CN109795846A - 电机定子不可拆卸的水下工程输送带 - Google Patents

Abstract

一种电机定子不可拆卸的水下工程输送带(潜水可超过千米水深且无需定期排除渗水的免维护的水下输送带，它由水下输送带结构与特殊的水下拖动电机两大部分组成：一、水下拖动电机垂向驱动水下输送带(11)水平运行的传动方式：是通过齿轮箱的相互垂直齿接的换向方式传动的；二、水下拖动电机的结构：让定子(1)与转子(2)被金属密封隔离屏蔽腔体以立体形式包围着，并且，在金属密封隔离屏蔽腔体的底部设置了能够向下穿过电机轴封(7)的转轴(6)以及有通过管联或直接设置的充油嘴(D)；且金属密封隔离屏蔽腔体涉及到的所有拼接缝隙都是通过不可拆卸的焊接工艺来实现连接的。——本发明在水下一次性的工作与闲置的累计持续时间一般可在15年以上，甚至可达到50年或以上。

Description

电机定子不可拆卸的水下工程输送带

技术领域

本发明涉及了一种能够深潜水免维护的水下采矿工程输送带。

背景技术

目前，各种规格与型号不同的潜水器具层出不穷，其中用途最广泛而成熟的电机动力设备，只能够配用在空气中运行的各种器具，却不能够配用在水下运行的各种器具，究其原因，主要在于：

如果让电机能够在水下工作就必须设置防水密封结构(例如：由如橡胶或塑料为主体的高分子柔性材料制成的各种规格的密封圈来充当)来抵御外界水体或高压水体对于电机内部的渗入(水体一旦与旋转的电机转子接触将会造成该电机的损坏)，然而，该防水密封结构的设置却不能够抵御对于包括水与空气在内的流体以分子的量级从中穿越的可能：

自行车内胎与汽车车胎一段时间不充气就不能够使用了，这就充分地说明了：该以高分子材料橡皮或塑料为主体制成的柔性内胎或车胎，是无法抵御作为流体的空气以分子的量级从中穿越的，显然：以高分子材料橡皮或塑料为主体制成的柔性片体或块体中的分子之间的间隙大于构成空气分子的直径，只不过空气分子穿越该高分子材料分子之间的间隙速率会缓慢一些而已。

通过日常生活的现象或实验，也可以证明：作为流体的液体分子，同样也会穿越以高分子材料橡皮或塑料为主体制成的任何柔性片体所形成的防水密封防线，只不过该穿越速率也会缓慢一些而已。——如果用塑料袋放置买回来的油条食品，很快就会发现，油条上的油会渗出到该塑料袋的外侧，人的肉眼之所以会发现油会外泄到塑料袋外侧的现象，是因为作为液体的油，属于不易于挥发的物质，外泄渗漏的油分子容易以液态的形式能够继续保留其外泄在塑料袋外侧的形态；但是，如果将水盛载在塑料袋中，外泄在塑料袋外侧的水分子会立即以蒸发的形式消失在人的肉眼视线中。

显然：上述所有的防水密封技术举措(都主要是通过采用实体密封元件来承担的)，均无法从分子的量级角度实现有效的永久性的密封效果；不难设想：利用如此效果设计的任何水下工程所需要的水下配用拖动电机，也必然不能永久地持续在水下工作或休息，而且，必须定期吊拉上岸进行以排除渗水为主要任务的拆机维护(不是维修)；如果欲使用几万瓦甚至上百万瓦的水下配用拖动电机，就此“定期拆卸排除渗水维护”这一点(暂且不计潜水深度的影响)，在其使用过程中所带来的麻烦，更是无法想象、以至于让人们不敢再奢想在永久性水下工程或永久性水下器具中使用大功率水下配用的拖动电机了。

为此：目前，可以为潜水器具配用的如本发明名称中所述的水下配用拖动电机尚未提出或问世。——这是人们一直想方设法欲解决的水下器具(包括工程)中所要求配用水下拖动电机的一个大问题。

