專利名稱：用于深水的電機(jī)驅(qū)動(dòng)磁耦合非接觸式繩纜卷筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供的是一種用于深水的繩纜卷筒結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
對(duì)于深水中回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它的關(guān)鍵問(wèn)題是如何解決電機(jī)輸出軸動(dòng)密封適 應(yīng)水深1500 10000m(15 IOOMPa)的問(wèn)題。對(duì)于水下動(dòng)密封的技術(shù)主要有四種方式，即 0形圈密封、0形圈與聚四氟乙烯滑環(huán)的組合密封、機(jī)械密封、磁流體密封，具體特點(diǎn)分別 為①一般橡膠O形圈密封壓力不能超過(guò)1. 5MPa,同時(shí)，旋轉(zhuǎn)的線速度在3. 5m/s以內(nèi)為宜；
②組合密封的密封壓力為0 70MPa，可用于7000米以內(nèi)的水深，旋轉(zhuǎn)的線速度6m/s以內(nèi)；
③磁流體密封，單級(jí)密封能力最大可為120kPa 180kPa，整個(gè)密封能力很難超越1.5MPa, 即水深150米；④機(jī)械密封，壓力可以達(dá)到45MPa，溫度為200°C 450°C，旋轉(zhuǎn)線速度高達(dá) 150m/s,同樣，可用于水深不超過(guò)4500m。隨著水深的增加，電機(jī)動(dòng)密封承受的壓力越來(lái)越 大，當(dāng)水深超過(guò)4500米時(shí)，這四種形式的動(dòng)密封均達(dá)不到密封要求，因而，進(jìn)行水下回轉(zhuǎn)軸 動(dòng)密封的設(shè)計(jì)需要特殊考慮壓力變化對(duì)密封狀況的影響。通過(guò)CNKI、維普、Elsevier等檢索工具，檢索到23篇關(guān)于起重|卷筒、動(dòng)密 封 I /K、機(jī)械密封 I /K ；hoisting I wound roll, dynamic seal | underwater, mechanical seal I underwater等相關(guān)論文，但是無(wú)一條涉及到用于深水的電機(jī)驅(qū)動(dòng)磁耦合非接觸式繩
纜卷筒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可在水深1500 10000米范圍內(nèi)進(jìn)行鋼絲繩、電纜、 光纜、軟管、線繩等軟纜纏繞作業(yè)的用于深水的電機(jī)驅(qū)動(dòng)磁耦合非接觸式繩纜卷筒。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括左右端蓋、卷筒外筒、端蓋支持桿、卷筒、卷筒 左右支撐、電機(jī)座、電機(jī)、內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子、內(nèi)外磁塊、定子、定子密封圈以及電機(jī)座端蓋；電 機(jī)固定在電機(jī)座中，電機(jī)座與定子通過(guò)定子密封圈將電機(jī)輸出軸與外界海水隔離；電機(jī)輸 出軸帶動(dòng)內(nèi)磁塊旋轉(zhuǎn)，內(nèi)磁塊磁場(chǎng)的變化通過(guò)磁場(chǎng)耦合帶動(dòng)外磁塊旋轉(zhuǎn)，內(nèi)磁塊與外磁塊 之間通過(guò)定子相互隔離，外磁塊浸入水中，內(nèi)磁塊被定子密封不與水接觸；外磁塊帶動(dòng)卷筒 左支撐旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的用于深水的電機(jī)驅(qū)動(dòng)磁耦合非接觸式繩纜卷筒，可在水深1500 10000 米范圍內(nèi)進(jìn)行鋼絲繩、電纜、光纜、軟管、線繩等軟纜纏繞作業(yè)。主要組成包括左右端蓋、卷 筒外筒、端蓋支持桿、卷筒、卷筒左右支撐、電機(jī)座、電機(jī)、內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子、內(nèi)外磁塊、定子、 定子密封圈、電機(jī)座端蓋等部件。