[發明專利]全海深自平衡式高壓密封裝置

有效

• 申請號: 201710443638.6
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107166042B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 肖前進;王心亮;陳虹;吳濤;景東風;劉智;張輝意;鄭超
• 申請（專利權）人: 武漢第二船舶設計研究所
• 主分類號: F16J15/52
• 分類號: F16J15/52;F16J15/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;楊志兵

本發明屬于深海密封技術領域，特別涉及一種全海深高壓密封裝置。一種全海深自平衡式高壓密封裝置，它包括：上轉接碗、彈性皮囊管以及下轉接碗；彈性皮囊管中的可伸縮覆皮是截面為波紋狀結構的彈性元件，其兩端分別與上端面法蘭、下端面法蘭硫化成一整體；彈簧骨架內嵌在可伸縮覆皮的內表面起徑向支撐的作用，其在初始狀態呈自然伸長狀態；彈性皮囊管分別連接上轉接碗、下轉接碗；上轉接碗、彈性皮囊管以及下轉接碗三者之間組合后形成一個可包覆運動副的空腔，空腔通過充油閥口注入變壓器油，通過排氣閥口排出內部空氣。本發明能夠通過彈性皮囊管的彈性變形來自動平衡外部海水壓力作用以適應全海深高壓密封要求。

技術領域

本發明屬于深海密封技術領域，特別涉及一種全海深高壓密封裝置。

背景技術

深海蘊藏有豐富的海底資源，潛水器是實現深海開發利用的重要海洋工程裝備。為實現精確穩定的海底勘探和采樣作業等，需要潛水器配備機械腿或機械手去近距離精確獲取。由于潛水器水下爬行姿態調整、機械手水下作業等都需要通過運動副的旋轉/移動來實現，因此保證運動副在深海高壓環境下可靠的密封性能是潛水器正常工作的基礎。

目前，對運動副的密封分為靜密封和動密封。靜密封技術相對成熟且較為容易解決，關鍵在于解決動密封。常用的動密封方式有承壓型動密封和壓力補償型動密封。在大深度海水環境下，運動副需要承受很高的外壓，這就要求運動副的活動部件與殼體之間的連接處有可靠的動密封。采用承壓型動密封會大大增加基體的重量，且不能保證完全不泄露。而壓力補償型動密封是通過壓力補償來實現內外均壓，雖能減輕基體的重量，但由于在需要動密封的位置必然存在有間隙以保證相對運動，而間隙的存在也一定會降低密封的可靠性。此外，這兩種動密封方式也難以解決潛水器中運動副的防腐、防污問題，從而導致運動副的維護保養成本較高，并在工作過程中存在有因運動副“卡滯”而導致水下作業任務失敗的風險。

發明內容

本發明的目的是：為克服現有動密封技術在不同海深的高壓環境下使用存在的不足，提供一種全海深自平衡式高壓密封裝置。

本發明的技術方案是：一種全海深自平衡式高壓密封裝置，它包括：上轉接碗、彈性皮囊管以及下轉接碗；

上轉接碗設有排氣閥口；

彈性皮囊管包括：上端面法蘭、可伸縮覆皮、彈簧骨架以及下端面法蘭；可伸縮覆皮是截面為波紋狀結構的彈性元件，其兩端分別與上端面法蘭、下端面法蘭硫化成一整體；彈簧骨架內嵌在可伸縮覆皮的內表面起徑向支撐的作用，其在初始狀態呈自然伸長狀態；

下轉接碗設有充油閥口；

彈性皮囊管通過其上端面法蘭、下端面法蘭上設置的端面靜密封結構分別連接上轉接碗、下轉接碗；上轉接碗、彈性皮囊管以及下轉接碗三者之間組合后形成一個可包覆運動副的空腔，空腔通過充油閥口注入變壓器油，通過排氣閥口排出內部空氣。

本發明的工作過程為：空腔內部預先充滿具有一定壓力大小的變壓器油，當外界海水壓力因水深變化而發生改變，使得外部海水壓力大于空腔內部的變壓器油的油壓時，可伸縮覆皮發生彈性變形，將外部壓力傳遞給內部變壓器油，從而使可伸縮覆皮的內部壓力與外部海水壓力保持平衡；當海水深度繼續發生變化時，通過可伸縮覆皮的彈性變形來自動平衡外部海水的壓力作用，保證可伸縮覆皮的內外壓差始終為0或略高于外部海水壓力，從而實現全海深自平衡式高壓密封。

有益效果：(1)本發明能夠將運動副的旋轉/移動動密封轉化為端面靜密封，從而可以實現“零泄露”或絕對密封，并可利用可伸縮覆皮的彈性變形來自動平衡外部海水壓力作用，從而適應全海深高壓密封的要求。

(2)本發明能夠保證運動副不受海水腐蝕和污染，運動部件與殼體之間的活動表面狀態不會被破壞，始終能夠正常工作，維護保養成本低、可靠性高。

(3)本發明的變形量大，不僅可以徑向彈性變形以自動平衡外部海水壓力作用，而且還可以軸向大伸縮變形以自適應運動副的工作運動范圍。