CN110535277A - 一种基于皮囊结构的深海压力补偿式充油电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电机，尤其是涉及一种基于皮囊结构的深海压力补偿式充油电机。包括通过法兰连接块相连的圆筒形的前舱体和后舱体；前舱体前端设有前端盖，前端盖中心开有通孔，输出轴为阶梯形，安装在前端盖中央的通孔中；后舱体侧面开有充油口、排气口和线缆接口，后舱体后端设有后端盖，后端盖为贯通的圆台形；橡胶皮囊为带有法兰面的半球壳形，通过螺栓连接固定在后舱体和后端盖之间；压缩弹簧安装在橡胶皮囊和后压盖之间；电机设于前舱体内；电机轴与输出轴通过紧定螺钉相连；电机、驱动板和水密接插件之间通过耐压导线进行连接。本发明在启动和运行期间更加平稳，高转速下具有更好的密封性能。

Description

一种基于皮囊结构的深海压力补偿式充油电机
技术领域
本发明涉及一种电机，尤其是涉及一种基于皮囊结构的深海压力补偿式充油电机。
背景技术
深海一般是指水深在500米以下的海域，由于技术手段的限制，目前人类对于深海的探索和认识还十分有限。深海环境具有高压、低温、无光等特点，因此造就了独特的生物和物质资源。对深海宏生物、微生物、沉积物、孔隙水等取样研究，不仅能帮助人类理解地球生命的起源和演化过程，对于地球物理学和海洋地质学等学科的发展也有着重要的意义。各种取样装置在深海环境下的动作，例如下钻、阀门开合等均需要动力，现有的研究中大多使用深水电机来提供装置运行所需要的动力。深水电机的设计制造主要有两种思路，一种是将电机封装在耐高压的封闭外壳中，电机本身不受压；另一种是将电机封装在充油的封闭壳体内，通过活塞或皮囊结构来平衡内外压强，电机直接承受高压。在实际应用中，前一种结构由于电机输出轴处存在高压动密封问题，使用深度一般不超过3000米，故目前在大深度的取样装置中大多使用后一种结构，但是后一种结构现有技术中存在的问题是在实际工作中海水有可能渗入内部造成短路。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种基于皮囊结构的深海压力补偿式充油电机。
本发明提供了一种基于皮囊结构的深海压力补偿式充油电机，包括舱体；还包括输出轴、泛塞圈、电机、橡胶皮囊和压缩弹簧；
舱体包括通过法兰连接块相连的圆筒形的前舱体和后舱体；
前舱体前端设有前端盖，前端盖外侧带有法兰面，前端盖中心开有通孔，输出轴为阶梯形，安装在前端盖中央的通孔中；滚动轴承的外圈安装在前端盖中央的通孔台阶上，内圈安装在输出轴后段的台阶上；前压盖通过螺栓设于前端盖前侧；
后舱体侧面开有充油口、排气口和线缆接口，其中充油口和排气口的位置相对，充油口堵头和排气口堵头分别连接固定在充油口和排气口上；螺纹固定座通过外侧螺纹连接固定在线缆接口上，水密接插件一端带有螺纹头，连接固定在螺纹固定座上；后舱体后端设有后端盖，后端盖为贯通的圆台形，后端盖后侧设有后压盖；橡胶皮囊为带有法兰面的半球壳形，通过螺栓连接固定在后舱体和后端盖之间；压缩弹簧安装在橡胶皮囊和后压盖之间；
电机设于前舱体内；电机前端通过电机固定盘与前端盖相连，电机后端通过螺栓固定在法兰连接块上；驱动板上集成有电子元件，通过螺栓连接在法兰连接块后侧；电机轴与输出轴通过紧定螺钉相连；电机、驱动板和水密接插件之间通过耐压导线进行连接。
作为一种改进，前端盖与前舱体之间采用O型圈进行密封。
作为一种改进，法兰连接块与前舱体、后舱体之间均采用O型圈进行密封。
