CN118030847A - 一种浮式推进***用隔舱密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮式推进***用隔舱密封装置，包括：剖分式壳体组件、球封环内环组件、球封环外环组件、齿轮传动机构、液动马达与电磁换向阀；剖分式壳体组件、球封环外环组件分别套设在球封环内环组件上，球封环外环组件的轴向内侧用于和主轴凸台接触，球封环外环组件的轴向内侧上设有端面密封圈；球封环外环组件与球封环内环组件构造出间隙配合的球面铰；齿轮传动机构包括丝杠和多个齿轮；液压马达与齿轮传动机构连接；其中，液压马达用于驱动齿轮传动机构，齿轮传动机构将旋转运动转换为直线运动，驱动球封环内环组件和球封环外环组件向轴向内侧运动，球面铰用于调整球封环外环组件的角度，使球封环外环组件的轴向内侧与主轴凸台贴合并密封。

Description

一种浮式推进***用隔舱密封装置

技术领域

本发明涉及舰船设备技术领域，具体涉及一种浮式推进***用隔舱密封装置。

背景技术

传统舰船一般采用固定式轴系进行动力传递。但随着振动控制要求的提高，浮筏集成隔振技术越来越多的被应用实践，并被证明具有良好的减振效果。

当浮筏推进***应用在舰船的推进轴系上时。浮式推进***会随舰船运行状态产生各向位移，因此刚性安装在舱壁的隔舱密封装置密封单元会与设置在主轴上的密封面产生一定的偏移和偏斜，因此隔舱密封装置需具备满足要求的自适应密封能力。

同时，考虑到部分舰船空间条件较为紧张，隔舱密封装置应能够在空间狭小时进行拆装，同时若拆装时不再要求拆除主轴，则可以优化整体轴系设备安装工艺顺序。

隔舱密封装置作为在舱室事故进水等情况时投入使用，对装置可靠性要求高。

发明内容

本发明提供了一种浮式推进***用隔舱密封装置，以解决隔舱密封装置的可靠性的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种浮式推进***用隔舱密封装置，包括：剖分式壳体组件、球封环内环组件、球封环外环组件、齿轮传动机构、液动马达与电磁换向阀；剖分式壳体组件、球封环外环组件分别套设在球封环内环组件上，且球封环外环组件位于剖分式壳体组件的轴向内侧，球封环外环组件的轴向内侧用于和主轴凸台接触，球封环外环组件的轴向内侧上设有端面密封圈；球封环外环组件与球封环内环组件之间的配合面为球面，球封环外环组件与球封环内环组件构造出间隙配合的球面铰；齿轮传动机构的一端设于球封环内环组件上，齿轮传动机构的另一端设于剖分式壳体组件上，齿轮传动机构包括丝杠和多个齿轮；液压马达与电磁换向阀连接，并均设于剖分式壳体组件上，液压马达与齿轮传动机构连接；电磁换向阀用于改变液压马达的转动方向；其中，液压马达用于驱动齿轮传动机构，齿轮传动机构通过丝杠和齿轮，将旋转运动转换为直线运动，驱动球封环内环组件和球封环外环组件向轴向内侧运动，球面铰用于调整球封环外环组件的角度，使球封环外环组件的轴向内侧与主轴凸台贴合，端面密封圈密封球封环外环组件与主轴凸台之间的缝隙；或液压马达在电磁换向阀的控制下，反向转动，驱动球封环内环组件和球封环外环组件向轴向外侧运动，球封环外环组件与主轴凸台分离。

优选地，齿轮传动机构包括第一输入齿轮、第二输入齿轮、第一中间齿轮、第二中间齿轮、第三中间齿轮、第四中间齿轮和大齿轮，所述第一中间齿轮、第二中间齿轮、第三中间齿轮和第四中间齿轮上分别固设有丝杠；所述第一输入齿轮与所述液压马达和第一中间齿轮分别传动连接，第一中间齿轮和大齿轮啮合，大齿轮与第二中间齿轮、第三中间齿轮、第四中间齿轮分别啮合，第一中间齿轮通过大齿轮带动第二中间齿轮、第三中间齿轮和第四中间齿轮，所述第一输入齿轮用于将所述液压马达的扭矩，通过所述第一中间齿轮、大齿轮分别传递给所述第二中间齿轮上的丝杠、第三中间齿轮上的丝杠和第四中间齿轮上的丝杠；

