用于深海电机旋转轴的密封结构及深海动力设备

本发明涉及深海电机，尤其是涉及一种用于深海电机旋转轴的密封结构及深海动力设备。

背景技术：

1、海洋含有丰富的矿产资源,如石油、天然气、天然气水合物、多金属结核、富钻结壳块状热液硫化物矿床、多金属软泥、重晶石等。随着陆地资源的日益减少或渐趋枯竭,海洋资源的重要性越来越突出,人们开始更加重视海洋矿产资源的调查和开发。另外,随着海洋开发活动越来越频繁和深入,人类进行的海洋油气勘探与开采、海洋考察、海洋工程、海地管线、电缆的敷设与维修、海洋矿物的开采等涉海行为必将从浅海走向深海,深海装备很自然地成为人类进行海洋活动的必要工具。对于液压动力或电动水下工具,深海电机作为其核心部件而得到了广泛的应用。

2、水下使用的设备一定要经受得住其预期工作的水深环境的外部压力。如果忽略温度、含盐量和因体积弹性模量的改变引起的海水密度的变化,那么水深每增加米,在每平方厘米的海水环境压力就增加。为此,应针对于不同海水深度选取适当类型的电机以确保电机可靠的密封。所以密封件作为深海电机的重要原件，它的性能也是尤为重要的。尤其是旋转轴的动密封，其性能的好坏直接影响到电机能否正常工作。

3、深海电机旋转动密封的原理可大致归为承压型旋转动密封和压力补偿型旋转动密封。承压型旋转动密封的结构原理是将密封罩装在电机输出轴处，并在电机输出轴处加装密封圈。该结构的优点是可以使用标准规格的电机，价格便宜，不足之处是电机的密封罩和密封圈必须经得起外部水压，否则任何密封不严引起的泄漏都会对电机造成损害。

4、压力补偿型旋转动密封，也就是充油补偿，是最常用的解决方法，原理是电机的内部充满了不导电的绝缘油，从而使得密封装置两端的压力基本相等，两端的密封压力差很小，这样就可以很大程度地降低密封地难度，从而提高了密封效果和使用寿命，然而不足之处在于电机长时间运行时，电机发热，会使得电机内部的绝缘油受热膨胀，造成电机内部的压力大于外部水压，从而引起绝缘油从内部外泄的可能。随着海洋充电技术的发展，以及武器预置的要求，一些深海电机需要在海里运行或者待机数年甚至更长的时间，因此需要补充补偿油的方式显然无法满足需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，为了解决现有技术中存在的深海电机旋转轴的密封结构可靠性差，不能满足电机在海里长期运行和待机需求的技术问题，本发明的目的在于提供一种用于深海电机旋转轴的密封结构及深海动力设备。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种用于深海电机旋转轴的密封结构，包括密封壳体、第一浮动密封组件以及第二浮动密封组件，所述密封壳体与深海电机的机壳相连接，所述第一浮动密封组件和所述第二浮动密封组件均设置于所述密封壳体内且套设于深海电机的旋转轴的外围，其中：所述密封壳体、所述第一浮动密封组件、所述第二浮动密封组件、所述旋转轴以及所述机壳之间形成有能与所述机壳内部相连通的绝缘油腔，所述密封壳体、所述第二浮动密封组件以及所述旋转轴之间形成有能与外界连通的水腔，所述第一浮动密封组件与所述第二浮动密封组件能沿所述旋转轴的轴线方向移动以改变所述绝缘油腔和所述水腔的空间且所述第一浮动密封组件与所述第二浮动密封组件移动过程中能保持抵接状态。

3、作为本发明的进一步改进，所述第一浮动密封组件包括第一浮动密封环、连接件以及第一弹性元件，所述第一浮动密封环和所述连接件均套设于所述旋转轴的外围且所述第一浮动密封环设置于所述连接件与所述第二浮动密封组件之间，所述第一浮动密封环能通过所述连接件与所述旋转轴相连接，所述旋转轴转动能通过所述连接件带动所述第一浮动密封环转动且所述第一浮动密封环能相对所述连接件产生沿所述旋转轴的轴线方向的移动；所述第一浮动密封环与所述连接件之间设置有所述第一弹性元件且所述第一浮动密封环上远离所述连接件的表面形成有能与所述第二浮动密封组件相抵接的第一接触面。