发明内容

本发明之目的：

就是为了彻底解决上述的这个欲解决的“大问题”以及在解决了这个“大问题”之后提出的一种典型的配用在海底开采“可燃冰”矿藏所需要的水下输送带的典型结构形式。

本发明之关键在于：

就是绕过现有技术利用上述的以“橡胶或塑料柔性材料”为主体制作的“实体元件”及其“配用的结构”实施防水密封的常规思路，另外寻找其他途径来实现让本发明能够名副其实地实现：将本发明置于水下持续工作(包括闲置的时段)时，不管其潜水深度如何与连续持续的时间如何，都能够让本发明做到如本发明名称中所述的那样“能够深潜且无需定期上岸排除渗水维护”(维护不等于维修)的水下拖动电机。——若能够达到如此的要求，那么，不管水下拖动电机制成的功率多大(例如：上百万千瓦)与能够潜水的深度多深(例如：上千米)，就都无关紧要了，那时，在水下器具(例如：作为本发明的水下输送带)中配用水下电机就易如反掌了。

本发明的特点：

一、由于构成本发明的“全密封型”整机结构中，即由金属密封隔离屏蔽形成的金属密封隔离腔体中，所有的接缝位置之间都是通过不可拆卸的焊接工艺来实现的(作为现有技术的焊接可靠性已经予以彻底解决了)，而且，本发明是以垂直方向与水下器具配用的，这就为让轻于水的不可压缩的油液能够在本发明内由上而下地实现其顶托外界水体欲对内的渗透压力或极大的渗透压力(由深潜水造成)创造了条件。

——如果将本发明在水下予以水平放置，那么，本发明中圆形的轴封位置也必然会水平放置，该圆形的下部外界水压力就必然会高于该圆形的上部外界水压力，则该圆形的下部外界水体就会坦然地通过该轴封渗入本发明的金属密封隔离腔体中，并将腔体内的油液从圆形轴封位置的上部挤出本发明，其后果就是让转子减速而造成电机的坏损，具体理由详见“具体实施方式”中的“二”款。

二、由于本发明内的定子与转子之间充满了有油液，尽管与空气相比较对其转速会造成一些阻力(适当会减速)，然而，只要将本发明配用在对于转速需求不是很大的水下器具上，其整体电力能效的充分发挥是不会有多大影响的，仅限于对于限制旋转速度的影响。

——如果实际应用中需要的高速转矩或低速转矩均可以通过诸如齿轮箱一类的变速器来调节实现，这已经成为很成熟的现有技术了。

三、由于本发明中设置了专用的的充油嘴，并且，是设置在远离金属密封隔离腔体顶部的底部位置，这就为可开(充注油液)可闭(截断油路)的充油嘴这个无法阻止流体分子随时都能够穿越(只是速率不快)的特设机构(元件)，不可能形成上述金属密封隔离腔体中油液从其底部以外的周边或上部位置外泄油液分子的缝隙或通道创造了条件。

——现有技术中的，例如潜水泵的由柔性高分子材料制成的防水密封圈及其配用的压紧结构，就在该潜水泵的整体结构中的周边或上部形成了无法阻止流体(气或水)分子可以穿透越的缝隙或通路(只是穿越速率不快)：

该潜水泵底部的防水密封元件在外界高压水体的压迫下，其水分子必然会穿越防水密封元件进入潜水泵体内，同时在挤压的过程中，让体内上部的空气分子穿越上部的防水密封结构外泄到潜水泵体外的低压水体中。——该过程中不难看出：是造成现有技术潜水泵不能深潜水与必须定期上岸进行排除渗水维护的二大缺陷的根源，并且：潜水深度越大，则该“定期”的周期时间就越短。

四、本发明的一次性水下使用寿命完全可以取决于本发明中的转子在空气中的旋转使用寿命(世界名牌电机可达到30年)，若采用最好的材质制取本发明其寿命可接近50年或更长，即本发明设置在水下的不间断持续时间也是可接近50年或更长。——这样的水下拖动电机于支持“可燃冰”的水下开采是非常有利的。

附图说明

图1示意了作为配用在水下器具输送带(例如：用于“可燃冰”矿石的输送)上本发明的实施例(将拖动电机的转子与定子一起由宽型金属密封隔离屏蔽所隔离)。

1：嵌入绕组的电机定子；2：电机转子；3：电机轴承；5：宽型金属密封隔离屏蔽；6：电机转轴；7：电机轴封或设置该轴封的位置；8：设置在转轴端部的45度竖转向齿轮；9：设置在比方说输送带横轴上的45度横转向齿轮；“8与9”：必须在垂直前提下进行的换向驱动模式所涉及的参考元件结构；10：横向滚轮；11：输送带；D：通过管联或直接设置的充油嘴；S：油液；W：与其他水下器具定位安装用途的安装板块架；R：输送带支架。

