專(zhuān)利名稱(chēng)：深海平臺(tái)用全回轉(zhuǎn)-伸縮式軸系端面密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種深海平臺(tái)用全回轉(zhuǎn)-伸縮式軸系端面密封裝置，具體地說(shuō) 是用于深海水上作業(yè)平臺(tái)動(dòng)力定位系統(tǒng)全回轉(zhuǎn)-伸縮式推進(jìn)軸系的水密封，使 推進(jìn)軸系在可靠的水密封狀態(tài)下能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水上定位功能。
背景技術(shù)：
深海水上作業(yè)平臺(tái)長(zhǎng)年在遠(yuǎn)海區(qū)域進(jìn)行水下地質(zhì)勘探或海洋石油開(kāi)采一 類(lèi)的工作，需要有一個(gè)可靠的水上定位方法。因遠(yuǎn)海水深和各種遠(yuǎn)洋氣候的 變化，水下暗流涌動(dòng)，水面風(fēng)大浪急，使水上作業(yè)平臺(tái)的水上定位相當(dāng)困難， 如僅依靠傳統(tǒng)的錨鏈定位，很不可靠且沒(méi)有機(jī)動(dòng)性。面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，有人提 出了采用動(dòng)力定位技術(shù)，即依靠水上作業(yè)平臺(tái)自身設(shè)置的多向推進(jìn)動(dòng)力維持 平臺(tái)在動(dòng)蕩的水流中穩(wěn)定在一個(gè)給定的位置上。這種多向動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)要求 各推進(jìn)軸系能在回轉(zhuǎn)或伸縮狀態(tài)下工作，并要求軸系密封裝置外部承受高水
壓(0.3 0.6Mpa)。如何解決這種既具有全回轉(zhuǎn)又能具有伸縮功能的大軸徑 動(dòng)力軸系的外壓水密封問(wèn)題就成了一個(gè)技術(shù)難題。
現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外船舶用動(dòng)力推進(jìn)軸系的水密封是采用固定式徑向密封或端 面水密封裝置，且是內(nèi)壓式的，即壓力海水先經(jīng)密封裝置的內(nèi)腔，再經(jīng)過(guò)密 封摩擦副外泄露至船舶內(nèi)艙。推進(jìn)軸系僅要求回轉(zhuǎn)而不需有伸縮功能，因此 這種固定式的水密封裝置不適用于深海水上作業(yè)平臺(tái)的全回轉(zhuǎn)一伸縮式動(dòng)力 自動(dòng)定位要求。同時(shí)，現(xiàn)有的船用軸系水密封摩擦副一般都采用工程橡膠、 銅合金或不銹鋼類(lèi)材料制成，強(qiáng)度差、耐磨損壽命短，不適合于深海水上作 業(yè)平臺(tái)長(zhǎng)維修周期和高工作可靠性的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種系統(tǒng)水密封性能穩(wěn) 定可靠，耐壓強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)；傳動(dòng)軸套的軸向位置保持不變，能確保 推進(jìn)軸系在全回轉(zhuǎn)或伸縮狀態(tài)下保持可靠的水密封性能，且能維護(hù)推進(jìn)軸平 穩(wěn)運(yùn)行的深海平臺(tái)用全回轉(zhuǎn)-伸縮式軸系端面密封裝置。
按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，深海平臺(tái)用全回轉(zhuǎn)-伸縮式軸系端面密封裝
4置包括底座、密封靜環(huán)、密封動(dòng)環(huán)、骨架油封底座、固定夾環(huán)、骨架油封、 動(dòng)環(huán)托架、柱彈簧、傳動(dòng)卡環(huán)、調(diào)整扣、傳動(dòng)軸套、密封調(diào)整圈、壓板、主 傳動(dòng)環(huán)、濾沙圈、防護(hù)罩，采用密封靜環(huán)和密封動(dòng)環(huán)構(gòu)成主端面水密封摩擦