4、作为本发明的进一步改进，所述连接件与所述旋转轴之间形成可拆卸式的固定连接，所述连接件通过止转连接轴与所述第一浮动密封环形成活动连接，所述旋转轴转动能带动所述连接件转动，所述连接件能通过所述止转连接轴带动所述第一浮动密封环转动，所述止转连接轴的轴线与所述旋转轴的轴线相平行。

5、作为本发明的进一步改进，所述连接件呈“l”型，包括旋转轴连接部以及止转连接轴安装部，所述旋转轴连接部与所述止转连接轴安装部为一体式结构，所述止转连接轴安装部与所述旋转轴平行设置且所述止转连接轴安装部内部设置有用于安装所述止转连接轴的连接孔，所述旋转轴连接部通过锁止螺钉与所述旋转轴连接，所述第一弹性元件套设于所述旋转轴的外围且其两端分别与所述旋转轴连接部和所述第一浮动密封环相抵接。

6、作为本发明的进一步改进，所述第二浮动密封组件包括第二浮动密封环以及第二弹性元件，所述第二浮动密封环设置于所述旋转轴与所述密封壳体之间且与所述旋转轴间隙配合，所述第二浮动密封环的侧面形成有能与所述第一浮动密封环相抵接的第二接触面，所述第二浮动密封环上远离所述第一浮动密封环的端部与所述密封壳体之间均设置有所述第二弹性元件，所述第二弹性元件套设于所述旋转轴的外围，所述密封壳体通过防转销钉与所述第二浮动密封环形成活动连接，所述防转销钉的轴线与所述旋转轴的轴线相平行。

7、作为本发明的进一步改进，所述密封壳体与所述机壳之间、所述第一浮动密封环与所述旋转轴之间以及所述第二浮动密封环与所述密封壳体之间均设置有密封圈。

8、作为本发明的进一步改进，所述第一接触面的粗糙度大于所述第二接触面的粗糙度，所述第一接触面与所述第二接触面的平面度均小于0.9μm。

9、一种深海动力设备，包括深海电机以及所述的用于深海电机旋转轴的密封结构，所述密封结构设置在所述深海电机的旋转轴上。

10、作为本发明的进一步改进，所述深海电机包括机壳、旋转轴、电机定子以及电机转子，所述旋转轴设置在所述机壳内的中心处，所述电机转子套设于所述旋转轴上且两者采用过盈连接，所述电机定子设置在所述电机转子外圈，且两者之间设置有间隙，所述电机定子与所述机壳相对固定，所述机壳、所述电机定子、所述电机转子以及所述旋转轴之间形成有用于容置绝缘油的充油腔，所述充油腔与所述绝缘油腔相连通。

11、本发明提供的密封结构，用于密封深海电机的旋转轴，能实现浮动压力补偿功能。外部水压大时，推动第二浮动密封组件沿着深海电机的旋转轴向深海电机侧移动，同时绝缘油腔的空间缩小，则内部的液体压力增加，当内外压力相等时，即可达到一个动态平衡。当电机长时间运行的时候，深海电机发热，使得其内部和绝缘油腔中的绝缘油会受热膨胀，深海电机内部和绝缘油腔内的绝缘油受热膨胀后，其内部压力增加，便会推动第一浮动密封组件沿着深海电机旋转轴向外侧进行移动，绝缘油腔的空间增加，其内部的液体压力减小，当内外压力相等时，即可达到一个动态平衡。通过该密封结构能使得深海电机内部与外部的压力相等，有利于深海电机内部与海水的密封，从而能保证对深海电机旋转轴的密封效果。并且使深海电机免受海水的压力而被破坏，本发明不仅具有能适应于在深海环境下工作的优点，并且还具有结构简单、工作性能可靠、使用寿命长等优点。