CN106347618A - 水下螺旋桨推进装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下螺旋桨推进装置，包括驱动电机、螺旋桨、电机转接件、端盖、传动装置和密封装置，所述传动装置包括：旋转轴、第一轴承、第二轴承以及传动辅助结构；所述传动辅助结构包括：轴承垫圈A，轴承垫圈B；旋转轴具有轴肩，第二轴承和第一轴承通过轴肩在旋转轴上轴向卡住；驱动电机输出轴所在的一端固定在电机转接件上，电机转接件固定在端盖上，电机转接件和第一轴承之间具有轴承垫圈A，第一轴承与轴承垫圈A不相邻的一端通过旋转轴的第一轴肩轴向卡在端盖之内；第二轴承一端由固定装置通过轴承垫圈B压紧，另一端卡在旋转轴的第二轴肩上；所述第一轴承和第二轴承之间具有密封装置；第一轴承和第二轴承布置成能够对旋转轴分别提供轴向相反的轴向约束力。

Description

水下螺旋桨推进装置

技术领域

本发明涉及机电一体化领域，尤其涉及一种水下螺旋桨推进装置。

背景技术

水下螺旋桨推进器是水下航行器或机器人实现运动的主要装置，其作用是提供航行推力或控制姿态等。目前现有水下螺旋桨推进器在轴承设计方面往往采用单轴承支撑，这样的支撑在螺旋桨高速转动的时候旋转轴容易径向跳动，会造成动密封件过快磨损，而采用双轴承支撑虽然旋转轴稳定性有所提高，其旋转轴仅能承受单一轴向的较大推力，若螺旋桨反转，则其轴承组承受反向推力的能力会大大下降。此外，目前市场上的推进器很多在密封设计、推质比等方面也有很多缺陷，不能满足水下设备对水下高性能推进器的要求。

发明内容

解决方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的一实施例，提供了一种水下螺旋桨推进装置，包括驱动电机、螺旋桨、电机转接件、端盖、传动装置和密封装置，所述传动装置包括：旋转轴、第一轴承、第二轴承以及传动辅助结构；所述传动辅助结构包括：轴承垫圈A，轴承垫圈B；旋转轴具有轴肩，第二轴承和第一轴承通过轴肩在旋转轴上轴向卡住；驱动电机输出轴所在的一端固定在电机转接件上，电机转接件固定在端盖上，电机转接件和第一轴承之间具有轴承垫圈A，第一轴承与轴承垫圈A不相邻的一端通过旋转轴的第一轴肩轴向卡在端盖之内；第二轴承一端由固定装置通过轴承垫圈B压紧，另一端卡在旋转轴的第二轴肩上；所述第一轴承和第二轴承之间具有密封装置；第一轴承和第二轴承布置成能够对旋转轴分别提供轴向相反的轴向约束力。

在一种可能的实施方式中，所述密封装置包括：密封连接件、旋转格莱圈、弹簧储能密封圈；所述密封连接件一端与所述端盖连接在一起，所述固定装置与所述密封连接件另一端连接；所述弹簧储能密封圈位于密封连接件内、所述固定装置与轴承垫圈B之间；所述旋转格莱圈安装在所述密封连接件和旋转轴之间，且位于所述第一轴承和第二轴承之间。

在一种可能的实施方式中，所述密封装置还包括：电机密封筒、防水连接器总成，所述电机密封筒外壁加工有平面，平面上开有螺纹孔，螺纹孔上安装防水连接器总成。

有益效果

本公开采用第一轴承与第二轴承组合的支撑方式，两轴承最大的跨度设计保证了转轴的高稳定性，在满足螺旋桨高速旋转的同时，既可以保持旋转轴的的径向稳定性，又可以承受螺旋桨正反转时的双向大推力。

旋转轴伸出端设计有旋转格莱圈与弹簧储能密封圈，采用多组旋转格莱圈和弹簧储能密封圈的组合作为动密封防水方式，保证水下动密封的可靠性，可抵御大深度下潜时的水压。

防水连接器安装在密封转接件上作为一个整体，再通过螺纹连接在电机密封筒侧壁，螺纹处涂密封胶。采用侧面连接器总成的方式出线，节省了密封筒内部空间，使推进器体积和质量都有所降低，侧面出线的设计也减小了底部出线对整体长度的增加，整体更加紧凑，有效提高推质比。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。

图1示出根据本发明一实施例的螺旋桨推进装置的结构剖视图。

图2示出根据本发明一实施例的螺旋桨推进装置的电机密封筒10侧面视图。

附图标记列表

1.导流帽 2.螺旋桨 3.螺旋桨导管 4.螺帽 5.密封连接件 6.端盖 7.电机转接件 8.防水连接器 9.密封转接件 10.电机密封筒 11.直流无刷电机 12.轴承垫圈A 13.第一轴承 14.电机传动键 15.旋转格莱圈 16.第二轴承 17.轴承垫圈B 18.弹簧储能密封圈19.旋转轴 20.中轴传动键

