CN108401579B - 一种水下航行器电机轴动密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下航行器电机轴动密封结构，包括保持环、动环、静环、衬套、密封盖、紧箍和弹簧座，密封盖与电机后端盖相互贴合的端面之间安装有第一组合密封圈，保持环与密封盖槽底相互贴合的端面之间安装有两道组合密封圈，静环外表面与密封盖槽壁之间安装有第四组合密封圈，衬套的外表面与动环的内表面之间通过第二组合密封圈密封；衬套的内表面与电机轴之间通过第三组合密封圈密封。提高了密封的可靠性和使用寿命，减小了密封结构的尺寸。机械密封与压力补偿动密封的双重组合，也大大提高了深海恶劣工况中水下航行器电机轴动密封的可靠度。

Description

一种水下航行器电机轴动密封装置

技术领域

本发明涉及深海动密封领域，具体为一种水下航行器电机轴动密封装置。

背景技术

水下航行器是用于深水观测、救助打捞、水下工程维修、海洋石油开发、海军军事建设等各种水下作业装备。水下航行器完成下潜、上浮、旋转、侧移、前进、后退等各种动作都是依靠电机带动螺旋桨旋转并产生推力来完成的。下潜深度是深海水下航行器最重要的性能指标之一。而影响下潜深度的一个关键性问题就是水下电机轴的动密封。

水下电机轴密封分为静密封和动密封两种。静密封问题目前已经有完善的解决方法，通常是采取加“O”型密封圈的方法。而动密封问题解决比较困难，这里的动密封是指电机轴伸处的旋转运动的密封。实践证明，轴伸处采取仅加“O”型密封圈的方法已不可靠。因为电机轴只要旋转，轴与机壳内就会有间隙。另外，电机轴高速旋转时，会导致密封圈的磨损、发热乃至变形，在较高的水压下，就容易漏水。特别对于深海水下航行器，下潜深度越深，壳体外侧压力就越高，也就越容易漏水。其工作场合和要求使其对电机旋转轴的密封装置的要求十分苛刻。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种水下航行器电机轴动密封装置。

技术方案

一种水下航行器电机轴动密封装置，其特征在于包括保持环、动环、静环、衬套、密封盖、紧箍和弹簧座；密封盖、保持环、静环、动环、衬套、紧箍套装在电机轴上，密封盖的一个端面与套装在电机轴上的电机后端盖的端面贴合；保持环嵌装在密封盖靠近电机后端盖的端面上的凹槽内，保持环的敞口端的端面与电机后端盖的端面贴合；静环嵌装在密封盖另一端端面上的凹槽内，静环一端的端面与密封盖的凹槽槽底贴合，另一端的端面与密封盖的端面平齐；动环位于静环一侧，动环有端盖一端的端面与密封盖的端面和嵌装在该密封盖内的静环的端面贴合；衬套的小直径端装入动环中心的盲孔内；弹簧座套装在衬套和动环的外表面，紧箍的一个端面与衬套大直径端的端面贴合，并通过螺钉与衬套固连；密封盖与电机后端盖相互贴合的端面之间安装有第一组合密封圈，保持环与密封盖槽底相互贴合的端面之间安装有两道组合密封圈，静环外表面与密封盖槽壁之间安装有第四组合密封圈，衬套的外表面与动环的内表面之间通过第二组合密封圈密封；衬套的内表面与电机轴之间通过第三组合密封圈密封。

所述的静环由碳化钨加工而成。

所述的动环由浸渍树脂石墨加工而成。

所述的动环与静环相互贴合的表面均加工成镜面。

有益效果

本发明提出的一种水下航行器电机轴动密封装置，组合密封圈结合了“O”型密封圈的自密封作用与聚四氟乙烯良好的自润滑性及低的摩擦系数和磨损系数的优点，提高了密封的可靠性和使用寿命，减小了密封结构的尺寸。机械密封与压力补偿动密封的双重组合，也大大提高了深海恶劣工况中水下航行器电机轴动密封的可靠度。

附图说明

图1动密封装置图

图中：1-电机轴，2-电机后端盖，3-第一组合密封圈，4-保持环，5-螺钉、6-密封盖，7-动环，8-第二组合密封圈，9-衬套，10-紧箍，11-第三组合密封圈，12-弹簧座，13-静环，14-第四组合密封圈，15-两道组合密封圈。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

