WO2020168654A1

WO2020168654A1 - 一种球冠型观察窗密封圈更换装置及更换方法

Info

Publication number: WO2020168654A1
Application number: PCT/CN2019/090656
Authority: WO
Inventors: 刘帅; 叶聪; 王东升; 姜磊; 高成君; 徐伟哲; 李宇杰
Original assignee: 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所）
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2020-08-27
Also published as: CN109702447A; EP3858539A1; EP3858539B1; EP3858539A4; CN109702447B

Abstract

一种球冠型观察窗密封圈更换装置，包括法兰（21），该法兰上通过多个O型圈（28）安装有窗座（22），该窗座上安装有球冠型观察窗（23），该球冠型观察窗（23）和窗座（22）连接处的圆周面上通过压环橡胶垫（26）和密封装置安装有压环（24），同时，压环（24）通过内六角螺栓（31）与窗座（22）锁紧；窗座（22）的圆周方向还间隔安装有多个更换工装（10），包括支座（11），该支座（11）后端向上延伸有直角架（16），该直角架（16）的其中一个直角边上开有通孔（17），该通孔（17）处安装长螺栓（25），使其与窗座（22）和法兰（21）连接，并通过第一螺母（29）锁紧，该支座（11）前段的底部向下延伸有安装套，其内装入有丝杆（12），并通过第二螺母（13）固定，丝杆（12）的底部固定有压板（14），压板（14）的底部通过工装橡胶垫（15）与球冠型观察窗抵住。该装置工作可靠，其更换方法拆装方便。

Description

一种球冠型观察窗密封圈更换装置及更换方法

技术领域

本申请涉及载人潜水器检修技术领域，尤其是一种球冠型观察窗密封圈更换装置及更换方法，适用于大尺寸球冠型观察窗。

背景技术

为了满足乘员观察视野最大化的需求，大尺寸球冠型观察窗逐渐成为载人潜水器的标配设计。为了防止外界海（淡）水进入载人舱，通常在球冠型观察窗、金属窗座和压环构成的密封槽内安装密封圈。由于密封圈老化，为保证结构密封性能，需定期更换密封圈。由于球冠型观察窗仅依靠压环预压固定，但更换密封圈又必须拆除压环，若直接拆除压环，球冠型观察窗将脱离窗座直接跌落。

技术问题

常规更换方式是潜水器返厂维修，将球冠型观察窗连同窗座、压环整体拆除，再水平放置拆除压环并更换密封圈，再复装至潜水器，整个过程费时费力、周期长，成本高。

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种球冠型观察窗密封圈更换装置及更换方法，从而采用工装的预压力，替代压环对球冠型观察窗的预压力，使得拆除压环后，球冠型观察窗仍然能牢牢的固定在球冠型观察窗窗座上，大大提高了更换的便携性和可靠性。

技术解决方案

一种球冠型观察窗密封圈更换装置，包括法兰，所述法兰上通过多个O型圈安装有窗座，所述窗座上安装有球冠型观察窗，所述球冠型观察窗和窗座连接处的圆周面上通过压环橡胶垫和密封装置安装有压环，同时，压环通过内六角螺栓与窗座锁紧；所述窗座的圆周方向还间隔安装有多个更换工装，

单个更换工装的结构为：包括支座，所述支座后端向上延伸有直角架，所述直角架的其中一个直角边上开有通孔，所述通孔处安装长螺栓，使其与窗座和法兰连接，并通过第一螺母锁紧，所述支座前端的底部向下延伸有安装套，所述安装套内装入有丝杆，并通过第二螺母固定，所述丝杆的底部固定有压板，所述压板的底面通过工装橡胶垫与球冠型观察窗抵住。

其进一步技术方案在于：

24个更换工装均匀间隔分布在窗座的圆周方向。

所述安装套与支座之间倾斜设置，两者的夹角为60度。

所述支座成扁平的长方体结构，其前端向外水平延伸有拉环。

压环的截面成“L”型结构。

一种球冠型观察窗密封圈更换装置的更换方法，包括如下操作步骤：

第一步：首先，逐一安装好各个更换工装，具体为：将螺母安装至丝杆上，螺母自丝杆螺纹段顶端旋至底端，将丝杆安装至支座底部的安装套中；

第二步：拆卸窗座与法兰的连接螺栓，24个更换工装逐一安装至窗座和法兰上，安装一个更换装置即拆卸一个连接螺栓，以此类推，直至24个更换工装全部装完，即连接螺栓也完全拆完；

