5,微間隙旋轉(zhuǎn)動密封靜環(huán)組件安裝于深海微電機前端的內(nèi)圓止口中,微間隙旋轉(zhuǎn)動密封靜環(huán)組件的中孔中插入帶有微間隙旋轉(zhuǎn)動密封動環(huán)36的電機輸出軸。
[0091]所述微間隙旋轉(zhuǎn)動密封靜環(huán)組件包括微間隙旋轉(zhuǎn)動密封靜環(huán)37、靜環(huán)支架40、金屬波紋管41和波紋管支架44,軸向布置的金屬波紋管41 一端與靜環(huán)支架40焊接,另一端與波紋管支架44焊接,實現(xiàn)微間隙旋轉(zhuǎn)動密封動環(huán)36與微間隙旋轉(zhuǎn)動密封靜環(huán)37的自動對中;靜環(huán)支架40的內(nèi)圓表面與微間隙旋轉(zhuǎn)動密封靜環(huán)37過盈壓配加粘膠安裝。其中,靜環(huán)支架40和波紋管支架44的外端面做擠圓處理,如圖4中B部和A部的放大圖所示。
[0092]深海微電機運行中電機的輸出軸35旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生微小的徑向跳動,為了實時使得微間隙旋轉(zhuǎn)動密封靜環(huán)37對中電機輸出軸35上的微間隙旋轉(zhuǎn)動密封動環(huán)36,本實用新型采用軸向布置的金屬波紋管41來實現(xiàn)這一目的。因為軸向布置的金屬波紋管41各向柔性好,能夠很好地勝任。
[0093]上述組裝、焊接及擠圓完成后,在金屬波紋管41外表面及與波紋管支架44焊接處和靜環(huán)支架焊接處噴涂一層環(huán)氧樹脂膠層,防海水腐蝕。
[0094]所述靜環(huán)支架40內(nèi)圓等間距設(shè)有多個儲膠槽。所述儲膠槽為三角形,或為上小下大的多邊形。
[0095]所述微間隙旋轉(zhuǎn)動密封靜環(huán)37的材料為硬性材料,如陶瓷材料,如B4C(碳化四硼)、ΑΙ203 (三氧化二鋁)Xr2O3 (三氧化二鉻)、燒結(jié)WC (碳化鎢)。微間隙旋轉(zhuǎn)動密封動環(huán)36為硬性材料,如陶瓷材料,如B4C (碳化四硼)、ΑΙ203(三氧化二鋁)、Cr203 (三氧化二鉻)、燒結(jié)WC (碳化鎢);或為軟性材料,如Cr 12 (鉻12鋼)、CrWMn (鉻鎢錳鋼)鋼材和錫青銅。
[0096]所述微間隙旋轉(zhuǎn)動密封動環(huán)36為軟性材料,過盈裝配于電機輸出軸35上并精密加工外圓。保證金屬材料的靜環(huán)支架40與陶瓷材料的微間隙旋轉(zhuǎn)動密封靜環(huán)37內(nèi)、外圓配合后不致因兩者的膨脹系數(shù)相差較大在高溫時松動。
[0097]所述微間隙旋轉(zhuǎn)動密封動環(huán)36為硬性材料,硬性材料噴涂在電機輸出軸35上并精密加工外圓。
[0098]所述微間隙旋轉(zhuǎn)動密封靜環(huán)37內(nèi)圓等間距設(shè)有梯形的儲油槽,確保微間隙中留有充足的潤滑密封用油。絕緣壓力油51充當(dāng)潤滑介質(zhì)的微間隙動密封副運行時更加平穩(wěn)、運行噪聲更低。
[0099]經(jīng)過上述焊接、壓裝、粘接后的微間隙旋轉(zhuǎn)動密封靜環(huán)組件在波紋管支架44槽中放入O型圈43即可裝配到深海微電機前端的內(nèi)圓止口中,并在微間隙旋轉(zhuǎn)動密封靜環(huán)37中孔中插入帶有微間隙旋轉(zhuǎn)動密封動環(huán)36的電機輸出軸就形成了完整的微間隙旋轉(zhuǎn)動密封組件。
