用于深水雙輸出軸電機(jī)的磁耦合雙重密封及同步傳動(dòng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供用于深水雙輸出軸電機(jī)的磁耦合雙重密封及同步傳動(dòng)裝置，包括密封艙體以及位于密封艙體里的電機(jī)座、電纜密封連接端蓋、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，電纜密封連接端蓋安裝在電機(jī)座上，電纜密封連接端蓋的端部通過電纜密封端蓋密封，電機(jī)座里安裝電機(jī)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一傳動(dòng)單元、第二傳動(dòng)單元，第一傳動(dòng)單元包括磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子、磁耦合外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座、外轉(zhuǎn)子軸承支撐座，第二傳動(dòng)單元包括傳動(dòng)傘齒輪、傳動(dòng)直齒輪、鏈輪基座。本發(fā)明可在水深1500～10000米范圍內(nèi)輸出同步運(yùn)動(dòng)，密封效果好。
【專利說(shuō)明】用于深水雙輸出軸電機(jī)的磁耦合雙重密封及同步傳動(dòng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種傳動(dòng)裝置，具體地說(shuō)是深水條件的傳動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于深水中回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它的關(guān)鍵問題是如何解決電機(jī)輸出軸動(dòng)密封適應(yīng)水深1500?10000m (15?IOOMPa)的問題。對(duì)于水下動(dòng)密封的技術(shù)主要有四種方式，即:0形圈密封、O形圈與聚四氟乙烯滑環(huán)的組合密封、機(jī)械密封、磁流體密封，具體特點(diǎn)分別為:①一般橡膠O形圈密封壓力不能超過1.5MPa，同時(shí)，旋轉(zhuǎn)的線速度在3.5m / s以內(nèi)為宜；②組合密封的密封壓力為O?70MPa，可用于7000米以內(nèi)的水深，旋轉(zhuǎn)的線速度6m/s以內(nèi)；③磁流體密封，單級(jí)密封能力最大可為120kPa?180kPa，整個(gè)密封能力很難超越
1.5MPa，即水深150米；④機(jī)械密封，壓力可以達(dá)到45MPa，溫度為200°C?450°C，旋轉(zhuǎn)線速度高達(dá)150m / s，同樣，可用于水深不超過4500m。隨著水深的增加，電機(jī)動(dòng)密封承受的壓力越來(lái)越大，當(dāng)水深超過4500米時(shí)，這四種形式的動(dòng)密封均達(dá)不到密封要求，因而，進(jìn)行水下回轉(zhuǎn)軸動(dòng)密封的設(shè)計(jì)需要特殊考慮壓力變化對(duì)密封狀況的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供可在水深1500?10000米范圍內(nèi)輸出同步運(yùn)動(dòng)的用于深水雙輸出軸電機(jī)的磁耦合雙重密封及同步傳動(dòng)裝置。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明用于深水雙輸出軸電機(jī)的磁耦合雙重密封及同步傳動(dòng)裝置，其特征是:包括密封艙體以及位于密封艙體里的電機(jī)座、電纜密封連接端蓋、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，電纜密封連接端蓋安裝在電機(jī)座上，電纜密封連接端蓋的端部通過電纜密封端蓋密封，電機(jī)座里安裝電機(jī)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一傳動(dòng)單元、第二傳動(dòng)單元，第一傳動(dòng)單元包括磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子、磁耦合外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座、外轉(zhuǎn)子軸承支撐座，內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座與密封艙體相連，電機(jī)座與內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座相連，磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子安裝在內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座與電機(jī)座之間的空間里，外轉(zhuǎn)子軸承支撐座固定在密封艙體內(nèi)壁上，磁耦合外轉(zhuǎn)子通過深溝球軸承與外轉(zhuǎn)子軸承支撐座相連，磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子端部安裝內(nèi)磁塊，磁耦合外轉(zhuǎn)子端部安裝外磁塊，磁耦合外轉(zhuǎn)子端部位于磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子外部，且外磁塊與內(nèi)磁塊隔著內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座相對(duì)布置，磁I禹合外轉(zhuǎn)子上安裝輸出傘齒輪，電機(jī)的第一輸出軸與磁I禹合內(nèi)轉(zhuǎn)子相連，電機(jī)帶動(dòng)磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而在磁力的作用下帶動(dòng)磁耦合外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)輸出傘齒輪旋轉(zhuǎn)，第二傳動(dòng)單元包括傳動(dòng)傘齒輪、傳動(dòng)直齒輪、鏈輪基座，輸出傘齒輪與傳動(dòng)傘齒輪嚙合，輸出傘齒輪通過穿出密封艙體的傘齒輪軸連接位于密封艙體外的傳動(dòng)直齒輪，傳動(dòng)直齒輪通過直齒輪軸連接鏈輪基座，鏈輪基座上安裝鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸，鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸上安裝鏈條。
