一种水下工作导电滑环的制作方法

本实用新型涉及水下机械技术领域，尤其涉及一种水下工作导电滑环。

背景技术：

目前市场上用于水下的导电滑环，都是采用o形圈、唇形密封圈或旋转格莱圈等密封材料对旋转密封面进行密封。导电滑环出厂时，基本都可以实现水下正常工作。但是随着使用过程中密封圈的磨损，会出现在水下工作时，由于外部水深压力作用，导致水渗漏到导电滑环的腔体内，造成导电滑环短路，以致烧坏电气设备或造成数据传输不稳定、不可靠等问题。

然而，由于水下工作导电滑环通常用于舰艇或水下科研试验项目，对产品的稳定性要求较高，在使用中一旦出现问题，将会造成重大危险。因此，亟待寻求一种技术方案以解决现有导电滑环存在的技术问题。

技术实现要素：

基于以上所述，本实用新型的目的在于提供一种水下工作导电滑环，通过在导电滑环的内部腔体连接一个压力补偿器，使得在水下工作时导电滑环内部硅油压力与外部水的压力始终处于平衡状态，杜绝外部的水向导电滑环内部渗漏的隐患。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种水下工作导电滑环，包括：滑环壳体；转轴，能够转动地安装在所述滑环壳体中，所述转轴的外侧面与所述滑环壳体之间通过第一密封圈密封，所述滑环壳体的内部形成密封的内部腔体；碳刷，安装在所述内部腔体中，所述碳刷与所述转轴的外侧面相互接触；及压力补偿器，安装在所述滑环壳体上，所述压力补偿器具有储油腔，所述储油腔中填充有油压补偿介质，所述滑环壳体上开设有与所述内部腔体连通的连通口，所述储油腔通过所述连通口与所述内部腔体连通。

在一个技术方案中，所述压力补偿器包括弹性储油囊和充油嘴，所述弹性储油囊具有所述储油腔及与所述储油腔连通的开口，所述充油嘴连接在所述弹性储油囊的开口处，所述充油嘴与所述连通口连接。

在一个技术方案中，所述弹性储油囊为橡胶储油囊，所述橡胶储油囊构造成球形或者椭球形。

在一个技术方案中，所述充油嘴为金属充油嘴，所述金属充油嘴插入所述连通口且与所述连通口螺纹连接固定。

在一个技术方案中，所述压力补偿器包括补偿器壳体和活塞，所述补偿器壳体具有开口，所述活塞活动安装在所述补偿器壳体上且封闭所述补偿器壳体的开口，所述补偿器壳体和所述活塞共同围合成所述储油腔，所述补偿器壳体上设有与所述储油腔连通且用于连接所述连通口的连接结构。

在一个技术方案中，所述活塞的外周面上开设有外凹槽，所述外凹槽中安装有第二密封圈，所述第二密封圈与所述补偿器壳体的内侧表面抵接密封。

在一个技术方案中，所述补偿器壳体的开口端的内侧表面开设有内凹槽，所述内凹槽中安装有卡簧，所述卡簧用于限制所述活塞从所述补偿器壳体的开口处脱出。

在一个技术方案中，所述连接结构为带有外螺纹的中空凸柱，所述中空凸柱插入所述连通口且与所述连通口螺纹连接固定。

在一个技术方案中，所述滑环壳体包括中空外壳、及分别安装在所述中空外壳两端的端盖和尾盖，所述端盖和所述中空外壳之间设有第三密封圈，所述尾盖和所述中空外壳之间设有第四密封圈；其中，所述端盖上开设有用于安装所述转轴的通孔，所述转轴的外侧面和所述端盖之间设有所述第一密封圈，所述尾盖封闭所述中空外壳的一端开口；或所述端盖和所述尾盖上均设有用于安装所述转轴的通孔，所述转轴的外侧面和所述端盖之间、所述转轴的外侧面和所述尾盖之间均设有所述第一密封圈。

