一种潜器用随动式艉轴管应急密封装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种潜器用随动式艉轴管应急密封装置，包括填料、壳体、填料压盖和支承座，填料设置于壳体和填料压盖之间，还包括弹簧压杆、弹性圈和液力操控系统，弹性圈设置于填料压盖与支承座之间，填料压盖通过弹簧压杆与壳体连接，弹性圈的内腔中设有液压油，弹性圈内腔中的液压油通过管路与液力操控系统连接，液力操控系统通过向弹性圈内腔充液压油或回收液压油，使弹性圈产生膨胀或收缩，进而通过弹簧压杆使填料压盖产生轴向移动，从而压紧或松开填料。实现应急密封装置的密封压紧力调节，适应舷外海水压力的变化，提高应急密封装置操作的自动化程度，提高操作响应速度及精确度，提升潜器艉轴管应急密封装置使用时的安全性与可靠性。
【专利说明】
一种潜器用随动式艉轴管应急密封装置
技术领域
[0001]本发明涉及潜器密封技术领域，具体涉及一种潜器用随动式艉轴管应急密封装置。
【背景技术】
[0002]潜器艉轴管应急密封装置是当主密封装置失效后，应急密封装置起作用，抵抗尾轴穿过潜器尾部耐压体处的海水压力，保证密封性，防止海水进入耐压体内。应急密封装置一般采用填料压盖轴向压紧软的填料，从而产生径向力使填料与尾轴紧密贴合，实现密封作用。填料的轴向压紧，一般采用人工转动密封装置小齿轮，带动压盖上的大齿轮转动，再带动其它小齿轮一起转动，从而产生轴向位移实现收紧或放松。当潜器潜深变化时，由于舷外海水压力发生变化，因此需要人工经常性转动齿轮，调整填料的压紧状态，以保证应急密封装置的正常运转。一方面，增加了舱内人员的劳动强度；另一方面，潜器的潜深是动态变化的，人工操控无法实现填料工作状态的及时调整，对应急密封装置的安全运转不利。
[0003]现有的潜器艉轴管应急密封装置具有以下不足:
[0004]I)依赖潜器舱内工作人员对应急密封装置内部填料的压紧程度进行手动调整，自动化程度低，响应速度滞后，操作误差大。
[0005]2)需要通过人员手操完成调整，不能在极端情况下尤其人员来不及反应或影响人员到达操作区域的事故中自动调整。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种潜器用随动式艉轴管应急密封装置，实现应急密封装置的密封压紧力调节，适应舷外海水压力的变化，提高应急密封装置操作的自动化程度，提高操作响应速度及精确度，提升潜器艉轴管应急密封装置使用时的安全性与可靠性。
[0007 ]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0008]—种潜器用随动式艉轴管应急密封装置，它包括填料、壳体、填料压盖和支承座，壳体、填料和填料压盖均为回转体，套装于尾轴外圈的尾轴铜套上，支承座也为回转体，套装于填料压盖上，填料设置于壳体和填料压盖之间，支承座与壳体连接固定，其特征在于，它还包括弹性圈、多个弹簧压杆和液力操控系统，弹性圈为环形，套设于填料压盖与支承座之间，多个弹簧压杆以尾轴为中心周向分布，填料压盖通过弹簧压杆与壳体连接，弹性圈内设有环形内腔，弹性圈的内腔中设有液压油，弹性圈的内腔通过管路与液力操控系统连接，液力操控系统通过向弹性圈内腔中充液压油或回收液压油，使弹性圈产生横向膨胀或收缩，进而驱动弹簧压杆使填料压盖产生轴向移动，从而压紧或松开填料。
[0009]按照上述技术方案，弹性圈的材料为橡胶。
[0010]按照上述技术方案，弹性圈上设有液压油泄放阀。
[0011]按照上述技术方案，液力操控系统包括压力变换器，压力变换器的一端腔体内设有液压油，压力变换器腔体中的液压油与弹性圈中的液压油连通，产生联动，压力变换器的另一端腔体与舷外海水管路相连，压力变换器根据舷外海水压力的变化对弹性圈中的液压油进行变换。