副；密封靜環(huán)裝配于安裝底座內(nèi)，并用定位螺釘定位；密封動(dòng)環(huán)采用過(guò)盈配 合固定于動(dòng)環(huán)托架上，柱彈簧一端設(shè)置在動(dòng)環(huán)托架內(nèi)，柱彈簧的另一端支撐 在傳動(dòng)卡環(huán)的端面上；采用緊定螺釘將密封動(dòng)環(huán)、動(dòng)環(huán)托架、柱彈簧、傳動(dòng) 卡環(huán)、調(diào)整扣緊固在傳動(dòng)軸套上，并使密封動(dòng)環(huán)貼合于密封靜環(huán)；用2-4組 固定夾環(huán)并借助螺栓將2-4層骨架油封并聯(lián)固定在骨架油封底座上構(gòu)成油封 固定裝置，再通過(guò)螺栓將骨架油封底座與安裝底座聯(lián)接，骨架油封的唇邊與 動(dòng)環(huán)托架的外圓周面構(gòu)成分壓式徑向水密封摩擦副；主傳動(dòng)環(huán)固定在傳動(dòng)軸 上，傳動(dòng)軸作軸向移動(dòng)可使主傳動(dòng)環(huán)與傳動(dòng)軸套相互鍵聯(lián)或脫開(kāi)聯(lián)接；傳動(dòng) 軸套的左端面與固定在壓板上的密封調(diào)整圈構(gòu)成可調(diào)輔助端面水密封摩擦 副，壓板上設(shè)置有調(diào)整螺釘；傳動(dòng)軸套的右端部設(shè)置有法蘭蓋，傳動(dòng)軸套與 傳動(dòng)軸相配合面兩端部各設(shè)置有一組O型橡膠密封圈和擋圈，并用螺釘壓緊 擋圈；防護(hù)罩用螺釘牢固地聯(lián)接在油封固定裝置末端的固定夾環(huán)上。
所述的密封靜環(huán)和密封動(dòng)環(huán)可采用碳化鴇或碳化硅硬質(zhì)合金材料經(jīng)模壓 鑄造而成；或采用不銹鋼、銅合金鋼材料制為基體，在基體端表面上采用高 速火焰噴涂或堆焊硬質(zhì)合金材料，將硬質(zhì)合金材料與基體熔為一體，熔層厚 度為0. 3-0. 8mm，最后經(jīng)磨削加工成為主端面摩擦副表面。
所述的動(dòng)環(huán)托架的內(nèi)部周向均勻地設(shè)置有6-24只柱彈簧，柱彈簧采用不 銹鋼或合金鋼材料制成，兩端磨平。
所述的固定夾環(huán)上設(shè)置有壓力水流通道孔，所述2-4組固定夾環(huán)右端的 一組固定夾環(huán)內(nèi)嵌有濾沙圈。
所述的傳動(dòng)軸套的左端部?jī)?nèi)設(shè)置有內(nèi)花鍵，與主傳動(dòng)環(huán)的外花鍵相鍵聯(lián); 傳動(dòng)軸套軸向定位于安裝底座和密封調(diào)整圈之間。
所述的密封調(diào)整圈采用整體硬質(zhì)合金材料碳化鎢或碳化硅或整體銅合金 材料錫青銅、鋁青銅或鎳青銅制成；也可采用不銹鋼、銅合金或鋼材料為基 體，在基體端表面上采用火焰噴涂或高溫堆焊，將硬質(zhì)合金材料與基體熔為 一體，熔層厚度為0. 3-0.8皿；密封調(diào)整圈的摩擦面上可均勻加工有波浪形 潤(rùn)滑油槽。
5所述的安裝底座上設(shè)置有循環(huán)冷卻水出入通道。
所述的主傳動(dòng)環(huán)由兩半環(huán)構(gòu)成，其外圓周加工有與傳動(dòng)軸套的內(nèi)花鍵相 配聯(lián)的外花鍵。
所述的濾沙圈由不銹鋼絲或銅絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)經(jīng)模壓而成。 所述的防護(hù)罩采用不銹鋼絲或不銹鋼板網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)經(jīng)模壓而成。 所述的除密封靜環(huán)、密封動(dòng)環(huán)、密封調(diào)整圈和各種橡膠材料制成的零部
件以外的所有其它零部件全部采用高強(qiáng)度耐蝕不銹鋼材料(304、 316、 316L、 00Cr18Ni9Ti、 0Cr18Ni9Ti、 lCr18Ni9Ti、 lCr』2Cr13)或銅合金材料(錫青銅、 鋁青銅、鎳青銅、錳黃銅或硅黃銅)制成，使整個(gè)裝置適應(yīng)海水腐蝕和深海 高水壓的環(huán)境使用要求。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明可使水上平臺(tái)動(dòng)力推進(jìn)軸系在全回轉(zhuǎn)或伸縮狀態(tài)下工作時(shí)能確保 系統(tǒng)水密封性能不受影響，適用于深海水上平臺(tái)類(lèi)設(shè)施動(dòng)力定位系統(tǒng)的水密 封。采用硬質(zhì)合金作為大軸徑端面水密封摩擦副材料或在金屬基體表面采用 高速火焰噴涂(或高溫堆焊)硬質(zhì)合金材料技術(shù)，大大提高端面摩擦副的水 密封可靠性和使用壽命。利用多層橡膠骨架油封裝置作為分壓式輔助徑向水 密封構(gòu)件，使外部高水壓能分級(jí)降壓，降低了直接作用在主端面密封摩擦副 上的水壓差，有利于減少主密封摩擦副的水泄漏量；同時(shí)增加可調(diào)輔助端面 水密封摩擦副結(jié)構(gòu)，確保了本發(fā)明具有非?？煽康乃芊庑阅?。傳動(dòng)軸在以 鍵聯(lián)接帶動(dòng)傳動(dòng)軸套回轉(zhuǎn)或脫開(kāi)鍵聯(lián)接作軸向伸縮移動(dòng)的過(guò)程中，傳動(dòng)軸套 的軸向位置保持不變，因而使上述系統(tǒng)三級(jí)密封摩擦副的密封狀態(tài)保持不變， 確保推進(jìn)軸系在全回轉(zhuǎn)或伸縮狀態(tài)下保持可靠的水密封性能。本發(fā)明中的防 護(hù)罩和兩處濾沙圈可以有效地防止海水中的漁網(wǎng)、泥沙和各類(lèi)雜物對(duì)設(shè)備的 危害，維護(hù)推進(jìn)軸的平穩(wěn)運(yùn)行和系統(tǒng)水密封性能的穩(wěn)定可靠性。


