CN104935103A - 一种水下机器人电机密封装置及其泄露检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下机器人电机密封装置及其泄露检测方法，包括密封壳体、设置在密封壳体内腔的电机；密封壳体内腔空间充满绝缘油液；密封壳体的另一端设有一个导流帽，导流帽与密封壳体密封连接，在导流帽内设有一油囊和用于挤压该油囊的挤压机构；通过挤压油囊，绝缘油液在密封壳体内腔被压缩，使密封壳体内腔油压的压力大于密封壳体外部水压的压力。当装置密封泄露时，装置在压力平衡作用下，只允许腔内的绝缘油往外渗透，而阻止海水进入密封壳体腔内，使密封壳体内电机能正常运行，且装置内部安装了接触开关传感器，于是有效解决水下机器人电机的密封及泄露检测。
Description
技术领域
本发明涉及水下设备密封技术，尤其涉及一种水下机器人电机密封装置及其泄露检测方法。
背景技术
海洋占据地球总面积70％左右，也是人类以及各种生物的发源地，海洋资源丰富，是人类资源的宝库，随着国民经济的快速发展、社会的进步、人口数量的迅速膨胀、环境的污染、陆地资源匮乏之间的矛盾不断加剧，而海洋—人类生命的宝库，再次成为解决这些矛盾的关键。而深海作业只有利用机器人代替人类进行工作，才能减轻工人水下劳动强度，对于在深海中正常工作的机器人来说，电机设备的密封是机器人最关键的技术，同时也是机器人能进行工作最基本的保证，电机的密封有静密封和动密封两种方式，其中动密封设计难度较大。由于深海压力大，密封设计不同于常压下的情况，这样给密封设计带来了很大的问题，比如利用耐压、耐腐蚀材料等等，同时以往电机轴处的密封都是直接利用密封圈直接进行动密封的方式，因为电机轴保持转动，导致电机轴与密封圈之间必须有间隙，所以这种动密封方式不可靠，而且加大电机能量摩擦耗损，以及降低了密封圈的使用寿命，并且无法对设备的密封性实时监控。因此为了解决的这些问题，保证水下机器人在深海中正常工作，提高水下机器人的工作效率以及质量，必须设计一种可以有效对水下机器人电机设备进行可靠密封的结构装置。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种水下机器人电机密封装置及其泄露检测方法；可有效实现水下机器人设备及电机的密封和泄露检测。
本发明通过下述技术方案实现：
一种水下机器人电机密封装置，包括密封壳体7、设置在密封壳体7内腔的电机19；所述电机19的转轴伸出密封壳体7之外，所述电机19的转轴与密封壳体7之间设有轴密封组件；所述密封壳体7内腔空间充满绝缘油液；
所述密封壳体7的另一端设有一个导流帽14，导流帽14与密封壳体7密封连接，在导流帽14内设有一油囊12和用于挤压该油囊12的挤压机构；通过挤压油囊12，绝缘油液在密封壳体7内腔被压缩，使密封壳体7内腔油压的压力大于密封壳体7外部水压的压力。
所述挤压机构包括一活塞13，油囊12固定在活塞13的端部；在活塞13的活塞杆上套设有用于推动活塞13向油囊12方向运动的弹簧15。
所述导流帽14内还设有一个接触开关传感器16，接触开关传感器16与密封壳体7外部的控制***连接，当活塞13碰触到该接触开关传感器16时，控制***断开电机19的电源。
所述密封壳体7上设有用于连接密封壳体7内部电器线路以及给油囊12供油的配线配油接头9。
所述电机19的转轴上设有静密封环25和动密封组件；静密封环25不随转轴运动，动密封组件随转轴运动。
所述动密封组件包括外衬套27、设置在外衬套27内的动密封环26，动密封环26与转轴之间设有O型密封圈；动密封环26与外衬套27设有O型密封圈；动密封环26的一端与静密封环25相抵，动密封环26另一端与设置在外衬套27内的紧箍弹簧1相抵，紧箍弹簧1给动密封环26一个沿转轴轴向运动的力矩，使动密封环26紧贴静密封环25。
上述水下机器人电机密封装置的泄露检测方法如下：
在弹簧15压缩油囊12的作用下，使密封壳体7内腔的油压大于密封壳体7外部水的压力，当密封壳体7各密封接口发生泄漏时，只允许绝缘油液溢出，而外部的水无法进入密封壳体7内部；随着绝缘油液溢出，密封壳体7内的绝缘油液的油量不断减少，弹簧15不断推动油囊12压缩密封壳体7内的绝缘油液，保持密封壳体7内油压大于外面的水压力，使密封壳体7外部的水不能进入密封壳体7内；