第三步：将新密封圈从丝杆与球冠型观察窗外球面间隙装入更换工装与窗座之间；

第四步：安装压板和工装橡胶垫，安装过程中微调压板安装角度，使压板与球冠型观察窗预压区域尽量平行，扩大橡胶垫与球冠型观察窗的预压面积，使预压力尽量均匀传递至球冠型观察窗；采用管钳调节丝杆旋入长度，调整到位后，将第二螺母旋紧，实现对球冠型观察窗的有效预压；压板和橡胶垫的安装应遵循对角安装原则；利用支座预留接口，对角安装四根栓紧带，兜住球冠型观察窗，收紧栓紧带，进一步降低球冠型观察窗跌落、滑动风险，栓紧带与球冠型观察窗接触处利用橡胶垫隔离；

第五步：拆除其中四个内六角螺栓，这四个内六角螺栓两两之间间隔90度，并用四个新加长螺栓替换内六角螺栓安装至窗座上；

第六步：拆除全部内六角螺栓，分离压环；

第七步：从压环与球冠型观察窗之间的空隙中拆除旧密封圈，将新密封圈至于压环的沟槽内；

第八步：推动压环逐步靠近窗座，重新将内六角螺栓安装至窗座上，内六角螺栓应逐圈缓慢安装，安装过程遵循对角安装原则，保证新密封圈的压缩均匀性；

第九步；拆除四个新加长螺栓，换用内六角螺栓安装到位；

第十步：逐个拆除更换工装，复装窗座与法兰的连接螺栓。

有益效果

本申请结构紧凑、合理，操作方便，通过在窗座的圆周方向安装多个更换工装，可以方便的完成新旧密封圈的替换工作，操作简便，无需拆除整个机构来进行安装，大大简化了工作，提高了工作效率。

更换工装中，所述支座底座与球冠型观察窗金属窗座通过螺栓连接，支座与压环周向外侧预留一定空间，以便手动调节周向安装角度；支座长度的确定充分考虑压环拆卸空间；在支座另一端设有与栓紧带挂钩连接接口，以便利用栓紧器兜住球冠型观察窗，进一步预压观察窗，并防止观察窗跌落；支座下方设有内螺纹套管，套管与水平面夹角与预压点至球冠型观察窗球心连线与水平面角度一致。

更换工装中，丝杆一段设有外螺纹，另一段无螺纹，外螺纹段安装至支座套管内，可通过螺纹调节丝杆拧入长度；无螺纹段底端设有定位锥。

更换工装中，所述压板为一平板，顶面中心处设有导向孔，丝杆定位锥插入压板导向孔内，导向孔直径比丝杆直径略大，以便能对预压角度进行微调。

更换工装中，橡胶垫采用硅胶垫，安装在观察窗外球面与压板之间，一方面防止压板与观察窗玻璃直接接触，另一方面利用橡胶垫的弹性尽可能大的增加压板预压观察窗的接触面积。

附图说明

图1为本申请的结构示意图。

图2为本申请主视图。

图3为图2的侧视图。

图4为图3中沿A-A截面的全剖视图。

图5为图4中B部的局部放大图（未拆卸压环时）。

图6为图4中B部的局部放大图（拆卸压环时）。

图7为图4中C部的局部放大图（未拆卸压环时）。

图8为图4中C部的局部放大图（拆卸压环时）。

图9为本申请更换工装的结构示意图。

图10为本申请更换工装的主视图（全剖视图）。

其中：10、更换工装；11、支座；12、丝杆；13、第二螺母；14、压板；15、工装橡胶垫；16、直角架；17、通孔；21、法兰；22、窗座；23、球冠型观察窗；24、压环；25、长螺栓；26、压环橡胶垫；27、旧密封圈；28、O型圈；29、第一螺母；30、新密封圈；31、内六角螺栓。

本发明的实施方式

如图1-图8所示，本实施例的球冠型观察窗密封圈更换装置，包括法兰21，法兰21上通过多个O型圈28安装有窗座22，窗座22上安装有球冠型观察窗23，球冠型观察窗23和窗座22连接处的圆周面上通过压环橡胶垫26和密封装置安装有压环24，同时，压环24通过内六角螺栓31与窗座22锁紧；窗座22的圆周方向还间隔安装有多个更换工装10，

单个更换工装10的结构为：包括支座11，支座11后端向上延伸有直角架16，直角架16的其中一个直角边上开有通孔17，通孔17处安装长螺栓25，使其与窗座22和法兰21连接，并通过第一螺母29锁紧，支座11前端的底部向下延伸有安装套，安装套内装入有丝杆12，并通过第二螺母13固定，丝杆12的底部固定有压板14，压板14的底面通过工装橡胶垫15与球冠型观察窗23抵住。

