冲洗过滤级是两个或两个以上的反冲洗过滤级；0006 所述的反冲洗过滤级的基本单元支路包括反冲洗过滤器、压差传感器、进水三通电控阀、出水三通电控阀、控制器、滤前水入口、过滤水出口、冲洗水入口、冲洗水出口；所述的进水三通电控阀的P口、T口和A口分别与滤前水入口、冲洗水出口和反冲洗过滤器的过滤入口连接，出水三通电控阀的P口、T口和A口分别与冲洗水入口、过滤水出口和反冲洗过滤器的过滤出口连接，所述的反冲洗过滤器的两个接口分别与压差传感器的前后测压口连接，所述的压差传感器输出信号端、进水三通电控阀和出水三通电控阀

10、的电磁铁分别与控制器连接；0007 所述的反冲洗过滤级由两条或两条以上的基本单元支路并联连接，其中一条基本单元支路作为冗余单元支路，所述的并联连接方式为：基本单元支路的滤前水入口、过滤水出口、冲洗水入口和冲洗水出口分别与冗余单元支路的冗余支路滤前水入口、冗余支路过滤水出口、冗余支路冲洗水入口和冗余支路冲洗水出口并联后，分别构成反冲洗过滤级的说 明 书CN 102829030 A2/4页4级滤前水入口、级过滤水出口、级冲洗水入口和级冲洗水出口；0008 所述的级进式的多个反冲洗过滤级的串联方式为：所述的反冲洗过滤级前端与结构相同、过滤精度较低的反冲洗粗过滤级连接，所述的反冲洗过滤级后端与结构相同

11、、过滤精度较高的反冲洗精过滤级连接；具体连接方式为：所述的反冲洗过滤级的级滤前水入口与反冲洗粗过滤级的粗级过滤水出口连接，所述的反冲洗过滤级的级过滤水出口与反冲洗精过滤级的精级滤前水入口连接；所述的反冲洗过滤级的级冲洗水入口分别与粗级冲洗水入口和精级冲洗水入口连接，所述的反冲洗过滤级的级冲洗水出口分别与粗级冲洗水出口和精级冲洗水出口连接。0009 本发明工作时，各基本单元支路的压差传感器测量其反冲洗过滤器的压差，用于监控所述的反冲洗过滤器的污染堵塞程度。当污染堵塞超过设定的压差时，压差传感器发出信号到控制器，控制器接收到信号后切换该基本单元支路的进水三通电控阀和出水三通电控阀，使达到污染极限的

12、过滤器由连通滤前水入口和过滤水出口的状态切换为连通冲洗水入口和冲洗水出口的状态，同时，控制器切换并联的结构相同的基本单元支路的进水三通电控阀和出水三通电控阀，使经过反冲洗的过滤器由连通冲洗水入口和冲洗水出口的状态切换为连通滤前水入口和过滤水出口的状态，实现冗余支路切换和过滤器在线反冲洗的功能。0010 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：0011 1、本发明采用级进式多级过滤，由级进式的多个反冲洗过滤级串联，能够针对海水中污染物种类多、尺寸分布广的特点，使各级反冲洗过滤级分担污染负载，污染控制能力强。0012 2、本发明采用反向冲洗发生污染堵塞的反冲洗过滤器的方法以恢复过滤能力，在每一级设

13、置冗余过滤和反冲洗支路，利用压差传感器反馈过滤器污染情况，自动控制三通电控阀切换各级单元支路的过滤和反冲洗两种工作状态，实现深海开式海水液压系统的在线反冲洗和持续污染控制。附图说明0013 本发明共有附图3张，其中：0014 图1是多级冗余反冲洗开式海水液压污染控制系统的基本单元支路示意图。0015 图2是多级冗余反冲洗开式海水液压污染控制系统的反冲洗过滤级示意图（两个基本单元支路并联实例）。0016 图3是三级冗余反冲洗开式海水液压污染控制系统示意图。0017 图中：1.进水三通电控阀，2.出水三通电控阀，3.反冲洗过滤器，4.压差传感器，5.控制器，6.基本单元支路，61.滤前水入口，62

14、.过滤水出口，63.冲洗水入口，64.冲洗水出口，7.冗余单元支路，71.冗余支路滤前水入口，72.冗余支路过滤水出口，73.冗余支路冲洗水入口，74.冗余支路冲洗水出口，8.反冲洗过滤级，81.级滤前水入口，82.级过滤水出口，83.级冲洗水入口，84.级冲洗水出口，9.反冲洗粗过滤级，91.粗级滤前水入口，92.粗级过滤水出口，93.粗级冲洗水入口，94.粗级冲洗水出口，10.反冲洗精过滤级，101.精级滤前水入口，102.精级过滤水出口，103.精级冲洗水入口，104.精级冲洗水出口。说 明 书CN 102829030 A3/4页5具体实施方式0018 下面结合附图对本发明进行进一步地描

