CN102359599B - 一种用于伸缩式全回转舵桨的动密封装置 - Google Patents

Abstract

一种海洋工程装备防海水的动密封装置，具体来说涉及海洋工程船舶和海洋平台上的一种用于伸缩式全回转舵桨的动密封装置。通过采取导向套导向和清除污物保护措施、盘根密封措施、唇形密封圈密封措施、润滑和泄漏检查措施等4种措施，来保证伸缩式全回转舵桨的密封性，这些有效的润滑和泄漏检查措施，使得伸缩式全回转舵桨的动密封装置在海水中处于有效的可控状态之中，提高了密封装置工作的安全性，使伸缩式全回转舵桨的使用寿命增加50%以上。

Description

一种用于伸缩式全回转舵桨的动密封装置

技术领域

本发明涉及一种海洋工程装备防海水的动密封装置，具体来说涉及海洋工程船舶和海洋平台上的一种用于伸缩式全回转舵桨的动密封装置。

背景技术

随着人类向深海进军，由可伸缩式全回转舵桨装置构成的动力定位系统（dynamic positioning System），以其能够自由升降、360°回转、操作灵活的特点，越来越广泛地应用于海洋工程装备，如海上作业船舶海洋考察船、半潜船等、海上平台海洋钻井平台等、水下潜器(ROV)和军用舰船布雷舰、潜艇母船等，因此，动力定位是深海开发的关键技术之一。

当动力定位时，其可伸缩式全回转舵桨装置的升降轴伸出船体进入海水，作为全回转舵桨推进器使用；当自由航行时，其可伸缩式全回转舵桨装置的升降轴缩入船体，以减小了航行阻力。在这二种工况的转换中，升降轴都要垂直穿行在舱体与海水之间，为了防止具有一定吃水压力的海水通过升降轴的配合间隙进入船舱，现有技术的密封处理是，如中国专利公告号：CN101195410，公告日：2008年06月11日，发明名称：《整体全回转升降式舵桨装置》，其尾轴密封装置只是对螺旋桨用常规密封圈来密封，对于升降轴总成则完全依赖间隙密封，即依靠相对运动件配合表面之间的微小间隙所形成的液流阻力来防止泄漏，这是一种最简单的动密封。间隙密封虽然简单、阻力小、磨损小和润滑性能好，但缺点是不能自行补偿磨损的影响，随着运动间隙的增大，密封随之失效，并且，间隙密封对零件加工要求很高。又如中国专利公告号：CN2808736，公告日：2006年08月23日，发明名称：《整体回转升降式舵桨装置》，也对于升降轴总成采取的是间隙密封。虽然，密封装置只是全回转舵桨装置中的辅件，但密封与密封装置的好坏是直接影响到全回转舵桨装置能否正常工作的关键之一，甚至关系到海洋工程装备的可靠性。由于个别密封件的失效所造成的损失可能是密封件本身价值的千万倍，因此，对现有技术存在的不足，需要采用一种新的密封方法来保证可伸缩式全回转舵桨装置安全可靠的工作。