[0012]按照上述技术方案，压力变换器包括缸体和双头活塞，双头活塞设置于缸体内，双头活塞的两端截面积不相等，双头活塞的小端与缸体形成小腔体，与舷外海水管路相连，双头活塞的大端与缸体形成大腔体，通过液压油管路与弹性圈连接。
[0013]按照上述技术方案，小腔体上设有第一海水泄放阀，大腔体上设有第三液压油泄放阀，小腔体与舷外海水连通的管路上设有第二直通阀和第二海水泄放阀。
[0014]按照上述技术方案，所述的应急密封装置还包括供油系统，供油系统通过单向止回阀，与大腔体和弹性圈之间的液压油管路连接，供油系统为大腔体和弹性圈补充液压油。
[0015]按照上述技术方案，所述供油系统包括贮油器和液压栗，贮油器通过液压油管路与液压栗的输入端连接，液压栗的输出端通过液压油管路与单向止回阀连接。
[0016]按照上述技术方案，所述供油系统还包括一条回油管路，回油管路的两端分别与液压栗的输入端和单向止回阀的输出端连接，回油管路上设有安全阀。
[0017]按照上述技术方案，支承座与壳体之间设有多个连接杆，连接杆的一端(通过螺纹)与壳体连接，连接杆的另一端均套设有一个小齿轮，小齿轮通过螺纹与连接杆连接，支承座的外侧套设有大齿轮，多个小齿轮以连接杆为中心沿大齿轮周向分布，小齿轮与大齿轮啮合，旋拧大齿轮带动多个小齿轮旋转，驱动支承座沿连接杆上的螺纹横向调整。
[0018]本发明具有以下有益效果:
[0019]1、液力操控系统对弹性圈内的液压油量进行调整，使弹性圈膨胀或收缩，从而带动填料压盖产生轴向位移，对填料压紧状态进行动态修正，实现应急密封装置的密封压紧力调节，适应舷外海水压力的变化，提高应急密封装置操作的自动化程度，提高操作响应速度及精确度，提升潜器艉轴管应急密封装置使用时的安全性与可靠性。
[0020]2、小腔体与海水连通，大腔体与弹性圈内的液压油连通，同时小腔体和大腔体通过双头活塞相互作用，整个形成一个双联式设计，通过压力变换器的双联式设计和内部活塞的不等径双头设计，使压力变换器可根据舷外海水压力的变化对液压油的压力进行变换，改变进入弹性圈中的液压油量的大小，从而根据舷外海水压力变化自动对填料压紧程度进行修正，提高了操作的响应速度和精度，压力变换器的双联式结构为机械机构，安全可靠，尤其是在深海中，这种可靠性尤为重要，直接关系到潜水器内人员安全。
【附图说明】
[0021]图1是本发明实施例中潜器用随动式艉轴管应急密封装置松弛状态的半剖图；
[0022]图2是本发明实施例中潜器用随动式艉轴管应急密封装置压紧状态的半剖图；
[0023]图3是本发明实施例中潜器用随动式艉轴管应急密封装置的液力操控系统原理图；
[0024]图中，1-填料，2-弹簧压杆，3-填料压盖，4-弹性圈，5-支承座，6_第一液压油泄放阀，7-第二液压油泄放阀，8-压力变换器，9-第一直通阀，10-第三液压油泄放阀，11-第一海水泄放阀，12-第二海水泄放阀，13-第二直通阀，14-安全阀，15-贮油器，16-手动栗，17-单向止回阀，18-壳体，19-尾轴，20-舷外海水管路，21-尾轴铜套，22-连接杆，23-小齿轮，24-大齿轮，25-液压油进口。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0026]参照图1?