所述第二输入齿轮上设有手动输入轴，所述第二输入齿轮还与第二中间齿轮啮合，所述第二输入齿轮用于将所述手动输入轴的扭矩，通过所述第二中间齿轮、大齿轮分别传递给所述第一中间齿轮上的丝杠、第三中间齿轮上的丝杠和第四中间齿轮上的丝杠，所述手动输入轴用于接受人工扭矩。

优选地，剖分式壳体组件包括剖分式上壳体、剖分式下壳体，剖分面采用哈夫密封结构。

优选地，剖分式壳体组件的轴向内侧的圆周方向设置有多个筋板。

优选地，球封环内环组件为上下剖分结构，剖分面采用哈夫密封结构，并通过螺钉进行连接。

优选地，剖分式壳体组件和球封环内环组件之间设有壳体密封圈。

优选地，球封环内环组件为内外上下四剖分结构，剖分结构之间采用螺钉连接。

优选地，球封环外环组件和球封环内环组件之间设有球面密封圈；和/或剖分式壳体组件的轴向外侧设有安装面密封圈。

优选地，球封环内环组件的轴向内侧设有行程开关。

优选地，剖分式壳体组件上还设有接线盒，接线盒与行程开关连接，接线盒用于连接通讯器件，以通过通讯器件连接控制***，远程控制电磁换向阀的运行。

相对于现有技术，本发明的实施例提供的浮式推进***用隔舱密封装置具有以下显著的优越效果：

本发明通过采取剖分式结构设计使得装置可以满足狭小空间的拆装需求，球面构型结构的设计引入了良好的自适应密封性能，设置的远程自动、手动双重操作模式，使得隔舱密封装置操作既便捷又安全可靠。

附图说明

图1为本发明提供的浮式推进***用隔舱密封装置的局部立体结构示意图；

图2为本发明提供的浮式推进***用隔舱密封装置的结构示意图；

图3为本发明图2中A-A方向的剖视结构示意图。

附图标记：

1-剖分式壳体组件，2-球封环内环组件，3-球封环外环组件，4-齿轮传动机构，5-电磁换向阀，6-液动马达，7-端面密封圈，8-球面密封圈，9-壳体密封圈，10-安装面密封圈，11-行程开关、12-接线盒。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1至图3所示，本发明的实施例提供了一种浮式推进***用隔舱密封装置(以下简称装置)，其具有自适应补偿能力、可自动远程\手动驱动、采用剖分式结构，主要功能是在一舱发生事故进水时，防止水从一舱进入另一舱。

通过设计特殊的球面构型密封结构实现自适应密封能力，装置组件采用剖分式设计可以在空间狭小时对装置进行拆装，同时拆装时不再要求拆除主轴。装置设置两套动力传动***，一套为手动驱动保证装置安全可靠，另一套为自动远程驱动，提高装置操纵便捷性。

本发明提供的浮式推进***用隔舱密封装置，具有自适应密封能力，满足狭小空间拆装条件，安全可靠。

如图1～3所示，本发明的浮式推进***用隔舱密封装置，包括剖分式壳体组件1、球封环内环组件2、球封环外环组件3、齿轮传动机构4、电磁换向阀5、液动马达6、端面密封圈7、球面密封圈8、壳体密封圈9、安装面密封圈10、行程开关11、接线盒12与紧固件等。

