CN109058468B - 一种水下旋转轴用复合密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下旋转轴用复合密封装置，包括：内迷宫体、外迷宫体、内密封体、外密封体、锥形密封体组，内密封体能够轴向移动；内密封体与轴承端盖之间，以及外密封体与内迷宫体之间均设置有锥形密封体组，锥形密封体组包括两个锥形密封体，且每一个锥形密封体上均套设有第一密封圈。内密封体、轴承端盖以及二者之间的锥形密封体组形成了第一个浮动密封结构。内迷宫体、外密封体以及二者之间的两个第一密封圈形成了第二个浮动密封结构。可以通过调整两个浮动密封结构来确保密封效果，以适应水下作业。除了两个浮动密封结构，本发明还设置了三处密封结构，另外还设置了四处压力缓冲腔，从而能够很好地达到对外封水、对内封油的目的。

Description

一种水下旋转轴用复合密封装置

技术领域

本发明涉及水下旋转轴的密封技术领域，更具体地说，涉及一种水下旋转轴用复合密封装置。

背景技术

一些水下作业的装置，比如减速器，会在水里工作时发生移动。减速器的旋转轴安装在轴承中，轴承安装在箱体内。轴承端盖设置在轴承的外侧面。当减速器发生移动时，减速器的旋转轴与箱体之间就会出现不对中的现象。如果旋转轴与箱体之间不对中，那么用于密封旋转轴的密封装置与旋转轴之间的间隙会增大，从而导致密封失效。

因此，在水下作业时，如何确保密封装置始终具有良好的密封效果，是本领域技术人员亟待解决的关键性问题。

发明内容

本发明的目的是能够随时调整复合密封装置，从而使复合密封装置始终与旋转轴之间保持良好的密封关系。

一种水下旋转轴用复合密封装置，包括：

内迷宫体，所述内迷宫体与轴承端盖连接，所述内迷宫体与所述轴承端盖之间具有轴向调节量；

外迷宫体，所述外迷宫体与旋转轴连接，所述内迷宫体与所述外迷宫体形成径向的迷宫结构；

内密封体和外密封体，所述内密封体和所述外密封体均设置于所述内迷宫体的内腔中，且均与所述旋转轴连接，且所述内密封体能够轴向移动；

锥形密封体组，所述内密封体与所述轴承端盖之间，以及所述外密封体与所述内迷宫体之间均设置有所述锥形密封体组，所述锥形密封体组包括两个背对背布置的锥形密封体，且每一个所述锥形密封体上均套设有第一密封圈，所述内密封体与所述轴承端盖之间的两个所述第一密封圈，分别与所述内密封体和所述轴承端盖挤压密封，所述外密封体与所述内迷宫体之间的两个所述第一密封圈，分别与所述外密封体和所述内迷宫体挤压密封。

优选地，还包括第一连接键，所述旋转轴上设置有第一键槽，所述第一连接键的根部能够插入所述第一键槽中，第一螺栓将所述内密封体与所述第一连接键锁紧，所述第一连接键的厚度可变。

优选地，所述内迷宫体上设置有第一油孔；所述内密封体和所述外密封体与所述内迷宫体之间形成有第一压力缓冲腔，所述第一油孔与所述第一压力缓冲腔相通。

优选地，所述内迷宫体上设置有第二油孔，所述迷宫结构的内部间隙为第二压力缓冲腔，所述第二油孔与所述第二压力缓冲腔相通。

优选地，所述外迷宫体具有内腔，该内腔内设置有V型密封圈，所述V型密封圈的底端面与该内腔的内壁相抵接，所述V型密封圈的唇口面与所述内迷宫体相抵接。

优选地，所述外迷宫体的内腔为第三压力缓冲腔，所述第二油孔与所述第三压力缓冲腔相通。

优选地，还包括第二连接键、压板以及第二螺栓；所述旋转轴上设置有第二键槽，所述第二连接键的根部能够插入所述第二键槽内，所述第二螺栓将所述外迷宫体锁紧在所述第二连接键和所述压板上，所述压板的厚度可变。

优选地，还包括密封护圈、钢垫圈、橡胶垫圈、第三螺栓以及后盖；

所述后盖与所述内迷宫体连接，且所述后盖套设在所述外迷宫体外，且所述后盖与所述外迷宫体之间具有间隙；

所述第三螺栓将所述密封护圈锁紧在所述外迷宫体上，所述钢垫圈和所述橡胶垫圈位于所述密封护圈与所述外迷宫体之间，且所述橡胶垫圈套设在所述钢垫圈外，所述密封护圈将所述橡胶垫圈压紧在所述后盖与所述外迷宫体上，用于密封所述后盖与所述外迷宫体之间的间隙。