在一个技术方案中，所述滑环壳体上开设有与所述内部腔体连通的放油孔，所述放油孔处可拆卸地安装有堵头螺丝。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过提供一种水下工作导电滑环，通过在滑环壳体上连接一个压力补偿器，压力补偿器的储油腔中填充有油压补偿介质，例如储油腔中填充绝缘不导电的硅油作为油压补偿介质，滑环壳体上开设有与滑环壳体的内部腔体连通的连通口，储油腔通过该连通口与导电滑环的内部腔体连通，这样导电滑环在水下工作时，随着外部水压的不断变化，压力补偿器的储油腔中的油压补偿介质在外部水压的作用下，能够经该连通口进入到导电滑环的内部腔体中，从而使得导电滑环的内部腔体中的压力(即油压)随着外部水压不断地同步变化，外部水压与导电滑环内部腔体内的压力始终处于平衡状态，从而确保外部水流不会经第一密封圈位置流入到导电滑环的内部腔体中，也即杜绝外部的水向导电滑环内部腔体渗漏的隐患，从而确保长期水下工作时导电滑环碳刷导电及数据传输的安全可靠，使得该导电滑环能够适用于深海水底工况使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例1提供的水下工作导电滑环的剖视图；

图2是本实用新型实施例2提供的水下工作导电滑环的压力补偿器的剖视图。

图中：

1-滑环壳体，2-转轴，3-第一密封圈，4-碳刷，5-压力补偿器，6-碳刷架，7-转子导线，8-定子导线，9-轴承，10-转子法兰，11-中空外壳，12-端盖，13-尾盖，14-第三密封圈，15-第四密封圈，16-堵头螺丝；

101-内部腔体，102-连通口，103-放油孔；

50-储油腔，51-弹性储油囊，52-充油嘴，53-补偿器壳体，531-内凹槽，532-中空凸柱，54-活塞，541-外凹槽，55-第二密封圈，56-卡簧。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连通”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供了一种水下工作导电滑环，下面给出多个实施例对本实用新型提供的水下工作导电滑环进行详细描述。

实施例1

如图1所示，一种水下工作导电滑环，包括滑环壳体1、转轴2和碳刷4。其中，转轴2能够转动地安装在滑环壳体1中，转轴2的外侧面与滑环壳体1之间通过第一密封圈3密封，滑环壳体1的内部形成密封的内部腔体101；碳刷4安装在滑环壳体1的内部腔体101中，碳刷4与转轴2的外侧面相互接触。

转轴2运转时，碳刷4与转轴2的外侧面不停地相互接触，确保连续通电；转轴2的外侧面上连接有转子导线7，碳刷4上连接有定子导线8，以此实现连续通电传输信号的功能。更具体地说，转轴2通过轴承9支撑在滑环壳体1中，转轴2能够在滑环壳体1中转动，转轴2的外侧面上设有金属环，滑环壳体1的内部腔体101中安装有碳刷架6，碳刷4安装在碳刷架6上，转轴2运转时碳刷4与金属环不停地相互接触，确保连续通电；金属环上连接有转子导线7，碳刷4上连接有定子导线8，以此实现连续通电传输信号的功能。

为了确保导电滑环正常工作，导电滑环出厂时，滑环壳体1的内部腔体101中预填充有绝缘不导电的硅油，导电滑环在水下工作时，在外部水深压力作用下，转轴2的外侧面和滑环壳体1之间的第一密封圈3会承受向内部渗透的水压。为了避免水下工作时由于外部水深压力作用导致水渗漏到导电滑环的内部腔体101内，进而造成导电滑环短路，以致烧坏电气设备或造成数据传输不稳定、不可靠的问题。如图1所示，该水下工作导电滑环包括一压力补偿器5，压力补偿器5安装在滑环壳体1上，压力补偿器5具有储油腔50，储油腔50中填充有油压补偿介质，例如储油腔50中填充绝缘不导电的硅油作为油压补偿介质，滑环壳体1上开设有与滑环壳体1的内部腔体101连通的连通口102，储油腔50通过连通口102与滑环壳体1的内部腔体101连通。

在本实施例中，通过在导电滑环上连接一压力补偿器5，导电滑环在水下工作时，随着外部水压的不断变化，压力补偿器5的储油腔50中的油压补偿介质在外部的水的压力作用下，能够经滑环壳体1上的连通口102进入到滑环壳体1的内部腔体101中，也即压力补偿器5中的硅油补充到导电滑环的内部腔体101中，从而使得导电滑环的内部腔体101中的油压随着外部水压的变化而不断地同步变化，使得外部的水压与导电滑环内部腔体101内的油压始终处于平衡状态，从而确保外部的水流不会从第一密封圈3位置流入到导电滑环的内部腔体101中，也即杜绝外部的水向导电滑环内部腔体101渗漏的隐患，从而确保长期水下工作时导电滑环的碳刷4导电及数据传输的安全可靠，使得该导电滑环能够适用于深海水底工况使用。