[0100]微間隙旋轉(zhuǎn)動密封組件的旋轉(zhuǎn)動密封效果是采用絕緣壓力油51在微間隙旋轉(zhuǎn)動密封動環(huán)36與微間隙旋轉(zhuǎn)動密封靜環(huán)37間徑向微小間隙0.005mm?0.015mm中產(chǎn)生的張力進行動密封的。絕緣壓力油51在微間隙動密封組件間的微小間隙中產(chǎn)生的油液表面張力足以阻止電機外部的海水進入電機內(nèi)部而起到動密封作用。同時,微間隙旋轉(zhuǎn)動密封組件中油液表面張力對電機輸出軸旋轉(zhuǎn)時的阻力遠小于唇形橡膠密封圈、O型橡膠密封圈對電機輸出軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的阻力。由于絕緣壓力油51具有潤滑和動密封兩重功效,且深海微電機采用內(nèi)外腔壓力平衡機構(gòu)抵御海底的巨大壓力,該微間隙旋轉(zhuǎn)動密封組件雖然要承受數(shù)十MPa的壓力,但在它兩端形成的壓差非常之小,為0.0lMPa?0.05MPa。
[0101]微間隙旋轉(zhuǎn)動密封組件具有很好的密封性能,對電機輸出軸的波動影響很小,可以忽略不計。對電機轉(zhuǎn)矩輸出的損耗很低,運行中產(chǎn)生的噪聲非常低。由于磨損很小,其工作壽命長。所以,本實用新型的微間隙旋轉(zhuǎn)動密封組件非常適用于深海微電機對動密封副的要求,密封、低耗、低噪、高效、長壽。
[0102]圖5示出了本實用新型脂類防塵旋轉(zhuǎn)動密封組件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示,所述脂類防塵旋轉(zhuǎn)動密封組件插入微間隙旋轉(zhuǎn)動密封組件的電機輸出軸35中,螺固于電機前端的定位內(nèi)圓止口中,脂類防塵旋轉(zhuǎn)動密封組件中的脂類密封材料55及其外層的聚酯薄膜59將海水及海水中的泥沙阻斷。
[0103]所述脂類防塵旋轉(zhuǎn)動密封組件包括脂類密封材料55、調(diào)節(jié)座56、緊固螺釘57、調(diào)節(jié)墊圈58、聚酯薄膜59、防塵薄壁機殼60、O型圈61和緊固螺釘62 ;所述脂類密封材料55與防塵薄壁機殼60中部和電機輸出軸35形成旋轉(zhuǎn)動密封副,O型圈61與防塵薄壁機殼60外部密封槽和電機前端機殼內(nèi)圓止口形成靜密封副,旋轉(zhuǎn)動密封副和靜密封副構(gòu)成了防護海水的屏障。
[0104]所述脂類密封材料55由硅酯和潤滑脂按質(zhì)量比1:1?1.5:1混合配制而成。其中潤滑脂選用高粘度的潤滑脂,與硅酯混合后充分?jǐn)嚢瓒伞?br>[0105]所述調(diào)節(jié)座56支撐和阻擋聚酯薄膜59的側(cè)面寬度b為聚酯薄膜的寬度,所述調(diào)節(jié)座56與電機輸出軸35的間隙a為聚酯薄膜59寬度的I?5倍,調(diào)節(jié)座56左端設(shè)置的α為5°?30°的斜角。防塵薄壁機殼60變形時引起調(diào)節(jié)座56空間位置發(fā)生變化而阻礙電機輸出軸35旋轉(zhuǎn)。
[0106]所述防塵薄壁機殼60支撐和阻擋聚酯薄膜59的側(cè)面寬度b為聚酯薄膜59的寬度,防塵薄壁機殼60與電機輸出軸35的間隙a為聚酯薄膜59寬度的I?5倍,防塵薄壁機殼60左端設(shè)置的α為5°?30°的斜角。防塵薄壁機殼60變形時引起自身空間位置發(fā)生變化而阻礙電機輸出軸35旋轉(zhuǎn)。
[0107]所述聚醋薄膜59的厚度為0.05mm?0.15mm。兩片聚醋薄膜59將脂類密封材料55阻擋在調(diào)節(jié)座56與防塵薄壁機殼60之間,以利于裝配時調(diào)節(jié)座56對脂類密封材料55施加壓力,擠出空氣。聚酯薄膜59內(nèi)圓與電機輸出軸35形成的單邊間隙確定在0.025?0.10mm。聚醋薄膜59外圓小于或等于其在防塵薄壁機殼60中裝配內(nèi)圓的尺寸。
[0108]脂類密封材料55具有明顯的阻水性和動力驅(qū)動下的流動性,該動密封副可以將海水及海水中的泥沙阻斷,特別是脂類密封材料55及其外層的聚酯薄膜59將海水中細小的泥沙拒之門外,對電機輸出軸35旋轉(zhuǎn)工作時的阻力很小。