图3所示，本发明提供的一个实施例中的潜器用随动式艉轴管应急密封装置，它包括填料1、壳体18、填料压盖3和支承座，壳体18、填料和填料压盖均为回转体，套装于尾轴19外圈的尾轴铜套21上，支承座也为回转体，套装于填料压盖上，填料I设置于壳体18和填料压盖3之间，支承座与壳体18连接固定，它还包括弹性圈4、多个弹簧压杆2和液力操控系统，弹性圈4为环形，套置于填料压盖3与支承座5之间，多个弹簧压杆2以尾轴19为中心周向分布，填料压盖3通过弹簧压杆2与壳体18连接，弹性圈内设有环形内腔，弹性圈4的内腔中设有液压油，弹性圈4的内腔通过管路与液力操控系统连接，液力操控系统通过向弹性圈4内腔中充液压油或回收液压油，使弹性圈4产生横向膨胀或收缩，进而驱动弹簧压杆2使填料压盖3产生轴向移动，从而压紧或松开填料I，填料I压紧状态下与四周更紧密贴合，从而实现密封;液力操控系统对弹性圈4内的液压油量进行调整，使弹性圈4膨胀或收缩，从而带动填料压盖3产生轴向位移，对填料I压紧状态进行动态修正，实现应急密封装置的密封压紧力调节，适应舷外海水压力的变化，提高应急密封装置操作的自动化程度，提高操作响应速度及精确度，提升潜器艉轴管应急密封装置使用时的安全性与可靠性。
[0027]进一步地，弹性圈膨胀前的横向长度为VI，填料的长度为LI，填料压盖与壳体之间的距离为Al，弹性圈膨胀后的横向长度为V2，填料的长度为L2，填料压盖与壳体之间的距离为厶2，￥1〈￥2丄1凡2，厶1>厶2。
[0028]进一步地，弹簧压杆2包括弹簧和压杆，弹簧的一端与壳体18连接，弹簧的另一端套装于压杆的一端上，压杆的另一端与填料压盖3连接。
[0029]进一步地，弹性圈4的材料为具有较大弹性的变形能力。
[0030]进一步地，所述弹性圈4的材料为橡胶。
[0031]进一步地，弹性圈4上设有液压油泄放阀，液压油泄放阀个数为2个，分布于弹性圈4的两端ο
[0032]进一步地，液力操控系统包括压力变换器8，压力变换器8的一端腔体内设有液压油，压力变换器8腔体中的液压油与弹性圈4中的液压油连通，产生联动，压力变换器8的另一端腔体与舷外海水管路20相连，压力变换器8根据舷外海水压力的变化对弹性圈4中的液压油进行变换。
[0033]进一步地，压力变换器8包括缸体和双头活塞，双头活塞设置于缸体内，双头活塞的两端截面积不相等，双头活塞的小端与缸体形成的小腔体与舷外海水管路20(舷外海水管路20与舷外海水相通)相连，双头活塞的大端与缸体形成的大腔体通过液压油管路与弹性圈4连接;小腔体与海水连通，大腔体与弹性圈4内的液压油连通，同时小腔体和大腔体通过双头活塞相互作用，整个形成一个双联式设计，通过压力变换器8的双联式设计和内部活塞的不等径双头设计，使压力变换器8可根据舷外海水压力的变化对液压油的压力进行变换，改变进入弹性圈4中的液压油油量的大小，从而根据舷外海水压力变化自动对填料I压紧程度进行修正，提高了操作的响应速度和精度，压力变换器8的双联式结构为机械机构，安全可靠，尤其是在深海中，这种可靠性尤为重要，直接关系到潜水器内人员安全。
[0034]进一步地，缸体为圆柱筒状结构。
[0035]进一步地，大腔体与弹性圈4连接的液压油管路上设有第一直通阀9。
[0036]进一步地，小腔体上设有第一海水泄放阀11，大腔体上设有第三液压油泄放阀10，小腔体与舷外海水连通的管路上设有第二直通阀13和第二海水泄放阀12。
[0037]进一步地，所述的应急密封装置还包括供油系统，供油系统通过单向止回阀17，与大腔体和弹性圈4之间的液压油管路连接，供油系统为大腔体和弹性圈4补充液压油。
[0038]进一步地，所述供油系统包括贮油器15和液压栗，贮油器15通过液压油管路与液压栗的输入端连接，液压栗的输出端通过液压油管路与单向止回阀17的输入端连接。
[0039]进一步地，所述液压栗为手动液压栗。
[0040]进一步地，所述供油系统还包括一条回油管路，回油管路的两端分别与液压栗的输入端和单向止回阀17的输出端连接，回油管路上设有安全阀14。