圖1為本發(fā)明深海水上平臺(tái)用全回轉(zhuǎn)一伸縮式軸系端面密封裝置總裝配
圖2為本發(fā)明中的密封靜環(huán)第一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明中的密封動(dòng)環(huán)第一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明中的密封靜環(huán)第二種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意6圖5為本發(fā)明中的密封動(dòng)環(huán)第二種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明中的密封調(diào)整圈第一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本發(fā)明中的密封調(diào)整圈第二種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為本發(fā)明中的傳動(dòng)軸套部件裝配示意圖； 圖9為本發(fā)明中的濾沙圈結(jié)構(gòu)示意圖10為本發(fā)明中的傳動(dòng)軸套的內(nèi)花鍵軸向結(jié)構(gòu)示意圖； 圖11為本發(fā)明中的油封固定裝置部件裝配示意圖； 圖12為本發(fā)明中的密封調(diào)整圈的裝配示意圖； 圖13為本發(fā)明中的主傳動(dòng)環(huán)的部件裝配示意圖； 圖14為本發(fā)明中的防護(hù)罩結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面本發(fā)明將結(jié)合附圖中的實(shí)施例作進(jìn)一步描述
如附圖1所示，本發(fā)明由安裝底座l、密封靜環(huán)2、定位螺釘3、密封動(dòng)
環(huán)4、骨架油封底座5、固定夾環(huán)6、骨架油封7、螺栓8、動(dòng)環(huán)托架9、柱彈 簧10、傳動(dòng)卡環(huán)11、調(diào)整扣12、緊定螺釘13、傳動(dòng)軸套14、密封調(diào)整圈15、 壓板16、主傳動(dòng)環(huán)17、濾沙圈18、防護(hù)罩19、墊片20、調(diào)整螺釘21、法蘭 蓋22和若干O型橡膠密封圈等部件經(jīng)螺紋緊固件組裝而成。
本發(fā)明安裝于深海水上作業(yè)平臺(tái)各推進(jìn)軸的艙壁靠海水一側(cè)位置。不論 推進(jìn)軸是否處于運(yùn)轉(zhuǎn)或伸縮移動(dòng)狀態(tài)，均依靠本發(fā)明將外部海水與水上作業(yè) 平臺(tái)內(nèi)艙室隔開(kāi)。
外部海水先經(jīng)過(guò)本發(fā)明的骨架油封固定裝置與動(dòng)環(huán)托架外殼構(gòu)成的分壓 式輔助徑向水密封水流通道，壓力海水經(jīng)多層骨架油封的分層密封減壓后再 作用在由密封動(dòng)環(huán)4、密封靜環(huán)2構(gòu)成的主端面水密封摩擦副的外側(cè)，經(jīng)過(guò) 水密封主摩擦副的端面密封，阻止外界海水進(jìn)入內(nèi)艙。為了防止主密封摩擦 副可能的水泄漏再進(jìn)入內(nèi)艙，由傳動(dòng)軸套14的端面和密封調(diào)整圈的端面構(gòu)成 的可調(diào)輔助端面水密封摩擦副產(chǎn)生輔助水密封作用。通過(guò)上述三級(jí)水密封摩 擦副的作用，可靠地實(shí)現(xiàn)了水上作業(yè)平臺(tái)內(nèi)艙對(duì)海水的密封要求。
所述的安裝底座1用于本發(fā)明整體裝置與水上作業(yè)平臺(tái)外艙壁的聯(lián)接， 內(nèi)設(shè)有循環(huán)冷卻水出入通道。當(dāng)因主端面密封摩擦副摩擦發(fā)熱導(dǎo)致溫度升高 時(shí)，可接通循環(huán)水加以冷卻；同時(shí)，當(dāng)由主密封摩擦副泄漏水積累成一定量
7后，也可通過(guò)此排泄通道將海水排出。
