CN107444602A - 一种基于磁力传动的船舶艉部推进装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁力传动的船舶艉部推进装置，该装置包括内磁转子、隔离装置和外磁转子；内磁转子包括轴、内磁体和卡箍，内磁体安装于轴上，内磁体的轴向和周向限位分别由卡箍和键连接实现；隔离装置包括隔离套、前轴承、后轴承、止挡环和压紧环，隔离套通过止挡环和压紧环由螺栓固定于船体，轴的端点和轴肩两点径向支撑由设置于隔离套内部的前轴承和后轴承提供；外磁转子由外套和外磁体组成，外套与外部的动力机连接，外套上嵌有外磁体。本发明解决现有推进装置在恶劣使用环境下耐压能力不强、密封可靠性不高、布置空间有限的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于船用艉部推进装置技术领域，具体涉及一种基于磁力传动的艉部推进装置，用于满足船舶在高耐压密封条件下的小型化推进需求。
背景技术
船舶推进装置中，其转子结构一方面要保持灵活旋转、传递扭矩，另一方面又需要承受海水压力。传统的密封形式诸如密封圈，其较软材质虽可实现与转子的柔性接合，提供耐压能力，但增大了旋转阻力，从而对动力源的输出要求较高；其较硬材质，虽可达到灵活旋转、摩擦阻力小的目的，但试验表明其密封可靠性不高，只能保证短期的密封效果。此外，随着海洋装备发展的多样化，深海小型装备的推进装置也对动态密封提出了更高要求，在满足系统匹配性、密封性能的同时，也需要兼顾总体设计小型化所带来的密封结构简单化与微型化，显然，传统的机械密封形式因其结构复杂、体积较大而并不能满足此项需求。
磁力传动提出于20世纪30年代，其发展源于70年代工业生产中对新技术与环境保护的需求。目前，磁力传动的设计与技术已较为成熟，工艺与生成也较为完善，但其应用领域除磁力泵、磁力阀门等成熟产品外，大部分仍处于待开发和待推广阶段。将磁力传动应用于船舶推进装置，特别是适用于高耐压密封条件下的小型化设计，目前国内尚无先例。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于磁力传动的船舶艉部推进装置，解决现有推进装置在恶劣使用环境下耐压能力不强、密封可靠性不高、布置空间有限的技术问题。
一种基于磁力传动的船舶艉部推进装置，该装置包括内磁转子、隔离装置和外磁转子；所述内磁转子包括轴、内磁体和卡箍，内磁体安装于轴上，内磁体的轴向和周向限位分别由卡箍和键连接实现；所述隔离装置包括隔离套、前轴承、后轴承、止挡环和压紧环，隔离套通过止挡环和压紧环由螺栓固定于船体，轴的端点和轴肩两点径向支撑由设置于隔离套内部的前轴承和后轴承提供；所述外磁转子由外套和外磁体组成，外套与外部的动力机连接，外套上嵌有外磁体。
进一步地，所述隔离装置还包括轴封，所述轴封安装在止挡环与压紧环之间，用于阻挡异物进入隔离套内部。
进一步地，所述内磁体的表面、后轴承的艏艉两侧包覆有非金属层，非金属层的材料为不受介质腐蚀且耐磨的非磁性材料。
进一步地，所述隔离套、止挡环、非金属层和压紧环通过螺栓连接，再通过周向错位螺栓整体固定于船体。
进一步地，所述轴的轴肩与隔离套的接触面用于传递推力，轴在拉力作用下的轴向限位由轴肩与止挡环的接触面实现。
进一步地，所述隔离套的壁厚按所受介质压力大小确定。
有益效果：
1、本发明通过隔离套与船体之间的密封连接使得内磁转子和外磁转子实现了完全的水密隔离，海水能够通过轴封进入内磁体与隔离套内部的空间，但是无法进入隔离套与外套之间的空间内；此外，采用磁力传动形式，并在结构设计中考虑轴向承载与限位、径向支撑与偏载，实现了船舶艉部推进装置的零泄露，保证了密封的可靠性。
2、本发明将推力承载、拉力限位和径向支撑聚焦于轴的轴肩处，功能集成化与区域化，降低了磁力传动结构设计的复杂程度，结构简单且小型化，提高了内磁体与外磁体间的轴向接触长度，利于更大扭矩需求的磁力传动。
3、本发明可根据所受介质压力的量级，设计特定及带有一定余量的隔离套壁厚，满足推进装置在不同介质环境下的传动需求和耐压能力。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构组成示意图；
