CN108087558B - 水下机器人关节轴密封 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下机器人关节轴密封，静环与外套之间由静环密封进行静密封；动环与静环之间由动密封面进行动密封，由动环压紧簧片施加压力；传动轴与外套之间由两个大轴段O型密封圈进行动密封，动环与传动轴之间由两个动环O型密封圈进行静密封。本发明通过双大轴段O型密封圈、双动环O型密封圈、端面密封的结合，使密封机构分为多层独立耐压室，并在密封机构内部充满密封油，使密封结构内部与外部环境完全隔绝，既提高了耐压程度，又避免了密封机构的腐蚀；本发明填补了国内深海水下机器人关节轴密封的空白，同时具备体积小，结构相对简单，维护简易，耐久性强的特点。

Description

水下机器人关节轴密封
技术领域
本发明涉及水下机器人关节轴密封，尤其涉及深海高压环境的机器人机械臂轴关节结构。
背景技术
水下机器人的特点是在水下作业，特别是在深海作业中，整个机器人处于巨大的外部水压的环境中。防止水进入到机器人内部是最为重要的技术因数，特别是水下机器人所搭载的机械臂、机械手，关节处属于动态轴密封，需要动态轴密封来解决。同时，机械臂、机械手关节特点是速度较慢而转矩较大，故现有的密封结构要么无法满足密封压力程度的要求，要么结构过于复杂，体积较大，无法与机器人手臂相匹配，故如何实现机器人轴关节处的密封成了本领域技术人员急需解决的问题，是水下机器人深海作业的重要技术问题。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种结构紧凑，密封效果好的水下机器人的关节密封结构，具备在小于线速度0.1米/秒的转速下，密封压力达到20MPa。本发明采用的技术手段如下：
一种水下机器人关节轴密封，包括：呈阶梯轴状的传动轴，所述传动轴包括依次连接的大轴段和小轴段，所述大轴段的外壁设有两个大轴段环形凹槽，所述大轴段环形凹槽内设有大轴段O型密封圈，位于所述大轴段和所述小轴段之间的所述传动轴的轴肩上设有环形轴肩凹槽，靠近所述小轴段一侧的所述大轴段环形凹槽与所述传动轴的轴肩之间的所述大轴段的外壁设有环形连接凹槽，所述环形连接凹槽延伸至所述传动轴的轴肩；
套接在所述传动轴外的外套，所述外套靠近所述大轴段一侧具有外套环形凹槽，所述外套环形凹槽的外侧槽壁通过所述大轴段O型密封圈与所述大轴段密封，位于所述外套环形凹槽的槽底与所述传动轴的轴肩之间的所述小轴段上依次套接有静环、动环和动环外套，所述静环通过静环密封与所述外套环形凹槽的槽底和所述外套环形凹槽的内侧槽壁连接，所述动环外套的截面呈T型，包括与所述传动轴同轴的套筒以及用于连接所述套筒内壁与所述小轴段外壁的环形连接盘，所述环形连接盘与所述环形轴肩凹槽之间设有动环压紧簧片，所述套筒的位于所述大轴段的一端深入所述环形连接凹槽，所述动环的外壁与所述套筒的内壁贴合，所述动环的靠近所述大轴段的一侧与所述环形连接盘贴合，所述动环的靠近所述静环的一侧设有与所述静环连接的动密封面，所述动环的内壁设有两个动环环形凹槽，所述动环环形凹槽内设有动环O型密封圈，所述动环与所述小轴段之间通过所述动环O型密封圈密封。
所述套筒的位于所述大轴段的一端与所述环形连接凹槽动配合。
所述动环压紧簧片呈盘型，包括四个首尾连接呈四分之一圆型的子簧片，所述子簧片的中部具有扇环形凹槽。
所述大轴段O型密封圈与所述外套环形凹槽、所述传动轴所形成的密闭空间内充满密封油；
所述动环O型密封圈密封与所述传动轴、所述动环所形成的密闭空间内充满密封油；
所述动密封面与靠近所述传动轴的轴肩的所述大轴段O型密封圈、靠近所述传动轴的轴肩的所述动环O型密封圈所形成的密闭空间充满密封油。
本发明使得所述静环与所述外套之间由所述静环密封进行静密封；所述动环与所述静环之间由所述动密封面进行动密封，由所述动环压紧簧片施加压力；所述传动轴与所述外套之间由两个所述大轴段O型密封圈进行动密封，所述动环与所述传动轴之间由两个所述动环O型密封圈进行静密封。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、针对机械臂肘关节的低转速、大扭矩的特点设计，满足低转速、大扭矩、高耐压的需求；
2、通过双大轴段O型密封圈、双动环O型密封圈、端面密封的结合，使密封机构分为多层独立耐压室，并在密封机构内部充满密封油，使密封结构内部与外部环境完全隔绝，既提高了耐压程度，又避免了密封机构的腐蚀；
3、使用动环压紧簧片，替代通常使用的弹簧结构，增加了簧片与两个端面的接触面积，提高了可靠性，增大了端面密封压力，同时也减小了尺寸；
4、本发明的压紧端面直接与传动轴为一体，既简化了结构，又提高了可靠性。
本发明填补了国内深海水下机器人关节轴密封的空白，同时具备体积小，结构相对简单，维护简易，耐久性强的特点。