剖分式壳体组件1为中间位置开口，整体结构径向尺寸较大、轴向尺寸较小的剖分式结构。剖分式壳体组件1包括剖分式上壳体、剖分式下壳体，剖分面采用哈夫密封结构设计，并通过螺栓进行联结。剖分式壳体组件上开了两个通孔用于安装输入轴，同时安装若干盲孔用于安装丝杆螺杆机构。剖分式壳体是隔舱密封装置的安装本体，并作为主要承压部件，轴向内侧的圆周方向设置若干筋板用以加强，由于整体轮廓外形较为复杂，加工方式一般为铸造。剖分式壳体通过螺栓安装在舱室金属围栏上，安装面内侧设置有安装面密封圈10，防止安装面产生泄漏。采用剖分式结构，便于在狭小空间进行装拆。

球封环内环组件2结构为类似压盖的剖分式结构，中间位置开口。后端开若干通孔用于安装齿轮机构，前端为外球面，作为球面构型的一部分；所述球封环外环组件结构为类圆环型的剖分式结构，内侧为内球面，与球封环内环共同组成球面构型。具体地，球封环内环组件2为上下剖分结构，剖分面采用哈夫密封结构设计，并通过螺钉进行联结。作为隔舱密封装置的主要运动组件之一，由齿轮传动机构4驱动。其一端作为齿轮传动机构齿轮安装基座，另一端通过球面间隙配合与球封环外环组件相连3，在球封环内环与壳体结合处，设置两道壳体密封圈9，防止在配合间隙中产生泄漏。

球封环外环组件3作为装置端面密封的主要密封组件，球封环内环组件2运动时带动，端面双层密封圈7挤压主轴凸台的密封面形成密封。即本发明的端面密封圈是轴向密封，在主轴发生径向偏移时装置不会与主轴干涉，并使得装置在投入密封时具备一定适应主轴径向偏移的能力。

同时，当主轴与密封面发生偏斜时，球封环外环与球封环内环之间的球面构型，类似一对关节结构，在进行端面密封时，球封环外环可以灵活地调整自身状态，使得隔舱密封装置具备有良好的自适应密封性能。

为便于球面结构的安装，球封环外环由内外上下四块剖分式结构组成，联结处使用螺栓联结。即轴向内侧、轴向外侧、上、下共计四块剖分结构。

球封环外环内侧、球封环内外与壳体之间设置了几处径向橡胶密封圈，防止在配合间隙中产生泄漏。

剖分式壳体组件、球封环内环组件、球封环外环组件均为剖分结构，因此，在空间狭小时能够对装置进行拆装，同时拆装时不再要求拆除主轴，即具备穿轴后拆装的能力，大幅提升了装置整体在狭小空间安装、使用和维护的便利性。

齿轮传动机构4包括丝杆螺杆、第一输入齿轮、第二输入齿轮、中间齿轮、剖分式齿轮盘组件，可以通过液动马达、第一输入齿轮驱动，或者通过手动扳手、第二输入齿轮的方式驱动齿轮组传动，再通过丝杆螺杆机构将旋转运动转化为往复运动，最终实现球封环外环与密封面接触密封。第一输入齿轮设置在剖分式壳体组件上，与液压马达连接。第二输入齿轮设置在球封环内环组件上，第二输入齿轮设有手动结构，手动结构用于和扳手连接。手动结构可以是曲柄、齿轮上的通孔、凸起或者卡槽。输入齿轮、中间齿轮、齿轮盘、丝杆螺杆的紧凑式设计，使得在空间条件有限的情况，装置驱动力矩尽可能降低，最终达到单人也可以较轻松操作的程度。

装置在手动输入轴之外，额外设计了一套由液动马达、电磁换向阀、行程开关以及相应控制器组成的液压驱动与控制***，使得装置具备远程自动操纵功能。所述液动马达、电磁换向阀型号，液动马达、电磁换向阀、接线盒的布置，油路电路、行程开关的设计均与装置进行了适配性优化，达到在基本不影响装置外形尺寸的情况下实现装置功能。液动马达6可以利用液压***提供的高压液压油做功，带动齿轮传动机构旋转。结合行程开关信号11、接线盒12，可以通过控制***远程控制电磁换向阀5，控制装置的运转方向、启停等，进而实现装置的自动、远程控制。

