專利名稱：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 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)長年在遠(yuǎn)海區(qū)域進(jìn)行水下地質(zhì)勘探或海洋石油開采一 類的工作，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，很不可靠且沒有機(jī)動(dòng)性。面對(duì)這個(gè)問題，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題就成了一個(gè)技術(shù)難題。
現(xiàn)在，國內(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；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)軸套的左端部內(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芊庑阅堋鲃?dòng)軸在以 鍵聯(lián)接帶動(dòng)傳動(dòng)軸套回轉(zhuǎn)或脫開鍵聯(lián)接作軸向伸縮移動(dòng)的過程中，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。
外部海水先經(jīng)過本發(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 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，延長主密封摩擦副的使用壽命。
為了防止緊定螺釘13在擰緊過程中損傷傳動(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 部內(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)的過程中， 主傳動(dòng)環(huán)17脫開傳動(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 來的海水，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程中對(duì)海水的密封性能。
如附圖2、 3所示，分別說明本發(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滑油槽，采用油潤滑降低輔助端面 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)的左端部內(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。
文檔編號(hào)F16J15/16GK101551015SQ20091003138
公開日2009年10月7日 申請日期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 申請人:無錫市宏源彈性器材有限公司