具有旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封的全海深無(wú)刷直流電動(dòng)推進(jìn)器的制造方法
【專利摘要】一種深?？碧健炯夹g(shù)領(lǐng)域】中的具有旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封的全海深無(wú)刷直流電動(dòng)推進(jìn)器，包括：旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封裝置、推進(jìn)器殼體、導(dǎo)管槳、直流無(wú)刷電機(jī)以及旋轉(zhuǎn)變壓器，其中：旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封裝置與直流無(wú)刷電機(jī)的傳動(dòng)軸軸向密封連接，旋轉(zhuǎn)變壓器采集傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速并通過(guò)液電接口的傳輸線路輸出轉(zhuǎn)速信息，推進(jìn)器殼體和直流無(wú)刷電機(jī)的定子之間采用過(guò)盈配合裝配，推進(jìn)器殼體的前端通過(guò)固定有過(guò)渡法蘭的連接支架與導(dǎo)管槳相連。本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封，密封材料硬度高、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕性好，密封結(jié)構(gòu)形式新穎、組合簡(jiǎn)單合理、體積小，密封效果好，使推進(jìn)器具有0～11000m全海深范圍的工作能力。
【專利說(shuō)明】具有旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封的全海深無(wú)刷直流電動(dòng)推進(jìn)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種深海勘探【技術(shù)領(lǐng)域】的裝置，具體是一種具有旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封的全海深無(wú)刷直流電動(dòng)推進(jìn)器。

【背景技術(shù)】
[0002]電力推進(jìn)裝置和高壓海水泵是深海潛水器中的重要組成部分，而水下電機(jī)則是這些水下機(jī)電裝置的關(guān)鍵。基于直流無(wú)刷電機(jī)的水下電機(jī)，具有功率體積比大、扭矩大、效率高等優(yōu)點(diǎn)。軸的動(dòng)密封一直是潛水電機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，潛水電機(jī)由于密封而引起的故障率一直較高。由于電機(jī)是在水壓下旋轉(zhuǎn)工作，因而水壓越高、轉(zhuǎn)速越高，軸與機(jī)殼間就容易泄露。目前大部分水下電動(dòng)裝置的電機(jī)均工作在淺水區(qū)域中，隨著水下裝備向全海深發(fā)展，外部水壓對(duì)深海電機(jī)的密封提出了更高的要求，但現(xiàn)有的密封結(jié)構(gòu)形式和方法很難應(yīng)用于萬(wàn)米海深水下機(jī)電裝備。
[0003]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN102075053A公開(kāi)(公告)日2011.05.25，公開(kāi)了一種集成驅(qū)動(dòng)器的深海水下直流無(wú)刷馬達(dá)。該技術(shù)包括安裝于密封殼體內(nèi)的直流無(wú)刷馬達(dá)定子和轉(zhuǎn)子；在密封殼體上與輸出軸端端蓋的相對(duì)一側(cè)，設(shè)有接線端端蓋；接線端端蓋的外側(cè)安裝有驅(qū)動(dòng)器艙，驅(qū)動(dòng)器艙內(nèi)設(shè)置驅(qū)動(dòng)器和壓力補(bǔ)償器；密封殼體與驅(qū)動(dòng)器艙均實(shí)現(xiàn)密封裝配，其內(nèi)部充滿液壓油；接線端端蓋上設(shè)通孔，使密封殼體與驅(qū)動(dòng)器艙相通，驅(qū)動(dòng)器的電氣接線經(jīng)通孔接于馬達(dá)定子和轉(zhuǎn)子。該技術(shù)驅(qū)動(dòng)器集成度較高，不利于潛水器的模塊化發(fā)展，而且密封結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，難以到達(dá)萬(wàn)米下潛深度，無(wú)法應(yīng)用于全海深水下潛水器。
[0004]中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN102832749A公開(kāi)(公告)日2012.12.19公開(kāi)了一種充油壓力補(bǔ)償式深海電機(jī)及其制作方法，在永磁無(wú)刷直流電機(jī)的尾端連接一個(gè)設(shè)有活塞的壓力補(bǔ)償器，并使永磁無(wú)刷直流電機(jī)和壓力補(bǔ)償器的內(nèi)腔相互相通，同時(shí)使壓力補(bǔ)償器靠近活塞端面的端部殼體的抗變形強(qiáng)度小于永磁無(wú)刷直流電機(jī)殼體的抗變形強(qiáng)度，然后向永磁無(wú)刷直流電機(jī)和壓力補(bǔ)償器的內(nèi)腔充滿絕緣液壓油；該技術(shù)主要采用充油壓力補(bǔ)償方式，但密封結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、密封線路不夠全面，難以到達(dá)萬(wàn)米下潛深度，無(wú)法應(yīng)用于全海深水下潛水器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種具有旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封的全海深無(wú)刷直流電動(dòng)推進(jìn)器，采用旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封，具有IlOOOm水深的工作能力。