[0006]本發(fā)明還可以包括:
[0007]1、所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括第三傳動(dòng)單元、第四傳動(dòng)單元，第三傳動(dòng)單元與第一傳動(dòng)單兀結(jié)構(gòu)相同、對(duì)稱布置，所述的電機(jī)為雙輸出軸電機(jī)，電機(jī)的第二輸出軸與第三傳動(dòng)單元的與磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子相連；第四傳動(dòng)單元與第二傳動(dòng)單元結(jié)構(gòu)相同，第三傳動(dòng)單元的輸出傘齒輪與第四傳動(dòng)單元的傳動(dòng)傘齒輪嚙合。
[0008]2、傘齒輪軸與密封艙體之間通過動(dòng)密封填料密封。
[0009]3、密封艙體上固定有密封艙端蓋。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:本發(fā)明可在水深1500?10000米范圍內(nèi)輸出同步運(yùn)動(dòng)，密封
效果好。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1a為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1b為圖1a局部放大圖；
[0012]圖2為B-B局部視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0014]結(jié)合圖1?2，本發(fā)明由密封艙端蓋1、密封艙端蓋螺栓2、密封艙體3、磁耦合裝置地腳螺栓4、傳動(dòng)傘齒輪5、傘齒輪軸承座6、傘齒輪軸7、傳動(dòng)直齒輪8、直齒輪軸9、鏈輪基座10、鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸11、鏈輪12、鏈條13、動(dòng)密封填料(O形圈聚四氟乙烯)14、外磁塊15、內(nèi)磁塊16、左端電機(jī)固定螺釘17、輸出傘齒輪18、傘齒輪平鍵19、深溝球軸承20、外轉(zhuǎn)子軸承支撐座21、磁耦合外轉(zhuǎn)子22、內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座23、內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋聯(lián)接螺釘24、磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子25、定子密封圈26、電機(jī)軸緊定螺釘27、電機(jī)軸平鍵28、電機(jī)座29、雙輸出軸電機(jī)
30、電機(jī)密封端蓋連接螺栓31、右端電機(jī)固定螺釘32、電機(jī)密封端蓋33、水密電纜接頭34、電纜密封端蓋35、電纜密封端蓋橡膠密封圈36、電纜密封端蓋固定螺栓37、螺栓墊片38、電纜密封連接端蓋39、電纜密封連接端蓋密封圈40、電機(jī)輸出軸41組成。首先，將電機(jī)固定在電機(jī)座中，電機(jī)座與定子通過定子密封圈將電機(jī)輸出軸與外界海水隔離，將電機(jī)輸出軸的動(dòng)密封轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄗ优c電機(jī)座之間的靜密封，靜密封的密封效果明顯好于現(xiàn)動(dòng)密封的效果，它能夠適應(yīng)任何水深的密封。其次，電機(jī)輸出軸帶動(dòng)內(nèi)磁塊旋轉(zhuǎn)，內(nèi)磁塊磁場(chǎng)的變化通過磁場(chǎng)耦合帶動(dòng)外磁塊旋轉(zhuǎn)，內(nèi)磁塊與外磁塊之間通過定子相互隔離，外磁塊浸入水中，內(nèi)磁塊被定子密封不與水接觸，因而是非接觸的；外磁塊帶動(dòng)左右兩傘齒輪旋轉(zhuǎn)，從而輸出同步轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使得傳動(dòng)軸通過密封艙壁面，進(jìn)行第二道填料動(dòng)密封，實(shí)現(xiàn)深水雙輸出軸電機(jī)的磁耦合雙重密封。
[0015]整個(gè)裝置完全對(duì)稱，只敘述裝置一側(cè)的結(jié)構(gòu)組成，從中間部分開始敘述。水密電纜接頭34中接入電纜及其控制型號(hào)線，水密電纜接頭34嵌入在電纜密封端蓋35中，電纜密封端蓋35通過電纜密封端蓋固定螺栓37與電纜密封連接端蓋39連接，并壓緊電纜密封端蓋橡膠密封圈36將其密封。電纜密封連接端蓋39通過螺紋與主體電機(jī)座29進(jìn)行連接。雙輸出軸電機(jī)30通過右端電機(jī)固定螺釘32與電機(jī)密封端蓋33相連，電機(jī)密封端蓋33通過電機(jī)密封端蓋連接螺栓31與電機(jī)座29主體相連接。電機(jī)座29通過內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋聯(lián)接螺釘24與內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座23連接，內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座23通過地腳螺栓與密封艙體3連接，由此可見電機(jī)座29已近完全固定。