CN107477181A - 一种水下密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下密封结构，主要应用于海洋工程装备、海流能发电等技术领域。本发明的水下密封结构，由常规密封结构和保险密封结构构成，所述保险密封结构具有非密封状态和密封状态；正常工作状态下，由所述常规密封结构实现密封，所述保险密封结构处于非密封状态；在常规密封结构失效后，所述保险密封结构切换至密封状态。保险密封结构在常规密封结构失效后，使海洋工程装备、海流能发电设备等继续正常运行一段时间，以避免昂贵的设备因密封失效受损，并且由保险密封结构提供了更换或维护常规密封结构的时间与空间。

Description

一种水下密封结构

技术领域

本发明涉及一种水下密封结构，主要应用于海洋工程装备、海流能发电等技术领域。

背景技术

海洋工程装备、海洋新能源产业是属于海洋战略新兴产业的重要组成部分；开发和利用海洋资源，发展海洋经济，以及开发利用可再生能源已成为应对全球能源危机、解决环境污染问题、实现社会经济可持续发展的重要手段。海流能是一种储量丰富的可再生能源，海流能发电装置就是一种以捕获海水动能来发电的方式来开发利用海流能的装置。

对于某些海洋工程装备和海流能发电装置来说，水下密封方法是其关键技术之一。海洋工程装备和海流能发电装置所处的恶劣工况条件使得更换密封件不方便、成本高，一旦密封件失效后果比较严重；所以所采用的水下密封方法必须能保证机组可以长时间地在水下工作。但是，复杂的水下密封方法又会引起过多的功率损耗，导致机组效率的降低。

根据被密封部件间是否存在相对运动，水下密封方法可分为静密封和动密封两种方法。静密封通常使用如电缆线的出头、液压管的接头等构件来进行密封，静密封方法相对简单而且成熟。考虑到需要保证密封的可靠性和长久性，以及需要保证密封件的摩擦损耗尽量小用以保证海流能发电装置较高的效率和较好的启动特性，与采用静密封方法相比，叶轮（叶片和轮毂统称叶轮）的主轴与机舱之间采用动密封方法的难度比较大。

现有的某些海洋工程装备和海流能发电装置的水下密封方法通常采用普通的组合油封方法或者浮动式机械密封方法来进行密封。对于组合油封方法来讲，在海流能发电装置内外部压差作用下，密封件磨损较快，随着密封件的磨损和失效，将导致海水渗漏进入机舱内部，损坏主轴轴承和齿轮箱等传动部件；对于流能发电装置来说，会进一步损坏发电机。浮动式机械密封方法对海流能发电装置的加工精度和安装工艺的要求比较高，损坏后更换更加不易。间接地提高了海洋工程装备和海流能发电装置的加工成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的水下密封结构，以解决现有技术中水下密封的技术缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种水下密封结构，包括常规密封结构和保险密封结构，所述保险密封结构具有非密封状态和密封状态；正常工作状态下，由所述常规密封结构实现密封，所述保险密封结构处于非密封状态；在常规密封结构失效后，所述保险密封结构切换至密封状态。

一种优选的实施例，所述保险密封结构包括环状密封圈、气泵系统、控制系统以及漏水检测传感器，所述环状密封圈由柔性材料制成，所述环状密封圈内部为充气腔，所述气泵系统与所述充气腔连通，所述控制系统分别与气泵系统和漏水检测传感器连接。

一种优选的实施例，所述环状密封圈的内圈设有至少一圈密封唇。

一种优选的实施例，所述环状密封圈的内圈设有两圈密封唇。

一种优选的实施例，所述密封唇上设有耐磨涂层。

一种优选的实施例，所述耐磨涂层为聚四氟乙烯。

一种优选的实施例，所述环状密封圈的外圈设有硬质骨架。

一种优选的实施例，所述保险密封结构包括保险密封圈，所述保险密封圈由吸水膨胀橡胶制成。

一种优选的实施例，所述保险密封圈的内圈设有耐磨层。

一种优选的实施例，所述保险密封结构包括浮动密封结构、气泵系统、控制系统以及漏水检测传感器，所述浮动密封结构包括相互匹配的动密封圈和静密封圈，所述静密封圈远离动密封圈的一侧设有密封腔，所述密封腔与气泵系统连通；所述静密封圈远离密封腔的一侧连接有弹性支撑结构；所述控制系统分别与气泵系统和漏水检测传感器连接。

