CN118128833A - 水下作业设备旋转轴密封结构 - Google Patents

Abstract

一种水下作业设备旋转轴密封结构，用于水下作业设备旋转轴的密封。进水流道为支撑框架，静螺旋桨的外缘固定在进水流道的内壁，旋转轴的一端与静螺旋桨、静螺旋桨内侧的动螺旋桨通过轴承连接，旋转轴另一端的内侧经减压组件与进水流道的内壁连接，外侧通过密封组件与轴承座连接，密封组件的端面用密封圆螺母锁紧，所述轴承座通过安装螺钉固定在进水流道的外壁，固定圆螺母将密封组件外侧的旋转轴动力源接口法兰锁紧固定在旋转轴上。本发明结构紧凑，适用范围广，能解决水下作业设备的旋转轴在深水中，可旋转也可静止状态的密封问题，可实现水下作业设备在水下不超过100米深，旋转轴转速不超过3000r/min的深水密封，密封可靠性高。

Description

水下作业设备旋转轴密封结构

技术领域

本发明涉及设备密封技术领域，具体是一种水下作业设备旋转轴的密封结构。

背景技术

目前，深水轴类密封通常采用石墨端面密封形式的机械密封，但该密封结构在正常工作时存在少量的渗水现象，并且当水下作业设备悬停水中时，水下作业设备旋转轴会停止旋转，该密封结构中的石墨动环和静环相对静止，使动环和静环端面无法生成密封环境，从而导致整体密封失效，此种深水轴类的密封结构严重影响了水下作业设备的性能和整体使用寿命。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种水下作业设备旋转轴密封结构，以解决水下作业设备旋转轴在动态和静态时的密封问题。

为实现上述发明目的，本发明的进水流道为支撑框架，静螺旋桨的外缘固定在进水流道的内壁，旋转轴的一端与静螺旋桨、静螺旋桨内侧的动螺旋桨通过轴承连接，旋转轴另一端的内侧经减压组件与进水流道的内壁连接，外侧通过密封组件与轴承座连接，密封组件的端面用密封圆螺母锁紧，所述轴承座通过安装螺钉固定在进水流道的外壁，固定圆螺母将密封组件外侧的旋转轴动力源接口法兰锁紧固定在旋转轴上。

进一步的，所述轴承座上开有限位槽口，电机安装板用螺栓固定在限位槽口内，减压组件通过电机安装板安装在轴承座的端面；所述减压组件的防水伺服电机固定在电机安装板上，防水伺服电机的输出轴与小圆柱齿轮通过平键连接，小圆柱齿轮与大圆柱齿轮相互啮合，大圆柱齿轮与涡轮通过平键连接，涡轮与旋转轴之间装有滚针轴承；所述滚针轴承的外圆与涡轮的内圆采用过盈配合装配，滚针轴承的内圆与旋转轴采用过盈配合装配，其结合面处涂有润滑油，滚针轴承的表面涂防水密封胶。

进一步的，所述密封组件的轴套装在旋转轴上，通过旋转轴上的阶梯凸台定位，轴套与旋转轴之间设有Ο型密封圈三，轴套与轴承座之间设有唇形密封，唇形密封的唇口与轴套的外圆面过盈配合，唇形密封的轴向通过不锈钢孔用卡簧及轴承座内孔端面定位；轴承座与进水流道的竖直与水平方向分别用Ο型密封圈二与Ο型密封圈一密封；旋转轴与轴承座之间装有轴承，轴承的内圈通过旋转轴上的凸台与挡环定位，挡环的外侧端面通过具有防松功能的密封圆螺母压紧，轴承的外圈通过轴承座的内孔端面与轴承前盖定位；挡环与旋转轴之间设有Ο型密封圈四，轴承前盖与轴承座之间设有Ο型密封圈五，轴承前盖与挡环之间设有唇形密封圈，唇形密封圈的开口朝向轴承；注润滑脂堵头装在轴承座外圆面的上部，轴承座外圆面的下部设有盐度监测传感器与渗漏水观察口。

进一步的，所述轴承为四点接触式轴承，轴承的内圈由内圈上环、内圈下环两个圆环组成，钢球与轴承的内圈、外圈为四点接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、该密封结构结构紧凑，适用范围广，能解决水下作业设备的旋转轴在深水中，可旋转也可静止状态的密封问题，可实现水下作业设备在水下不超过100米深，旋转轴转速不超过3000r/min的深水密封，具有很高的可靠性。

2、该密封结构通过减压组件的设计，可降低深水状态下海水对唇形密封的压力损坏，实现采用普通唇形密封即可达到深水的密封效果。

3、该密封结构内设有轴套结构方式，能降低对旋转轴的表面加工要求，可替代性强；采用特制轴承，可有降低制旋转轴的轴向和径向的窜动，密封结构的内腔只需注入普通润滑脂即可。