雙輸出軸電機(jī)30完全固定后伸出電機(jī)輸出軸41通過電機(jī)軸平鍵28并且有電機(jī)軸緊定螺釘27加固與磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子25連接，到此磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子25將與電機(jī)輸出軸41同步轉(zhuǎn)動(dòng)。磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子25旋轉(zhuǎn)，內(nèi)磁塊16固定在內(nèi)轉(zhuǎn)子25外壁面上，將與磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子25 —同轉(zhuǎn)動(dòng)，使得磁場(chǎng)方向改變。外磁塊15固定在磁耦合外轉(zhuǎn)子22內(nèi)壁面處，所以外部的磁耦合外轉(zhuǎn)子22中外磁塊15將受到這個(gè)磁力線的變化，通過磁場(chǎng)耦合將隨著磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子25產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子25與磁耦合外轉(zhuǎn)子22由內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座23隔離開，處于非接觸狀態(tài)。根據(jù)磁耦合的原理為了提高磁耦合的傳動(dòng)效率，所以將內(nèi)外磁塊的距離減小，而且將內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋的壁厚盡量薄，都是為了提高磁耦合的傳動(dòng)效率。磁耦合外轉(zhuǎn)子22通過深溝球軸承20位于外轉(zhuǎn)子軸承支撐座21上，外轉(zhuǎn)子軸承支撐座21上通過地腳螺栓固定在密封艙體3上。磁耦合外轉(zhuǎn)子22通過傘齒輪平鍵19與傘齒輪18相連接，傘齒輪18帶動(dòng)與其配合的傳動(dòng)傘齒輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)傘齒輪5與傘齒輪傳動(dòng)軸7連接。傘齒輪傳動(dòng)軸7穿過密封艙體3，采用調(diào)料動(dòng)密封如局部放大圖1所示，傘齒輪傳動(dòng)軸7架在傘齒輪軸承座6上與傳動(dòng)直齒輪8相連接，最終傳動(dòng)到鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸11，以鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸11帶動(dòng)鏈條13，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)輸出。
[0016]工作原理:用于深水的電機(jī)驅(qū)動(dòng)磁耦合非接觸式繩纜卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)工作過程分為電機(jī)、磁耦合轉(zhuǎn)子、傳動(dòng)鏈三個(gè)順序轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)鏈轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)繩實(shí)現(xiàn)輸出同步運(yùn)動(dòng)，具體如下:
[0017]I)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)電信號(hào)通過水密電纜接頭34輸送到電機(jī)上控制電機(jī)輸出軸41轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)30由電機(jī)固定螺釘17固定在電機(jī)座29上，電機(jī)座29由內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋聯(lián)接螺釘24固定在內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋基座23上，內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座23是用地腳螺栓4固定在基座上，因而，電機(jī)30為固定狀態(tài)，電機(jī)通電后電機(jī)輸出軸41將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0018]2)磁f禹合轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)輸出軸41轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)磁I禹合內(nèi)轉(zhuǎn)子25轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)磁塊16鑲嵌在磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子25外壁處，磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子25旋轉(zhuǎn)，使得磁場(chǎng)方向改變，外部的磁耦合外轉(zhuǎn)子22中外磁塊15將受到這個(gè)磁力線的變化，通過磁場(chǎng)耦合將隨著磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子25產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子25與磁耦合外轉(zhuǎn)子22由內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座23隔離開，處于非接觸狀態(tài)，因此，稱為磁耦合非接觸驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，密封可靠性大大提高。