[0006]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括:旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封裝置、推進(jìn)器殼體、導(dǎo)管槳、直流無(wú)刷電機(jī)以及旋轉(zhuǎn)變壓器，其中:旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封裝置與直流無(wú)刷電機(jī)的傳動(dòng)軸軸向密封連接，旋轉(zhuǎn)變壓器采集傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速并通過(guò)液電接口的傳輸線路輸出轉(zhuǎn)速信息，推進(jìn)器殼體和直流無(wú)刷電機(jī)的定子之間采用過(guò)盈配合裝配，推進(jìn)器殼體的前端通過(guò)固定有過(guò)渡法蘭的連接支架與導(dǎo)管槳相連。
[0007]所述的過(guò)盈配合裝配使得直流無(wú)刷電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的熱量通過(guò)推進(jìn)器殼體以熱傳導(dǎo)方式直接傳入水中。
[0008]所述的旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封裝置包括:密封軸套、密封圈、推環(huán)、動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、靜環(huán)擋圈、靜環(huán)座和波簧，其中:密封軸套與直流無(wú)刷電機(jī)的傳動(dòng)軸相配合，通過(guò)密封軸套的傳動(dòng)支點(diǎn)帶動(dòng)動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)密封，波簧、推環(huán)和動(dòng)環(huán)依次設(shè)置并位于密封軸套和靜環(huán)之間，靜環(huán)、靜環(huán)座和靜環(huán)擋圈依次固定設(shè)置于推進(jìn)器殼體上，靜環(huán)在外部水壓力和內(nèi)部油壓作用下內(nèi)外壓力平衡。
[0009]所述的密封圈為氟橡膠制成，包括:兩個(gè)靜環(huán)密封圈、一個(gè)腔體密封圈、一個(gè)動(dòng)環(huán)密封圈以及一個(gè)軸套密封圈，其中:靜環(huán)密封圈用于靜環(huán)和靜環(huán)座之間、靜環(huán)和靜環(huán)擋圈之間的密封；腔體密封圈用于靜環(huán)擋圈和推進(jìn)器殼體之間接觸面的密封；軸套密封圈用于密封軸套與電機(jī)傳動(dòng)軸之間的密封；動(dòng)環(huán)密封圈用于動(dòng)環(huán)和密封軸套之間的密封。
[0010]所述的動(dòng)環(huán)通過(guò)波簧的壓緊力實(shí)現(xiàn)與靜環(huán)的緊密貼合。波簧、推環(huán)、動(dòng)環(huán)與密封軸套固定成一體，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)環(huán)與電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)保證了軸伸處的動(dòng)密封。該裝置經(jīng)在壓力筒中進(jìn)行水壓試驗(yàn)證明，它可以承受IlOMpa的水壓而不泄漏，相當(dāng)于水下深度IlOOOm0
[0011]所述的靜環(huán)和動(dòng)環(huán)為鎳基硬質(zhì)合金YWN8制成，密封軸套、推環(huán)、靜環(huán)擋圈、靜環(huán)座和波簧為316L不銹鋼制成。
[0012]所述的推進(jìn)器殼體上設(shè)置一個(gè)或者多個(gè)用于動(dòng)力、信息和液壓油傳輸?shù)囊弘娊涌冢七M(jìn)器殼體內(nèi)部通過(guò)液電接口充滿補(bǔ)償油，推進(jìn)器內(nèi)外壓平衡，以便全海深條件下工作。
技術(shù)效果
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封，密封材料硬度高、耐磨損、耐高溫、線膨脹系數(shù)小、摩擦系數(shù)低、耐腐蝕性好，密封結(jié)構(gòu)形式新穎、組合簡(jiǎn)單合理、密封線路全面、體積小，密封效果良好，使推進(jìn)器具有O?IlOOOm全海深范圍的工作能力。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封裝置示意圖(對(duì)稱示意)；