4、该密封结构设有渗漏水检查口，并可通过盐度监测传感器对水下作业设备旋转轴的密封结构进行渗水自动报警。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为图1的剖视图。

图3为图1的减压组件与密封组件的结构简图。

图4为图3的立体结构示意图。

图5为图3的轴承的立体结构示意图。

图6为图5的C-C剖视图。

图中：1、进水流道；2、旋转轴动力源接口法兰；3、轴承座；4、安装螺钉；5、旋转轴；6、静螺旋桨；7、动螺旋桨；8、减压组件；9、密封组件；10、密封圆螺母；11、固定圆螺母；12、涡轮；13、滚针轴承；14、大圆柱齿轮；15、小圆柱齿轮；16、防水伺服电机；17、电机安装板；18、支撑板；19、Ο型密封圈一；20、不锈钢孔用卡簧；21、Ο型密封圈二；22、主唇形密封；23、Ο型密封圈三；24、轴套；25、注润滑脂堵头；26、渗漏水观察口；27、盐度监测传感器；28、轴承；29、Ο型密封圈四；30、Ο型密封圈五；31、轴承前盖；32、挡环；33、唇形密封圈；34、内圈上环；35、内圈下环；36、钢球；37、外圈。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，本发明具体包括用于水下作业设备旋转轴密封结构的减压组件8、密封组件9等与外界因素共同作用下的相互关系。进水流道1为支撑框架，采用不锈材质的钢管和钢板拼焊组成，焊接强度高，进水流道1固定在船的底板上；对旋转轴5起支撑作用的静螺旋桨6的外缘固定在进水流道1的内壁，旋转轴5的一端与静螺旋桨6、静螺旋桨6内侧的动螺旋桨7通过轴承连接，所述螺旋桨7主要起推水作用，旋转轴5另一端的内侧经减压组件8与进水流道1的内壁连接，外侧通过密封组件9与轴承座3连接，密封组件9的端面用密封圆螺母10锁紧，所述轴承座3通过安装螺钉4固定在进水流道1的外壁，进水流道1的支撑板18为整个水下作业设备旋转轴密封结构与进水流道1之间的平台支撑，固定圆螺母11将密封组件9外侧的旋转轴动力源接口法兰2锁紧固定在旋转轴5上。当水下作业设备潜入水中时，减压组件8中的涡轮12转动，可生成一个与海水的压力方向相反的力，以抵消掉海水压力对密封组件9的压力，确保唇形密封22左右两侧的压力近似相同，改善该唇型密封22的工作环境，有利于延长其密封的使用寿命。

轴承座3上开有限位槽口，电机安装板17用螺栓固定在限位槽口内，减压组件8通过电机安装板17安装在轴承座3的端面，以保证整体结构的安全性；所述减压组件8的防水伺服电机16固定在电机安装板17上，防水伺服电机16的输出轴与小圆柱齿轮15通过平键连接，小圆柱齿轮15与大圆柱齿轮14相互啮合，大圆柱齿轮14与涡轮12通过平键连接，涡轮12与旋转轴5之间装有滚针轴承13；所述滚针轴承13的外圆与涡轮12的内圆采用过盈配合装配，滚针轴承13的内圆与旋转轴5采用过盈配合装配，其结合面处涂有润滑油，滚针轴承13的表面涂3M5200防水密封胶；所述防水伺服电机16的控制导线从进水流道1上所开的圆孔（图中未示出）中引出。防水伺服电机16动作，带动一对小圆柱齿轮15与大圆柱齿轮14相互啮合旋转，通过平键带动涡轮12旋转，实现涡轮12推水的目的，可有效消除右侧密封组件9中的唇形密封22所受到的水压。

密封组件9可对旋转轴5起到很好的密封作用。密封组件9的轴套24装在旋转轴5上，通过旋转轴5上的阶梯凸台定位，在安装轴套24时，先在轴套24的内壁均匀涂满3M5200防水密封胶，再把轴套24套入旋转轴5上固定，并保持静置一小时，确保密封胶凝固，轴套24与旋转轴5之间设有Ο型密封圈三23，轴套24与轴承座3之间设有唇形密封22，以杜绝轴套24与旋转轴5之间的泄露隐患，旋转轴5带动轴套24旋转，唇形密封22的唇口与轴套24的外圆面过盈配合，能起到良好的密封作用，唇形密封22的轴向通过不锈钢孔用卡簧20及轴承座3内孔端面定位，轴套24与旋转轴5装配后，唇形密封22的唇口与轴套外圆面过盈配合；轴承座3与进水流道1的竖直与水平方向分别用Ο型密封圈二21与Ο型密封圈一19密封；旋转轴5与轴承座3之间装有轴承28，轴承28的内圈通过旋转轴5上的凸台与挡环32定位，挡环32的外侧端面通过具有防松功能的密封圆螺母10压紧，对轴承28起轴向限位作用，轴承28的外圈通过轴承座3的内孔端面与轴承前盖31定位；挡环32与旋转轴5之间设有Ο型密封圈四29，可起密封轴承28腔内润滑脂的作用，轴承前盖31与轴承座3之间设有Ο型密封圈五30，轴承前盖31与挡环32之间设有唇形密封圈33，唇形密封圈33的开口朝向轴承28，其主要作用是密封轴承28腔内的润滑脂，以此来保证整体设备的可靠性；注润滑脂堵头25装在轴承座3外圆面的上部，以向轴承座3内注入润滑脂，轴承座3外圆面的下部设有盐度监测传感器27与渗漏水观察口26，可通过盐度监测传感器27对水下作业设备旋转轴的密封结构进行渗水自动报警，并方便观察是否有水渗漏到轴承座3内；所述轴承28为四点接触式轴承，轴承28的内圈由内圈上环34、内圈下环35两个圆环组成，钢球36与轴承28的内圈、外圈37为四点接触，为提高水下作业设备旋转轴密封的寿命，轴承28的轴向游隙必须尽可能小，并且可调，此种轴承28的结构，可根据实际工装状况调节轴承28的游隙大小，能将轴承28的轴向游隙调节至接近0mm，以有效提高旋转轴5调心、低轴向窜动的性能。

