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一种应用于潜艇中轴机体之间的机封结构及方法

申请号 CN202010460967.3 申请日 2020-05-27 公开(公告)号 CN111486234A 公开(公告)日 2020-08-04
申请人 伊格曼(苏州)密封科技有限公司; 发明人 丛小青; 李奎;
摘要 本 发明 公开了一种应用于潜艇 中轴 与 机体 之间的机封结构,涉及潜艇用机封技术领域,包括:轴套、非补偿环、补偿环主体、填料单元、填充料。填料单元具有下腔与上腔,上腔与下腔贯通填料单元,轴体穿过上腔与下腔。填充料设置在上腔中的 侧壁 周围。当非补偿环与补偿环主体中的补偿环组件处于破损或接近于破损状态时,通过向下 挤压 填充料的补救方式,不仅使填充料 变形 密封住填料单元与轴套之间存在的缝隙,进而阻止 海 水 沿着轴套外表面与补偿环主体内表面渗透至潜艇的艇仓,还通过向下的压 力 加强了填料单元下端面以及与该填料单元下端面相 接触 的部件上端面(指压盖上端面)的紧密程度,进一步加强了密封效果,使得 海水 难以进入潜艇中艇仓。
权利要求

1.一种应用于潜艇中轴机体之间的机封结构,其中,包括:
轴套,所述轴套套设在轴体上,所述轴套上具有:
安装口;
非补偿环,所述非补偿环安装在所述安装口中;
补偿环主体,所述补偿环主体套设在所述轴套上,所述补偿环主体具有:
补偿环组件,所述补偿环组件与所述非补偿环紧密贴合;填料单元,所述填料单元设置在所述补偿环主体上,所述填料单元具有:
下腔;
上腔,所述上腔与所述下腔连通,所述上腔与所述下腔贯通所述填料单元,所述轴套穿过所述上腔与所述下腔;
填充料,所述填充料设置在所述上腔中的侧壁周围。
2.根据权利要求1所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构,其中,所述上腔与所述下腔为圆形,所述上腔孔径大于所述下腔孔径,构成阶梯状,所述填充料设置在所述上腔中的底壁上。
3.根据权利要求1所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构,其中,所述填料单元的下腔与所述轴套间隙配合。
4.根据权利要求1所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构,其中,所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括:
封挡圈;
所述轴套还具有:
安装槽,所述滑槽环绕所述安装口,并与所述安装口相连通,所述封挡圈设置在所述安装槽中,紧密贴合所述非补偿环。
5.根据权利要求1所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构,其中,所述轴套还具有:
硬质合金,所述硬质合金通过喷涂或通过嵌入的方式在所述轴套上形成,所述硬质合金与所述填充料相对应。
6.根据权利要求1所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构,其中,所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括:
压盖,所述压盖设置在所述填料单元与补偿环主体之间,所述压盖具有:
第一型腔,所述补偿环主体穿设在所述第一型腔中;
第二型腔,位于上方的所述第二型腔连通位于下方所述第一型腔,所述第二型腔大于所述第一型腔,所述填料单元设置在该第二型腔中。
7.根据权利要求6所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构,其中,所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括:
盖板,所述盖板设置在所述填料单元上方,所述盖板位于所述填充料上,所述盖板上具有具有:
通孔;
压紧件,所述压紧件穿过所述通孔与所述压盖螺纹连接。
8.根据权利要求7所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构,其中,所述压紧件与所述通孔的连接方式采用螺纹连接或者在所述盖板与所述压盖之间设置支撑弹件。
9.根据权利要求6所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构,其中,所述填料单元上还具有:
平衡腔;
封堵腔,所述封堵腔为半开放式结构,所述封堵腔面向侧端的所述压盖;
所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括:
平衡弹件,所述平衡弹件连接所述平衡腔与所述盖板;
密封圈,所述密封圈安装在所述封堵腔中,所述密封圈紧密贴合所述压盖。
10.根据权利要求6所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构,其中,所述压盖还具有:
第三型腔,所述第三型腔位于所述第一型腔下方,所述第三型腔连通所述第一型腔,所述第三型腔大于所述第一型腔,所述补偿环主体穿过在所述第三型腔,所述第三型腔与所述补偿环主体之间具有空隙;
所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括:
挡圈;
封堵圈,所述挡圈与所述封堵圈分别设置在所述第三型腔与所述补偿环主体之间的空隙中。