[0016]圖中:1旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封裝置、2推進(jìn)器殼體、3液電接口、4傳動(dòng)軸、5軸承、6導(dǎo)管槳、7連接支架、8旋轉(zhuǎn)變壓器、9直流無(wú)刷定子、10轉(zhuǎn)子、11密封軸套、12密封圈、13推環(huán)、14動(dòng)環(huán)、15靜環(huán)、16靜環(huán)擋圈、17靜環(huán)座和18波簧。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0018]如圖1所示，本實(shí)施例包括:旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封裝置1、推進(jìn)器殼體2、傳動(dòng)軸4、導(dǎo)管槳6、連接支架7、旋轉(zhuǎn)變壓器8、直流無(wú)刷定子9及其轉(zhuǎn)子10，其中:旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封裝置I與傳動(dòng)軸4軸向密封連接，旋轉(zhuǎn)變壓器8采集傳動(dòng)軸4的轉(zhuǎn)速并通過(guò)液電接口的傳輸線路將轉(zhuǎn)速傳送給潛水器的控制系統(tǒng)，推進(jìn)器殼體2和直流無(wú)刷定子9之間采用過(guò)盈配合裝配，電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的熱量通過(guò)推進(jìn)器殼體2以熱傳導(dǎo)方式直接傳入水中，推進(jìn)器殼體2的前端通過(guò)固定有過(guò)渡法蘭的連接支架7與導(dǎo)管槳6相連。
[0019]所述的旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封裝置I包括:密封軸套11、密封圈12、推環(huán)13、密封動(dòng)環(huán)14、靜環(huán)15、靜環(huán)擋圈16、靜環(huán)座17和波簧18，其中:密封軸套11與傳動(dòng)軸4相配合，通過(guò)密封軸套11的傳動(dòng)支點(diǎn)帶動(dòng)密封動(dòng)環(huán)14轉(zhuǎn)動(dòng)并使之旋轉(zhuǎn)密封，而靜環(huán)15由靜環(huán)座17和靜環(huán)擋圈16固定在推進(jìn)器殼體2上，由螺紋固定，靜環(huán)15在外部水壓力和內(nèi)部油壓作用下內(nèi)外壓力平衡。
[0020]所述的密封圈12包括靜環(huán)密封圈、腔體密封圈、動(dòng)環(huán)密封圈、軸套密封圈，材料為氟橡膠，其中靜環(huán)密封圈有2個(gè)，其它密封圈均為I個(gè)。
[0021]所述的靜環(huán)15和動(dòng)環(huán)14的材料為鎳基硬質(zhì)合金YWN8，密封軸套11、推環(huán)13、靜環(huán)擋圈16、靜環(huán)座17和波簧18的材料為316L不銹鋼。
[0022]所述的密封圈12密封位置包含5處:靜環(huán)密封圈用于靜環(huán)15和靜環(huán)座17之間、靜環(huán)15和靜環(huán)擋圈16之間的密封；腔體密封圈用于靜環(huán)擋圈16和推進(jìn)器殼體2之間接觸面的密封；軸套密封圈用于密封軸套11與電機(jī)傳動(dòng)軸4之間的密封；動(dòng)環(huán)密封圈用于動(dòng)環(huán)14和密封軸套11之間的密封。
[0023]所述的動(dòng)環(huán)14由波簧18壓緊之后與靜環(huán)15緊緊貼在一起。波簧18、推環(huán)13、動(dòng)環(huán)14與密封軸套11固定成一體，動(dòng)環(huán)14便可與電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)傳動(dòng)軸4旋轉(zhuǎn)之后，動(dòng)環(huán)14與靜環(huán)15保證了軸伸處的動(dòng)密封。該裝置經(jīng)在壓力筒中進(jìn)行水壓試驗(yàn)證明，它可以承受IlOMpa的水壓而不泄漏，相當(dāng)于水下深度11000m。
[0024]所述的推進(jìn)器殼體2上設(shè)置一個(gè)或者多個(gè)液電接口 3，滿足動(dòng)力、信息和液壓油的傳遞。
[0025]所述的推進(jìn)器殼體2內(nèi)部通過(guò)液電接口 3充滿補(bǔ)償油，推進(jìn)器內(nèi)外壓平衡，可以在全海深條件下工作。
[0026]本發(fā)明的工作原理是:本發(fā)明安裝在潛水器上下潛到深海時(shí)，潛水器的控制系統(tǒng)接收旋轉(zhuǎn)變壓器8采集的傳動(dòng)軸4的轉(zhuǎn)速，并反饋指令對(duì)導(dǎo)管槳6的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)隨著下潛深度的增加，水下壓力逐漸增大時(shí)，推進(jìn)器殼體2內(nèi)部補(bǔ)償油的壓力與外界水壓保持內(nèi)外壓力的平衡，相當(dāng)于將電機(jī)置于無(wú)壓環(huán)境中，同時(shí)由5處密封圈12的靜密封和動(dòng)環(huán)14、靜環(huán)15的機(jī)械密封構(gòu)成的組合密封結(jié)構(gòu)對(duì)推進(jìn)器進(jìn)行密封，保證海水不會(huì)滲入到直流無(wú)刷電機(jī)內(nèi)部，所以本發(fā)明可以在全海深條件下工作。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本裝置實(shí)施后得到的顯著指標(biāo)提升和效果為:
