CN112122703B - 一种压力自适应高转速轻型水下切割工具 - Google Patents

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Abstract

一种压力自适应高转速轻型水下切割工具，包括动力元件，其输出轴呈阶梯状，在第一台阶面和第二台阶面的外圆周面上均通过深沟球轴承安装有轴承腔壳体，轴承腔壳体的一端通过紧固件安装有法兰，法兰的上部安装有第一手柄，法兰同时与动力元件锁紧；第二台阶面上的深沟球轴承的外部安装有垫片和一对碟簧，碟簧外部的第二台阶面上安装有套筒，套筒的外部安装轴封组件；轴承腔壳体的外端面通过密封件安装有端盖，轴承腔壳体和端盖的外圈同时间隔距离安装有补偿膜保护罩，补偿膜保护罩的内壁面安装橡胶补偿膜，工作可靠，便于潜水员水下作业。

Description

一种压力自适应高转速轻型水下切割工具
技术领域
本发明涉及潜水作业辅助设备技术领域，尤其是一种压力自适应高转速轻型水下切割工具。
背景技术
目前，市场上的切割工具大多无法由潜水员直接应用于水下，除了常规的密封、材料耐腐蚀和结构强度等问题外，还存在重量大、无法适应高转速等难题。切割工具为了适应大深度水压，其壳体通常设计成耐压结构或外部附加一油液补偿器，这都将导致工具重量过大或系统复杂，不便于潜水员作业。切割工具内部充油补偿时，需同时考虑外部介质水和内部补偿油的密封问题，水下工具通常采用TC油封或旋转格莱圈密封，但TC油封为单向密封，可靠性不高，易于发生漏油或进水等故障，不适用于大深度作业环境；旋转格莱圈为双向密封组件，但应用于输出轴高转速工况时，磨损较为严重，工作寿命较短。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种压力自适应高转速轻型水下切割工具，从而压力自适应、轻便型、高转速水下切割工具结构。该工具设计新颖、结构紧凑、成本低、重量轻，便于潜水员水下作业。
本发明所采用的技术方案如下：
一种压力自适应高转速轻型水下切割工具，包括动力元件，所述动力元件的出口处通过键安装有输出轴，所述输出轴呈阶梯状，在第一台阶面和第二台阶面的外圆周面上均通过深沟球轴承安装有轴承腔壳体，轴承腔壳体的一端通过紧固件安装有法兰，所述法兰的上部安装有第一手柄，所述法兰同时与动力元件锁紧；所述第二台阶面上的深沟球轴承的外部安装有垫片和一对碟簧，所述碟簧外部的第二台阶面上安装有套筒，所述套筒的外部安装轴封组件；所述轴承腔壳体的外端面通过密封件安装有端盖，轴承腔壳体和端盖的外圈同时间隔距离安装有补偿膜保护罩，所述补偿膜保护罩的内壁面安装橡胶补偿膜，补偿膜保护罩的外端面安装有半圆形保护罩，所述输出轴的头部安装有切割片，切割片位于半圆形保护罩内。
其进一步技术方案在于：
轴承腔壳体内壁、输出轴的外圆周面、两个深沟球轴承之间、以及轴封组件构成一封闭轴承腔，封闭轴承腔用于填充液压补偿油，所述轴承腔壳体的圆周方向开有一系列通孔以连通封闭轴承腔。
所述输出轴端部开有充油口。
所述法兰上设置有放气口。
橡胶补偿膜内部、法兰和轴承腔壳体的外圆周面形成一补偿空腔，所述补偿空腔内填充液压补偿油。
补偿膜保护罩的圆周方向开有一系列通孔。
轴封组件的结构为：包括一只TC油封和一只聚四氟乙烯水封，两者背对背安装，密封唇之间的空隙在装配时用防水润滑脂充实。
所述动力元件采用液压马达或者水下电机。
所述动力元件的外壳体上安装有第二手柄，所述第二手柄与第一手柄在空间位置上互相垂直。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过在工具壳外包裹水压动态补偿组件，能够有效降低工具的重量、简化结构组成，便于潜水员水下作业；将TC油封和聚四氟乙烯水封组合使用，提高了输出轴轴封双向动密封耐压能力、高转速工况下的使用寿命和可靠性。
本发明装置集成有水压动态补偿组件，装置空腔内、外压力平衡，使得工具可自适应外界水压变化而无需将工具壳体设计成耐压结构或额外增加补偿器，能够有效降低工具的重量、简化结构组成，便于潜水员水下作业。
本发明工具输出端轴封组件由一只TC油封和一只聚四氟乙烯水封构成，两者背对背安装，密封唇之间的空隙在装配时用高粘度防水润滑脂充实，TC油封和聚四氟乙烯水封分别起到防止油液和介质水渗漏的作用，同时聚四氟乙烯水封还起到防污圈的作用，两密封副唇口相互支承并在其间隙填充高粘度防水润滑脂可分别提高两密封圈的密封能力，提高输出轴轴封双向动密封耐压能力、高转速工况下的使用寿命和可靠性，使得该切割装置适用于水下高压、高速工况。