弹簧15继续推动活塞杆朝接触开关传感器16移动，此时油囊12继续被压缩，密封壳体7内腔的绝缘油液不断从密封壳体7密封接口向外泄漏，密封壳体7内的油量逐渐减少，直至活塞杆的端部碰触到接触开关传感器16，此时接触开关传感器16向控制***发出报警信号，提醒工作人员对设备检修或再次通过配线配油接头9注满绝缘油液，让装置恢复密封功能，并再次投入运行工作。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明内腔安装电机，通过配线配油接头往密封壳体内腔冲压注满绝缘油液，在挤压机构的弹簧作用下，推动活塞杆带动油囊做活塞运动，使装置腔内油压略大于装置外部深水压力，当密封壳体的密封结构发生密封泄露时，装置在压力平衡作用下，只允许密封壳体腔内的绝缘油往外渗透，而阻止海水进入腔内，致使电机的密封设计受到水深压力的影响很小，并且电机密封可靠。
同时装置把电机轴伸处与O型密封圈的动密封转化为静密封环和动密封环的动密封，降低了电机轴与密封圈直接接触进行动密封设计的难度。
此外，还在装置内部安装了接触开关传感器对装置泄露进行检测。
本发明设计合理，密封性能可靠，结构简单，易于安装，可有效解决水下机器人电机的密封及泄露检测，通过使用该密封装置，可以使水下机器人深水工作顺利进行，提高了水下机器人的工作效率和质量。
综上所述，本装置实现水下机器人在深海中对电机的有效可靠密封，保证水下机器人能够在深海中跟陆地上一样正常工作，同时推动水下机器人研究进程及深海工程的发展。电机的转轴上的静密封环和动密封组件，使深水中的动、静密封设计可以使用常压下动静密封的设计方法，使得深水高压下的密封设计变得简单。本装置结构简单、简便实用、通用性强、稳定可靠。
附图说明
图1为本发明外观结构图
图2为图1剖视平面结构图
图3为图1剖视立体结构图
图4为图1局部剖视结构图
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至4所示。本发明水下机器人电机密封装置，包括密封壳体7、设置在密封壳体7内腔的电机19；所述电机19的转轴伸出密封壳体7之外，所述电机19的转轴与密封壳体7之间设有轴密封组件；所述密封壳体7内腔空间充满绝缘油液；
所述密封壳体7的另一端设有一个导流帽14，导流帽14与密封壳体7密封连接，在导流帽14内设有一油囊12和用于挤压该油囊12的挤压机构；通过挤压油囊12，绝缘油液在密封壳体7内腔被压缩，使密封壳体7内腔油压的压力大于密封壳体7外部水压的压力。
挤压机构包括一活塞13，油囊12固定在活塞13的端部；在活塞13的活塞杆上套设有用于推动活塞13向油囊12方向运动的弹簧15。
所述导流帽14内还设有一个接触开关传感器16，接触开关传感器16与密封壳体7外部的控制***连接，当活塞13碰触到该接触开关传感器16时，控制***断开电机19的电源。
所述密封壳体7上设有用于连接密封壳体7内部电器线路以及给油囊12供油的配线配油接头9。
所述电机19的转轴上设有静密封环25和动密封组件；静密封环25不随转轴运动，动密封组件随转轴运动。
所述动密封组件包括外衬套27、设置在外衬套27内的动密封环26，动密封环26与转轴之间设有O型密封圈；动密封环26与外衬套27设有O型密封圈；动密封环26的一端与静密封环25相抵，动密封环26另一端与设置在外衬套27内的紧箍弹簧1相抵，紧箍弹簧1给动密封环26一个沿转轴轴向运动的力矩，使动密封环26紧贴静密封环25。静密封环25不随电机的轴转动，这样减轻了对电机轴的摩擦造成的能量耗损。此外在紧箍弹簧弹力作用下，动密封环可以自由伸缩，使动密封环因磨损长度变短时，也能保持与静密封环紧密贴合，使设备密封盖可靠稳定。
上述水下机器人电机密封装置的泄露检测方法，可通过如下步骤实现：