优选地，所述内迷宫体上设置有环形内腔，所述环形内腔正对所述后盖，所述环形内腔为第四压力缓冲腔，所述第四压力缓冲腔与所述迷宫结构相通。

优选地，所述轴承端盖与箱体之间设置有第二密封圈；所述端盖与所述内迷宫体之间设置有第三密封圈。

从上述技术方案可以看出，外密封体与内迷宫体之间以及内密封体与轴承端盖之间均设置有锥形密封体组。两个锥形密封体组中包含四个第一密封圈，该四个第一密封圈分别与轴承端盖、内密封体、外密封体以及内迷宫体相互挤压形成密封。通过轴向移动内密封体，可以调整位于轴承端盖与内密封体之间的两个第一密封圈的压缩量，内密封体、轴承端盖以及二者之间的锥形密封体组形成了第一个浮动密封结构。通过轴向移动内迷宫体，可以调整位于内迷宫体与外密封体之间的两个第一密封圈的压缩量，内迷宫体、外密封体以及二者之间的两个第一密封圈形成了第二个浮动密封结构。当旋转轴与箱体之间不对中时，可以通过调整两个浮动密封结构来确保复合密封装置的密封效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的方案，下面将对实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一具体实施例提供的水下旋转轴用复合密封装置的剖视图。

其中，1为V型密封圈、2为内密封体、3为外密封体、4为第一连接键、5为第一油孔、6为第一压力缓冲腔、7为内迷宫体、8为外迷宫体、9为第二连接键、10为压板、11为第一密封圈、12为锥形密封体、13为密封护圈、14为橡胶垫圈、15为第四密封圈、16为后盖、17为第四压力缓冲腔、18为轴承端盖、19为箱体、20为第二密封圈。

具体实施方式

本发明公开了一种水下旋转轴用复合密封装置，该复合密封装置可调节，从而使复合密封装置始终与旋转轴之间保持良好的密封关系。

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明一具体实施例中，水下旋转轴用复合密封装置包括：内迷宫体7、外迷宫体8、内密封体2、外密封体3以及锥形密封体组。

其中，内迷宫体7相对于外迷宫体8靠近轴承端盖18。内迷宫体7与轴承端盖18相连接。且内迷宫体7与轴承端盖18之间具有调整量，内迷宫体7可以沿轴向移动调整。外迷宫体8与旋转轴连接，随旋转轴的转动而转动。为了提高外迷宫体8与旋转轴之间的密封性，可以在外迷宫体8与旋转轴之间设置第四密封圈15。内迷宫体7上设置有沿径向排布的密封齿，外迷宫体8上也设置有沿径向排布的密封齿。内迷宫体7和外迷宫体8上的密封齿相互插入对方的两个密封齿之间，从而形成径向的迷宫结构。

内密封体2和外密封体3均位于内迷宫体7的内腔中。且二者均与旋转轴连接。且内密封体2能够轴向移动。内密封体2与旋转轴的连接形式以及内密封体2的轴向移动的实现方式将会在下文作出详细说明。为了提高内密封体2和外密封体3对旋转轴的密封性能，还可以在内密封体2与旋转轴之间设置第五密封圈，在外密封体3与旋转轴之间设置第六密封圈。

内密封体2与轴承端盖18之间，以及外密封体3与内迷宫体7之间均设置有锥形密封体组。锥形密封体组包括两个锥形密封体12，该两个锥形密封体12背对背布置，或者说两个锥形密封体12的两个大端面相对布置，并且每一个锥形密封体12上均套设有一个第一密封圈11。内密封体2与轴承端盖18之间的两个第一密封圈11分别与内密封体2和轴承端盖18挤压，形成密封。外密封体3与内迷宫体7之间的两个第一密封圈11分别与内迷宫体7和外密封体3挤压，形成密封。

轴向移动内密封体2时，内密封体2与轴承端盖18之间的两个第一密封圈11的压缩量会发生改变，那么密封效果也会发生改变。比如，向靠近轴承端盖18的方向移动内密封体2后，内密封体2会挤压与其挤压接触的第一密封圈11，该第一密封圈11会挤压对应的锥形密封体12，该锥形密封体12会挤压另一个锥形密封体12，另一个锥形密封体12会挤压其上的第一密封圈11，那么两个第一密封圈11的压缩量变大，密封效果加强。内密封体2、轴承端盖18以及二者之间的锥形密封体组形成了第一个浮动密封结构。