24个更换工装10均匀间隔分布在窗座22的圆周方向。

安装套与支座11之间倾斜设置，两者的夹角为60度。

支座11成扁平的长方体结构，其前端向外水平延伸有拉环。

压环24的截面成“L”型结构。

本实施例的球冠型观察窗密封圈更换装置的更换方法，包括如下操作步骤：

第一步：逐一安装好各个更换工装10，具体为：将第二螺母13安装至丝杆12上，第二螺母13自丝杆12螺纹段顶端旋至底端，将丝杆12安装至支座11底部的安装套中；

第二步：拆卸窗座22与法兰21的连接螺栓，24个更换工装10逐一安装至窗座22和法兰21上，安装一个更换工装10即拆卸一个连接螺栓，以此类推，直至24个更换工装10全部装完，即连接螺栓也完全拆完；

第三步：将新密封圈30从丝杆12与球冠型观察窗23外球面间隙装入更换工装10与窗座22之间；

第四步：安装压板14和工装橡胶垫15，安装过程中微调压板14安装角度，使压板14与球冠型观察窗23预压区域尽量平行，扩大工装橡胶垫15与球冠型观察窗23的预压面积，使预压力尽量均匀传递至球冠型观察窗23；采用管钳调节丝杆12旋入长度，调整到位后，将第二螺母13旋紧，实现对球冠型观察窗23的有效预压；压板14和工装橡胶垫15的安装应遵循对角安装原则；利用支座11预留接口，对角安装四根栓紧带，兜住球冠型观察窗23，收紧栓紧带，进一步降低球冠型观察窗23跌落、滑动风险，栓紧带与球冠型观察窗23接触处利用橡胶垫隔离；

第五步：拆除其中四个内六角螺栓31，这四个内六角螺栓31两两之间间隔90度，并用四个新加长螺栓替换内六角螺栓31安装至窗座22上；

第六步：拆除全部内六角螺栓31，分离压环24；

第七步：从压环24与球冠型观察窗23之间的空隙中拆除旧密封圈27，将新密封圈30至于压环24的沟槽内；

第八步：推动压环24逐步靠近窗座22，重新将内六角螺栓31安装至窗座22上，内六角螺栓31应逐圈缓慢安装，安装过程遵循对角安装原则，保证新密封圈30的压缩均匀性；

第九步；拆除四个新加长螺栓，换用内六角螺栓31安装到位；

第十步：逐个拆除更换工装10，复装窗座22与法兰21的连接螺栓。

实际工作过程中，具体流程如下：

（一）首先将第二螺母13安装至丝杆12上，螺母自丝杆螺纹段顶端旋至底端；

（二）将丝杆12安装至支座11内螺纹套管中，将丝杆螺纹段尽量旋入套管（安装套）内，以预留足够空间保证新密封圈30安装路径；

（三）拆卸窗座22与法兰21连接螺栓，为便于操作，利用长螺栓25和第一螺母29将工装支座11安装至窗座22和法兰21上，利用支座11与压环24周向外侧预留空间，调节支座11周向安装角度，以便压板14和工装橡胶垫15更好预压球冠型观察窗23。为不影响窗座22与法兰21之间的O型圈28的密封效果，拆卸窗座22与法兰21连接螺栓时，严格遵循拆一个螺栓，安装一个支座11的原则，将支座11安装到位后，才能拆卸下一个螺栓。

（四）支座11全部安装至窗座22和法兰21后，将新密封圈30从工装丝杆12与球冠型观察窗23外球面间隙装入更换工装10与窗座22之间，安装路径见图6双点划线示意。

（五）安装工装压板14和工装橡胶垫15，安装过程中微调压板14安装角度，使压板14与球冠型观察窗23预压区域尽量平行，扩大工装橡胶垫15与球冠型观察窗23的预压面积，使预压力尽量均匀传递至球冠型观察窗23。采用管钳调节丝杆12旋入长度，调整到位后，将第二螺母13旋紧，实现对球冠型观察窗23的有效预压。压板14和工装橡胶垫15的安装应遵循对角安装原则。利用支座11预留接口，对角安装4根栓紧带，兜住球冠型观察窗23，收紧栓紧带，进一步降低球冠型观察窗23跌落、滑动风险。栓紧带与球冠型观察窗23接触处利用橡胶垫隔离。

（六）拆除旧密封圈27，必须先拆卸压环24，见图7。为防止压环24跌落，首先拆除4个（两两之间间隔90°）内六角螺栓31（见图7）。并用4个加长螺栓替换内六角螺栓31安装至窗座22上（见图8）。加长螺栓的作用有两个：一是用于压环24与窗座22的定位；二是在拆卸压环24的过程中支撑压环24自重，避免压环24跌落、错位。