具体实施方式

本发明由适合于设置在水下的含有支架R的输送带结构与特殊的水下拖动电机两大部分组成：

一、垂向驱动(水下配用拖动电机的特殊要求)水下输送带11水平运行的传动方式：

让联接在竖向转轴6下端竖向斜齿轮8与联接驱动水平输送带11向前运行的横向滚轮10水平旋转的端部横向斜齿轮9，作为相互垂直齿接的换向方式传动的。

二、配用水下拖动电机的结构：

包括：常规结构形式的由转子2与嵌入绕组的定子1二者构成的拖动电机通过它的转轴6实施转矩输出；

其特征在于：

至少是让转子2与定子1被宽型金属密封隔离屏蔽5以立体形式包围着，并且，在宽型金属密封隔离屏蔽5的底部设置了能够向下穿过电机轴封7的转轴6；

所述的宽型金属密封隔离屏蔽5底部有通过管联或直接设置的充油嘴D：

所述的宽型金属密封隔离屏蔽5内充注了的油液S；

所述的宽型金属密封隔离屏蔽5涉及到的所有拼接缝隙都是通过不可拆卸的焊接工艺来实现连接的；

本发明充注油液的方法，指冲注油液S结束前最后的巩固充满程序是：将本发明的轴封7向上仰视放置，再摇动拖动电机片刻(例：10次)，最后通过充油嘴D加压(例：5kg/cm²)充注油液S，直到该倒置的本发明轴封7处发现无外泄的油液S出现，即可认定完成了对本发明充注油液S的充满巩固程序。

根据以上的扼要说明以及图1，应该基本上可以理解了本发明的机理，以下再对本发明技术实施时的相关关键具体问题作如下进一步的说明：

一、本发明涉及金属密封隔离屏蔽腔体的“全密封”型结构问题：

在宽型金属密封隔离屏蔽5中，构成该宽型金属密封隔离屏蔽5的厚度可均采用厚2毫米；上述两种密封隔离屏蔽不同部位之间的间隙必须采用焊接工艺来实现，而且应该严禁出现虚焊或假焊的现象(避免虚焊或假焊在技术上已经很成熟)。

由于构成金属分子之间的间隙小于空气分子或水分子的直径，因此，金属密封隔离屏蔽腔体就形成了“全密封”型的结构，能够阻止空气分子或水分子从中穿越；而上述的由橡胶或塑料为主体的高分子柔性材料制成的各种规格的密封圈或结构，是绝对不可能阻止空气分子或水分子从中穿越的。

如果，本发明中的金属密封隔离屏蔽腔体的某个部位是采用可拆卸的非金属橡皮或塑料一类的柔性高分子密封材料通过螺栓的紧固来实施密封的，那么，它不可能形成“全密封”型的立体防线，因为，它不可能阻止空气分子与水分子从穿越，只是其穿越速率可能会慢一些。

如果，本发明中的金属密封隔离屏蔽腔体的某个部位是采用可拆卸的二个非常光滑的金属平面通过螺栓的紧固来实施密封的，那么，它也不可能形成“全密封”型的立体防线，因为，再光滑的平面都是有“粗糙度”的，它同样也不可能阻止空气分子与水分子从中穿越，只是其穿越的速率可能会慢一些。

以上二个“如果”的实例充分证明了为什么现有技术中在其关键部位采用的可拆卸的上述密封元件及其结构无法抵御气体分子或液体分子从其密封防线中穿透的缘故。

至此，应该非常明白了，本发明正是因为采用了关键的纯金属密封腔体而实现了自己的“全密封”型立体防线，并以此来确保了能够阻止空气分子与水分子的穿透问题。

当本发明采用了充满油液的设计方案，目的就在于：让不会被压缩的油液在本发明内部，以自身绝对不会由于形成的“全密封”型防线而外泄为前提，就能够阻止外界哪怕是极高的水体压力对于本发明内部的渗透压力。——若内部的油液有途径能够外泄(显然没有)，那么，外界的高压水体就会从金属密封屏蔽腔体的轴封7位置向上渗透进来(显然不可能)。

二、本发明涉及采用允许内部充满液体(油液S)方案的问题：

鉴于公知知识：如果，原先的设计就是让电机内可以充满了水体，那么，由于水体能够导电，因此，水体对于转子2的转速影响是极大的：

其一是：由于水体能够导电，转子2旋转时会引起它周围一圈水体形成的反电动势而造成大幅度让转子2减速的影响，整机的电动效率也会打折扣；

其二是：水体在转子2与定子1两者之间本身就会造成对转子2大幅度减速的影响。——与空气在转子2与定子1两者之间比较是不言而喻的。

因此，一般电机的设计，绝大多数采用的是让转子2与定子1在充满空气的条件下让转子2能够高速旋转的高效设计方案，然而，此时一旦让转子2接触到水体就引起转速变慢，造成过电流现象而损坏电机。