说明书全文

一种应用于潜艇中轴机体之间的机封结构及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及潜艇用机封技术领域,特别涉及一种应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构。

背景技术

[0002] 潜艇中具有密封轴体与机体之间的密封结构。由至少一对垂直于轴体的端面在流体和补偿机构弹力(或磁力)的作用及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成防止流体泄漏的结构。
[0003] 目前的密封结构主要包括套设在轴体上的轴套以及套设在轴套上的补偿环主体,补偿环主体上设有的补偿环组件与轴套上设有的非补偿环相互紧密接触
[0004] 潜艇在海中需要下沉与上浮,随着落差产生的变化产生较大压差,因此潜艇中的密封结构需要承受较大高压。进而随着潜艇在海洋中的实际应用,中颗粒杂质不可避免的会随着密封结构的使用以及海水压力进入密封结构中,在长时间使用下渗透至补偿环组件与非补偿环之间,导致补偿环组件与非补偿环磨损破坏,造成密封失效。此外,潜艇受到较强冲击时同样也会影响补偿环组件与非补偿环的密封性能,造成密封失效,使得海水进入潜艇中的艇仓。

发明内容

[0005] 本发明目的之一是解决现有技术中的补偿环组件与非补偿环因颗粒杂质、冲击造成密封失效,使得海水进入潜艇中艇仓的问题。
[0006] 本发明目的之二是提供一种应用于潜艇中轴与机体之间的机封方法。
[0007] 为达到上述目的之一,本发明采用以下技术方案:一种应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构,其中,包括:轴套,所述轴套套设在轴体上,所述轴套上具有:安装口;非补偿环,所述非补偿环安装在所述安装口中,所述安装口半包裹所述非补偿环;补偿环主体,所述补偿环主体套设在所述轴套上,所述补偿环主体具有:补偿环组件,所述补偿环组件与所述非补偿环紧密贴合;填料单元,所述填料单元设置在所述补偿环主体上,所述填料单元具有:下腔;上腔,所述上腔与所述下腔连通,所述上腔与所述下腔贯通所述填料单元,轴体穿过所述上腔与所述下腔;填充料,所述填充料设置在所述上腔中的侧壁周围。所述填充料为在外力下产生形变的结构物,所述填充料与所述轴套间隙配合。
[0008] 在上述技术方案中,本发明实施例在当非补偿环与补偿环主体中的补偿环组件处于破损或接近于破损状态时,向下挤压补偿环主体上方填料单元中的填充料,使得填充料在外力作用下产生形变,紧贴住轴套,由原先填充料与轴套的间隙配合转变成过盈配合,实现轴套与填料单元之间的密封,通过这种补救措施来阻止海水进入艇仓。
[0009] 通过填充料与轴套间隙配合能避免应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构在正常使用时对填充料的磨损,使得填充料在补救时能保持最大的有效时长。
[0010] 进一步地,在本发明实施例中,所述上腔与所述下腔为圆形,所述上腔孔径大于所述下腔孔径,构成阶梯状,所述填充料设置在所述上腔中的底壁上。
[0011] 进一步地,在本发明实施例中,所述填料单元的下腔与所述轴套间隙配合。
[0012] 进一步地,在本发明实施例中,所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括:封挡圈;所述轴套还具有:安装槽,所述滑槽环绕所述安装口,并与所述安装口相连通,所述封挡圈设置在所述安装槽中,紧密贴合所述非补偿环。用于实现所述非补偿环与所述轴套之间的密封。
[0013] 进一步地,在本发明实施例中,所述轴套还具有:硬质合金,所述硬质合金通过喷涂或通过嵌入的方式在所述轴套上形成,所述硬质合金与所述填充料相对应。
[0014] 进一步地,在本发明实施例中,所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括:压盖,所述压盖边部位置连接在潜艇中的机体上,所述压盖设置在所述填料单元与补偿环主体之间,所述压盖具有:第一型腔,所述补偿环主体穿设在所述第一型腔中;第二型腔,位于上方的所述第二型腔连通位于下方所述第一型腔,所述第二型腔大于所述第一型腔,所述填料单元设置在该第二型腔中。
[0015] 更进一步地,在本发明实施例中,所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括:盖板,所述盖板设置在所述填料单元上方,所述盖板位于所述填充料上,所述盖板上具有具有:通孔;压紧件,所述压紧件穿过所述通孔与所述压盖螺纹连接。
[0016] 更进一步地,在本发明实施例中,所述压紧件与所述通孔的连接方式采用螺纹连接或者在所述盖板与所述压盖之间设置支撑弹件。