（七）拆除全部内六角螺栓31，分离压环24。

（八）从压环24与球冠型观察窗23之间的空隙，拆除观察窗旧密封圈27，将新密封圈30至于压环24沟槽内。

（九）推动压环24逐步靠近窗座22，重新将内六角螺栓31安装至窗座22上，内六角螺栓31应逐圈缓慢安装，安装过程遵循对角安装原则，以保证新密封圈30的压缩均匀性。最后拆除4个加长螺栓，换用内六角螺栓31安装到位。压环24安装过程中，载人舱内专人实时监测密封圈安装质量。

（十）逐个拆除工装，复装窗座22与法兰21紧固螺栓。

其操作简便，工作效率高。

Claims

一种球冠型观察窗密封圈更换装置，其特征在于：包括法兰（21），所述法兰（21）上通过多个O型圈（28）安装有窗座（22），所述窗座（22）上安装有球冠型观察窗（23），所述球冠型观察窗（23）和窗座（22）连接处的圆周面上通过压环橡胶垫（26）和密封装置安装有压环（24），同时，压环（24）通过内六角螺栓（31）与窗座（22）锁紧；所述窗座（22）的圆周方向还间隔安装有多个更换工装（10），

单个更换工装（10）的结构为：包括支座（11），所述支座（11）后端向上延伸有直角架（16），所述直角架（16）的其中一个直角边上开有通孔（17），所述通孔（17）处安装长螺栓（25），使其与窗座（22）和法兰（21）连接，并通过第一螺母（29）锁紧，所述支座（11）前端的底部向下延伸有安装套，所述安装套内装入有丝杆（12），并通过第二螺母（13）固定，所述丝杆（12）的底部固定有压板（14），所述压板（14）的底面通过工装橡胶垫（15）与球冠型观察窗（23）抵住。
如权利要求1所述的一种球冠型观察窗密封圈更换装置，其特征在于：24个更换工装（10）均匀间隔分布在窗座（22）的圆周方向。
如权利要求1所述的一种球冠型观察窗密封圈更换装置，其特征在于：所述安装套与支座（11）之间倾斜设置，两者的夹角为60度。
如权利要求1所述的一种球冠型观察窗密封圈更换装置，其特征在于：所述支座（11）成扁平的长方体结构，其前端向外水平延伸有拉环。
如权利要求1所述的一种球冠型观察窗密封圈更换装置，其特征在于：压环（24）的截面成“L”型结构。
一种利用权利要求1所述的一种球冠型观察窗密封圈更换装置的更换方法，其特征在于：包括如下操作步骤：

第一步：首先，逐一安装好各个更换工装（10），具体为：将第二螺母（13）安装至丝杆（12）上，第二螺母（13）自丝杆（12）螺纹段顶端旋至底端，将丝杆（12）安装至支座（11）底部的安装套中；

第二步：拆卸窗座（22）与法兰（21）的连接螺栓，24个更换工装（10）逐一安装至窗座（22）和法兰（21）上，安装一个更换工装（10）即拆卸一个连接螺栓，以此类推，直至24个更换工装（10）全部装完，即连接螺栓也完全拆完；

第三步：将新密封圈（30）从丝杆（12）与球冠型观察窗（23）外球面间隙装入更换工装（10）与窗座（22）之间；

第四步：安装压板（14）和工装橡胶垫（15），安装过程中微调压板（14）安装角度，使压板（14）与球冠型观察窗（23）预压区域尽量平行，扩大工装橡胶垫（15）与球冠型观察窗（23）的预压面积，使预压力尽量均匀传递至球冠型观察窗（23）；采用管钳调节丝杆（12）旋入长度，调整到位后，将第二螺母（13）旋紧，实现对球冠型观察窗（23）的有效预压；压板（14）和工装橡胶垫（15）的安装应遵循对角安装原则；利用支座（11）预留接口，对角安装四根栓紧带，兜住球冠型观察窗（23），收紧栓紧带，进一步降低球冠型观察窗（23）跌落、滑动风险，栓紧带与球冠型观察窗（23）接触处利用橡胶垫隔离；

第五步：拆除其中四个内六角螺栓（31），这四个内六角螺栓（31）两两之间间隔90度，并用四个新加长螺栓替换内六角螺栓（31）安装至窗座（22）上；

第六步：拆除全部内六角螺栓（31），分离压环（24）；

第七步：从压环（24）与球冠型观察窗（23）之间的空隙中拆除旧密封圈（27），将新密封圈（30）至于压环（24）的沟槽内；

第八步：推动压环（24）逐步靠近窗座（22），重新将内六角螺栓（31）安装至窗座（22）上，内六角螺栓（31）应逐圈缓慢安装，安装过程遵循对角安装原则，保证新密封圈（30）的压缩均匀性；

第九步；拆除四个新加长螺栓，换用内六角螺栓（31）安装到位；

第十步：逐个拆除更换工装（10），复装窗座（22）与法兰（21）的连接螺栓。