在海水中工作的零部件，不仅会受到海水的腐蚀，而且还会受到海洋生物污损，因此，工作环境比较恶劣。在这种恶劣的工作环境中，对伸缩式全回转舵桨的动密封装置设计时，至少要考虑到如下五点：1、防止具有一定吃水压力的海水进入船体舱室；2、防止润滑升降轴的油脂泄漏到海水；3、防止海洋生物在升降轴上附着；4、防止升降轴在升降运动中的干磨损；5、防止舵桨装置发出的推力，对升降轴产生较大的径向位移磨损和瞬时泄漏。这五点是相互关联的，前2点是目标，后3点是要点，做到了，就能解决现有技术的密封装置磨损严重，寿命低，维护成本高等不足。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的伸缩式全回转舵桨的升降轴密封装置磨损严重，寿命低，维护成本高等不足，提供一种用于伸缩式全回转舵桨的动密封装置，其结构简单，加工方便，制作成本较低，便于调试，工作可靠，可满足在海水恶劣工作环境下使用的要求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于伸缩式全回转舵桨的动密封装置，包括升降轴，紧固机构，压盖，唇形密封圈，O形圈，润滑系统，油环，盘根，填料箱，基座，导向套，所述填料箱通过安装螺栓安装在基座上，在填料箱与基座之间装有O形圈，填料箱为中空管形，底部为台阶孔，台阶孔内安放有导向套,导向套的内孔中装有升降轴总成，导向套上端的升降轴和填料箱之间设置有盘根,盘根的上端面上设置有油环，油环上的径向通孔经填料箱上的侧孔与润滑系统联通，油环的上端面上压有一压盖，压盖外圆装入填料箱孔中，压盖外圆与填料箱孔间有O形圈，压盖上端有紧固机构。

所述的导向套材料为加注石墨或聚四氟乙烯的铜基复合材料。

所述的润滑系统与一高于压盖的润滑油箱连接，润滑油箱内设置油位传感器报警，所述的油环另一侧，油槽接通填料箱上的另一侧孔，并与检测管路接通，检测管路端设置有常闭截止阀。

所述的盘根的圈数为4-8圈，根据升降轴总成的轴径增大，圈数可增加。

所述的导向套的小头端为倾斜面，倾斜角a=0～30°。

所述的油环7的内孔中设置有环状贯通的油槽17，油槽17一侧接通填料箱9上的侧孔，并与润滑系统6接通，油环7的上部设置唇形密封圈4,唇形密封圈4的一唇边与其上部的压盖3内台阶孔接触，另一唇边与升降轴总成1的轴表面接触。

所述的紧固机构2包括压盖3伸出外圆的上端，上端的轴向孔，孔中的螺栓，及填料箱9端面上的螺孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1.导向套的设置不但起导向作用，而且在升降轴总成上的推进器工作时，导向套13还能抵消推进器产生的横向推力所带来的径向位移，保护密封效果；2.在升降轴总成上升过程当中，导向套的小头端能够将轴上附着的污物清除干净，并有效阻挡海水当中的固体杂质，减轻密封装置工作的恶劣环境，从而延长了密封装置的使用寿命；3.盘根可进行多次压紧，从而提高密封可靠性。另外，所选用的新型复合材料盘根不仅能够满足海水中的工作环境，还可降低摩擦系数，延长密封装置使用寿命；4. 唇形密封圈与盘根之间通过油环形成封闭的润滑油腔，为盘根提供有效润滑，从而使得盘根始终浸泡在润滑油当中，提高了整个密封装置的可靠性；5.分别设置润滑系统和检测油路，润滑系统与润滑油箱连通，通过油箱上的传感器进行报警，以确定是否有润滑油泄漏出去；检测油路可对填料箱润滑油腔的油液进行抽取检验，以确定密封装置内部是否有海水渗透进来。这些有效的润滑和泄漏检查措施，使得伸伸缩式全回转舵桨的动密封装置在海水中处于有效的可控状态之中，提高了密封装置工作的安全性，使伸缩式全回转舵桨的使用寿命增加50%以上。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是导向套示意图； 

图3是油环剖视图；

图4是油环俯视图。

图中：升降轴1，压盖螺栓2，压盖3，唇形密封圈4，O形圈5，润滑系统6，油环7，盘根8，填料箱9，安装螺栓10，基座11，O形圈12，导向套13，截止阀14，检测油路15，润滑油箱16，油槽17，海水A，舱室B。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步的描述，但并非对其保护范围的限制。