[0017] 更进一步地,在本发明实施例中,所述填料单元上还具有:平衡腔;封堵腔,所述封堵腔为半开放式结构,所述封堵腔面向侧端的所述压盖;所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括:平衡弹件,所述平衡弹件连接所述平衡腔与所述盖板;密封圈,所述密封圈安装在所述封堵腔中,所述密封圈紧密贴合所述压盖。用于实现所述填料单元与所述压盖之间的密封。
[0018] 更进一步地,在本发明实施例中,所述压盖还具有:第三型腔,所述第三型腔位于所述第一型腔下方,所述第三型腔连通所述第一型腔,所述第三型腔大于所述第一型腔,所述补偿环主体穿过在所述第三型腔,所述第三型腔与所述补偿环主体之间具有空隙;所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括:挡圈;封堵圈,所述挡圈与所述封堵圈分别设置在所述第三型腔与所述补偿环主体之间的空隙中。用于实现所述第三型腔与所述补偿环主体之间的密封。
[0019] 进一步地,在本发明实施例中,所述填充料采用纤维,所述密封圈、封挡圈、封堵圈、挡圈均采用氟橡胶
[0020] 更进一步地,在本发明实施例中,所述压盖具有:方向朝下的密封口;对接口;所述应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括:弹性构件,所述弹性构件连接所述对接口与所述补偿环主体;O型圈,所述O型圈设置在所述密封口上,用于实现所述压盖与潜艇中机体的密封。
[0021] 本发明的有益效果是:
[0022] 当非补偿环与补偿环主体中的补偿环组件处于破损或接近于破损状态时,本发明通过向下挤压填充料的补救方式,不仅使填充料变形密封住填料单元与轴套之间存在的缝隙,进而阻止海水沿着轴套外表面与补偿环主体内表面渗透至潜艇的艇仓,还通过向下的压力加强了填料单元下端面以及与该填料单元下端面相接触的部件上端面(指压盖上端面)的紧密程度,进一步加强了密封效果,使得海水难以进入潜艇中艇仓。
[0023] 经试验结果:在原实际使用中,原机封结构承受的压力为一般不能超过3MPA(水下300米),如超过这个界限,则有可能会加剧原机封结构中非补偿环与补偿环组件的磨损,减少使用寿命,甚至还会有可能直接破损造成海水渗透艇仓,但通过本申请的补救方式后,本申请的机封结构所能承受的最大压力为5MPA(水下500米),不仅加强了潜艇机封结构的密封性能,加强安全保障,使得潜艇能在更深的水位中工作,还保证机封结构在该界限下的最大有效利用时长。
[0024] 为达到上述目的之二,本发明采用以下技术方案:一种应用于潜艇中轴与机体之间的机封方法,包括以下步骤:
[0025] 当非补偿环与补偿环主体中的补偿环组件处于破损或接近于破损状态时,向下挤压补偿环主体上方填料单元中的填充料,使得填充料在外力作用下产生形变,紧贴住轴套,由原先填充料与轴套的间隙配合转变成过盈配合,实现轴套与填料单元之间的密封。
[0026] 进一步地,在本发明实施例中,挤压填充料的具体过程为:旋转压紧件,使得压紧件沿填料单元下压盖的螺纹方向向下旋进,进而使得压紧件抵住填充料上的盖板向下压紧填充料,使得填充料产生形变。
[0027] 进一步地,在本发明实施例中,填充料产生形变的同时,设置在压盖上,用于支撑盖板的支撑弹件也产生压紧变形。
[0028] 进一步地,在本发明实施例中,向下挤压填充料时使得压盖与填料单元上下端面的连接更为紧密,并且还通过压盖与填料单元左右端面的密封圈进一步加强了密封性能。附图说明
[0029] 图1为本发明实施例应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构的结构示意图。
[0030] 图2为本发明实施例轴套的结构示意图。
[0031] 图3为本发明实施例补偿环主体的结构示意图。
[0032] 图4为本发明实施例压盖的结构示意图。
[0033] 图5为本发明实施例填料单元的结构示意图。
[0034] 附图中
[0035] 10、轴套                   11、安装口                 12、安装槽
[0036] 13、硬质合金
[0037] 20、非补偿环
[0038] 30、补偿环主体             31、补偿环组件
[0039] 40、压盖                   41、第一型腔               42、第二型腔
[0040] 43、第三型腔               44、密封口                 45、对接口
[0041] 50、填料单元               51、下腔                   52、上腔
[0042] 53、平衡腔                 54、封堵腔
[0043] 60、填充料                 70、盖板                   80、压紧件
[0044] 90、支撑弹件               100、平衡弹件              110、密封圈
[0045] 120、封挡圈                130、封堵圈                140、挡圈
[0046] 150、弹性构件