所述的密封動(dòng)環(huán)4與密封靜環(huán)2構(gòu)成本發(fā)明的主端面水密封摩擦副，均 由耐海水腐蝕、耐磨損、高強(qiáng)度硬質(zhì)合金材料(碳化硅、碳化鎢)經(jīng)模壓鑄 造成形，或由耐蝕金屬材料(不銹鋼、銅合金或其它優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼)為基體， 通過(guò)高速火焰噴涂(或高溫堆焊)技術(shù)在基體摩擦面一惻熔結(jié)一定厚度(0.3 0.8 mm)的上述硬質(zhì)合金材料而制成。密封靜環(huán)2固定在安裝底座1上，并 用定位螺釘3定位，阻止密封靜環(huán)2在安裝底座1內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。再通過(guò)安裝底座 1與水上作業(yè)平臺(tái)船體艙板聯(lián)為一體。密封動(dòng)環(huán)4采用過(guò)盈配合方式固定在 動(dòng)環(huán)托架9內(nèi)，6 24只柱彈簧10周向均勻地設(shè)置在動(dòng)環(huán)托架內(nèi)，各柱彈簧 的另一端支撐在傳動(dòng)卡環(huán)11的端面上，依靠柱彈簧的彈性力推動(dòng)動(dòng)環(huán)托架9 帶動(dòng)密封動(dòng)環(huán)4緊貼密封靜環(huán)2。調(diào)整扣12用于確定動(dòng)環(huán)托架9和傳動(dòng)卡環(huán) 11的相對(duì)軸向位置，使各柱彈簧在設(shè)定的預(yù)壓縮量下定位安裝。裝配時(shí)，采 用緊定螺釘13將密封動(dòng)環(huán)4、動(dòng)環(huán)托架9、柱彈簧10、傳動(dòng)卡環(huán)11、調(diào)整扣 12和相應(yīng)的O型橡膠密封圈組裝成的部件整體緊固在傳動(dòng)軸套14上并使密 封動(dòng)環(huán)4與密封靜環(huán)2相貼合，使上述部件整體可隨傳動(dòng)軸套同步轉(zhuǎn)動(dòng)；再 取下調(diào)整扣12，使動(dòng)環(huán)托架9在柱彈簧10的預(yù)壓縮彈性力作用下推動(dòng)密封 動(dòng)環(huán)4密切貼合密封靜環(huán)2，使密封靜環(huán)2與密封動(dòng)環(huán)4構(gòu)成本發(fā)明中的主 端面水密封摩擦副。
所述的骨架油封固定裝置是通過(guò)2-4組固定夾環(huán)6將2-4層骨架油封并 聯(lián)固定在一起，并與本發(fā)明的安裝底座l聯(lián)為一體。骨架油封固定裝置與動(dòng) 環(huán)托架9構(gòu)成的水流通道的水密封是通過(guò)骨架油封7的唇邊與動(dòng)環(huán)托架9外 圓周面構(gòu)成的分壓式徑向密封摩擦副實(shí)現(xiàn)的。設(shè)置在骨架油封7唇邊內(nèi)的彈 簧將唇邊緊緊扣壓在動(dòng)環(huán)托架9外圓周面上，在固定夾環(huán)6上還設(shè)置有壓力 水流通道孔，用壓力水平衡各層骨架油封間的水壓差，以分層減壓的方式阻 止外部海水直接進(jìn)入內(nèi)腔，降低作用在由密封動(dòng)、靜環(huán)構(gòu)成的主端面水密封 摩擦副的外部水壓，減少主端面水密封摩擦副的水泄漏量并延長(zhǎng)骨架油封的 使用壽命。同時(shí)，設(shè)置在骨架油封固定裝置內(nèi)的濾沙圈18用于阻止外部海水 中的泥沙進(jìn)入內(nèi)腔，保護(hù)主密封摩擦副，延長(zhǎng)主密封摩擦副的使用壽命。
為了防止緊定螺釘13在擰緊過(guò)程中損傷傳動(dòng)軸，在傳動(dòng)軸的相應(yīng)部位設(shè) 置有墊片20。通過(guò)固定夾環(huán)6和螺栓8將骨架油封7固定在骨架油封底座5上，骨架油封底座5與安裝底座l用螺栓聯(lián)接為一體。骨架油封7與動(dòng)環(huán)托 架9的外圓周面構(gòu)成本發(fā)明中分壓式輔助徑向水密封摩擦副。
傳動(dòng)軸套14上的內(nèi)花鍵與主傳動(dòng)環(huán)17上的外花鍵可互為傳動(dòng)聯(lián)接，當(dāng) 傳動(dòng)軸軸向移動(dòng)預(yù)設(shè)定的距離L后，主傳動(dòng)環(huán)17即與傳動(dòng)軸套14相互鍵聯(lián)， 傳動(dòng)軸套14即可隨傳動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)傳動(dòng)軸反向移動(dòng)使主傳動(dòng)環(huán)17脫離 傳動(dòng)軸套14后，傳動(dòng)軸套14即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)軸套14的左端面與固定在壓 板16上的密封調(diào)整圈15構(gòu)成本發(fā)明中的可調(diào)輔助端面水密封摩擦副。