作为一种改进，输出轴与前端盖之间采用泛塞圈作动密封。
作为一种改进，电机为耐高压的直流无刷电机或直流金属刷电机。
作为一种改进，充油口堵头和排气口堵头均为带有沟槽密封圈的ED堵头。
作为一种改进，螺纹连接座与后舱体之间采用O型圈进行端面密封。
作为一种改进，水密接插件与螺纹连接座之间采用O型圈进行端面密封。
作为一种改进，输出轴伸出端为扁平状，以传递更大的扭矩。
作为一种改进，橡胶皮囊为丁晴橡胶材质。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
电机前端面和后端面均进行固定，在启动和运行期间更加平稳；输出轴采用泛塞圈进行动密封，相比于普通O型圈，不仅在高转速下具有更好的密封性能，而且在长时间工作中不容易因为磨损而产生较大泄漏；皮囊采用丁晴橡胶材料注塑成型，具有良好的弹性、耐水性和耐油性，同时可以适应电机长时间运行发热造成的高温环境；电机与前舱体之间的环形空隙可以根据实际情况适当填充散热材料，从而使电机在运行中通过前舱体侧壁面与外界海水进行热交换，避免内部温度过高；通过压缩弹簧对皮囊后侧的挤压可以使整个充油电机的内部处于微正压状态，提高了泛塞密封的可靠性，有效避免外界海水进入内部环境。
附图说明
图1为本发明内部结构示意图。
图2为本发明外观结构示意图。
其中：1-输出轴；2-泛塞圈；3-滚动轴承；4-前舱体；5-后舱体；6-驱动板；7-充油口堵头；8-后端盖；9-后压盖；10-前压盖；11-前端盖；12-电机固定盘；13-电机；14-法兰连接块；15-排气口堵头；16-橡胶皮囊；17-压缩弹簧；18-水密接插件；19-螺纹固定座。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1和图2所示，一种基于皮囊结构的深海压力补偿式充油电机，包括前舱体4和后舱体5。还包括输出轴1、泛塞圈2、滚动轴承3、驱动板6、充油口堵头7、后端盖8、后压盖9、前压盖10、前端盖11、电机固定盘12、电机13、法兰连接块14、排气口堵头15、橡胶皮囊16、压缩弹簧17、水密接插件18和螺纹连接座19。
前舱体4为长圆筒形，前后侧均开有螺纹孔，外侧面开有两道凹槽，便于使用抱箍进行固定。前端盖11为外侧带有法兰面的圆柱形，通过螺栓固定在前舱体4前侧，并通过O型圈进行密封。前端盖11内侧开有密封槽，用于安装泛塞圈2。前压盖10为圆盘形，通过螺栓固定在前端盖11前侧。输出轴1为阶梯形，伸出端为扁平状，安装在前端盖11中央的通孔中。滚动轴承3的外圈安装在前端盖11中央的通孔台阶上，内圈安装在输出轴1后段的台阶上。
电机固定盘12一侧与前端盖11后侧连接固定，另一侧与电机13前端面连接固定。电机13的动力轴为D字形，通过紧定螺钉与输出轴1连接固定。电机13后端面通过螺栓与法兰连接块14连接固定。法兰连接块14为外侧带有法兰面的圆柱形，通过螺栓连接固定在前舱体4和后舱体5之间，并通过O型圈进行密封。驱动板6为圆盘形，上面集成有电子元件，通过螺栓固定在法兰连接块14后侧。后舱体5为短圆筒形，侧面开有充油口、排气口和线缆接口。充油口堵头7和排气口15堵头分别连接固定在充油口和排气口上。螺纹固定座19通过外侧螺纹连接固定在线缆接口上。水密接插件18一端带有螺纹头，连接固定在螺纹固定座19上。橡胶皮囊16为带有法兰面的半球壳形，通过螺栓连接固定在后舱体5和后端盖8之间。后端盖8为贯通的圆台形，前侧带有沉孔，后侧带有螺纹孔。压缩弹簧17安装在橡胶皮囊16和后压盖9之间。后压盖9为圆盘形，通过螺栓连接固定在后端盖8后侧。