轴向移动内迷宫体7时，内密封体2与轴承端盖18之间的两个第一密封圈11的压缩量会发生改变，那么密封效果也会发生改变。比如，向靠近轴承端盖18的方向移动内迷宫体7时，内迷宫体7的内腔的侧壁会挤压与其挤压接触的第一密封圈11，该第一密封圈11会挤压对应的锥形密封体12，该锥形密封体12会挤压另一个锥形密封体12，另一锥形密封体12会挤压其上的第一密封圈11。如此，位于外密封体3与内迷宫体7之间的两个第一密封圈11的压缩量会加大，密封效果会加强。内迷宫体7、外密封体3以及二者之间的锥形密封体组组成了第二浮动密封结构。

在本实施例中，如果旋转轴在水下工作时发生了偏移，与减速器的箱体19之间不对中，那么就调整第一浮动密封结构和第二浮动密封结构，从而使复合密封装置与旋转轴之间始终保持良好的密封。

内密封体2与旋转轴的连接以及内密封体2的轴向移动具体是通过以下方式实现的：增设了第一连接键4和第一螺栓，而且还在旋转轴上设置了第一键槽。第一连接键4的根部插入到第一键槽中，之后通过第一螺栓将第一连接键4和内密封体2锁紧，如此便实现了内密封体2与旋转轴的连接。如果要使内密封体2向靠近轴承端盖18的方向移动，那么就加大第一连接键4的厚度；如果要使内密封体2向远离轴承端盖18的方向移动，那么就减小第一连接键4的厚度。可以通过磨削的方式来减小第一连接键的厚度，也可以直接更换较薄的第一连接键4；可以通过增大压板10的方式来增大第一连接键的厚度，也可以直接更换较厚的第一连接键4。

内密封体2与外密封体3的设置方式为：内密封体2与外密封体3沿着轴向排布，且第一连接键4和第一螺栓藏置于外密封体3的内腔中。如此，不仅能够实现对第一连接键4和第一螺栓的保护，而且还缩小了结构尺寸，使得内密封体2和外密封体3的结构更加紧凑。

在水下工作时，需要对外封水、对内封油。在本发明一具体实施例中，在内迷宫体7上设置了第一油孔5。内密封体2和外密封体3与内迷宫体7之间具有间隙，该间隙为第一压力缓冲腔6。第一油孔5与第一压力缓冲腔6相通。可以通过第一油孔5向第一压力缓冲腔6内注入油脂。当第一压力缓冲腔6内充满油脂时，能够有效地抵挡外部的水压，防止水压过大，冲破内密封体2和外密封体3的密封，进入减速器内部。另外，当第一压力缓冲腔6内充满油脂时，能够确保两个锥形密封体组得到充分的润滑，从而延长两个锥形密封体组的使用寿命。第一油孔5可以通过油脂螺塞实现封堵。

另外，可以将内迷宫体7与外迷宫体8形成的迷宫结构的内部间隙作为第二压力缓冲腔。可以在内迷宫体7上设置第二油孔，并使第二油孔与迷宫结构的内部间隙，即第二压力缓冲腔相通。那么就可以通过第二油孔向第二压力缓冲腔内注入油脂，使第二压力缓冲腔内充满油脂，抵御外部的水压，防止或者减缓外部的水冲破迷宫结构进入减速器内部。

在本发明一具体实施例中，外迷宫体8具有内腔，在该内腔中设置了V型密封圈1。该V型密封圈1的底端面与外迷宫体8的内腔的内壁相抵接。V型密封圈1的唇口面贴合并抵接在内迷宫体7上。如此便形成了自适应密封结构：当外部水压越大时，V型密封圈1的唇口面与内迷宫体7贴合的越紧密；当外部水压越小时，V型密封圈1的唇口与内迷宫体7贴合的越松。如此便能够确保在外部水压较大时，V型密封圈1与内迷宫体7之间具有较牢固的密封。另外，可以将外迷宫体8的内腔作为第三压力缓冲腔。第二油孔与第三压力缓冲腔相通。通过第二油孔向第三压力缓冲腔内注入油脂，进一步地抵御外部的水压。