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

图1示出根据本发明一实施例的水下螺旋桨推进装置的结构剖视图。如图1所示，该水下螺旋桨推进装置主要包括：驱动电机11、螺旋桨2、电机转接件7、端盖6、传动装置和密封装置。

其中，所述传动装置主要包括：旋转轴19、第一轴承13、第二轴承16以及传动辅助结构。所述传动辅助结构包括：轴承垫圈A 12，轴承垫圈B 17，电机传动键14，中轴传动键20。

所述旋转轴19端面开有螺纹孔，螺钉通过导流帽1将螺旋桨2压紧在旋转轴19的轴端，旋转轴19与螺旋桨2通过中轴传动键20传递扭矩，旋转轴19与驱动电机11通过中轴传动键20传递扭矩。旋转轴19具有轴肩，第二轴承16和第一轴承13通过轴肩将旋转轴19轴向卡住。驱动电机11输出轴所在的一端通过螺钉固定在电机转接件7上，电机转接件7通过螺钉固定在端盖6上。电机转接件7和第一轴承13之间具有轴承垫圈A 12，第一轴承13与轴承垫圈A12不相邻的一端通过旋转轴19的第一轴肩轴向卡在端盖6之内。第二轴承16一端由固定装置通过轴承垫圈B17压紧，另一端卡在旋转轴19的第二轴肩上；所述第一轴承13和第二轴承16之间具有密封装置。

其中，所述第一轴承13和第二轴承16对轴向压力和径向压力都具有较好的耐受力，所述第一轴承13、第二轴承16可以是相同的，也可以是不同的。所述第一轴承13、第二轴承16可以是圆锥滚子轴承或角接触球轴承。

其中，所述驱动电机11可以是直流无刷电机。所述固定装置可以是螺帽4。

其中，旋转轴19内部设计成中空，有效减小重量，所述旋转轴19的轴肩可以是通过改变旋转轴的外径形成。所述导流帽1设计为半圆形，最大外径与螺旋桨桨毂外径相同。

其中，所述螺旋桨推进装置还包括螺旋桨导管3，所述螺旋桨导管3通过螺钉固定在端盖6上，螺旋桨导管3内腔呈弧形，在螺旋桨推水时可以增加推力。

采用第一轴承13与第二轴承16组合的支撑方式，在满足螺旋桨高速旋转的同时，既可以保持旋转轴的的径向稳定性，又可以承受螺旋桨正反转时的双向大推力。两轴承最大的跨度设计保证了转轴的高稳定性，两种轴承都有相应的轴承垫圈A12、B17，轴承垫圈A12和轴承垫圈B17均可采用控制厚度公差的方法调整轴承组的间隙，通过调整垫圈的厚度调整两种轴承的间隙量，从而控制旋转轴在轴向及径向合理的间隙，保证顺畅旋转的同时保持稳定，使其动密封性能更好。

其中，所述密封装置包括：密封连接件5、旋转格莱圈15、弹簧储能密封圈18。密封连接件5与端盖6通过螺纹连接在一起，螺帽4与密封连接件5通过螺纹旋紧、将弹簧储能密封圈18压紧在密封连接件5内、轴承垫圈B17之上。旋转格莱圈15安装在密封连接件5和旋转轴19之间，且位于所述第一轴承13和第二轴承16之间。其中，所述螺纹处涂有密封胶。

其中，所述旋转格莱圈15和弹簧储能密封圈18可以是多组，例如，三组旋转格莱圈15和一组弹簧储能密封圈18，所述旋转格莱圈15之间形成的腔体以及所述旋转格莱圈15和弹簧储能密封圈18之间形成的腔体使用密封脂封涂。

为了使旋转轴19顺利通过，密封连接件5内径略大于旋转轴19外径。第二轴承16内径小于旋转格莱圈15内径。旋转轴19轴肩大经与旋转格莱圈15内径基本尺寸相同，轴肩小经与第二轴承16内径基本尺寸相同，使第二轴承16可以将旋转轴19轴向卡住。

旋转轴19伸出端设计有旋转格莱圈15与弹簧储能密封圈18，采用旋转格莱圈和弹簧储能密封圈的组合作为动密封防水方式，保证水下动密封的可靠性，可抵御大深度下潜时的水压。旋转格莱圈15布置在转轴跳动最小的两轴承之间，最大程度减小了密封圈磨损，保证良好的密封性能；弹簧储能密封圈之间的三个腔体使用密封脂封涂，即可润滑，又可起到良好密封效果。弹簧储能密封圈18和旋转格莱圈15有自润滑功能，减小与轴的摩擦阻力，轻微磨损后有自动补偿功能，保障密封可靠。所有密封圈均布置在密封连接件5中实现模块化设计，密封圈磨损后可以方便更换。