本发明在安装时，首先将滚针轴承13安装在旋转轴5上，再把轴套24安装在旋转轴5上并静置一小时后，再安装减压组件8和密封组件9，最后注入润滑脂。本发明设计水下作业设备旋转轴的密封结构的潜水极限深度为100米。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种水下作业设备旋转轴密封结构，其特征在于：进水流道（1）为支撑框架，静螺旋桨（6）的外缘固定在进水流道（1）的内壁，旋转轴（5）的一端与静螺旋桨（6）、静螺旋桨（6）内侧的动螺旋桨（7）通过轴承连接，旋转轴（5）另一端的内侧经减压组件（8）与进水流道（1）的内壁连接，外侧通过密封组件（9）与轴承座（3）连接，密封组件（9）的端面用密封圆螺母（10）锁紧，所述轴承座（3）通过安装螺钉（4）固定在进水流道（1）的外壁，固定圆螺母（11）将密封组件（9）外侧的旋转轴动力源接口法兰（2）锁紧固定在旋转轴（5）上。

2.根据权利要求1所述的水下作业设备旋转轴密封结构，其特征在于：所述轴承座（3）上开有限位槽口，电机安装板（17）用螺栓固定在限位槽口内，减压组件（8）通过电机安装板（17）安装在轴承座（3）的端面；所述减压组件（8）的防水伺服电机（16）固定在电机安装板（17）上，防水伺服电机（16）的输出轴与小圆柱齿轮（15）通过平键连接，小圆柱齿轮（15）与大圆柱齿轮（14）相互啮合，大圆柱齿轮（14）与涡轮（12）通过平键连接，涡轮（12）与旋转轴（5）之间装有滚针轴承（13）；所述滚针轴承（13）的外圆与涡轮（12）的内圆采用过盈配合装配，滚针轴承（13）的内圆与旋转轴（5）采用过盈配合装配，其结合面处涂有润滑油，滚针轴承（13）的表面涂防水密封胶。

3.根据权利要求1所述的水下作业设备旋转轴密封结构，其特征在于：所述密封组件（9）的轴套（24）装在旋转轴（5）上，通过旋转轴（5）上的阶梯凸台定位，轴套（24）与旋转轴（5）之间设有Ο型密封圈三（23），轴套（24）与轴承座（3）之间设有唇形密封（22），唇形密封（22）的唇口与轴套（24）的外圆面过盈配合，唇形密封（22）的轴向通过不锈钢孔用卡簧（20）及轴承座（3）内孔端面定位；轴承座（3）与进水流道（1）的竖直与水平方向分别用Ο型密封圈二（21）与Ο型密封圈一（19）密封；旋转轴（5）与轴承座（3）之间装有轴承（28），轴承（28）的内圈通过旋转轴（5）上的凸台与挡环（32）定位，挡环（32）的外侧端面通过具有防松功能的密封圆螺母（10）压紧，轴承（28）的外圈通过轴承座（3）的内孔端面与轴承前盖（31）定位；挡环（32）与旋转轴（5）之间设有Ο型密封圈四（29），轴承前盖（31）与轴承座（3）之间设有Ο型密封圈五（30），轴承前盖（31）与挡环（32）之间设有唇形密封圈（33），唇形密封圈（33）的开口朝向轴承（28）；注润滑脂堵头（25）装在轴承座（3）外圆面的上部，轴承座（3）外圆面的下部设有盐度监测传感器（27）与渗漏水观察口（26）。

4.根据权利要求1所述的水下作业设备旋转轴密封结构，其特征在于：所述轴承（28）为四点接触式轴承，轴承（28）的内圈由内圈上环（34）、内圈下环（35）两个圆环组成，钢球（36）与轴承（28）的内圈、外圈（37）为四点接触。