外迷宫体8与旋转轴的固定方式如下：增设了第二连接键9、压板10以及第二螺栓。将第二连接键9的根部插入到第二键槽内，同时使压板10紧贴第二连接键9，最后通过第二螺栓将第二连接键9、压板10以及外迷宫体8锁紧，如此便将外迷宫体8锁紧在了旋转轴上。当需要加大V型密封圈1对内迷宫体7的密封度，或者减小迷宫结构内部间隙时，就加大压板10的厚度，从而使外迷宫体8向轴承端盖18的方向移动；当需要减弱V型密封圈1对内迷宫体7的密封度，或者加大迷宫结构内部间隙时，就减小压板10的厚度，从而使外迷宫体8向远离轴承端盖18的方向移动。

为了强化迷宫结构的密封效果，在本发明一具体实施例中，在外迷宫体8的外部套设了后盖16。后盖16与内迷宫体7连接，为不动件。后盖16与外迷宫体8之间具有间隙。为了密封该间隙，本实施例增设了密封护圈13、钢垫圈、橡胶垫圈14以及第三螺栓。密封护圈13可以套设在第二连接键9旁的压板10上。还可以在密封护圈13上设置定位止口，在外迷宫体8上设置于该定位止口配合的凹槽，以方便密封防护圈的安装。钢垫圈与橡胶垫圈14位于密封护圈13与外迷宫体8之间，且橡胶垫圈14套设在钢垫圈外。第三螺栓将密封护圈13锁紧在外迷宫体8上，同时密封护圈13会挤压钢垫圈和橡胶垫圈14，将橡胶垫圈14压紧在外迷宫体8与后盖16上，从而外迷宫体8与后盖16之间的间隙密封住。本实施例可以通过改变钢垫圈的厚度来调节密封护圈13对橡胶垫圈14的压紧力。如果所需的压紧力较大，那么就减小钢垫圈的厚度；如果所需的压紧力较小，那么就增大钢垫圈的厚度。

另外，还可以在内密封体2上设置环形内腔。该环形内腔正对后盖16。环形内腔与迷宫结构的内部间隙相通。该环形内腔作为第四压力缓冲腔17。可以通过第二油孔向迷宫结构以及第四压力缓冲腔17内注入油脂，进一步来提高抵御外部水压的能力。

在本发明一具体实施例中，轴承端盖18上设置有定位止口，轴承与箱体19形成有与该定位止口相配合的凹槽，以方便轴承端盖18的安装定位。另外，在内迷宫体7上也设置了定位止口，该定位止口与端盖上的凹槽相配合，以方便内迷宫体7的安装。还可以在轴承端盖18与箱体19之间设置第二密封圈20，以提高轴承端盖18与箱体19的密封性能；在内迷宫体7与轴承端盖18之间设置第三密封圈，以提高内迷宫体7与轴承端盖18的密封性能。

综上所述，本发明共包含了五处密封，分别为：第一浮动密封结构、第二浮动密封结构、V型密封圈1结构、迷宫结构以及橡胶垫圈14结构。第一浮动密封结构和第二浮动密封结构中的密封程度可以调节，以适应旋转轴不对中以及加工精度较低的情况。V型密封圈1具有自适应能力，其密封程度能够随着水压的增大而增大，并且可以通过改变压板10的厚度来调节V型密封圈1的密封程度。迷宫结构提供了径向的动态密封。橡胶垫圈14用于密封迷宫结构的入口，并且可以通过改变钢垫圈的厚度来调节橡胶垫圈14的密封程度。五处密封对旋转轴形成了有效的密封，从而防止或减缓外部水的进入，以及内部油脂的外泄。

本发明还包含了四个压力缓冲腔，分别为：第一压力缓冲腔6，为内、外密封体3与内迷宫之间的间隙；第二压力缓冲腔，为迷宫结构内部的间隙；第三压力缓冲腔，为外迷宫体8的内腔；第四压力缓冲腔17，为内迷宫体7的环形内腔。四个压力缓冲腔内充满了油脂，有效地抵御外部的水压，防止或者减缓外部的水冲破复合密封装置进入到减速器内部，同时也防止或减缓内部油脂的泄漏。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种水下旋转轴用复合密封装置，其特征在于，包括：

内迷宫体（7），所述内迷宫体（7）与轴承端盖（18）连接，所述内迷宫体（7）与所述轴承端盖（18）之间具有轴向调节量；

外迷宫体（8），所述外迷宫体（8）与旋转轴连接，所述内迷宫体（7）与所述外迷宫体（8）形成径向的迷宫结构，所述内迷宫体（7）上设置有沿径向排布的密封齿，所述外迷宫体（8）上设置有沿径向排布的密封齿，所述内迷宫体（7）和所述外迷宫体（8）上的密封齿相互插入对方的两个密封齿，以形成所述径向的迷宫结构；