[0041]进一步地，支承座与壳体之间设有多个连接杆，连接杆的一端通过螺纹与壳体连接，连接杆的另一端均套设有一个小齿轮，小齿轮通过螺纹与连接杆连接，支承座的外侧套设有大齿轮，多个小齿轮以连接杆为中心沿大齿轮周向分布，小齿轮与大齿轮啮合，旋拧大齿轮带动多个小齿轮旋转，驱动支承座沿连接杆上的螺纹横向调整;进而调整弹性圈的横向膨胀范围，从而调整填料压盖的轴向移动范围。
[0042]进一步地，支承座上端设有液压油进口 25，液压油进口通过与直通阀9连接。
[0043]本发明的一个实施例中，本发明的工作原理:
[0044]如图1?图2所示，在填料压盖3与支承座5之间安装有充液式弹性圈4，弹性圈4通过弹簧压杆2与主密封装置的壳体18相接触。
[0045]如图1所示，初始状态下，弹性圈4中充注有一定量的压力油，弹性圈4的膨胀力与弹簧压杆2的弹性力平衡，填料压盖3处于初始位置，填料I处于松弛状态。
[0046]如图2所示，当弹性圈4中充入的液压油增多，油压增大时，弹性圈4膨胀，并挤压弹簧压杆2，同时推动填料压盖3，从而挤压填料I，当弹性圈4的膨胀力与弹簧压杆2的弹性力以及填料I的反挤压力建立平衡时，填料压盖3不再移动;此时，填料I在轴向挤压作用下产生较大的径向压力，从而更加紧密贴合尾轴19，即填料I处于压紧状态；当弹性圈4中充入的液压油减少，油压降低时，弹性圈4收缩，填料压盖3在弹簧压杆2的弹性恢复力的作用下远离填料I移动，从而使填料I轴向受压程度减小，其径向压力减小，从而降低填料I与尾轴19的贴合紧密程度，填料I恢复成松弛状态，如图1所示。
[0047]如附图3所示，液力操控系统的压力变换器8的小腔体通过第二直通阀13与舷外海水连通，大腔体通过第一直通阀9与弹性圈4底部的接口相连;贮油器15通过手动栗16、单向止回阀17后分为两条支路，一条支路与弹性圈4相连通，别一条支路通过第一直通阀9与压力变换器8的大腔体相连通;压力变换器8的小腔体设置有海水泄放管路，与第一海水泄放阀11相连通，大腔体设置有液压油泄放管路，与第三液压油泄放阀10相连通;弹性圈4顶部设置两个接口，分别通过液压油泄放管路与第一液压油泄放阀6和第二液压油泄放阀7相连通;压力变换器8与舷外海水连通的管路上设置有第二海水泄放阀12;在所述的应急密封装置使用过程中，当潜器潜深变化时，舷外海水压力产生变化，并通过第二直通阀13作用于压力变换器8的小腔体，压力变换器8内部的双头活塞在缸体内运动，使压力变换器8的大腔体中的液压油压力变化，从而与弹性圈4中充入的液压油产生联动；S卩，潜深增大，压力变换器8内部的双头活塞向大端移动，使大腔体中的液压油压力增大，液压油通过第一直通阀9流向弹性圈4中，使弹性圈4膨胀;潜深减小，压力变换器8内部的双头活塞向小端移动，使大腔体中的液压油压力降低，液压油从弹性圈4中回流至大腔体，弹性圈4收缩。
[0048]本发明的操作过程:
[0049]所述的应急密封装置首次使用时，可使用手动栗16，将贮油器15中的液压油通过单向止回阀17以及液压油管路栗入弹性圈4及压力变换器8的大腔体中；栗油时，应打开第一液压油泄放阀6、第二液压油泄放阀7和第三液压油泄放阀10，以排出系统中的气体;栗油结束后，关闭第一液压油泄放阀6、第二液压油泄放阀7和第三液压油泄放阀10。
[0050]当液力操控系统液压油因泄漏等原因导致油量不足时，可通过手动栗16，将贮油器15的液压油通过单向止回阀17以及液压油管路栗入弹性圈4与压力变换器8的大腔体中，实现补油;此时，应保证第一液压油泄放阀6、第二液压油泄放阀7和第三液压油泄放阀10。
[0051]如潜器潜深超过所述的应急密封装置预设的安全工作深度时，会引起弹性圈4充液量过盈，此时弹性圈4中的液压油通过安全阀14以及液压油管路回到贮油器15，以防止弹性圈4过度膨胀而损坏。