本发明具有很高的推广应用价值，装置的功能易于扩展，可在水下作业装备领域得到应用和拓展。
本发明可应用于各类常规潜水作业、饱和潜水作业和缆控型作业级水下航行器。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的侧视图。
图3为图1中A部的局部放大图。
其中：1、第一手柄；2、法兰；3、轴承腔壳体；4、输出轴；5、补偿膜保护罩；6、橡胶补偿膜；7、端盖；8、切割片；9、轴封组件；10、套筒；11、碟簧；12、垫片；13、封闭轴承腔；14、补偿空腔；15、动力元件；16、TC油封；17、防水润滑脂；18、聚四氟乙烯水封；19、半圆形保护罩；20、第二手柄。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2和图3所示，本实施例的压力自适应高转速轻型水下切割工具，包括动力元件15，动力元件15的出口处通过键安装有输出轴4，输出轴4呈阶梯状，在第一台阶面和第二台阶面的外圆周面上均通过深沟球轴承安装有轴承腔壳体3，轴承腔壳体3的一端通过紧固件安装有法兰2，法兰2的上部安装有第一手柄1，法兰2同时与动力元件15锁紧；第二台阶面上的深沟球轴承的外部安装有垫片12和一对碟簧11，碟簧11外部的第二台阶面上安装有套筒10，套筒10的外部安装轴封组件9；轴承腔壳体3的外端面通过密封件安装有端盖7，轴承腔壳体3和端盖7的外圈同时间隔距离安装有补偿膜保护罩5，补偿膜保护罩5的内壁面安装橡胶补偿膜6，补偿膜保护罩5的外端面安装有半圆形保护罩19，输出轴4的头部安装有切割片8，切割片8位于半圆形保护罩19内。
轴承腔壳体3内壁、输出轴4的外圆周面、两个深沟球轴承之间、以及轴封组件9构成一封闭轴承腔13，封闭轴承腔13用于填充液压补偿油，轴承腔壳体3的圆周方向开有一系列通孔以连通封闭轴承腔13。
输出轴4端部开有充油口。
法兰2上设置有放气口。
橡胶补偿膜6内部、法兰2和轴承腔壳体3的外圆周面形成一补偿空腔14，补偿空腔14内填充液压补偿油。
补偿膜保护罩5的圆周方向开有一系列通孔。
轴封组件9的结构为：包括一只TC油封16和一只聚四氟乙烯水封18，两者背对背安装，密封唇之间的空隙在装配时用防水润滑脂17充实。
动力元件15采用液压马达或者水下电机。
动力元件15的外壳体上安装有第二手柄20，第二手柄20与第一手柄1在空间位置上互相垂直。
本发明的具体结构和功能如下：
该装置主要包括动力元件15、传动轴系组件、水压动态补偿组件及双向高速高压旋转动密封组件。
动力元件15可为液压马达或水下电机。
传动轴系组件主要包括输出轴4、轴承、碟簧11、垫片12及螺母等零件，输出轴4和动力元件15之间通过平键传递动力，输出轴4由两深沟球轴承支承，深沟球轴承分别布置于轴承腔壳体3两侧，输出轴4上布置有一对碟簧11，通过拧紧输出轴上的紧固螺母，可调节轴承的游隙。
法兰2、轴承腔壳体3、输出轴4和动密封组件9构成一封闭轴承腔13，水下作业时内部需填充液压补偿油，其中输出轴4端设置有充油口，法兰2上设置有放气口。
水压动态补偿组件由补偿膜保护罩5、补偿膜6、法兰2和轴承腔壳体3组成并形成一补偿空腔14，该空腔内部填充液压补偿油，轴承腔壳体3圆周方向开有一系列通孔以连通轴承腔13。
补偿膜保护罩5圆周方向开有一系列通孔，以让补偿膜外侧承受水压，并将水压传递给封闭轴承腔13和补偿空腔14内的液压补偿油。
如图3所示，轴封组件9的剖面图，通过一只TC油封16和一只聚四氟乙烯水封18构成，两者背对背安装，密封唇之间的空隙在装配时用防水润滑脂充实，TC油封16和聚四氟乙烯水封18分别起到防止油液和介质水渗漏的作用。聚四氟乙烯水封18由聚四氟乙烯环和金属环构成，聚四氟乙烯环嵌在金属环内部并和输出轴4圆周面相配，金属环和端盖7内腔过盈配合并形成静密封面。
本发明通过在工具壳外包裹水压动态补偿组件，能够有效降低工具的重量、简化结构组成，便于潜水员水下作业；将TC油封16和聚四氟乙烯水封18组合使用，提高了输出轴轴封双向动密封耐压能力、高转速工况下的使用寿命和可靠性。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (6)