本发明浮式推进***用隔舱密封装置工作原理为：

当发生事故进水或其他需要隔舱密封装置投入使用的情况时，通过液动马达或者手动扳手的方式驱动齿轮组传动，再通过丝杆螺杆机构将旋转运动转化为往复运动，最终实现球面密封圈与密封面接触实现密封，可以通过行程开关信号反馈或者目视获取装置的投入状态。

当需要复位时，通过液动马达或者手动扳手的方式反向驱动齿轮组，再通过丝杆螺杆机构将旋转运动转化为往复运动，最终完成复位(复位过程中有限位设计)。

本发明浮式推进***用隔舱密封装置实现密封自适应密封的原理为：

球封环内环的外球面与球封环外环的内球面，通过尺寸设计控制间隙在合适范围(外环的球面半径略大于内环的球面半径)，球封环外环与球封环内环形成球面铰结合。当球封环外环的球面密封圈与主轴凸台的密封面接触后，若两平面仍存在一定角度的偏移量，随着装置进一步压紧，压紧在密封面后会产生偏向力(球封环内环位移推动球封环外环)，在偏向力的作用下，球封环内环与球封环外环之间球面构型自适应转动(该球面构型摩擦力很小)，直至球封环外环的姿态与密封面基本贴合，实现密封。

本发明浮式推进***用隔舱密封装置实现狭小空间拆装和具备穿轴后拆装能力的原理为：

隔舱密封装置主要部件采用剖分式设计，包括剖分式壳体、剖分式球封环内环、剖分、剖分式齿轮盘。密封圈可以在穿轴前提前穿入轴内，也可以现场先切开穿轴后用胶水粘接好。具体安装顺序为：

1)剖分式壳体组件穿轴后拼装成一体后，通过螺栓安装在舱壁围栏上，安装前装入安装面密封圈；

2)剖分式球封环内环穿轴后拼装成一体后，慢慢穿过壳体，穿过剖分式壳体组件前，剖分式壳体组件的径向内侧先安装壳体密封圈。根据现场情况也可以先穿过壳体，然后拼装剖分式球封环内环；

3)剖分式球封环外环分为端面、底面两部分，各部分由上下两半拼装而成。先将球封环外环底面穿轴后拼接安装套在球封环内环上；然后同样的方法安装球封环外环端面，安装之前安装球面密封圈；

4)在球封环内环底面装配齿轮组件，随后安装丝杆螺杆并调平；

5)安装齿轮盘外罩、液动马达、电磁换向阀、行程开关、接线盒接线等。

本发明通过采取剖分式结构设计使得装置可以满足狭小空间的拆装需求，球面构型结构的设计引入了良好的自适应密封性能，设置的远程自动、手动双重操作模式，使得隔舱密封装置操作既便捷又安全可靠。

本发明有益效果是：

1)上述隔舱密封装置主要部件采用剖分式设计，可以在空间狭小时对装置进行拆装，同时拆装时不再要求拆除主轴(具备穿轴后拆装能力)；

2)上述隔舱密封装置设置两套动力***，一套为手动驱动保证装置安全可靠，另一套为自动远程驱动，提高装置操纵便捷性；

3)上述隔舱密封装置的密封设计采取了轴向密封方案，在主轴发生径向偏移时装置不会与主轴干涉，并使得装置在投入密封时具备一定适应主轴径向偏移的能力；

4)上述隔舱密封装置设计了球面密封构型，使得装置具备自适应密封能力。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种浮式推进***用隔舱密封装置，其特征在于，包括：

剖分式壳体组件、球封环内环组件、球封环外环组件、齿轮传动机构、液动马达与电磁换向阀；

所述剖分式壳体组件、所述球封环外环组件分别套设在所述球封环内环组件上，且所述球封环外环组件位于所述剖分式壳体组件的轴向内侧，所述球封环外环组件的轴向内侧用于和主轴凸台接触，所述球封环外环组件的轴向内侧上设有端面密封圈；