所述的傳動(dòng)軸套14上設(shè)置有內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)和輔助端面水密封摩擦副的運(yùn) 動(dòng)摩擦面。傳動(dòng)軸套14與推進(jìn)軸之間為滑動(dòng)配合，其配合表面的水密封由固 定在傳動(dòng)軸套14內(nèi)的兩處O型橡膠密封圈與檔圈組合實(shí)現(xiàn)。傳動(dòng)軸套14端 部?jī)?nèi)設(shè)置的內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)用于傳遞推進(jìn)軸系的扭矩，當(dāng)推進(jìn)軸作軸向移動(dòng)時(shí)， 固定在推進(jìn)軸上主傳動(dòng)環(huán)17的外花鍵與傳動(dòng)軸套的內(nèi)花鍵相嚙合，推進(jìn)軸將 帶動(dòng)傳動(dòng)軸套同步轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)本發(fā)明的傳動(dòng)卡環(huán)連同主摩擦副的密封動(dòng) 環(huán)一起同步旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，傳動(dòng)軸套14的端面與密封調(diào)整圈的端面構(gòu)成本發(fā)明 的可調(diào)輔助端面水密封摩擦副，通過(guò)調(diào)整螺釘可調(diào)整密封調(diào)整圈的端面對(duì)傳 動(dòng)軸套的端面的接觸壓力，實(shí)現(xiàn)可靠的水密封。在推進(jìn)軸軸向移動(dòng)的過(guò)程中， 主傳動(dòng)環(huán)17脫開(kāi)傳動(dòng)軸套，傳動(dòng)軸套14因受到安裝底座和密封調(diào)整圈的軸 向定位限制，不能隨推進(jìn)軸作軸向前后移動(dòng)，因此固定在傳動(dòng)軸套上的傳動(dòng) 卡環(huán)ll、動(dòng)環(huán)托架9和密封動(dòng)環(huán)4等部件也不能產(chǎn)生軸向移動(dòng)，從而使主密 封摩擦副的密封狀態(tài)保持不變、維持正常的水密封性能。
設(shè)置在傳動(dòng)軸套14內(nèi)的濾沙圈18用于在推進(jìn)軸伸縮過(guò)程中清除粘附在 推進(jìn)軸表面的泥沙雜物，保持軸相對(duì)于傳動(dòng)軸套的運(yùn)動(dòng)表面的清潔度，從而 保護(hù)O型橡膠密封圈的正常水密封性能。設(shè)置在傳動(dòng)軸套兩端的調(diào)節(jié)螺釘用 于調(diào)整O型橡膠密封圈與檔圈的壓緊程度，使O型圈保持良好的水密封性能。
調(diào)整壓板上的調(diào)整螺釘21可調(diào)節(jié)輔助端面水密封摩擦副的配合松緊度， 以控制水泄漏量。兩只濾沙圈18分別安裝在油封固定裝置末端的固定夾環(huán)6 內(nèi)和與傳動(dòng)軸套14的右端部相聯(lián)接的法蘭蓋22內(nèi)，用于阻擋海水中的泥沙 雜物進(jìn)入本發(fā)明的內(nèi)腔；同時(shí)在傳動(dòng)軸軸向移動(dòng)過(guò)程中，又可以用于清除粘 附在傳動(dòng)軸上的雜質(zhì)，改善傳動(dòng)軸套14內(nèi)的O型橡膠密封圈的水密封性能。 防護(hù)罩19固定在油封固定裝置末端的固定夾環(huán)6上，用于阻擋海水中的漁網(wǎng)
9或動(dòng)植物靠近本發(fā)明妨礙正常工作。本發(fā)明的安裝底座1是通過(guò)周向均布的 螺栓牢固地固定在深海水上平臺(tái)船體的艙壁外側(cè)。
當(dāng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，主傳動(dòng)環(huán)17與傳動(dòng)軸套14處于相鍵聯(lián)狀態(tài)，傳動(dòng)軸 通過(guò)主傳動(dòng)環(huán)帶動(dòng)傳動(dòng)軸套同步旋轉(zhuǎn)，本發(fā)明在受外部水壓(0.3 0.6Mpa) 下工作。傳動(dòng)軸套14帶動(dòng)傳動(dòng)卡環(huán)11、柱彈簧10、動(dòng)環(huán)托架9、密封動(dòng)環(huán)4 等部件作同步轉(zhuǎn)動(dòng)，密封動(dòng)環(huán)的端面借助6-24只柱彈簧的預(yù)壓縮彈性力緊貼 密封靜環(huán)2的端面，形成本發(fā)明的主端面水密封摩擦副。當(dāng)主密封摩擦副產(chǎn) 生磨損后，密封動(dòng)環(huán)借助柱彈簧的彈性變形自動(dòng)補(bǔ)償磨損量，維持主密封摩 擦副的正常水密封性能。