[0028]本發(fā)明所述的全海深無(wú)刷直流電動(dòng)推進(jìn)器可用于深海水下機(jī)器人等水下作業(yè)裝備，采取的密封方法密封結(jié)構(gòu)形式新穎、組合簡(jiǎn)單合理、密封線路全面、體積小，密封效果良好，使推進(jìn)器具有可用于O?IlOMpa(水深O?IlOOOm范圍)全海深范圍的工作能力，適合于海洋裝備用水下電機(jī)的密封。
【權(quán)利要求】
1.一種具有旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封的全海深無(wú)刷直流電動(dòng)推進(jìn)器，其特征在于，包括:旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封裝置、推進(jìn)器殼體、導(dǎo)管槳、直流無(wú)刷電機(jī)以及旋轉(zhuǎn)變壓器，其中:旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封裝置與直流無(wú)刷電機(jī)的傳動(dòng)軸軸向密封連接，旋轉(zhuǎn)變壓器采集傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速并通過(guò)液電接口的傳輸線路輸出轉(zhuǎn)速信息，推進(jìn)器殼體和直流無(wú)刷電機(jī)的定子之間采用過(guò)盈配合裝配，推進(jìn)器殼體的前端通過(guò)固定有過(guò)渡法蘭的連接支架與導(dǎo)管槳相連； 所述的過(guò)盈配合裝配使得直流無(wú)刷電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的熱量通過(guò)推進(jìn)器殼體以熱傳導(dǎo)方式直接傳入水中； 所述的旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封裝置包括:密封軸套、密封圈、推環(huán)、動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、靜環(huán)擋圈、靜環(huán)座和波簧，其中:密封軸套與直流無(wú)刷電機(jī)的傳動(dòng)軸相配合，通過(guò)密封軸套的傳動(dòng)支點(diǎn)帶動(dòng)動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)密封，波簧、推環(huán)和動(dòng)環(huán)依次設(shè)置并位于密封軸套和靜環(huán)之間，靜環(huán)、靜環(huán)座和靜環(huán)擋圈依次固定設(shè)置于推進(jìn)器殼體上，靜環(huán)在外部水壓力和內(nèi)部油壓作用下內(nèi)外壓力平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封的全海深無(wú)刷直流電動(dòng)推進(jìn)器，其特征是，所述的密封圈為氟橡膠制成，包括:兩個(gè)靜環(huán)密封圈、一個(gè)腔體密封圈、一個(gè)動(dòng)環(huán)密封圈以及一個(gè)軸套密封圈，其中:靜環(huán)密封圈用于靜環(huán)和靜環(huán)座之間、靜環(huán)和靜環(huán)擋圈之間的密封；腔體密封圈用于靜環(huán)擋圈和推進(jìn)器殼體之間接觸面的密封；軸套密封圈用于密封軸套與電機(jī)傳動(dòng)軸之間的密封；動(dòng)環(huán)密封圈用于動(dòng)環(huán)和密封軸套之間的密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封的全海深無(wú)刷直流電動(dòng)推進(jìn)器，其特征是，所述的動(dòng)環(huán)通過(guò)波簧的壓緊力實(shí)現(xiàn)與靜環(huán)的緊密貼合，所述的波簧、推環(huán)、動(dòng)環(huán)與密封軸套固定成一體，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)環(huán)與電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)保證了軸伸處的動(dòng)密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封的全海深無(wú)刷直流電動(dòng)推進(jìn)器，其特征是，所述的靜環(huán)和動(dòng)環(huán)為鎳基硬質(zhì)合金YWN8制成，密封軸套、推環(huán)、靜環(huán)擋圈、靜環(huán)座和波簧為316L不銹鋼制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有旋轉(zhuǎn)集裝式機(jī)械密封的全海深無(wú)刷直流電動(dòng)推進(jìn)器，其特征是，所述的推進(jìn)器殼體上設(shè)置一個(gè)或者多個(gè)用于動(dòng)力、信息和液壓油傳輸?shù)囊弘娊涌冢七M(jìn)器殼體內(nèi)部通過(guò)液電接口充滿補(bǔ)償油，推進(jìn)器內(nèi)外壓平衡，以便全海深條件下工作。
【文檔編號(hào)】B63G8/08GK104443323SQ201410637179
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】葛彤, 趙敏, 王旭陽(yáng), 莊廣膠 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)