所述球封环外环组件与所述球封环内环组件之间的配合面为球面，所述球封环外环组件与所述球封环内环组件构造出间隙配合的球面铰；

所述齿轮传动机构的一端设于所述球封环内环组件上，所述齿轮传动机构的另一端设于所述剖分式壳体组件上，所述齿轮传动机构包括丝杠和多个齿轮；

所述液压马达与所述电磁换向阀连接，并均设于所述剖分式壳体组件上，所述液压马达与所述齿轮传动机构连接；所述电磁换向阀用于改变所述液压马达的转动方向；

其中，所述液压马达用于驱动所述齿轮传动机构，所述齿轮传动机构通过所述丝杠和齿轮，将旋转运动转换为直线运动，驱动所述球封环内环组件和球封环外环组件向轴向内侧运动，所述球面铰用于调整球封环外环组件的角度，使球封环外环组件的轴向内侧与所述主轴凸台贴合，所述端面密封圈密封所述球封环外环组件与所述主轴凸台之间的缝隙；或所述液压马达在所述电磁换向阀的控制下，反向转动，驱动所述球封环内环组件和球封环外环组件向轴向外侧运动，所述球封环外环组件与所述主轴凸台分离。

2.根据权利要求1所述的浮式推进***用隔舱密封装置，其特征在于，

所述齿轮传动机构包括第一输入齿轮、第二输入齿轮、第一中间齿轮、第二中间齿轮、第三中间齿轮、第四中间齿轮和大齿轮，所述第一中间齿轮、第二中间齿轮、第三中间齿轮和第四中间齿轮上分别固设有丝杠；

所述第一输入齿轮与所述液压马达和第一中间齿轮分别传动连接，第一中间齿轮和大齿轮啮合，大齿轮与第二中间齿轮、第三中间齿轮、第四中间齿轮分别啮合，第一中间齿轮通过大齿轮带动第二中间齿轮、第三中间齿轮和第四中间齿轮，所述第一输入齿轮用于将所述液压马达的扭矩，通过所述第一中间齿轮、大齿轮分别传递给所述第二中间齿轮上的丝杠、第三中间齿轮上的丝杠和第四中间齿轮上的丝杠；

所述第二输入齿轮上设有手动输入轴，所述第二输入齿轮还与第二中间齿轮啮合，所述第二输入齿轮用于将所述手动输入轴的扭矩，通过所述第二中间齿轮、大齿轮分别传递给所述第一中间齿轮上的丝杠、第三中间齿轮上的丝杠和第四中间齿轮上的丝杠，所述手动输入轴用于接受人工扭矩。

3.根据权利要求1或2所述的浮式推进***用隔舱密封装置，其特征在于，

所述剖分式壳体组件包括剖分式上壳体、剖分式下壳体，剖分面采用哈夫密封结构。

4.根据权利要求1或2所述的浮式推进***用隔舱密封装置，其特征在于，

所述剖分式壳体组件的轴向内侧的圆周方向设置有多个筋板。

5.根据权利要求1或2所述的浮式推进***用隔舱密封装置，其特征在于，

所述球封环内环组件为上下剖分结构，剖分面采用哈夫密封结构，并通过螺钉进行连接。

6.根据权利要求1或2所述的浮式推进***用隔舱密封装置，其特征在于，

所述剖分式壳体组件和所述球封环内环组件之间设有壳体密封圈。

7.根据权利要求1或2所述的浮式推进***用隔舱密封装置，其特征在于，

所述球封环内环组件为内外上下四剖分结构，剖分结构之间采用螺钉连接。

8.根据权利要求1或2所述的浮式推进***用隔舱密封装置，其特征在于，

所述球封环外环组件和球封环内环组件之间设有球面密封圈；和/或

所述剖分式壳体组件的轴向外侧设有安装面密封圈。

9.根据权利要求1或2所述的浮式推进***用隔舱密封装置，其特征在于，

所述球封环内环组件的轴向内侧设有行程开关。

10.根据权利要求9所述的浮式推进***用隔舱密封装置，其特征在于，

所述剖分式壳体组件上还设有接线盒，所述接线盒与行程开关连接，所述接线盒用于连接通讯器件，以通过所述通讯器件连接控制***，远程控制电磁换向阀的运行。