由2 4層骨架油封7的唇邊與動(dòng)環(huán)托架9的外圓周 面構(gòu)成的分壓式輔助徑向水密封摩擦副在工作過(guò)程中逐步將外部高壓海水降 壓，使直接作用在主端面水密封摩擦副上的壓差減少，從而減小主端面水密 封摩擦副的水泄漏量。由轉(zhuǎn)動(dòng)軸套14的左端面與密封調(diào)整圈15右端面所構(gòu) 成的可調(diào)式輔助端面水密封摩擦副可對(duì)主端面水密封摩擦副可能的泄漏水進(jìn) 行輔助密封保障。如果在本發(fā)明腔體23內(nèi)積存有從主端面密封摩擦副泄漏過(guò) 來(lái)的海水，可從安裝底座1上的循環(huán)冷卻水出入通道24排出；同時(shí)，通道 24可以連接至水冷卻系統(tǒng)，必要時(shí)可通過(guò)循環(huán)冷卻水以降低本發(fā)明內(nèi)腔可能 的工作溫升，保持整體裝置在正常的溫度下工作。
當(dāng)傳動(dòng)軸停止運(yùn)轉(zhuǎn)后作軸向移動(dòng)時(shí)，主傳動(dòng)環(huán)17的外花鍵脫開(kāi)傳動(dòng)軸套 14的內(nèi)花鍵，傳動(dòng)軸套繼續(xù)保持軸向位置不變，主端面水密封摩擦副、輔助 端面水密封摩擦副、輔助徑向水密封摩擦副和各O型橡膠圈密封部位均保持 原有的密封狀態(tài)不變，維持了整套裝置在軸系伸縮過(guò)程中對(duì)海水的密封性能。
如附圖2、 3所示，分別說(shuō)明本發(fā)明中的密封靜環(huán)2和密封動(dòng)環(huán)4的兩種 結(jié)構(gòu)形式，均采用整體硬質(zhì)合金材料制成，硬質(zhì)合金材質(zhì)為碳化鉤或碳化硅。
如附圖4、 5所示，分別說(shuō)明本發(fā)明中的密封靜環(huán)2和密封動(dòng)環(huán)4的另兩 種結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)基體采用不銹鋼、銅合金或其他優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼材料，再在上 述基體的端部表面上采用高速火焰噴涂(或高溫堆焊)技術(shù)將硬質(zhì)合金材料 (碳化鎢或碳化硅)與其復(fù)合熔為一體，熔層厚度為0. 3-0. 8咖,最后經(jīng)磨削 加工后作為主摩擦副表面。
如附圖6、 7所示，分別說(shuō)明本發(fā)明中的密封調(diào)整圈15的兩種結(jié)構(gòu)形式。 圖6采用整體硬質(zhì)合金材料(碳化鎢或碳化硅)或銅合金材料(錫青銅、鋁青銅或鎳青銅)制成；圖7采用不銹鋼、銅合金或其他優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼材料為基 體，再用高速火焰噴涂(或高溫堆焊)技術(shù)，將硬質(zhì)合金材料(碳化鎢或碳 化硅)與其復(fù)合熔為一體，溶層厚度為0. 3-0. 8 mm，加工后作為摩擦面。密封 調(diào)整圈的摩擦面上可均勻加工有波浪形潤(rùn)滑油槽，采用油潤(rùn)滑降低輔助端面 密封摩擦副的摩擦阻力。
本發(fā)明中除密封靜環(huán)、密封動(dòng)環(huán)、密封調(diào)整圈和各種橡膠材料制成的零 部件以外的所有其它零部件按耐腐蝕的要求全部采用高強(qiáng)度耐蝕不銹鋼 (304、 316、 316L、 00Cr18Ni9Ti、 0Cr18Ni9Ti、 lCr18Ni9Ti、 lCr13或2Cr13)或 銅合金(錫青銅、鋁青銅、鎳青銅、錳黃銅或硅黃銅)制成，使整個(gè)裝置適 應(yīng)海水腐蝕和深海高水壓的環(huán)境使用要求。
本發(fā)明中的所有橡膠件均采用工程橡膠(氟橡膠或丁腈橡膠)制成。
如附圖8所示，為本發(fā)明中的傳動(dòng)軸套14的部件裝配示意圖。在傳動(dòng)軸 套的兩端分別嵌有一組O型橡膠密封圈和檔圈，利用調(diào)節(jié)螺釘壓緊檔圈，進(jìn) 而調(diào)節(jié)O型橡膠密封圈與推進(jìn)軸表面的密封松緊度，阻止海水經(jīng)傳動(dòng)軸套內(nèi) 表面進(jìn)入內(nèi)艙。在傳動(dòng)軸套的右端部(即近海水一端)裝配有法蘭蓋22，內(nèi) 部設(shè)置有濾沙圈18，在軸系伸縮過(guò)程中，濾沙圈將粘附在軸上的雜質(zhì)附著物 刮凈清除，阻止雜質(zhì)進(jìn)入配合面而影響O型圈的密封性能。濾沙圈由不銹鋼 絲(或銅絲)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)經(jīng)模壓而成，如附圖9所示。在傳動(dòng)軸套14的左端部 加工有作動(dòng)力傳遞用的內(nèi)花鍵，結(jié)構(gòu)如附圖10所示。