如果如本发明那样地就是故意采用了不导电的油液S充满电机内部的结构形式所设计的电机，那么，不导电的油液S在转子2与定子1之间仅仅只会对转子的转速造成减速的影响，而且远远会小于上述水所造成的减速总影响。。

如果，当充注油液S的电机就是用于非高速运行的水下器具，例如：就是用于配用水下输送带时，那么，充满了油液S，对于该水下拖动电机而言的影响仅仅限于转速下降，而输送带本来就不要求快速运行，这一点与之正好符合。——然而，此时一旦本发明中的油液S换成了水体(必然通过在挤出了部分原来的油液S前提下才会形成外界水体的渗入)，那么，该渗入的水体同样会造成该电机转速相对变慢而最后导致电机损坏的后果。

——根据上述分析以及公知常识，不难小结出，拖动电机的转子与定子之间

存在不同的介质对于电机转子的转速影响也是不同的：

若处于真空状态，对于转子的减速影响不存在；

若充注了空气，对于转子的减速影响极小(空气阻力对于转速影响不大)；

若充注了油液S，对于转子的减速影响偏大(油液S的粘稠度对转速有影响)；若充注了水体，对于转子的减速影响偏大(水体的粘稠度对转速有影响)，然而，对于转子的减速影响最大的要素还是由于水体能导电，转子在旋转时造成转子与定子之间导电水体也会带电(产生反电动势)，这对于转子减速的影响很可能会达到大幅度的程度，即很可能远大于上述水体粘稠度对于减速的有限影响。

综上所述：

一般来说，电机是个非常成熟的产品，只要确保其中的电机转子2始终是在油液S中旋转工作的，那么，电机就不容易损坏。因此，将本发明中的电机转子2设置在金属密封隔离屏蔽腔内也就不用担心在长时期运行之后容易发生自损的问题了。——由电机拖动驱动的耐用器械，例如：洗衣机、电冰箱与空凋器，等等，一般达标的配用现有技术拖动电机作为出力部件的器具，其不需维护的一次性配用寿命大都可以在15年以上，而世界名牌则可达到30年以上，若再采用最好的材料来制取，其渴望不需维护的一次性配用寿命可能会超过50年。为此，属于简单产品的本发明中采用了不可拆卸的焊接工艺来实施其“全密封型”的结构时(使得产品不能进行拆卸维护)，不会影响人们对于本发明一次性使用寿命的期限。

Claims (2)

1.一种电机定子不可拆卸的水下工程输送带，

它由适合于设置在水下的含有支架(R)的输送带结构与特殊的水下拖动电机两大部分组成：

一、水下拖动电机垂向驱动水下输送带(11)水平运行的传动方式：

让联接在竖向转轴(6)下端竖向斜齿轮(8)与联接驱动水平输送带(11)向前运行的横向滚轮(10)水平旋转的端部横向斜齿轮(9)，作为相互垂直齿接的换向方式传动的。

二、水下拖动电机的结构：

包括：常规结构形式的由转子(2)与嵌入绕组的定子(1)二者构成的拖动电机通过它的转轴(6)实施转矩输出；

至少是让转子(2)与定子(1)被宽型金属密封隔离屏蔽(5)以立体形式包围着，并且，在宽型金属密封隔离屏蔽(5)的底部设置了能够向下穿过电机轴封(7)的转轴(6)；

所述的宽型金属密封隔离屏蔽(5)底部有通过管联或直接设置的充油嘴(D)：

所述的宽型金属密封隔离屏蔽(5)内充注了的油液(S)；

所述的宽型金属密封隔离屏蔽(5)涉及到的所有拼接缝隙都是通过不可拆卸的焊接工艺来实现连接的。

2.一种如权利要求1所述的电机定子不可拆卸的水下工程输送带设置水下拖动电机时的充注油液的方法，是指对于拖动电机冲注油液(S)结束前最后的巩固充满程序：

将拖动电机的轴封(7)向上仰视放置，再摇动拖动电机片刻，最后通过充油嘴(D)加压充注油液(S)，直到该倒置的拖动电机的轴封(7)处发现无外泄的油液(S)出现，即可认定完成了对拖动电机充注油液(S)的充满巩固程序。