本发明的水下密封结构，由常规密封结构和保险密封结构构成，所述保险密封结构具有非密封状态和密封状态；正常工作状态下，由所述常规密封结构实现密封，所述保险密封结构处于非密封状态；在常规密封结构失效后，所述保险密封结构切换至密封状态。保险密封结构在常规密封结构失效后，使海洋工程装备、海流能发电设备等继续正常运行一段时间，以避免昂贵的设备因密封失效受损，并且由保险密封结构提供了更换或维护常规密封结构的时间与空间。

附图说明

图1为实施例一中海洋工程装备的局部结构示意图；

图2为图1所示海洋工程装备的水下密封结构示意图；

图3为图2所示水下密封结构中环状密封圈的局部结构示意图；

图4为实施例二中海洋工程装备的局部结构示意图；

图5为实施例三中海洋工程装备的局部结构示意图；

图6为实施例四中海洋工程装备的局部结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”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。

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，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1-3所示，本实施例的一种海洋工程装备，至少包括主轴1、箱体3和法兰2，其中主轴1的前端与法兰2固定连接，主轴1通过轴承4与箱体3连接。其中箱体3与法兰2之间的主轴1上套设有减磨套6，该减磨套6与主轴密封固定连接。所述减磨套6上还设有密封端盖5，所述密封端盖5的右端与箱体3固定连接。

其中本实施例的水下密封结构设于密封端盖5与减磨套6之间，包括常规密封结构7和保险密封结构8。其中常规密封结构7由多个密封件71和多个密封隔套72构成，该常规密封机构7还设有加脂螺栓73。需要说明的是，该种常规密封结构7是现有海洋工程装备常用的密封结构，本实施例中对其具体结构不再做赘述。

作为本实施例最大的改进，其中保险密封结构8如图2、图3所示，包括设于密封端盖5内壁的密封槽82、位于密封槽82内的环状密封圈81、将密封槽82与外界连通的进气通道83、气泵系统84、控制系统85以及漏水检测传感器86，其中环状密封圈81由柔性材料制成，所述环状密封圈81的内部为充气腔811，该充气腔811通过进气通道与气泵系统84连通，控制系统85分别与气泵系统84和漏水检测传感器86连接。

一种优选的实施方式，环状密封圈81的内圈设有至少一圈密封唇812，优选为两圈，一端防止外部海水进入系统，另一圈防止内部润滑介质流出。所述密封唇812上设有耐磨涂层，优选耐磨涂层为聚四氟乙烯。进一步的，环状密封圈81的外圈设有硬质骨架813。

本实施例的海洋工程装备，正常状态下，由常规密封结构7实现密封。此状态下，环状密封圈81的气腔811内无气体，密封唇812与减磨套6之间具有间隙，处于非密封状态。当常规密封结构7的密封失效，漏水检测传感器86检测到漏水产生，则将漏水信号发送至控制系统85，控制系统85启动气泵系统84，对环状密封圈81的充气腔811内充气，作为优选，还应当包括压力感应装置，用于感应充气腔811内的气体压力。充气腔811内的气体压力到达一定程度后，密封唇812与减磨套6接触，实现密封，以保护海洋工程装备，并为常规密封结构的更换或维修提供时间与空间。

本实施例中，密封唇812上设有耐磨涂层，增强保险密封结构的耐磨性，提高密封寿命，为设备的维修提供更充裕的时间，通常可达到几百小时。

需要说明的是，本实施例的水下密封结构可以应用于海洋工程装备中挖泥船上的水下泥浆泵齿轮箱主轴密封、水下绞刀主轴密封、水下斗轮主轴密封以及水下推进器的主轴密封等，但本实施例的水下密封结构并不局限于上述各海洋工程装备的主轴密封。

实施例二

如图4所示，本实施例的海洋工程装备与实施例一相比，保险密封结构8的结构相同，区别在于常规密封机构7的结构不同。该实施例中，常规密封机构7为浮动密封结构，包括法兰一侧的静密封圈一74、与静密封圈一74匹配的动密封圈一75、设于箱体一侧的静密封圈二76、与静密封圈二76匹配的动密封圈二77以及设于动静密封圈之间密封件78，其中保险密封结构设于静密封圈二76上。需要说明的是，该浮动式的常规密封结构同样广泛应用于现有技术的海洋工程装备中，故本实施例对其不做详细赘述。本实施例的发明点在于增加了保险密封结构8，在常规密封结构失效后实现密封，以保护海洋工程装备，并为常规密封结构的更换或维修提供时间与空间。