如附圖11所示，為本發(fā)明中的油封固定裝置部件裝配示意圖。采用多組 (2 4組)固定夾環(huán)6和螺栓8將多層(2 4層)骨架油封7并聯(lián)固定在骨 架油封底座5上。除油封固定裝置末端的固定夾環(huán)外，每組固定夾環(huán)6上均 設(shè)置有壓力水流通道孔25，通過(guò)人工壓力控制方式使各層骨架油封間的壓力 差保持平衡，保護(hù)骨架油封7不因兩邊高水壓差而被損壞。骨架油封7采用 橡膠類(lèi)材料(氟橡膠或丁腈橡膠)制成，內(nèi)含夾布加強(qiáng)層，并帶有彈簧和骨 架。在油封固定裝置的末端(靠海水一側(cè))的固定夾環(huán)內(nèi)嵌裝有濾沙圈18， 用于濾阻海水中的泥沙雜物進(jìn)入內(nèi)腔，提高本發(fā)明中的主端面水密封摩擦副 的使用壽命和密封性能，濾沙圈結(jié)構(gòu)如附圖9所示。
如附圖12所示，說(shuō)明本發(fā)明中構(gòu)成輔助端面水密封摩擦副的密封調(diào)整圈 15的裝配示意圖。調(diào)整壓板16上的調(diào)整螺釘21可調(diào)節(jié)密封調(diào)整圈15與本
ii發(fā)明中的傳動(dòng)軸套14相配合面的貼合松緊度。
如附圖13所示，為本發(fā)明中的主傳動(dòng)環(huán)17的部件裝配示意圖。主傳動(dòng) 環(huán)由兩半環(huán)結(jié)構(gòu)經(jīng)螺栓裝配為一個(gè)整體，便于在傳動(dòng)軸上安裝與調(diào)整。主傳 動(dòng)環(huán)外圓周加工有與傳動(dòng)軸套14上的內(nèi)花鍵相配聯(lián)的外花鍵。
如附圖14所示，說(shuō)明本發(fā)明中的防護(hù)罩19結(jié)構(gòu)示意圖。防護(hù)罩采用不 銹鋼絲(或不銹鋼板)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)經(jīng)模壓而成，用螺釘牢固地聯(lián)接在油封固定 裝置末端的固定夾環(huán)上，可阻擋海洋中的漁網(wǎng)、動(dòng)植物或其他異物侵害本發(fā) 明總體，維護(hù)裝置的工作安全。
權(quán)利要求
1、一種深海平臺(tái)用全回轉(zhuǎn)-伸縮式軸系端面密封裝置，其特征是采用密封靜環(huán)(2)和密封動(dòng)環(huán)(4)構(gòu)成主端面水密封摩擦副；密封靜環(huán)(2)裝配于安裝底座(1)內(nèi)，并用定位螺釘(3)定位；密封動(dòng)環(huán)(4)采用過(guò)盈配合固定于動(dòng)環(huán)托架(9)上，柱彈簧(10)一端設(shè)置在動(dòng)環(huán)托架(9)內(nèi)，柱彈簧(10)的另一端支撐在傳動(dòng)卡環(huán)(11)的端面上；采用緊定螺釘(13)將密封動(dòng)環(huán)(4)、動(dòng)環(huán)托架(9)、柱彈簧(10)、傳動(dòng)卡環(huán)(11)、調(diào)整扣(12)緊固在傳動(dòng)軸套(14)上，并使密封動(dòng)環(huán)(4)貼合于密封靜環(huán)(2)；用2-4組固定夾環(huán)(6)并借助螺栓(8)將2-4層骨架油封(7)并聯(lián)固定在骨架油封底座(5)上構(gòu)成油封固定裝置，再通過(guò)螺栓將骨架油封底座(5)與安裝底座(1)聯(lián)接，骨架油封(7)的唇邊與動(dòng)環(huán)托架(9)的外圓周面構(gòu)成分壓式徑向水密封摩擦副；主傳動(dòng)環(huán)(17)固定在傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸作軸向移動(dòng)可使主傳動(dòng)環(huán)(17)與傳動(dòng)軸套(14)相互鍵聯(lián)或脫開(kāi)聯(lián)接；傳動(dòng)軸套(14)的左端面與固定在壓板(16)上的密封調(diào)整圈(15)構(gòu)成可調(diào)輔助端面水密封摩擦副，壓板(16)上設(shè)置有調(diào)整螺釘(21)；傳動(dòng)軸套(14)的右端部設(shè)置有法蘭蓋(22)，傳動(dòng)軸套(14)與傳動(dòng)軸相配合面兩端部各設(shè)置有一組○型橡膠密封圈和擋圈，并用螺釘壓緊擋圈；防護(hù)罩(19)用螺釘牢固地聯(lián)接在油封固定裝置末端的固定夾環(huán)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海平臺(tái)用全回轉(zhuǎn)-伸縮式軸系端面密封裝置， 其特征在于所述的密封靜環(huán)(2)和密封動(dòng)環(huán)(4)可采用碳化鉤或碳化硅硬 質(zhì)合金材料經(jīng)模壓鑄造而成；或采用不銹鋼、銅合金鋼材料制為基體，在基 體端表面上采用高速火焰噴涂或堆焊硬質(zhì)合金材料，將硬質(zhì)合金材料與基體 熔為一體，熔層厚度為0.3-0.8mm，最后經(jīng)磨削加工成為主端面摩擦副表面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海平臺(tái)用全回轉(zhuǎn)-伸縮式軸系端面密封裝置， 其特征在于所述的動(dòng)環(huán)托架(9)的內(nèi)部周向均勻地設(shè)置有6-24只柱彈簧(10)，柱彈簧(10)采用不銹鋼或合金鋼材料制成，兩端磨平。