[發(fā)明專利]全海深自平衡式高壓密封裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710443638.6
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107166042B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖前進(jìn);王心亮;陳虹;吳濤;景東風(fēng);劉智;張輝意;鄭超
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢第二船舶設(shè)計(jì)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(xué)專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;楊志兵

本發(fā)明屬于深海密封技術(shù)領(lǐng)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(zhuǎn)接碗、彈性皮囊管以及下轉(zhuǎn)接碗；彈性皮囊管中的可伸縮覆皮是截面為波紋狀結(jié)構(gòu)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(nèi)嵌在可伸縮覆皮的內(nèi)表面起徑向支撐的作用，其在初始狀態(tài)呈自然伸長狀態(tài)；彈性皮囊管分別連接上轉(zhuǎn)接碗、下轉(zhuǎn)接碗；上轉(zhuǎn)接碗、彈性皮囊管以及下轉(zhuǎn)接碗三者之間組合后形成一個(gè)可包覆運(yùn)動(dòng)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(nèi)部空氣。本發(fā)明能夠通過彈性皮囊管的彈性變形來自動(dòng)平衡外部海水壓力作用以適應(yīng)全海深高壓密封要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于深海密封技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種全海深高壓密封裝置。

背景技術(shù)

深海蘊(yùn)藏有豐富的海底資源，潛水器是實(shí)現(xiàn)深海開發(fā)利用的重要海洋工程裝備。為實(shí)現(xiàn)精確穩(wěn)定的海底勘探和采樣作業(yè)等，需要潛水器配備機(jī)械腿或機(jī)械手去近距離精確獲取。由于潛水器水下爬行姿態(tài)調(diào)整、機(jī)械手水下作業(yè)等都需要通過運(yùn)動(dòng)副的旋轉(zhuǎn)/移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，因此保證運(yùn)動(dòng)副在深海高壓環(huán)境下可靠的密封性能是潛水器正常工作的基礎(chǔ)。

目前，對運(yùn)動(dòng)副的密封分為靜密封和動(dòng)密封。靜密封技術(shù)相對成熟且較為容易解決，關(guān)鍵在于解決動(dòng)密封。常用的動(dòng)密封方式有承壓型動(dòng)密封和壓力補(bǔ)償型動(dòng)密封。在大深度海水環(huán)境下，運(yùn)動(dòng)副需要承受很高的外壓，這就要求運(yùn)動(dòng)副的活動(dòng)部件與殼體之間的連接處有可靠的動(dòng)密封。采用承壓型動(dòng)密封會(huì)大大增加基體的重量，且不能保證完全不泄露。而壓力補(bǔ)償型動(dòng)密封是通過壓力補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)內(nèi)外均壓，雖能減輕基體的重量，但由于在需要?jiǎng)用芊獾奈恢帽厝淮嬖谟虚g隙以保證相對運(yùn)動(dòng)，而間隙的存在也一定會(huì)降低密封的可靠性。此外，這兩種動(dòng)密封方式也難以解決潛水器中運(yùn)動(dòng)副的防腐、防污問題，從而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)副的維護(hù)保養(yǎng)成本較高，并在工作過程中存在有因運(yùn)動(dòng)副“卡滯”而導(dǎo)致水下作業(yè)任務(wù)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：為克服現(xiàn)有動(dòng)密封技術(shù)在不同海深的高壓環(huán)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(fā)明的技術(shù)方案是：一種全海深自平衡式高壓密封裝置，它包括：上轉(zhuǎn)接碗、彈性皮囊管以及下轉(zhuǎn)接碗；

上轉(zhuǎn)接碗設(shè)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(jié)構(gòu)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(nèi)嵌在可伸縮覆皮的內(nèi)表面起徑向支撐的作用，其在初始狀態(tài)呈自然伸長狀態(tài)；

下轉(zhuǎn)接碗設(shè)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(shè)置的端面靜密封結(jié)構(gòu)分別連接上轉(zhuǎn)接碗、下轉(zhuǎn)接碗；上轉(zhuǎn)接碗、彈性皮囊管以及下轉(zhuǎn)接碗三者之間組合后形成一個(gè)可包覆運(yùn)動(dòng)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(nèi)部空氣。

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

有益效果：(1)本發(fā)明能夠?qū)⑦\(yùn)動(dòng)副的旋轉(zhuǎn)/移動(dòng)動(dòng)密封轉(zhuǎn)化為端面靜密封，從而可以實(shí)現(xiàn)“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(dòng)平衡外部海水壓力作用，從而適應(yīng)全海深高壓密封的要求。

(2)本發(fā)明能夠保證運(yùn)動(dòng)副不受海水腐蝕和污染，運(yùn)動(dòng)部件與殼體之間的活動(dòng)表面狀態(tài)不會(huì)被破壞，始終能夠正常工作，維護(hù)保養(yǎng)成本低、可靠性高。

(3)本發(fā)明的變形量大，不僅可以徑向彈性變形以自動(dòng)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(yīng)運(yùn)動(dòng)副的工作運(yùn)動(dòng)范圍。