基于上述理由本发明可在深海水下机器人等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的具体实施方式中水下机器人关节轴密封的结构示意图。
图2是本发明的具体实施方式中子簧片的结构示意图。
图3是图2的俯视图。
图4是本发明的具体实施方式中动环的主视图。
图5是本发明的具体实施方式中动环的半剖视图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图5所示，一种水下机器人关节轴密封，包括：呈阶梯轴状的传动轴，所述传动轴包括依次连接的大轴段1和小轴段2，所述大轴段1的外壁设有两个大轴段环形凹槽3，所述大轴段环形凹槽3内设有大轴段O型密封圈4，位于所述大轴段1和所述小轴段2之间的所述传动轴的轴肩上设有环形轴肩凹槽5，靠近所述小轴段2一侧的所述大轴段环形凹槽3与所述传动轴的轴肩之间的所述大轴段1的外壁设有环形连接凹槽6，所述环形连接凹槽6延伸至所述传动轴的轴肩；
套接在所述传动轴外的外套7，所述外套7靠近所述大轴段1一侧具有外套环形凹槽8，所述外套环形凹槽8的外侧槽壁通过所述大轴段O型密封圈4与所述大轴段1密封，位于所述外套环形凹槽8的槽底与所述传动轴的轴肩之间的所述小轴段2上依次套接有静环9、动环10和动环外套，所述静环9通过静环密封11与所述外套环形凹槽8的槽底和所述外套环形凹槽8的内侧槽壁连接，所述动环外套的截面呈T型，包括与所述传动轴同轴的套筒12以及用于连接所述套筒12内壁与所述小轴段2外壁的环形连接盘13，所述环形连接盘13与所述环形轴肩凹槽5之间设有动环压紧簧片14，所述套筒12的位于所述大轴段1的一端深入所述环形连接凹槽6，所述动环10的外壁与所述套筒12的内壁贴合，所述动环10的靠近所述大轴段1的一侧与所述环形连接盘13贴合，所述动环10的靠近所述静环9的一侧设有与所述静环9连接的动密封面15，所述动环10的内壁设有两个动环环形凹槽16，所述动环环形凹槽16内设有动环O型密封圈17，所述动环10与所述小轴段2之间通过所述动环O型密封圈17密封。
所述套筒12的位于所述大轴段1的一端与所述环形连接凹槽6动配合。
所述动环压紧簧片14呈盘型，包括四个首尾连接呈四分之一圆型的子簧片，所述子簧片的中部具有扇环形凹槽18。
所述大轴段O型密封圈4与所述外套环形凹槽8、所述传动轴所形成的密闭空间内充满密封油；
所述动环O型密封圈密封17与所述传动轴、所述动环10所形成的密闭空间内充满密封油；
所述动密封面15与靠近所述传动轴的轴肩的所述大轴段O型密封圈4、靠近所述传动轴的轴肩的所述动环O型密封圈17所形成的密闭空间充满密封油。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种水下机器人关节轴密封，其特征在于，包括：呈阶梯轴状的传动轴，所述传动轴包括依次连接的大轴段和小轴段，所述大轴段的外壁设有两个大轴段环形凹槽，所述大轴段环形凹槽内设有大轴段O型密封圈，位于所述大轴段和所述小轴段之间的所述传动轴的轴肩上设有环形轴肩凹槽，靠近所述小轴段一侧的所述大轴段环形凹槽与所述传动轴的轴肩之间的所述大轴段的外壁设有环形连接凹槽，所述环形连接凹槽延伸至所述传动轴的轴肩；
套接在所述传动轴外的外套，所述外套靠近所述大轴段一侧具有外套环形凹槽，所述外套环形凹槽的外侧槽壁通过所述大轴段O型密封圈与所述大轴段密封，位于所述外套环形凹槽的槽底与所述传动轴的轴肩之间的所述小轴段上依次套接有静环、动环和动环外套，所述静环通过静环密封与所述外套环形凹槽的槽底和所述外套环形凹槽的内侧槽壁连接，所述动环外套的截面呈T型，包括与所述传动轴同轴的套筒以及用于连接所述套筒内壁与所述小轴段外壁的环形连接盘，所述环形连接盘与所述环形轴肩凹槽之间设有动环压紧簧片，所述套筒的位于所述大轴段的一端深入所述环形连接凹槽，所述动环的外壁与所述套筒的内壁贴合，所述动环的靠近所述大轴段的一侧与所述环形连接盘贴合，所述动环的靠近所述静环的一侧设有与所述静环连接的动密封面，所述动环的内壁设有两个动环环形凹槽，所述动环环形凹槽内设有动环O型密封圈，所述动环与所述小轴段之间通过所述动环O型密封圈密封；
所述动环压紧簧片呈盘型，包括四个首尾连接呈四分之一圆型的子簧片，所述子簧片的中部具有扇环形凹槽。
2.根据权利要求1所述的水下机器人关节轴密封，其特征在于：所述套筒的位于所述大轴段的一端与所述环形连接凹槽动配合。
3.根据权利要求1所述的水下机器人关节轴密封，其特征在于：所述大轴段O型密封圈与所述外套环形凹槽、所述传动轴所形成的密闭空间内充满密封油；
所述动环O型密封圈密封与所述传动轴、所述动环所形成的密闭空间内充满密封油；
所述动密封面与靠近所述传动轴的轴肩的所述大轴段O型密封圈、靠近所述传动轴的轴肩的所述动环O型密封圈所形成的密闭空间充满密封油。
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