电机轴与壳体之间的间隙转换为静环与动环之间的间隙。静密封处一致采用“O”型密封圈与聚四氟乙烯滑环的组合密封圈。

静环通过组合密封圈与密封盖密封。动环通过组合密封圈与衬套之间密封，而衬套则通过组合密封圈与电机轴密封。这样就只存在着静环与动环之间的密封问题。静环由碳化钨加工而成，称之为硬环，动环则由浸渍树脂石墨加工而成，称之为软环，两者相互接触表面均加工为镜面，动环由弹簧压紧之后与静环紧紧贴在一起。动环、衬套、弹簧座与紧箍固定成一体，当将紧箍与电机轴箍紧之后，动环便可与电机同轴旋转。由于动环为软环易磨损，当电机轴旋转之后，动环与静环之间形成油膜仿佛变成一个实体，这样二者之间就“没有”了间隙，从而保证了轴伸处的动密封。

为了提高密封可靠度，在动密封装置，采取第二道保护密封。在空腔结构的密封盖内部充以绝缘油。为了防止绝缘油沿轴隙进入壳体内部，在轴隙处靠保持环定位，并排安置两道组合密封圈，起两层密封作用。密封盖与电机后端盖之间加一道组合密封圈。密封盖上开一个注油孔。在密封盖一端加橡胶罩，利用橡胶罩的伸缩变形进行内外压力补偿和克服体积变化。

本实施例是一种水下航行器电机轴的压力补偿动密封装置，包括保持环4、动环7、静环13、衬套9、密封盖6、紧箍10和弹簧。密封盖6套装在电机轴1上，并位于电机后端盖2的一侧；该密封盖6的一个端面与套装在电机轴上的电机后端盖2的端面贴合。所述的保持环4套装在电机轴1上，并嵌装在密封盖6端面上的凹槽内；该保持环4敞口端的端面与套装在电机轴上的电机后端盖2的端面贴合。碳化钨加工而成的静环13套装在电机轴1上，并嵌装在密封盖6另一端端面上的凹槽内，并使静环13一端的端面与所述密封盖6的凹槽槽底贴合，静环13另一端的端面与所述密封盖6的端面平齐。

密封盖6与电机后端盖2相互贴合的端面之间安装有第一组合密封圈；保持环4与密封盖6槽底相互贴合的端面之间安装有两道组合密封圈15；静环13外表面与密封盖6槽壁之间亦安装有第四组合密封圈14。

由浸渍树脂石墨加工而成的动环7套装在电机轴上，位于静环13一侧；所述动环7有端盖一端的端面与密封盖6的端面和嵌装在该密封盖内的静环13的端面贴合，并且所述动环7与静环13相互贴合的表面均加工成镜面。

衬套9套装在电机轴上，并且该衬套9的小直径端装入动环7中心的盲孔内；衬套9的外表面与动环7的内表面之间通过第二组合密封圈8密封；衬套9的内表面与电机轴1之间通过密封圈密封。弹簧座(12)套装在衬套(9)和动环(7)的外表面。

紧箍10套装在电机轴的末端，并使所述紧箍10的一个端面与衬套9大直径端的端面贴合，并通过螺钉将所述的紧箍10、衬套9固连。

所述的密封盖6为中空回转体。密封盖6内孔的孔径与电机轴1的外径相同，当所述密封盖套装在所述电机轴上后，并且两者之间配合。所述密封盖6的外圆周表面为阶梯状，大直径端的外径与电机后端盖2的外径相同。在所述密封盖6的小直径端的外圆周表面有一个螺钉5的安装孔。在密封盖6大直径端端面的中心，环密封盖6的中心孔有内表面为阶梯状的凹槽。所述凹槽的大直径段用于嵌装保持环4；所述凹槽的小直径段用于嵌装密封圈，以实现密封盖6与保持环4之间的密封。在密封盖6小直径端端面的中心，环密封盖6的中心孔有嵌装静环的凹槽，并且在该凹槽的内壁上有密封槽，通过嵌装在该密封槽内的密封圈将静环与密封盖6之间密封。