首先，將電機(jī)固定在電機(jī)座中，電機(jī)座與定子通過(guò)定子密 封圈將電機(jī)輸出軸與外界海水隔離，將電機(jī)輸出軸的動(dòng)密封轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄗ优c電機(jī)座之間的靜 密封，靜密封的密封效果明顯好于現(xiàn)動(dòng)密封的效果，它能夠適應(yīng)任何水深的密封。其次，電 機(jī)輸出軸帶動(dòng)內(nèi)磁塊旋轉(zhuǎn)，內(nèi)磁塊磁場(chǎng)的變化通過(guò)磁場(chǎng)耦合帶動(dòng)外磁塊旋轉(zhuǎn)，內(nèi)磁塊與外 磁塊之間通過(guò)定子相互隔離，外磁塊浸入水中，內(nèi)磁塊被定子密封不與水接觸，因而是非接觸的；外磁塊帶動(dòng)卷筒左支撐旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)進(jìn)行繩纜的纏繞，實(shí)現(xiàn)繩纜水下收放 作業(yè)。本發(fā)明的工作原理為用于深水的電機(jī)驅(qū)動(dòng)磁耦合非接觸式繩纜卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)工作過(guò) 程分為電機(jī)、磁耦合轉(zhuǎn)子、卷筒三個(gè)順序轉(zhuǎn)動(dòng)，卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)繩纜的纏繞作業(yè)，具體如下1)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)電信號(hào)通過(guò)水密電纜接頭36輸送到電機(jī)上控制電機(jī)輸出軸40轉(zhuǎn) 動(dòng)，電機(jī)25由電機(jī)固定螺釘24固定在電機(jī)座33上，電機(jī)座33由電機(jī)座平鍵32固定在右 端蓋29上，右端蓋29是固定狀態(tài)，因而，電機(jī)25為固定狀態(tài)，電機(jī)通電后電機(jī)輸出軸40將 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2)磁耦合轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)輸出軸40轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子41轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)磁塊42鑲嵌在內(nèi) 轉(zhuǎn)子41外壁處，內(nèi)轉(zhuǎn)子41旋轉(zhuǎn)，使得磁場(chǎng)方向改變，外部的外轉(zhuǎn)子11中外磁塊43將受到 這個(gè)磁力線的變化，通過(guò)磁場(chǎng)耦合將隨著內(nèi)轉(zhuǎn)子41產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，內(nèi)轉(zhuǎn)子41與外轉(zhuǎn)子11 由定子9隔離開(kāi)，處于非接觸狀態(tài)，因此，稱為磁耦合非接觸驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)。3)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)外轉(zhuǎn)子11通過(guò)外轉(zhuǎn)子平鍵10帶動(dòng)卷筒左支撐12旋轉(zhuǎn)，卷筒左支撐 12由卷筒左支撐聯(lián)接螺釘16與卷筒14聯(lián)接，外轉(zhuǎn)子11的轉(zhuǎn)動(dòng)將帶動(dòng)卷筒14的轉(zhuǎn)動(dòng)，這 樣，就實(shí)現(xiàn)了繩纜的纏繞、收放作業(yè)。


圖1是本發(fā)明的用于深水的電機(jī)驅(qū)動(dòng)磁耦合非接觸式繩纜卷筒主視圖；圖2是圖1的I——I向局部視圖；圖3是圖——B向局部視圖。