图2为内磁转子的结构组成示意图；
图3为隔离装置的结构组成示意图；
图4为外磁转子的结构组成示意图；
图5为本发明另一个实施例的结构组成示意图。
其中，1-轴、2-内磁体、3-卡箍、4-非金属层、5-隔离套、6-前轴承、7-后轴承、8-止挡环、9-轴封、10-压紧环、11-外磁体、12-外套。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1所示，本发明提供了一种基于磁力传动的船舶艉部推进装置，该装置包括内磁转子、隔离装置和外磁转子；
如附图2所示，内磁转子包括轴1、内磁体2和卡箍3，轴1上具有轴肩，内磁体2安装于轴肩的右侧，内磁体2的轴向和周向限位分别由卡箍3和键连接实现，内磁体2的外表面包覆非金属层4。
如附图3所示，隔离装置包括隔离套5、前轴承6、后轴承7、止挡环8、轴封9和压紧环10，隔离套5为一端开放一端封闭的壳体结构，开放端具有一个安装后轴承7的环形轴承座，封闭端的底部具有安装前轴承的轴承座，
隔离套5通过止挡环8和压紧环10由螺栓固定于船体，轴封9安装在止挡环8和压紧环10之间，轴的端点和轴肩两点径向支撑由设置于隔离套内部的前轴承6和后轴承7提供；止挡环8与隔离套5的安装面上包覆非金属层4，隔离套5的后轴承轴承座内也包覆非金属层4，形成后轴承7的艏艉两侧由非金属层4隔离。
如附图4所示，外磁转子由外套12和外磁体11组成，外套的一端为开放的壳体，另一端具有连接法兰，外套12通过连接法兰与外部的动力机的连接法兰连接，外套12壳体的内圆周面上嵌有外磁体11。
动力机产生的动力通过连接法兰传递给外套12，带动外套12及嵌入其中的外磁体11旋转，磁场通过介质、隔离套5的薄壁以及非金属层4传递给内磁体2，形成外磁体11与内磁体2间的磁路，带动内磁体2旋转。内磁体2进一步通过键连接将扭矩传递给轴1，轴1在前轴承6和后轴承7的支撑下带动推进器旋转，产生推力。推进器产生的推力通过轴1的轴肩与隔离套5的接触面传递给隔离套5，并最终通过非金属层4、止挡环8、压紧环10传递给船体，带动船体行进。在船体倒车等工况下，轴1会承受与行进方向相反的拉力，此时止挡环8与轴1的轴肩接触面用于承载该方向的限位作用。
内磁体7在传递扭矩过程可能产生的轴向窜动由固定于轴1上的卡箍3进行限位。
如图5所示，本发明的另一个实施例，和第一个实施例的区别在于：
所述后轴承7固定于止挡环8内，作为轴1的艉部径向支撑；
隔离套5内表面对应轴1轴肩的位置处，包覆非金属层4。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于磁力传动的船舶艉部推进装置，该装置包括内磁转子、隔离装置和外磁转子；其特征在于，所述内磁转子包括轴、内磁体和卡箍，内磁体安装于轴上，内磁体的轴向和周向限位分别由卡箍和键连接实现；所述隔离装置包括隔离套、前轴承、后轴承、止挡环和压紧环，隔离套通过止挡环和压紧环由螺栓固定于船体，轴的端点和轴肩两点径向支撑由设置于隔离套内部的前轴承和后轴承提供；所述外磁转子由外套和外磁体组成，外套与外部的动力机连接，外套上嵌有外磁体。
2.如权利要求1所述的船舶艉部推进装置，其特征在于，所述隔离装置还包括轴封，所述轴封安装在止挡环与压紧环之间，用于阻挡异物进入隔离套内部。
3.如权利要求2所述的船舶艉部推进装置，其特征在于，所述内磁体的表面、后轴承的艏艉两侧包覆有非金属层，非金属层的材料为不受介质腐蚀且耐磨的非磁性材料。
4.如权利要求3所述的船舶艉部推进装置，其特征在于，所述隔离套、止挡环、非金属层和压紧环通过螺栓连接，再通过周向错位螺栓整体固定于船体。
5.如权利要求4所述的船舶艉部推进装置，其特征在于，所述轴的轴肩与隔离套的接触面用于传递推力，轴在拉力作用下的轴向限位由轴肩与止挡环的接触面实现。
6.如权利要求5所述的船舶艉部推进装置，其特征在于，所述隔离套的壁厚按所受介质压力大小确定。
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