所述密封装置还包括：电机密封筒10、防水连接器总成，所述防水连接器总成包括：密封转接件9、防水连接器8。

如图2所示，电机密封筒10外壁加工有平面，平面上开有螺纹孔，根据需求螺纹孔的个数可以为一个或多个。密封转接件9旋紧在电机密封筒10的侧壁平面上螺纹孔内，防水连接器8通过螺母旋紧在密封转接件9上，如附图1所示，包括两组密封转接件9和防水连接器8，电源线与控制线通过两组防水连接器8接入电机密封筒10。端盖6右端面设计有环形凹槽，电机密封筒10左端面设计有环形凸台，凹槽的尺寸略大于凸台尺寸，两者插合在一起并通过螺钉紧固，间隙处涂密封胶，保证密封性。电机密封筒10设计有一道或多道环形加强筋，例如可以是两道，电机密封筒10底部设计成圆拱形，以抵抗水压。

通过上述结构，防水连接器8安装在密封转接件9上作为一个整体，再通过螺纹连接在电机密封筒10侧壁，螺纹处涂密封胶。采用侧面连接器总成的方式出线，节省了密封筒内部空间，使推进器体积和质量都有所降低，侧面出线的设计也减小了底部出线对整体长度的增加，整体更加紧凑。有效提高推质比。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.水下螺旋桨推进装置，包括驱动电机(11)、螺旋桨(2)、电机转接件(7)、端盖(6)、传动装置和密封装置，其特征在于，

所述传动装置包括：旋转轴(19)、第一轴承(13)、第二轴承(16)以及传动辅助结构，所述传动辅助结构包括：轴承垫圈A(12)，轴承垫圈B(17)；

旋转轴(19)具有轴肩，第一轴承(13)和第二轴承(16)通过轴肩在旋转轴(19)上轴向卡住；驱动电机(11)输出轴所在的一端固定在电机转接件(7)上，电机转接件(7)固定在端盖(6)上，电机转接件(7)和第一轴承(13)之间具有轴承垫圈A(12)，第一轴承(13)与轴承垫圈A(12)不相邻的一端通过旋转轴(19)的第一轴肩轴向卡在端盖(6)之内；第二轴承(16)一端由固定装置通过轴承垫圈B(17)压紧，另一端卡在旋转轴(19)的第二轴肩上；所述第一轴承(13)和第二轴承(16)之间具有密封装置；第一轴承(13)和第二轴承(16)布置成能够对旋转轴分别提供轴向相反的轴向约束力。

2.根据权利要求1所述的螺旋桨推进装置，其特征在于，所述第一轴承(13)、第二轴承(16)是圆锥滚子轴承或角接触球轴承。

3.根据权利要求1所述的螺旋桨推进装置，其特征在于，

所述密封装置包括：密封连接件(5)、旋转格莱圈(15)、弹簧储能密封圈(18)；所述密封连接件(5)一端与所述端盖(6)连接在一起，所述固定装置与所述密封连接件(5)另一端连接；所述弹簧储能密封圈(18)位于密封连接件(5)内、所述固定装置与轴承垫圈B(17)之间；所述旋转格莱圈(15)安装在所述密封连接件(5)和旋转轴(19)之间，且位于所述第一轴承(13)和第二轴承(16)之间。

4.根据权利要求3所述的螺旋桨推进装置，其特征在于，

所述密封连接件(5)内径略大于所述旋转轴(19)外径，第二轴承(16)内径小于旋转格莱圈(15)内径，旋转轴19第二轴肩大经与旋转格莱圈15内径基本尺寸相同，第二轴肩小经与第二轴承(16)内径基本尺寸相同。

5.根据权利要求3所述的螺旋桨推进装置，其特征在于，

所述密封装置还包括：电机密封筒(10)、防水连接器总成，

所述电机密封筒(10)外壁加工有平面，平面上开有螺纹孔，螺纹孔上安装防水连接器总成。

6.根据权利要求5所述的螺旋桨推进装置，其特征在于，

所述防水连接器总成包括：密封转接件(9)、防水连接器(8)，所述密封转接件(9)旋紧在所述电机密封筒(10)外壁平面的螺纹孔里，所述防水连接器(8)连接在所述密封转接件(9)上，所述螺纹孔安装处涂有密封胶。

7.根据权利要求3所述的螺旋桨推进装置，其特征在于，

包含3组旋转格莱圈(15)、1组弹簧储能密封圈(18)，所述旋转格莱圈(15)之间形成的间隙以及所述旋转格莱圈(15)和弹簧储能密封圈(18)之间形成的间隙使用密封脂封涂。

8.根据权利要求1所述的螺旋桨推进装置，其特征在于，

所述传动辅助结构还包括：电机传动键(14)、中轴传动键(20)，

所述旋转轴(19)端面开有螺纹孔，螺钉通过导流帽(1)将螺旋桨(2)压紧在旋转轴(19)的轴端，旋转轴(19)与螺旋桨(2)通过中轴传动键(20)传递扭矩，旋转轴(19)与驱动电机(11)通过电机传动键(14)传递扭矩。

9.根据权利要求5所述的螺旋桨推进装置，其特征在于，

所述电机密封筒(10)外壁设计有一道或多道环形加强筋，所述电机密封筒(10)底部设计成圆拱形。

10.根据权利要求1所述的螺旋桨推进装置，其特征在于，

旋转轴(19)内部中空。