[0109]在地面時位于微間隙旋轉(zhuǎn)動密封組件的左端與防塵旋轉(zhuǎn)動密封右端形成的油液封閉小區(qū)39均充滿絕緣壓力油51,隨著深海微電機逐步下降至海底,則外部海水壓力將迫使防塵薄壁機殼60發(fā)生向內(nèi)凹的形變。由于液體的不可壓縮性,防塵薄壁機殼60的內(nèi)凹形變將海水的巨大壓力傳遞給電機內(nèi)部的微間隙旋轉(zhuǎn)動密封組件的各個零部件表面并與電機的內(nèi)外腔壓力平衡組件產(chǎn)生的內(nèi)壓力相平衡,以保證電機的正常工作。調(diào)節(jié)座56中和防塵薄壁機殼60中左、右兩個α為5°?15°倒角保證在海水壓力下發(fā)生形變后不致于阻礙電機輸出軸的運行。
[0110]因此,本實用新型中脂類防塵旋轉(zhuǎn)動密封組件兼具防塵旋轉(zhuǎn)動密封和壓力傳導(dǎo)雙重功能。其中防塵動密封效果遠優(yōu)于通常的機械迷宮式防塵機構(gòu),其對電機輸出軸35的摩擦轉(zhuǎn)矩略大于機械迷宮式防塵機構(gòu),但小于通常的橡膠防塵圈有摩擦轉(zhuǎn)矩。而防塵薄壁機殼60中的面積大而薄的機殼極易在海水壓力下內(nèi)凹變形,將海水的壓力傳導(dǎo)到微間隙旋轉(zhuǎn)動密封組件上。由于其封閉的空間相對小于電機內(nèi)腔空間,且該空間充滿絕緣壓力油51,因此防塵薄壁機殼60的薄壁機殼微小的變形就足以將海水壓力傳導(dǎo)至微間隙旋轉(zhuǎn)動密封組件上與電機后方的內(nèi)外腔壓力平衡組件產(chǎn)生的壓力相平衡,以保證電機的正常工作。所以,具有壓力傳導(dǎo)能力的脂類防塵旋轉(zhuǎn)動密封組件也是一種壓力平衡機構(gòu),比通常的O型圈活塞式內(nèi)外腔壓力平衡機構(gòu)、橡膠皮囊式內(nèi)外腔壓力平衡機構(gòu)具有更加簡單的結(jié)構(gòu)、更小的體積及重量和更低的制造成本。雖然其調(diào)節(jié)的內(nèi)容積小于前兩者,但用于此處的小容積壓力調(diào)節(jié)已綽綽有余。因此,本實用新型的具有壓力傳導(dǎo)能力的脂類防塵旋轉(zhuǎn)動密封組件非常適用于深海微電機防塵密封。
[0111]所述脂類防塵旋轉(zhuǎn)動密封組件裝配過程:在地面組件裝配時采用預(yù)裝電機輸出軸的裝配假軸于該脂類防塵旋轉(zhuǎn)動密封組件中,順序放入防塵薄壁機殼60、聚酯薄膜59和定量放入脂類密封材料55。此時將預(yù)裝好的該分裝組件放入真空機中進行真空,排出在脂類密封材料55在裝配時混入的空氣,以減小其在深海壓力下的體積變化。隨后在該分裝組件上繼續(xù)裝入左端的聚醋薄膜59、調(diào)節(jié)墊圈58,此時的調(diào)節(jié)墊圈58選用厚12mm,調(diào)節(jié)座56、緊固螺釘57和O型圈61,撥出電機輸出軸的裝配假軸,在油液中將該脂類防塵旋轉(zhuǎn)動密封組件插入深海微電機的輸出軸中,擰入并擰緊緊固螺釘62,將該脂類防塵旋轉(zhuǎn)動密封組件緊固于電機前端的定位內(nèi)圓止口中。此時再擰下前端的緊固螺釘57,撥出調(diào)節(jié)座56和調(diào)節(jié)墊圈58,更換相對較薄的調(diào)節(jié)墊圈58于該脂類防塵旋轉(zhuǎn)動密封組件上,并再次裝入調(diào)節(jié)壓板56和緊固螺釘57。擰緊緊固螺釘57,此時多余的脂類密封材料55將從聚酯薄膜59與電機輸出軸的間隙中擠出,無論是進入右端腔體內(nèi)還是擠出左端的外腔均無關(guān)緊要,對電機運行沒有影響。這樣裝配的脂類防塵旋轉(zhuǎn)動密封組件的脂類密封材料55密實,密封性能更好。
[0112]圖6示出了本實用新型波紋管式內(nèi)外腔壓力平衡組件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示,所述波紋管式內(nèi)外腔壓力平衡組件與電機本體45的后端連接,其內(nèi)平衡機殼49與電機本體45內(nèi)腔構(gòu)成安