[0019]3)傳動(dòng)鏈密封外部的磁耦合外轉(zhuǎn)子22通過傘齒輪平鍵19帶動(dòng)傘齒輪18旋轉(zhuǎn)，傘齒輪18帶動(dòng)與其配合的傳動(dòng)傘齒輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)傘齒輪5與傘齒輪傳動(dòng)軸7連接。傘齒輪傳動(dòng)軸7穿過密封艙體3，采用調(diào)料動(dòng)密封如局部放大圖1b所示，傘齒輪傳動(dòng)軸7架在傘齒輪軸承座6上與傳動(dòng)直齒輪8相連接，最終傳動(dòng)到鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸11，以鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸11帶動(dòng)鏈條13，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)輸出。
【權(quán)利要求】
1.用于深水雙輸出軸電機(jī)的磁耦合雙重密封及同步傳動(dòng)裝置，其特征是:包括密封艙體以及位于密封艙體里的電機(jī)座、電纜密封連接端蓋、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，電纜密封連接端蓋安裝在電機(jī)座上，電纜密封連接端蓋的端部通過電纜密封端蓋密封，電機(jī)座里安裝電機(jī)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一傳動(dòng)單元、第二傳動(dòng)單元，第一傳動(dòng)單元包括磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子、磁耦合外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座、外轉(zhuǎn)子軸承支撐座，內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座與密封艙體相連，電機(jī)座與內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座相連，磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子安裝在內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座與電機(jī)座之間的空間里，外轉(zhuǎn)子軸承支撐座固定在密封艙體內(nèi)壁上，磁耦合外轉(zhuǎn)子通過深溝球軸承與外轉(zhuǎn)子軸承支撐座相連，磁I禹合內(nèi)轉(zhuǎn)子端部安裝內(nèi)磁塊，磁I禹合外轉(zhuǎn)子端部安裝外磁塊，磁I禹合外轉(zhuǎn)子端部位于磁I禹合內(nèi)轉(zhuǎn)子外部，且外磁塊與內(nèi)磁塊隔著內(nèi)轉(zhuǎn)子密封蓋及其基座相對(duì)布置，磁耦合外轉(zhuǎn)子上安裝輸出傘齒輪，電機(jī)的第一輸出軸與磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子相連，電機(jī)帶動(dòng)磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而在磁力的作用下帶動(dòng)磁耦合外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)輸出傘齒輪旋轉(zhuǎn)，第二傳動(dòng)單元包括傳動(dòng)傘齒輪、傳動(dòng)直齒輪、鏈輪基座，輸出傘齒輪與傳動(dòng)傘齒輪嚙合，輸出傘齒輪通過穿出密封艙體的傘齒輪軸連接位于密封艙體外的傳動(dòng)直齒輪，傳動(dòng)直齒輪通過直齒輪軸連接鏈輪基座，鏈輪基座上安裝鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸，鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸上安裝鏈條。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于深水雙輸出軸電機(jī)的磁耦合雙重密封及同步傳動(dòng)裝置，其特征是:所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括第三傳動(dòng)單元、第四傳動(dòng)單元，第三傳動(dòng)單元與第一傳動(dòng)單兀結(jié)構(gòu)相同、對(duì)稱布置,所述的電機(jī)為雙輸出軸電機(jī)，電機(jī)的第二輸出軸與第三傳動(dòng)單兀的與磁耦合內(nèi)轉(zhuǎn)子相連；第四傳動(dòng)單元與第二傳動(dòng)單元結(jié)構(gòu)相同，第三傳動(dòng)單元的輸出傘齒輪與第四傳動(dòng)單元的傳動(dòng)傘齒輪嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于深水雙輸出軸電機(jī)的磁耦合雙重密封及同步傳動(dòng)裝置，其特征是:傘齒輪軸與密封艙體之間通過動(dòng)密封填料密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于深水雙輸出軸電機(jī)的磁耦合雙重密封及同步傳動(dòng)裝置，其特征是:密封艙體上固定有密封艙端蓋。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于深水雙輸出軸電機(jī)的磁耦合雙重密封及同步傳動(dòng)裝置，其特征是:密封艙體上固定有密封艙端蓋。
【文檔編號(hào)】H02K5/12GK103795171SQ201410055328
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】張波, 王茁, 陸洋, 王濤, 田建平, 孫立波, 周英輝, 于海軍, 郭石宇, 于丹丹, 胡朝陽(yáng), 孟凡東 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)