如图1所示，该压力补偿器5包括弹性储油囊51和充油嘴52，弹性储油囊51具有储油腔50及与储油腔50连通的开口，充油嘴52连接在弹性储油囊51的开口处，充油嘴52与滑环壳体1上的连通口102连接。

在本实施例中，压力补偿器5的弹性储油囊51可以在水深压力作用下改变形状和体积，也即当水深压力较大时，外部水压会压着弹性储油囊51中的油压补偿介质(例如弹性储油囊51中填充绝缘不导电的硅油作为油压补偿介质)，经滑环壳体1上的连通口102，进入到滑环壳体1的内部腔体101中，使得外部水压与导电滑环的内部腔体101中的油压处于平衡状态，在此状态下，第一密封圈3外部的水的压力与导电滑环的内部腔体101中的油的压力是相等的，外部的水停止向导电滑环的内部腔体101渗透，从而确保导电滑环的内部腔体101中为干净的硅油，进而确保导电滑环的碳刷4导电及数据传输的安全可靠。

具体地，弹性储油囊51可以为橡胶储油囊，也即压力补偿器5采用橡胶制品油囊，橡胶储油囊具有良好的弹性，确保其能够在水深压力作用下发生弹性变形，使橡胶储油囊中的油压补偿介质经导电滑环上的连通口102进入到导电滑环的内部腔体101中，实现内外压力平衡。如图1所示，橡胶储油囊构造成球形或者椭球形，以利于橡胶储油囊发生弹性形变，避免橡胶储油囊内存在死角，且这种形状的橡胶储油囊，加工方便，成本低。当然，弹性储油囊51不限于为橡胶制品，其形状也不限于为球形或者椭球形，弹性储油囊51的材质和形状可以根据实际情况自行设计与调整。

为了实现弹性储油囊51与滑环壳体1连接，如图1所示，在弹性储油囊51的开口处连接有充油嘴52，充油嘴52为金属充油嘴，金属充油嘴插入滑环壳体1上的连通口102且与连通口102螺纹连接固定。采用螺纹连接结构，既使得压力补偿器5与滑环壳体1的装配方便，又确保两者连接牢固。为了便于充油嘴52顺利插入到滑环壳体1的连通口102处，可以将充油嘴52设计成沿充油嘴52的插入方向截面半径逐渐减小的锥形结构。

如图1所示，滑环壳体1包括中空外壳11、及分别安装在中空外壳11两端的端盖12和尾盖13，端盖12和中空外壳11之间设有第三密封圈14，尾盖13和中空外壳11之间设有第四密封圈15。端盖12上开设有用于安装转轴2的通孔，转轴2通过端盖12上的通孔安装到滑环壳体1中，转轴2的外侧面与端盖12之间、转轴2的外侧面与尾盖13之间均支撑有轴承9，确保转轴2能够在滑环壳体1中转动。转轴2的外侧面和端盖12之间设有第一密封圈3，尾盖13封闭中空外壳11的一端开口，从而实现在滑环壳体1内部形成密封的内部腔体101，避免填充在内部腔体101中的硅油向外泄漏。

如图1所示，转轴2的前端安装有转子法兰10，转子法兰10通过紧固螺钉与转轴2紧固连接，使得转轴2与转子法兰10同步旋转。将该导电滑环安装在设备上时，可以将导电滑环的转轴2与设备的旋转部件连接，利用设备的旋转部件带动转轴2转动；并将导电滑环的滑环壳体1与设备的固定部件连接，利用设备的固定部件固定滑环壳体1，从而利用导电滑环实现设备的旋转部件与固定部件之间传输数据信号的功能。

为了便于对滑环壳体1的内部腔体101中的硅油进行定期更换，如图1所示，滑环壳体1上开设有与滑环壳体1的内部腔体101连通的放油孔103，放油孔103处可拆卸地安装有堵头螺丝16。通过设置放油孔103，在定期维护时，使用干净的硅油定期更换导电滑环的内部腔体101内的硅油，防止导电滑环的碳刷4磨损造成导电粉尘在硅油内沉积，进而造成短路或信号传输故障。

具体地，如图1所示，滑环壳体1的尾盖13上开设有与滑环壳体1的内部腔体101连通的连通口102，压力补偿器5连接在尾盖13上的连通口102处。滑环壳体1的端盖12上开设有与滑环壳体1的内部腔体101连通的放油孔103，放油孔103处可拆卸地安装有堵头螺丝16。当然，也可以在滑环壳体1的左右两侧分别设置放油孔103，也即在滑环壳体1的端盖12和尾盖13上分别设置放油孔103。