具體實(shí)施例方式用于深水的電機(jī)驅(qū)動(dòng)磁耦合非接觸式繩纜卷筒主要應(yīng)用在水深1500 10000米 范圍內(nèi)進(jìn)行鋼絲繩、電纜、光纜、軟管、線繩等軟纜纏繞作業(yè)。對(duì)于此設(shè)計(jì)的實(shí)施例中所需纏 繞的對(duì)象為直徑Φ 3mm、長(zhǎng)度30m的鋼絲繩，結(jié)構(gòu)如圖1所示，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)參數(shù)為規(guī)格(長(zhǎng)X 寬X高)450X280X300mm ；重量40kg。其它設(shè)計(jì)參數(shù)為電機(jī)輸出軸40直徑Φ 15mm ； 滾動(dòng)軸承26型號(hào)30220 ；卷筒14外徑Φ 220mm ；端蓋支撐桿6直徑Φ 16mm ；導(dǎo)柱4直徑 Φ 5mm ；內(nèi)轉(zhuǎn)子41外徑Φ 56mm ；外轉(zhuǎn)子11內(nèi)徑Φ 82mm ；定子9外徑Φ 80mm ；定子端部螺 釘8 :M5 ；導(dǎo)柱螺母2 :M3 ；端蓋支撐桿螺釘5 :M10 ；卷筒左支撐聯(lián)接螺釘16 :M6 ；定子聯(lián)接螺 釘21 :M6 ；電機(jī)座右端蓋固定螺釘34 :M5 ；卷筒外筒17外徑Φ 224mm。結(jié)合圖1-圖3。用于深水的電機(jī)驅(qū)動(dòng)磁耦合非接觸式繩纜卷筒由左端蓋1、導(dǎo)柱 螺母2、導(dǎo)柱螺母墊圈3、導(dǎo)柱4、端蓋支撐桿螺釘5、端蓋支撐桿6、擋圈7、定子端部螺釘8、 定子9、外轉(zhuǎn)子平鍵10、外轉(zhuǎn)子11、卷筒左支撐12、夾子螺母13、卷筒14、端蓋螺釘墊圈15、 卷筒左支撐聯(lián)接螺釘16、卷筒外筒17、電機(jī)軸鍵18、電機(jī)軸緊定螺釘19、定子密封圈20、定 子聯(lián)接螺釘21、定子聯(lián)接螺釘螺母22、定子聯(lián)接螺釘墊圈23、電機(jī)固定螺釘24、電機(jī)25、滾 動(dòng)軸承26、軸承擋圈27、卷筒右支撐聯(lián)接螺母28、右端蓋29、卷筒右支撐30、電機(jī)座緊定螺 釘31、電機(jī)座平鍵32、電機(jī)座33、電機(jī)座右端蓋固定螺釘34、電機(jī)座右端蓋35、水密電纜接 頭36、電機(jī)座左蓋37、電機(jī)座密封圈38、滾動(dòng)軸承鎖緊螺母39、電機(jī)輸出軸40、內(nèi)轉(zhuǎn)子41、 內(nèi)磁塊42、外磁塊43、滑動(dòng)軸承44、滑塊45、滑塊軸套46、繩纜夾緊塊47、繩纜固定夾子48、繩纜49組成。 卷筒外筒17固定在左端蓋1與右端蓋29的端部凸臺(tái)處，左端蓋1與右端蓋29通 過(guò)端蓋支撐桿6定位并由端蓋支撐桿螺釘5將卷筒外筒17、左端蓋1、右端蓋29固定。導(dǎo) 柱4為兩個(gè)，通過(guò)導(dǎo)柱螺母2、導(dǎo)柱螺母墊圈3固定在左端蓋1與右端蓋29上，在導(dǎo)柱4安 裝滑塊45，滑塊軸套46過(guò)盈裝配在滑塊45中，滑塊45沿導(dǎo)柱4左右移動(dòng)。卷筒14由卷 筒左支撐12、卷筒右支撐30通過(guò)卷筒左支撐聯(lián)接螺釘16、卷筒右支撐聯(lián)接螺母28固定聯(lián) 接，左端通過(guò)擋圈7定位，右端通過(guò)電機(jī)座33定位。外轉(zhuǎn)子11通過(guò)滑動(dòng)軸承44裝配在定 子9上，外轉(zhuǎn)子11與卷筒左支撐12通過(guò)外轉(zhuǎn)子平鍵10周向聯(lián)接，即外轉(zhuǎn)子11的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng) 卷筒左支撐12旋轉(zhuǎn)。在卷筒左支撐12上固定有繩纜夾緊塊47、繩纜固定夾子48，繩纜49 穿過(guò)繩纜固定夾子48由夾子螺母13鎖緊固定，在卷筒14外表面開(kāi)有溝槽，繩纜49沿卷筒 14外表面纏繞，經(jīng)過(guò)滑塊軸套46輸送到繩纜卷筒外面。