实施例三

如图5所示，本实施例中海洋工程装备的常规密封结构与实施例一和实施例二均可以相同，区别在于保险密封结构8的结构不同。具体而言，本实施例中，保险密封结构8包括保险密封圈87，该保险密封圈87由吸水膨胀橡胶制成。常规状态下，吸水膨胀橡胶并未吸水，处于非密封状态，当常规密封结构失效后，产生的漏水被吸水膨胀橡胶吸收后，保险密封圈87因为膨胀体积变大从而实现密封效果，防止进一步的泄漏产生，以保护海洋工程装备，并为常规密封结构的更换或维修提供时间与空间。

一种优选的实施例，其中保险密封圈87的内圈设有耐磨层88，以增加保险密封圈的使用寿命，提供更加充裕的更换或维修时间。

需要说明的是，本实施例中的吸水膨胀橡胶为现有技术，例如“一种高性能吸水膨胀橡胶及其制备方法，CN201310019976.9”、“一种测量吸水材料膨胀力的装置及其测量方法，CN201310141947.X”、“一种柔性石墨改性的高性能吸水膨胀橡胶密封材料及其制备方法，CN201610473149.0”、“吸水膨胀组合物、吸水膨胀材料和吸水膨胀封隔器，CN200610141781.1”等专利文献公开的吸水膨胀橡胶均可应用于本实施例中。

实施例四

如图6所示，本实施例中海洋工程装备的常规密封结构与实施例一和实施例二均可以相同，区别在于保险密封结构8的结构不同。具体而言，本实施例中，保险密封结构8为浮动密封结构，包括密封槽82、位于密封槽82内的静密封圈891、与静密封圈891相匹配的动密封圈89、将密封槽82与外界连通的进气通道83、气泵系统84、控制系统85以及漏水检测传感器86，其中静密封圈891与密封槽82密封连接并于进气通道开口处形成密封腔893，静密封圈891的右侧与密封槽82内壁之间还设有弹性件892。

本实施例的海洋工程装备，正常状态下，由常规密封结构7实现密封。此状态下，密封腔893内无气体，静密封圈891在弹性件892的作用下与动密封圈89分离，处于非密封状态。当常规密封结构7的密封失效，漏水检测传感器86检测到漏水产生，则将漏水信号发送至控制系统85，控制系统85启动气泵系统84，对密封腔893内充气，克服弹性件892的弹性力，使得静密封圈891的密封面与动密封圈89的密封斜面接触，实现密封，以保护海洋工程装备，并为常规密封结构的更换或维修提供时间与空间。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水下密封结构，其特征在于，包括常规密封结构和保险密封结构，所述保险密封结构具有非密封状态和密封状态；正常工作状态下，由所述常规密封结构实现密封，所述保险密封结构处于非密封状态；在常规密封结构失效后，所述保险密封结构切换至密封状态。

2.按照权利要求1所述的水下密封结构，其特征在于，所述保险密封结构包括环状密封圈、气泵系统、控制系统以及漏水检测传感器，所述环状密封圈由柔性材料制成，所述环状密封圈内部为充气腔，所述气泵系统与所述充气腔连通，所述控制系统分别与气泵系统和漏水检测传感器连接。

3.按照权利要求2所述的水下密封结构，其特征在于，所述环状密封圈的内圈设有至少一圈密封唇。

4.按照权利要求3所述的水下密封结构，其特征在于，所述环状密封圈的内圈设有两圈密封唇。

5.按照权利要求3或4所述的水下密封结构，其特征在于，所述密封唇上设有耐磨涂层。

6.按照权利要求5所述的水下密封结构，其特征在于，所述耐磨涂层为聚四氟乙烯。

7.按照权利要求2-4或6任一项所述的水下密封结构，其特征在于，所述环状密封圈的外圈设有硬质骨架。

8.按照权利要求1所述的水下密封结构，其特征在于，所述保险密封结构包括保险密封圈，所述保险密封圈由吸水膨胀橡胶制成。

9.按照权利要求8所述的水下密封结构，其特征在于，所述保险密封圈的内圈设有耐磨层。

10.按照权利要求1所述的水下密封结构，其特征在于，所述保险密封结构包括浮动密封结构、气泵系统、控制系统以及漏水检测传感器，所述浮动密封结构包括相互匹配的动密封圈和静密封圈，所述静密封圈远离动密封圈的一侧设有密封腔，所述密封腔与气泵系统连通；所述静密封圈远离密封腔的一侧连接有弹性支撑结构；所述控制系统分别与气泵系统和漏水检测传感器连接。