参见图1，本发明的一种用于伸缩式全回转舵桨的动密封装置，包括升降轴1，紧固机构2，压盖3，唇形密封圈4，O形圈5，润滑系统6，油环7，盘根8，填料箱9，安装螺栓10，基座11，O形圈12，导向套13，截止阀14，检测油路报警15，润滑油脂16，油槽17，海水A，舱室B。所述填料箱9通过安装螺栓10安装在基座11上，在填料箱9与基座11之间装有O形圈12，填料箱9为中空管形，底部为台阶孔，台阶孔内安放有导向套13,导向套13的内孔中装有升降轴总成1，导向套13上端的升降轴总成1和填料箱9之间设置有盘根8,盘根8的上端面上设置有油环7，油环7上的径向通孔经填料箱9上的侧孔与润滑系统6联通，油环7的上端面上压有一压盖3，压盖3外圆装入填料箱9孔中，压盖3外圆与填料箱9孔间有O形圈5，压盖3上端有紧固机构2。

所述的润滑系统6与一高于压盖3的润滑油箱16连接，润滑油箱16内设置油位传感器报警，所述的油环7另一侧，其油槽17接通填料箱9上的另一侧孔，并与检测管路15接通，检测管路15端设置有常闭截止阀14。

所述的油环7的内孔中设置有环状贯通的油槽17，油槽17一侧接通填料箱9上的侧孔，并与润滑系统6接通，油环7的上部设置唇形密封圈4,唇形密封圈4的一唇边与其上部的压盖3内台阶孔接触，另一唇边与升降轴1的轴表面接触。

所述的紧固机构2包括压盖3伸出外圆的上端，上端的轴向孔，孔中的螺栓，及填料箱9端面上的螺孔。

通过以上设置，本发明专利实际提供了如下4种措施，来保证伸缩式全回转舵桨的密封性和可靠性；分述如下：

1、导向套密封措施

导向套13安装在伸缩式全回转舵桨的动密封装置最下端，直接与海水接触，极易受到海水腐蚀和生物污损。因此，将导向套13的内外圆分别与升降轴1和填料箱9配合。导向套13的设置不但起到导向作用，在伸缩式全回转舵桨装置工作时，导向套13还能抵消推进器产生的横向推力所带来的径向位移，保护密封效果。而且在升降轴1上升过程当中，导向套13的小头端能够将轴上附着的生物污损清除干净，能有效阻挡海水当中形成的固体杂质，减轻密封装置工作的恶劣环境，从而延长了密封装置的使用寿命。

2、盘根密封措施

在导向套13的上端设置盘根8密封，实现往复升降运动的密封功能。盘根8的圈数根据升降轴1的轴径的大小选定，满足一般海洋平台的升降轴的盘根为5-6圈，根据升降轴1的轴径增大或减小，如超大型平台或内湖平台的升降轴总成的盘根8圈数可增加到8或减少到4。盘根8在使用时处于压紧状态，使用一段时间后会产生松弛，这时可通过紧固机构2再进行压紧，并且可进行多次压紧，从而提高密封可靠性；另外，加注石墨或聚四氟乙烯的铜基复合材料的盘根8，除能够满足在海水中的使用，还可降低摩擦系数，延长密封装置使用寿命。

3、唇形密封圈密封措施

盘根8上部，且在压盖3的内孔中设置一个唇形密封圈4，唇形密封圈4与盘根8之间通过油环7形成封闭的润滑油腔，为盘根8提供有效润滑，从而使得盘根8始终浸泡在润滑油当中，提高了整个密封装置的可靠性。

4、润滑和泄漏检查密封措施

在油环7的油槽17的二侧，分别接通润滑系统6和检测油路15，润滑系统与放置在一定高度的润滑油箱报警16连通，通过润滑油箱报警16上的液位开关进行报警，以确定是否有润滑油泄漏出去。由于润滑油箱16注入的润滑油具有一定压力，为防止润滑油从压盖3与升降轴1以及与填料箱9的间隙中溢出，在压盖3内孔设计一道唇形密封圈4与升降轴1形成动密封，在压盖3外圆设置一道O形圈5与填料箱9形成静密封，以此形成封闭的润滑油腔，使盘根8处于有效润滑当中。