[0052]综上所述，在填料压盖3内部设置可充液的弹性圈4，并与液力操控系统相连接，液力操控系统感受到舷外海水压力的变化，然后通过液力操控系统对弹性圈4的充液量进行调整，使弹性圈4膨胀或收缩，从而带动填料压盖3产生轴向位移，对填料I压紧状态进行动态修正，实现应急密封装置的随动，提高潜器应急密封装置工作的自动化程度，并提高了潜器在应急状态下的安全性与可靠性。
[0053]以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种潜器用随动式艉轴管应急密封装置，它包括填料、壳体、填料压盖和支承座，壳体、填料和填料压盖均为回转体，套装于尾轴外圈的尾轴铜套上，支承座也为回转体，套装于填料压盖上，填料设置于壳体和填料压盖之间，支承座与壳体连接固定，其特征在于，它还包括弹性圈、多个弹簧压杆和液力操控系统，弹性圈为环形，套设于填料压盖与支承座之间，多个弹簧压杆以尾轴为中心周向分布，填料压盖通过弹簧压杆与壳体连接，弹性圈内设有环形内腔，弹性圈的内腔中设有液压油，弹性圈的内腔通过管路与液力操控系统连接，液力操控系统通过向弹性圈内腔中充液压油或回收液压油，使弹性圈产生横向膨胀或收缩，进而驱动弹簧压杆使填料压盖产生轴向移动，从而压紧或松开填料。2.根据权利要求1所述的潜器用随动式艉轴管应急密封装置，其特征在于，弹性圈的材料为橡胶。3.根据权利要求1所述的潜器用随动式艉轴管应急密封装置，其特征在于，弹性圈上设有液压油泄放阀。4.根据权利要求1所述的潜器用随动式艉轴管应急密封装置，其特征在于，液力操控系统包括压力变换器，压力变换器的一端腔体内设有液压油，压力变换器腔体中的液压油与弹性圈中的液压油连通，产生联动，压力变换器的另一端腔体与舷外海水管路相连，压力变换器根据舷外海水压力的变化对弹性圈中的液压油进行变换。5.根据权利要求4所述的潜器用随动式艉轴管应急密封装置，其特征在于，压力变换器包括缸体和双头活塞，双头活塞设置于缸体内，双头活塞的两?而截面积不相等，双头活塞的小端与缸体形成小腔体，与舷外海水管路相连，双头活塞的大端与缸体形成大腔体，通过液压油管路与弹性圈连接。6.根据权利要求5所述的潜器用随动式艉轴管应急密封装置，其特征在于，小腔体上设有第一海水泄放阀，大腔体上设有第三液压油泄放阀，小腔体与舷外海水连通的管路上设有第二直通阀和第二海水泄放阀。7.根据权利要求5所述的潜器用随动式艉轴管应急密封装置，其特征在于，所述的应急密封装置还包括供油系统，供油系统通过单向止回阀，与大腔体和弹性圈之间的液压油管路连接，供油系统为大腔体和弹性圈补充液压油。8.根据权利要求7所述的潜器用随动式艉轴管应急密封装置，其特征在于，所述供油系统包括贮油器和液压栗，贮油器通过液压油管路与液压栗的输入端连接，液压栗的输出端通过液压油管路与单向止回阀的输入端连接。9.根据权利要求8所述的潜器用随动式艉轴管应急密封装置，其特征在于，所述供油系统还包括一条回油管路，回油管路的两端分别与液压栗的输入端和单向止回阀的输出端连接，回油管路上设有安全阀。10.根据权利要求1至9中任意一项中所述的潜器用随动式艉轴管应急密封装置，其特征在于，支承座与壳体之间设有多个连接杆，连接杆的一端与壳体连接，连接杆的另一端均套设有一个小齿轮，小齿轮通过螺纹与连接杆连接，支承座的外侧套设有大齿轮，多个小齿轮以连接杆为中心沿大齿轮周向分布，小齿轮与大齿轮啮合，旋拧大齿轮带动多个小齿轮旋转，驱动支承座沿连接杆上的螺纹横向调整。
【文档编号】F16J15/38GK105972217SQ201610596190
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月26日
【发明人】王磊, 陈炜, 刘伟, 俞强, 郭全丽
【申请人】中国舰船研究设计中心