所述的动环7为中空回转体。该动环7的一端有端盖，在该端盖上有通孔，该通孔的孔径与与电机轴1的外径相同，当所述动环7套装在所述电机轴上后，并且两者之间配合。动环7的内孔为阶梯孔，其中小直径孔的孔径与衬套9的外径相同，当所述衬套9装入动环7的内孔中后，两者之间配合；其中大直径孔的孔径与密封圈的外径相同，密封圈套装在衬套9的外圆周表面并装入所述动环7的大直径内孔中，实现衬套9与动环7之间的密封。

衬套9为中空套筒状。所述衬套9内孔的孔径与电机轴1的外径相同，衬套9套装在所述电机轴上。衬套9的外径与动环7内孔中的小孔径段的内径相同。衬套9一端的外圆周表面有径向凸出的法兰，该法兰的外径相同。

图1中，为动密封装置结构，密封盖6安装在电机轴1上，位于电机后端盖2的右侧，两者通过第一组合密封圈3密封。密封盖6与电机轴1之间安装有两道组合密封圈15。密封盖6左右两侧均有空腔结构，将保持环4安装在左侧的空腔中。密封圈15是通过保持环4定位和压紧的。

静环13位于密封盖6右端的空腔中，通过第四组合密封圈14与密封盖6密封。动环7仅靠静环13的右侧安装，套在嵌套在电机轴1上的衬套上。动环7与衬套9之间通过第二组合密封圈8密封，衬套9通过第三组合密封圈11与电机轴1密封。

在密封盖6一端套有一层橡胶罩，通过螺钉5固定于密封盖6上。动环7由弹簧12压紧之后与静环13紧紧贴在一起。动环7、衬套9、弹簧座12与紧箍10固定成一体，当将紧箍10与电机轴1箍紧之后，动环7便可与电机同轴旋转。

这样就只存在着静环13与动环7之间的密封问题。静环13由碳化钨加工而成，称之为硬环，动环7则由浸渍树脂石墨加工而成，称之为软环，两者相互接触表面均加工为镜面，由于动环7为软环易磨损，当电机轴1旋转之后，动环7与静环13之间形成油膜仿佛变成一个实体，这样二者之间就“没有”了间隙，从而保证了轴伸处的动密封。

Claims (4)

1.一种水下航行器电机轴动密封装置，其特征在于包括保持环(4)、动环(7)、静环(13)、衬套(9)、密封盖(6)、紧箍(10)和弹簧座(12)；密封盖(6)、保持环(4)、静环(13)、动环(7)、衬套(9)、紧箍(10)套装在电机轴(1)上，密封盖(6)的一个端面与套装在电机轴(1)上的电机后端盖(2)的端面贴合；保持环(4)嵌装在密封盖(6)靠近电机后端盖(2)的端面上的凹槽内，保持环(4)的敞口端的端面与电机后端盖(2)的端面贴合；静环(13)嵌装在密封盖(6)另一端端面上的凹槽内，静环(13)一端的端面与密封盖(6)的凹槽槽底贴合，另一端的端面与密封盖(6)的端面平齐；动环(7)位于静环(13)一侧，动环(7)有端盖一端的端面与密封盖(6)的端面和嵌装在该密封盖内的静环(13)的端面贴合；衬套(9)的小直径端装入动环(7)中心的盲孔内；弹簧座(12)套装在衬套(9)和动环(7)的外表面，紧箍(10)的一个端面与衬套(9)大直径端的端面贴合，并通过螺钉与衬套(9)固连；密封盖(6)与电机后端盖(2)相互贴合的端面之间安装有第一组合密封圈(3)，保持环(4)与密封盖(6)槽底相互贴合的端面之间安装有两道组合密封圈(15)，静环(13)外表面与密封盖(6)槽壁之间安装有第四组合密封圈(14)，衬套(9)的外表面与动环(7)的内表面之间通过第二组合密封圈(8)密封；衬套(9)的内表面与电机轴(1)之间通过第三组合密封圈(11)密封；所述的第一组合密封圈(3)、第二组合密封圈(8)和第三组合密封圈(11)采用“O”型密封圈与聚四氟乙烯滑环的组合密封圈。

2.根据权利要求1所述的一种水下航行器电机轴动密封装置，其特征在于所述的静环(13)由碳化钨加工而成。

3.根据权利要求1所述的一种水下航行器电机轴动密封装置，其特征在于所述的动环(7)由浸渍树脂石墨加工而成。

4.根据权利要求1所述的一种水下航行器电机轴动密封装置，其特征在于所述的动环(7)与静环(13)相互贴合的表面均加工成镜面。