检测油路15及打开截止阀14可进行定时对填料箱9中，由唇形密封圈4与盘根8之间通过油环7形成封闭的润滑油腔的油液，进行抽取检验，以确定其内部是否有海水A渗透进来,以便及早采取措施，即拧紧压盖螺栓2，压紧盘根8的方式，杜绝隐患。

通过以上有效的密封措施和润滑、泄漏检查措施，使得本发明的伸缩式全回转舵桨的动密封装置处于有效的可控状态之中，提高了提高了本发明的伸缩式全回转舵桨的动密封装置工作的安全性。

参见图2，所述的导向套13的小头端为倾斜面，倾斜角a=0～30°，当a=0°时，相当于无前角的刀具切削生物污损，其切削力较大；当a=30°时，相当于有较大前角的刀具切削生物污损，其切削力较小，比较省力，清除生物污损也较干净，但形成的刃口易损；当a=10°～15°时，不仅所需切削力较小，而且刃口的寿命也较长。

参见图3、图4，所述的油环7及其上的油槽17，是形成润滑油腔的主要通道。

本发明的一种用于伸缩式全回转舵桨的动密封装置，密封可靠，经久耐用，且结构简单，维护方便。在升降轴1上的其他零部件如推进器等的安装方式与现有技术相同，本文不作赘述。 

Claims (5)

1.一种用于伸缩式全回转舵桨的动密封装置，包括升降轴（1），紧固机构（2），压盖（3），唇形密封圈（4），O形圈（5），润滑系统（6），油环（7），盘根（8），填料箱（9），基座（11），导向套（13），其特征在于：所述填料箱（9）通过安装螺栓（10）安装在基座（11）上，在填料箱（9）与基座（11）之间装有O形圈（12），填料箱（9）为中空管形，底部为台阶孔，台阶孔内安放有导向套（13），导向套（13）的内孔中装有升降轴（1），导向套（13）上端的升降轴（1）和填料箱（9）之间设置有盘根（8） ，盘根（8）的上端面上设置有油环（7），油环（7）上的径向通孔经填料箱（9）上的侧孔与润滑系统（6）联通，油环（7）的上端面上压有一压盖（3），压盖（3）外圆装入填料箱（9）孔中，压盖（3）外圆与填料箱（9）孔间有O形圈（5），压盖（3）上端有紧固机构（2），所述的润滑系统（6）与一高于压盖(3)的润滑油箱(16)连接，润滑油箱(16)内设置油位传感器，所述的油环(7)另一侧，油槽(17)接通填料箱(9)上的另一侧孔，并与检测管路(15)接通，检测管路(15)端设置有常闭截止阀(14)，所述的油环（7）的内孔中设置有环状贯通的油槽（17），油槽（17）一侧接通填料箱（9）上的侧孔，并与润滑系统（6）接通，油环（7）的上部设置唇形密封圈（4） ，唇形密封圈（4）的一唇边与其上部的压盖（3）内台阶孔接触，另一唇边与升降轴总成（1）的轴表面接触。

2.根据权利要求1所述的一种用于伸缩式全回转舵桨的动密封装置，其特征在于：所述的导向套（13）材料为加注石墨或聚四氟乙烯的铜基复合材料。

3.根据权利要求1所述的一种用于伸缩式全回转舵桨的动密封装置，其特征在于：所述的盘根(8)的圈数为4～8圈。

4.根据权利要求1所述的一种用于伸缩式全回转舵桨的动密封装置，其特征在于：所述的导向套(13)的小头端为倾斜面，倾斜角(a)=0～30°。

5.根据权利要求1所述的一种用于伸缩式全回转舵桨的动密封装置，其特征在于：所述的紧固机构（2）包括压盖（3）伸出外圆的上端，上端的轴向孔，孔中的螺栓，及填料箱（9）端面上的螺孔。

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