本发明的工作过程如下：
1、将除充油口堵头7、排气口堵头15、压缩弹簧17和后压盖9以外的部分依次安装紧固；
2、将充油电机按充油口朝向正下方，排气口朝向正上方的方式放置，将充油管路的接头连接到充油口，缓慢向内部充入低粘度液压油，内部原有的气体会从排气口排出；
3、当有液压油从排气口溢出时停止充油，静置一段时间后若液面未发生下降，则可认为内部已充满液压油且无空气，用内六角扳手将排气口堵头15安装紧固在排气口上；
4、确认排气口完全封闭后将整个充油电机上下翻转，即充油口朝向正上方，排气口朝向正下方，将充油管路的接头卸下，然后用内六角扳手将充油口堵头7安装紧固在充油口上，此时整个充油过程完成；
5、使用后压盖9将压缩弹簧17压在橡胶皮囊16后侧的平面上，并用螺栓固定后压盖9，使橡胶皮囊16发生少量向内侧的形变，令充油电机内部处于微正压状态；
6、根据不同采用装置的具体需求将充油电机安装在固定架上，输出轴1通过联轴器与各类负载相连，使用水密缆将水密接插件18连接到深水电池舱或深水控制舱上；
7、当装置下放或回收时，根据海水深度的变化橡胶皮囊16会相应地发生弹性形变，以补偿内部压强；
8、由于压缩弹簧17的设计压缩量大于橡胶皮囊16的最大变形量，故充油电机内部的压强会始终略微大于外界海水压强，以起到更好的密封效果。
最后需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于皮囊结构的深海压力补偿式充油电机，包括舱体；其特征在于，还包括输出轴、泛塞圈、电机、橡胶皮囊和压缩弹簧；
所述舱体包括通过法兰连接块相连的圆筒形的前舱体和后舱体；
所述前舱体前端设有前端盖，前端盖中心开有通孔，输出轴为阶梯形，安装在前端盖中央的通孔中；滚动轴承的外圈安装在前端盖中央的通孔台阶上，内圈安装在输出轴后段的台阶上；
所述后舱体侧面开有充油口、排气口和线缆接口，其中充油口和排气口的位置相对，充油口堵头和排气口堵头分别连接固定在充油口和排气口上；螺纹固定座通过外侧螺纹连接固定在线缆接口上，水密接插件一端带有螺纹头，连接固定在螺纹固定座上；所述后舱体后端设有后端盖，所述后端盖为贯通的圆台形，后端盖后侧设有后压盖；所述橡胶皮囊为带有法兰面的半球壳形，固定在后舱体和后端盖之间；所述压缩弹簧安装在橡胶皮囊和后压盖之间；
所述电机设于前舱体内；电机前端与所述前端盖相连，电机后端通过螺栓固定在法兰连接块上；驱动板上集成有电子元件，固定在法兰连接块后侧；电机轴与所述输出轴相连；电机、驱动板和水密接插件之间通过耐压导线进行连接。
2.根据权利要求1所述的压力补偿式充油电机，其特征在于，所述前端盖内侧开有密封槽，用于安装泛塞圈，作为前端盖与输出轴的动密封。
3.根据权利要求1所述的压力补偿式充油电机，其特征在于，所述前舱体外侧设有凹槽，用于通过抱箍与其他组件固定连接。
4.根据权利要求1所述的压力补偿式充油电机，其特征在于，所述电机为直流无刷电机或直流金属刷电机。
5.根据权利要求1所述的压力补偿式充油电机，其特征在于，所述充油口堵头和排气口堵头均为带有沟槽密封圈的ED堵头。
6.根据权利要求1所述的压力补偿式充油电机，其特征在于，所述橡胶皮囊为丁晴橡胶材质的皮囊。
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