15、述。0019 参照图1，多级冗余反冲洗开式海水液压污染控制系统的反冲洗过滤级基本单元支路包括：反冲洗过滤器3、压差传感器4、进水三通电控阀1、出水三通电控阀2、控制器5、滤前水入口61、过滤水出口62、冲洗水入口63、冲洗水出口64；进水三通电控阀1的P口、T口和A口分别与滤前水入口61、冲洗水出口64和反冲洗过滤器3的过滤入口连接，出水三通电控阀2的P口、T口和A口分别与冲洗水入口63、过滤水出口62和反冲洗过滤器3的过滤出口连接，反冲洗过滤器3的前后两个接口分别与压差传感器4的前后测压口连接，压差传感器4输出信号端、进水三通电控阀1和出水三通电控阀2的电磁铁均与控制器5连接。0020 参照

16、图2，基本单元支路6与结构相同的冗余单元支路7并联组成反冲洗过滤级8，即基本单元支路6的滤前水入口61、过滤水出口62、冲洗水入口63和冲洗水出口64分别与冗余单元支路7的冗余支路滤前水入口71、冗余支路过滤水出口72、冗余支路冲洗水入口73和冗余支路冲洗水出口74并联后分别再与反冲洗过滤级8的级滤前水入口81、级过滤水出口82、级冲洗水入口83和级冲洗水出口84连接。0021 参照图3，反冲洗过滤级8前后分别与结构相同、过滤精度不同的反冲洗粗过滤级9和反冲洗精过滤级10连接，组成多级冗余反冲洗开式海水液压污染控制系统。其中，反冲洗粗过滤级9的过滤精度比反冲洗过滤级8低，而反冲洗精过滤级10的

17、过滤精度则比反冲洗过滤级8高。具体的连接方式是：反冲洗过滤级8的级滤前水入口81与反冲洗粗过滤级9的粗级过滤水出口92连接，级过滤水出口82与反冲洗精过滤级10的精级滤前水入口101连接，级冲洗水入口83与粗级冲洗水入口93和精级冲洗水入口103连接在一起，级冲洗水出口84与粗级冲洗水出口94和精级冲洗水出口104连接在一起。反冲洗粗过滤级9的粗级滤前水入口91和反冲洗精过滤级10的精级过滤水出口102分别作为组合后的多级冗余反冲洗开式海水液压污染控制系统的滤前水入口和过滤水出口。0022 各个基本单元支路6的压差传感器4测量其反冲洗过滤器3的压差，用于监控反冲洗过滤器3的污染堵塞程度。当因污

18、染堵塞超过设定的压差时，压差传感器4发出信号到控制器5，控制器5接收到信号后切换进水三通电控阀1和出水三通电控阀2，使达到污染极限的反冲洗过滤器3由连通滤前水入口61和过滤水出口62的状态切换为连通冲洗水入口63和冲洗水出口64的状态，同时，控制器5切换并联的结构相同的冗余单元支路7的进水三通电控阀1和出水三通电控阀2，使经过反冲洗的过滤器由连通冗余支路冲洗水入口73和冗余支路冲洗水出口74的状态切换为连通冗余支路滤前水入口71和冗余支路过滤水出口72的状态，实现冗余支路单元7切换和反冲洗过滤器3在线反冲洗的功能。0023 图3所示的多级冗余反冲洗开式海水液压污染控制系统由级进式的三个反冲洗过

19、滤级组合而成，每个反冲洗过滤级由结构相同的基本单元支路并联而成。多级冗余反冲洗开式海水液压污染控制系统还可以包含两级或者两级以上的反冲洗过滤级，每个反冲洗过滤级可以由两条或两条以上的相同的基本单元支路并联而成。0024 多级冗余反冲洗开式海水液压污染控制系统采用级进式多级过滤级，能够针对海水中污染物种类多、尺寸分布广的特点，使各级过滤级分担污染负载，污染控制能力强。反冲洗的冲洗水可以由海水液压动力源的回流水提供，通过减少海水液压系统的外泄流量，说 明 书CN 102829030 A4/4页6可以减小降低污染控制系统的吸入流量，也即降低多级冗余反冲洗开式海水液压污染控制系统的污染负载。采用反向冲洗的方法清洁过滤级以恢复过滤能力，在每一级设置冗余过滤和反冲洗支路，利用压差传感器4反馈反冲洗过滤器3的污染情况，自动控制进水三通电控阀1和出水三通电控阀2切换各级单元支路的过滤和反冲洗两种工作状态，实现深海开式海水液压系统的在线反冲洗和持续污染控制。说 明 书CN 102829030 A1/2页7图1图2说 明 书 附 图CN 102829030 A2/2页8图3说 明 书 附 图CN 102829030 A