電機(jī)25放置在電機(jī)座33中，通過(guò) 電機(jī)固定螺釘24固定，電機(jī)輸出軸40通過(guò)電機(jī)軸鍵18與內(nèi)轉(zhuǎn)子41周向聯(lián)接，內(nèi)轉(zhuǎn)子41 由電機(jī)軸緊定螺釘19軸向固定。電機(jī)座33左端法蘭與定子9右端法蘭通過(guò)定子聯(lián)接螺釘 21、定子聯(lián)接螺釘螺母22、定子聯(lián)接螺釘墊圈23聯(lián)接固定，接合面處安裝有定子密封圈20 實(shí)現(xiàn)兩法蘭面的靜密封；電機(jī)座33右端固定有電機(jī)座右蓋37，在接合面處安裝有電機(jī)座密 封圈38，實(shí)現(xiàn)電機(jī)座33右端密封；電機(jī)座右端蓋35由電機(jī)座右端蓋固定螺釘34固定在電 機(jī)座右蓋37上，在電機(jī)座右端蓋35上固定有水密電纜接頭36，通過(guò)水密電纜接頭36實(shí)現(xiàn) 外界電纜與電機(jī)的連接；電機(jī)座33中部固定有滾動(dòng)軸承26，滾動(dòng)軸承26外圈固定在卷筒 14內(nèi)壁上，滾動(dòng)軸承26內(nèi)圈固定電機(jī)座33外圈上，通過(guò)軸承擋圈27、滾動(dòng)軸承鎖緊螺母39 軸向固定在電機(jī)座33上；電機(jī)座33后部通過(guò)電機(jī)座平鍵32與右端蓋29周向聯(lián)接，電機(jī)座 平鍵32通過(guò)電機(jī)座緊定螺釘31軸向固定，這樣，電機(jī)座33周向被固定右端蓋29上。
權(quán)利要求
1. 一種用于深水的電機(jī)驅(qū)動(dòng)磁耦合非接觸式繩纜卷筒，它包括左右端蓋、卷筒外筒、端 蓋支持桿、卷筒、卷筒左右支撐、電機(jī)座、電機(jī)、內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子、內(nèi)外磁塊、定子、定子密封圈 以及電機(jī)座端蓋；其特征是電機(jī)固定在電機(jī)座中，電機(jī)座與定子通過(guò)定子密封圈將電機(jī) 輸出軸與外界海水隔離；電機(jī)輸出軸帶動(dòng)內(nèi)磁塊旋轉(zhuǎn)，內(nèi)磁塊磁場(chǎng)的變化通過(guò)磁場(chǎng)耦合帶 動(dòng)外磁塊旋轉(zhuǎn)，內(nèi)磁塊與外磁塊之間通過(guò)定子相互隔離，外磁塊浸入水中，內(nèi)磁塊被定子密 封不與水接觸；外磁塊帶動(dòng)卷筒左支撐旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種用于深水的電機(jī)驅(qū)動(dòng)磁耦合非接觸式繩纜卷筒。它包括左右端蓋、卷筒外筒、端蓋支持桿、卷筒、卷筒左右支撐、電機(jī)座、電機(jī)、內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子、內(nèi)外磁塊、定子、定子密封圈以及電機(jī)座端蓋；電機(jī)固定在電機(jī)座中，電機(jī)座與定子通過(guò)定子密封圈將電機(jī)輸出軸與外界海水隔離；電機(jī)輸出軸帶動(dòng)內(nèi)磁塊旋轉(zhuǎn)，內(nèi)磁塊磁場(chǎng)的變化通過(guò)磁場(chǎng)耦合帶動(dòng)外磁塊旋轉(zhuǎn)，內(nèi)磁塊與外磁塊之間通過(guò)定子相互隔離，外磁塊浸入水中，內(nèi)磁塊被定子密封不與水接觸；外磁塊帶動(dòng)卷筒左支撐旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)。用于深水的電機(jī)驅(qū)動(dòng)磁耦合非接觸式鋼絲繩卷筒可在水深1500～10000米范圍內(nèi)進(jìn)行鋼絲繩的纏繞、收放作業(yè)。
文檔編號(hào)H02K5/124GK102001553SQ201010514770
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者吳磊, 張佰正, 李艷杰, 王文明, 王立權(quán), 王茁, 田清原, 陳東良 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)