1.一种压力自适应高转速轻型水下切割工具，其特征在于：包括动力元件(15)，所述动力元件(15)的出口处通过键安装有输出轴(4)，所述输出轴(4)呈阶梯状，在第一台阶面和第二台阶面的外圆周面上均通过深沟球轴承安装有轴承腔壳体(3)，轴承腔壳体(3)的一端通过紧固件安装有法兰(2)，所述法兰(2)的上部安装有第一手柄(1)，所述法兰(2)同时与动力元件(15)锁紧；所述第二台阶面上的深沟球轴承的外部安装有垫片(12)和一对碟簧(11)，所述碟簧(11)外部的第二台阶面上安装有套筒(10)，所述套筒(10)的外部安装轴封组件(9)；所述轴承腔壳体(3)的外端面通过密封件安装有端盖(7)，轴承腔壳体(3)和端盖(7)的外圈同时间隔距离安装有补偿膜保护罩(5)，所述补偿膜保护罩(5)的内壁面安装橡胶补偿膜(6)，补偿膜保护罩(5)的外端面安装有半圆形保护罩(19)，所述输出轴(4)的头部安装有切割片(8)，切割片(8)位于半圆形保护罩(19)内；轴承腔壳体(3)内壁、输出轴(4)的外圆周面、两个深沟球轴承之间、以及轴封组件(9)构成一封闭轴承腔(13)，封闭轴承腔(13)用于填充液压补偿油，所述轴承腔壳体(3)的圆周方向开有一系列通孔以连通封闭轴承腔(13)；橡胶补偿膜(6)内部、法兰(2)和轴承腔壳体(3)的外圆周面形成一补偿空腔(14)，所述补偿空腔(14)内填充液压补偿油；补偿膜保护罩(5)的圆周方向开有一系列通孔。
2.如权利要求1所述的一种压力自适应高转速轻型水下切割工具，其特征在于：所述输出轴(4)端部开有充油口。
3.如权利要求1所述的一种压力自适应高转速轻型水下切割工具，其特征在于：所述法兰(2)上设置有放气口。
4.如权利要求1所述的一种压力自适应高转速轻型水下切割工具，其特征在于：轴封组件(9)的结构为：包括一只TC油封(16)和一只聚四氟乙烯水封(18)，两者背对背安装，密封唇之间的空隙在装配时用防水润滑脂(17)充实。
5.如权利要求1所述的一种压力自适应高转速轻型水下切割工具，其特征在于：所述动力元件(15)采用液压马达或者水下电机。
6.如权利要求1所述的一种压力自适应高转速轻型水下切割工具，其特征在于：所述动力元件(15)的外壳体上安装有第二手柄(20)，所述第二手柄(20)与第一手柄(1)在空间位置上互相垂直。
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