在弹簧15压缩油囊12的作用下，使密封壳体7内腔的油压大于密封壳体7外部水的压力，当密封壳体7各密封处发生泄漏时，只允许绝缘油液溢出，而外部的水无法进入密封壳体7内部；随着绝缘油液溢出，密封壳体7内的绝缘油液的油量不断减少，弹簧15不断推动油囊12压缩密封壳体7内的绝缘油液，保持密封壳体7内油压大于外面的水压力，使密封壳体7外部的水不能进入密封壳体7内；
弹簧15继续推动活塞杆朝接触开关传感器16移动，此时油囊12继续被压缩，密封壳体7内腔的绝缘油液不断从密封壳体7密封接口向外泄漏，密封壳体7内的油量逐渐减少，直至活塞杆的端部碰触到接触开关传感器16，此时接触开关传感器16向控制***发出报警信号，提醒工作人员对设备检修或再次通过配线配油接头9注满绝缘油液，让装置恢复密封功能，并再次投入运行工作。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种水下机器人电机密封装置，包括密封壳体(7)、设置在密封壳体(7)内腔的电机(19)；所述电机(19)的转轴伸出密封壳体(7)之外，所述电机(19)的转轴与密封壳体(7)之间设有轴密封组件；其特征在于：所述密封壳体(7)内腔空间充满绝缘油液；
所述密封壳体(7)的另一端设有一个导流帽(14)，导流帽(14)与密封壳体(7)密封连接，在导流帽(14)内设有一油囊(12)和用于挤压该油囊(12)的挤压机构；通过挤压油囊(12)，绝缘油液在密封壳体(7)内腔被压缩，使密封壳体(7)内腔油压的压力大于密封壳体(7)外部水压的压力。
2.根据权利要求1所述的水下机器人电机密封装置，其特征在于：挤压机构包括一活塞(13)，油囊(12)固定在活塞(13)的端部；在活塞(13)的活塞杆上套设有用于推动活塞(13)向油囊(12)方向运动的弹簧(15)。
3.根据权利要求2所述的水下机器人电机密封装置，其特征在于：所述导流帽(14)内还设有一个接触开关传感器(16)，接触开关传感器(16)与密封壳体(7)外部的控制***连接，当活塞(13)碰触到该接触开关传感器(16)时，控制***断开电机(19)的电源。
4.根据权利要求2所述的水下机器人电机密封装置，其特征在于：所述密封壳体(7)上设有用于连接密封壳体(7)内部电器线路以及给油囊(12)供油的配线配油接头(9)。
5.根据权利要求2所述的水下机器人电机密封装置，其特征在于：所述电机(19)的转轴上设有静密封环(25)和动密封组件；静密封环(25)不随转轴运动，动密封组件随转轴运动。
6.根据权利要求5所述的水下机器人电机密封装置，其特征在于：所述动密封组件包括外衬套(27)、设置在外衬套(27)内的动密封环(26)，动密封环(26)与转轴之间设有O型密封圈；动密封环(26)与外衬套(27)设有O型密封圈；
动密封环(26)的一端与静密封环(25)相抵，动密封环(26)另一端与设置在外衬套(27)内的紧箍弹簧(1)相抵，紧箍弹簧(1)给动密封环(26)一个沿转轴轴向运动的力矩，使动密封环(26)紧贴静密封环(25)。
7.权利要求1至6中任一项所述水下机器人电机密封装置的泄露检测方法，其特征在于包括如下步骤：
在弹簧(15)压缩油囊(12)的作用下，使密封壳体(7)内腔的油压大于密封壳体(7)外部水的压力，当密封壳体(7)各密封接口发生泄漏时，只允许绝缘油液溢出，而外部的水无法进入密封壳体(7)内部；随着绝缘油液溢出，密封壳体(7)内的绝缘油液的油量不断减少，弹簧(15)不断推动油囊(12)压缩密封壳体(7)内的绝缘油液，保持密封壳体(7)内油压大于外面的水压力，使密封壳体(7)外部的水不能进入密封壳体(7)内；
弹簧(15)继续推动活塞杆朝接触开关传感器(16)移动，此时油囊(12)继续被压缩，密封壳体(7)内腔的绝缘油液不断从密封壳体(7)密封接口向外泄漏，密封壳体(7)内的油量逐渐减少，直至活塞杆的端部碰触到接触开关传感器(16)，此时接触开关传感器(16)向控制***发出报警信号，提醒工作人员对设备检修或再次通过配线配油接头(9)注满绝缘油液，让装置恢复密封功能，并再次投入运行工作。
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