内密封体（2）和外密封体（3），所述内密封体（2）和所述外密封体（3）均设置于所述内迷宫体（7）的内腔中，且均与所述旋转轴连接，且所述内密封体（2）能够轴向移动；

锥形密封体组，所述内密封体（2）与所述轴承端盖（18）之间，以及所述外密封体（3）与所述内迷宫体（7）之间均设置有所述锥形密封体组，所述锥形密封体组包括两个背对背布置的锥形密封体（12），且每一个所述锥形密封体（12）上均套设有第一密封圈（11），所述内密封体（2）与所述轴承端盖（18）之间的两个所述第一密封圈（11），分别与所述内密封体（2）和所述轴承端盖（18）挤压密封，所述外密封体（3）与所述内迷宫体（7）之间的两个所述第一密封圈（11），分别与所述外密封体（3）和所述内迷宫体（7）挤压密封。

2.根据权利要求1所述的水下旋转轴用复合密封装置，其特征在于，还包括第一连接键（4），所述旋转轴上设置有第一键槽，所述第一连接键（4）的根部能够插入所述第一键槽中，第一螺栓将所述内密封体（2）与所述第一连接键（4）锁紧，所述第一连接键（4）的厚度可变。

3.根据权利要求1所述的水下旋转轴用复合密封装置，其特征在于，所述内迷宫体（7）上设置有第一油孔（5）；所述内密封体（2）和所述外密封体（3）与所述内迷宫体（7）之间形成有第一压力缓冲腔（6），所述第一油孔（5）与所述第一压力缓冲腔（6）相通。

4.根据权利要求1所述的水下旋转轴用复合密封装置，其特征在于，所述内迷宫体（7）上设置有第二油孔，所述迷宫结构的内部间隙为第二压力缓冲腔，所述第二油孔与所述第二压力缓冲腔相通。

5.根据权利要求4所述的水下旋转轴用复合密封装置，其特征在于，所述外迷宫体（8）具有内腔，该内腔内设置有V型密封圈（1），所述V型密封圈（1）的底端面与该内腔的内壁相抵接，所述V型密封圈（1）的唇口面与所述内迷宫体（7）相抵接。

6.根据权利要求5所述的水下旋转轴用复合密封装置，其特征在于，所述外迷宫体（8）的内腔为第三压力缓冲腔，所述第二油孔与所述第三压力缓冲腔相通。

7.根据权利要求5所述的水下旋转轴用复合密封装置，其特征在于，还包括第二连接键（9）、压板（10）以及第二螺栓；所述旋转轴上设置有第二键槽，所述第二连接键（9）的根部能够插入所述第二键槽内，所述第二螺栓将所述外迷宫体（8）锁紧在所述第二连接键（9）和所述压板（10）上，所述压板（10）的厚度可变。

8.根据权利要求1所述的水下旋转轴用复合密封装置，其特征在于，还包括密封护圈（13）、钢垫圈、橡胶垫圈（14）、第三螺栓以及后盖（16）；

所述后盖（16）与所述内迷宫体（7）连接，且所述后盖（16）套设在所述外迷宫体（8）外，且所述后盖（16）与所述外迷宫体（8）之间具有间隙；

所述第三螺栓将所述密封护圈（13）锁紧在所述外迷宫体（8）上，所述钢垫圈和所述橡胶垫圈（14）位于所述密封护圈（13）与所述外迷宫体（8）之间，且所述橡胶垫圈（14）套设在所述钢垫圈外，所述密封护圈（13）将所述橡胶垫圈（14）压紧在所述后盖（16）与所述外迷宫体（8）上，用于密封所述后盖（16）与所述外迷宫体（8）之间的间隙。

9.根据权利要求8所述的水下旋转轴用复合密封装置，其特征在于，所述内迷宫体（7）上设置有环形内腔，所述环形内腔正对所述后盖（16），所述环形内腔为第四压力缓冲腔（17），所述第四压力缓冲腔（17）与所述迷宫结构相通。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的水下旋转轴用复合密封装置，其特征在于，所述轴承端盖（18）与箱体（19）之间设置有第二密封圈（20）；所述端盖与所述内迷宫体（7）之间设置有第三密封圈。