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海平臺(tái)用全回轉(zhuǎn)-伸縮式軸系端面密封裝置， 其特征在于所述的固定夾環(huán)(6)上設(shè)置有壓力水流通道孔(25)，所述2-4組固定夾環(huán)(6)右端的一組固定夾環(huán)內(nèi)嵌有濾沙圈(18)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海平臺(tái)用全回轉(zhuǎn)-伸縮式軸系端面密封裝置， 其特征在于所述的傳動(dòng)軸套(14)的左端部?jī)?nèi)設(shè)置有內(nèi)花鍵，與主傳動(dòng)環(huán)(17) 的外花鍵相鍵聯(lián)；傳動(dòng)軸套(14)軸向定位于安裝底座(1 )和密封調(diào)整圈(15) 之間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海平臺(tái)用全回轉(zhuǎn)-伸縮式軸系端面密封裝置， 其特征在于所述的密封調(diào)整圈(15)采用整體硬質(zhì)合金材料碳化鉤或碳化硅 或整體銅合金材料錫青銅、鋁青銅或鎳青銅制成；也可采用不銹鋼、銅合金 或鋼材料為基體，在基體端表面上采用火焰噴涂或高溫堆焊，將硬質(zhì)合金材 料與基體熔為一體，熔層厚度為0.3-0.8mm;密封調(diào)整圈(15)的摩擦面上 可均勻加工有波浪形潤(rùn)滑油槽。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海平臺(tái)用全回轉(zhuǎn)-伸縮式軸系端面密封裝置， 其特征在于所述的安裝底座(1)上設(shè)置有循環(huán)冷卻水出入通道(24)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海平臺(tái)用全回轉(zhuǎn)-伸縮式軸系端面密封裝置， 其特征在于所述的主傳動(dòng)環(huán)(17)由兩半環(huán)構(gòu)成，其外圓周加工有與傳動(dòng)軸 套(14)的內(nèi)花鍵相配聯(lián)的外花鍵。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的深海平臺(tái)用全回轉(zhuǎn)-伸縮式軸系端面密封裝置， 其特征在于所述的濾沙圈(18)由不銹鋼絲或銅絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)經(jīng)模壓而成。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海平臺(tái)用全回轉(zhuǎn)-伸縮式軸系端面密封裝置，其特征在于所述的防護(hù)罩(19)采用不銹鋼絲或不銹鋼板網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)經(jīng)模 壓而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種深海平臺(tái)用全回轉(zhuǎn)-伸縮式軸系端面密封裝置，用于海洋工程水上平臺(tái)動(dòng)力定位系統(tǒng)推進(jìn)軸系水密封。其主要由主端面水密封摩擦副、可調(diào)輔助端面水密封摩擦副和分壓式輔助徑向水密封摩擦副等水密封結(jié)構(gòu)組成。摩擦副采用整體硬質(zhì)合金或在金屬材料基體上用高速火焰噴涂(或高溫堆焊)技術(shù)熔結(jié)硬質(zhì)合金，以軸向均布的柱彈簧自動(dòng)補(bǔ)償密封摩擦副的端面磨損。在傳動(dòng)軸回轉(zhuǎn)或軸向伸縮移動(dòng)過(guò)程中，本發(fā)明的各水密封摩擦副的密封狀態(tài)保持不變，使推進(jìn)軸系在全回轉(zhuǎn)或伸縮狀態(tài)下保持可靠的水密封性能，系統(tǒng)耐壓強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)F16J15/16GK101551015SQ20091003138
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者胡倩平, 胡年豐, 胡雪凡 申請(qǐng)人:無(wú)錫市宏源彈性器材有限公司