当然，滑环壳体1的结构不限于为上述结构。在另一个实施例中，滑环壳体1包括中空外壳11、及分别安装在中空外壳11两端的端盖12和尾盖13，端盖12和中空外壳11之间设有第三密封圈14，尾盖13和中空外壳11之间设有第四密封圈15。端盖12和尾盖13上均设有用于安装转轴2的通孔，转轴2通过端盖12及尾盖13上的通孔安装到滑环壳体1中，转轴2的外侧面与端盖12之间、转轴2的外侧面与尾盖13之间均支撑有轴承9，利用轴承9支撑转轴2，实现转轴2在滑环壳体1中的转动。转轴2的外侧面和端盖12之间、及转轴2的外侧面和尾盖13之间均设有第一密封圈3，从而实现在滑环壳体1内部形成密封的内部腔体101，避免填充在内部腔体101中的硅油向外泄漏。

实施例2

本实施例与实施例1的不同在于，压力补偿器5的结构不同。如图2所示，压力补偿器5包括补偿器壳体53和活塞54，补偿器壳体53具有开口，活塞54活动安装在补偿器壳体53上且封闭补偿器壳体53的开口，补偿器壳体53和活塞54共同围合成储油腔50，补偿器壳体53上设有与储油腔50连通且用于连接滑环壳体1上的连通口102的连接结构。

在本实施例中，当导电滑环在水下工作时，假设现在工作水深是10米，导电滑环外部承受0.98bar水压，转轴2的外侧面和滑环壳体1之间的第一密封圈3也承受着0.98bar向内部渗透的水压。此时压力补偿器5工作，压力补偿器5外表接触表面也承受0.98bar压力的水压推力，推动压力补偿器5的活塞54向补偿器壳体53的内腔移动，使得压力补偿器5中的油压补偿介质(例如压力补偿器5的储油腔50中填充绝缘不导电的硅油作为油压补偿介质)，经滑环壳体1上的连通口102，进入到滑环壳体1的内部腔体101中；当压力补偿器5的储油腔50的内外压力相等时，活塞54停止移动，此状态下，第一密封圈3外部的水的压力与导电滑环的内部腔体101内的油的压力相等，外部的水停止向导电滑环的内部腔体101渗透，确保内部腔体101内为干净的硅油。当导电滑环继续下沉工作时，外部的水压会不断变化，此时，导电滑环的内部腔体101内的压力也同步变化，外部的水压与导电滑环内部腔体101内的油压始终处于平衡状态，从而保证长期水下工作时，没有水渗透到导电滑环内部，进而确保了导电滑环的碳刷4导电及数据传输的安全可靠。

为了确保活塞54相对补偿器壳体53移动时两者的密封性，如图2所示，活塞54的外周面上开设有外凹槽541，外凹槽541中安装有第二密封圈55，第二密封圈55与补偿器壳体53的内侧表面抵接密封，利用第二密封圈55确保活塞54和补偿器壳体53之间的密封性，防止压力补偿器5的储油腔50中的油压补偿介质泄漏出来。

为了防止活塞54在移动过程中从补偿器壳体53的开口处脱出，如图2所示，补偿器壳体53的开口端的内侧表面开设有内凹槽531，内凹槽531中安装有卡簧56，卡簧56用于限制活塞54从补偿器壳体53的开口处脱出。

为了实现压力补偿器5的补偿器壳体53与滑环壳体1连接，如图2所示，补偿器壳体53上设有用于与连通口102连接的连接结构，连接结构为带有外螺纹的中空凸柱532，中空凸柱532的中空腔与储油腔50连通，中空凸柱532插入连通口102且与连通口102螺纹连接固定。采用螺纹连接结构，既使得压力补偿器5与滑环壳体1的装配方便，又确保两者连接牢固。为了便于中空凸柱532顺利插入到滑环壳体1的连通口102处，可以在中空凸柱532上设计沿中空凸柱532的插入方向截面半径逐渐减小的锥形结构。

综上所述，本实用新型提供的水下工作导电滑环，通过在导电滑环上连接压力补偿器5，能够根据水深变化自动改变导电滑环内部腔体101内的油压，使导电滑环的内部腔体101内压力与外部水深压力处于平衡状态，从而确保外部水不会流入到导电滑环的内部腔体101内，使得该导电滑环可适用于深海水底工况使用。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。