具体实施方式

[0047] 为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述,及优点更加清楚明白,以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,仅仅用以解释本发明实施例,并不用于限定本发明实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0048] 在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“中”“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”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发明和简化描述,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发明的限制。此外,术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0049] 在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“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;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0050] 出于简明和说明的目的,实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中,很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是。对于本领域普通技术人员,这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中,没有详细地描述公知应用于潜艇中轴与机体之间的机封方法和结构,以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外,所有实施例可以互相结合使用。
[0051] 实施例一:
[0052] 一种应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构,其中,包括:轴套10、非补偿环20、补偿环主体30、填料单元50、填充料60。
[0053] 轴套10为中空结构,轴套10套设在轴体上,轴套10上具有安装口11。
[0054] 非补偿环20安装在安装口11中,安装口11半包裹非补偿环20。
[0055] 补偿环主体30套设在轴套10上,补偿环主体30具有补偿环组件31,补偿环组件31与非补偿环20紧密贴合。
[0056] 填料单元50设置在补偿环主体30上,填料单元50具有下腔51与上腔52,上腔52与下腔51连通,上腔52与下腔51贯通填料单元50,轴体穿过上腔52与下腔51。
[0057] 填充料60设置在上腔52中的侧壁周围。填充料60为在外力下产生形变的结构物,填充料60与轴套10间隙配合。
[0058] 当非补偿环20与补偿环主体30中的补偿环组件31处于破损或接近于破损状态时,向下挤压补偿环主体30上方填料单元50中的填充料60,使得填充料60在外力作用下产生形变,紧贴住轴套10,由原先填充料60与轴套10的间隙配合转变成过盈配合,实现轴套10与填料单元50之间的密封,通过这种补救措施来阻止海水进入艇仓。
[0059] 通过填充料60与轴套10间隙配合能避免应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构在正常使用时对填充料60的磨损,使得填充料60在补救时能保持最大的有效时长。
[0060] 本发明通过向下挤压填充料60的补救方式,不仅使填充料60变形密封住填料单元50与轴套10之间存在的缝隙,进而阻止海水沿着轴套10外表面与补偿环主体30内表面渗透至潜艇的艇仓,还通过向下的压力加强了填料单元50下端面以及与该填料单元50下端面相接触的部件上端面(指压盖40上端面)的紧密程度,进一步加强了密封效果,使得海水难以进入潜艇中艇仓。
[0061] 经试验结果:通过这种补救方式后,本申请的机封结构所能承受的最大压力为5MPA(水下500米),而为保证机封结构的最大有效利用时长,实际使用承受的压力为一般不超过3MPA(水下300米)。
[0062] 优选地,上腔52与下腔51为圆形,上腔52孔径大于下腔51孔径,构成阶梯状,填充料60设置在上腔52中的底壁上。
[0063] 优选地,填料单元50的下腔51与轴套10间隙配合。
[0064] 优选地,应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括封挡圈120。轴套10还具有安装槽12,滑槽环绕安装口11,并与安装口11相连通,封挡圈120设置在安装槽12中,紧密贴合非补偿环20。用于实现非补偿环20与轴套10之间的密封。
[0065] 优选地,轴套10还具有硬质合金13,硬质合金13为通过喷涂在轴套10上形成的构造,或提前成型通过嵌入的方式嵌入在轴套10上形成的构造,硬质合金13与填充料60相对应。通过硬质合金13的坚硬、耐磨特性,使得填充料60在形变紧贴硬质合金13后,硬质合金13不发生形变产生额外缝隙,以及在硬质合金13与填充料60之间难以产生颗粒物,降低填充料60被提前磨坏的可能性。
[0066] 优选地,应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括压盖40,压盖40边部位置连接在潜艇中的机体上,压盖40设置在填料单元50与补偿环主体30之间,压盖40具有第一型腔41和第二型腔42,补偿环主体30穿设在第一型腔41中。位于上方的第二型腔42连通位于下方第一型腔41,第二型腔42大于第一型腔41,填料单元50设置在该第二型腔42中。
[0067] 更优选地,应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括盖板70和压紧件80,盖板70设置在填料单元50上方,盖板70位于填充料60上,盖板70上具有具有通孔。压紧件80穿过通孔与压盖40螺纹连接。
[0068] 更优选地,压紧件80与通孔的连接方式采用螺纹连接或者在盖板70与压盖40之间设置支撑弹件90。
[0069] 更优选地,填料单元50上还具有平衡腔53和封堵腔54,封堵腔54为半开放式结构,封堵腔54面向侧端的压盖40。应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括平衡弹件100与密封圈110,平衡弹件100连接平衡腔53与盖板70。密封圈110安装在封堵腔54中,密封圈110紧密贴合压盖40。用于实现填料单元50与压盖40之间的密封。
[0070] 采用支撑弹件90与平衡弹件100同时支撑盖板70,有利于避免潜艇受到冲击时保持盖板70的稳定性,降低填充料60被盖板70下压产生形变导致经常被动使用的可能性,有利于保证填充料60具有最大有效利用(密封)时长。
[0071] 在填充料60形变向下产生挤压力时,压盖40的上端面与填料单元50的下端面贴合的更为紧密,有利于加强密封性能,并且在压盖40的上端面与填料单元50的下端面可能发生渗水的情况下,还能进一步通过压盖40与填料单元50左右端面的密封圈110阻挡。此外,还能将密封圈110设置在压盖40的上端面与填料单元50的下端面之间,同样能够加强密封圈110对压盖40的上端面与填料单元50的下端面的密封效果。
[0072] 更优选地,压盖40还具有第三型腔43,第三型腔43位于第一型腔41下方,第三型腔43连通第一型腔41,第三型腔43大于第一型腔41,补偿环主体30穿过在第三型腔43,第三型腔43与补偿环主体30之间具有空隙。应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括挡圈
140和封堵圈130,挡圈140与封堵圈130分别设置在第三型腔43与补偿环主体30之间的空隙中。用于实现第三型腔43与补偿环主体30之间的密封。
[0073] 优选地,填充料60采用碳纤维,密封圈110、封挡圈120、封堵圈130、挡圈140均采用氟橡胶。
[0074] 更优选地,压盖40具有方向朝下的密封口44与对接口45。应用于潜艇中轴与机体之间的机封结构还包括弹性构件150和O型圈,弹性构件150连接对接口45与补偿环主体30。O型圈设置在密封口44上,用于实现压盖40与潜艇中机体的密封。
[0075] 一种应用于潜艇中轴与机体之间的机封方法,包括以下步骤:
[0076] 当非补偿环20与补偿环主体30中的补偿环组件31处于破损或接近于破损状态时,向下挤压补偿环主体30上方填料单元50中的填充料60,使得填充料60在外力作用下产生形变,紧贴住轴套10,由原先填充料60与轴套10的间隙配合转变成过盈配合,实现轴套10与填料单元50之间的密封。
[0077] 优选地,挤压填充料60的具体过程为:旋转压紧件80,使得压紧件80沿填料单元50下压盖40的螺纹方向向下旋进,进而使得压紧件80抵住填充料60上的盖板70向下压紧填充料60,使得填充料60产生形变。
[0078] 优选地,填充料60产生形变的同时,设置在压盖40上,用于支撑盖板70的支撑弹件90也产生压紧变形。
[0079] 优选地,向下挤压填充料60时使得压盖40与填料单元50上下端面的连接更为紧密,并且还通过压盖40与填料单元50左右端面的密封圈110进一步加强了密封性能。
[0080] 尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述,以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明,但是本发明不仅限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员而言,只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内,一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。