一种静密封磁传导大深度水下推进器

1.本发明属于水下作业推进器领域，尤其涉及一种静密封磁传导大深度水下推进器。


背景技术：

2.水下推进器是一种能量转换装置，它将水下航行器上的热能、核能和电能等转换为推动船前进的动力。推进器也是水下机器人的动力执行装置，在深海环境中，水下机器人利用其搭载的推进器实现定深直航、变深潜浮、转向侧移、动力定位等航行运动，实现深海环境观测、深海矿产勘探、海洋生物考察、海底地形测绘、海底管道与电缆的布放与检修等各种作业任务。目前水下机器人所使用的推进器大多采用机械密封形式，这种密封式推进器结构复杂、安全性低、寿命短，许多水下机器人在使用过程中出现故障就是因为推进器密封不可靠。磁耦合推进器的设计目标是通过磁力耦合传动技术来取代传统的机械密封，实现动密封向静密封的转变。因此，亟需一种通过磁耦合传动过程，即采用非接触式传动，有效提升密封性，产生的噪声小，又可实现推进器过载保护的静密封磁传导大深度水下推进器。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种静密封磁传导大深度水下推进器，以解决上述问题，达到有效保证推进器运行防水性能目的。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种静密封磁传导大深度水下推进器，包括密封尾座，所述密封尾座固定连接在机器人的尾部，所述密封尾座远离所述机器人的一端面同轴心固定连接有密封外壳，所述密封外壳内设置有磁传导驱动单元，所述磁传导驱动单元的输出端通过磁传导传动连接有桨叶，所述磁传导驱动单元的输出端与所述密封外壳内相对密封设置，所述桨叶位于所述密封外壳远离所述密封尾座的一端。
5.优选的，所述磁传导驱动单元包括电机，所述电机固定连接在所述密封尾座上且还位于所述密封外壳内侧，所述电机的电机伸出轴上连接有磁力传动组件，所述电机通过所述磁力传动组件与所述桨叶传动连接。
6.优选的，所述磁力传动组件包括磁性内转子与密封壳，所述磁性内转子固定套设在所述电机伸出轴上，所述密封壳的开口端同轴心固定连接在所述密封外壳远离所述密封尾座的一端，所述密封壳的开口端与所述密封外壳内连通且形成相对封闭环境，所述磁性内转子位于所述密封壳内侧，所述密封外壳远离所述密封尾座的一端同轴心转动连接有磁性外转子，所述密封壳位于所述磁性外转子的内侧，所述磁性外转子的外侧与所述桨叶传动连接。
7.优选的，所述磁性外转子的内侧固定套设有自润滑滑动轴承，所述自润滑滑动轴承的内侧固定套设在所述密封壳的外侧。
8.优选的，所述磁性外转子外侧壁沿轴向固定连接有键，所述桨叶套设在所述磁性
外转子的外侧且还与所述键相适配，所述桨叶远离所述密封外壳的一端抵接有端盖，所述端盖的中心与所述密封壳同轴心转动连接。
9.优选的，所述端盖的两侧分别设置有垫片，两组所述垫片分别抵接在所述桨叶与所述自润滑滑动轴承之间、所述桨叶与所述端盖之间。
10.优选的，所述密封尾座与所述机器人之间设置有控制集成水密接口，所述电机通过所述控制集成水密接口与电源电性连接，所述控制集成水密接口与所述密封尾座、机器人之间密封设置。
11.本发明具有如下技术效果：磁传导驱动单元的主要作用是带动桨叶转动，为机器人提供行进的动力；磁传导驱动单元位于相对密封的环境中，并通过磁传导方式为带动桨叶，可以实现动力源防水的目的，又可实现推进器过载保护，运行过程噪声小，从而解决了海水渗漏的问题，提高水下推进器的整体密封可靠性，使水下推进器能够稳定在深海中使用。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1为本发明静密封磁传导水下推进器外形示意图；
14.图2为本发明静密封磁传导水下推进器爆炸图；
15.图3为本发明静密封磁传导水下推进器剖视示意图；
16.图4为本发明磁性内外转子径向充磁示意图；
17.其中，1、控制集成水密接口；2、密封尾座；3、电机；4、磁性内转子；5、密封外壳；6、自润滑滑动轴承；7、磁性外转子；8、桨叶；9、端盖；10、电机伸出轴；11、静密封壳。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
19.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
20.参照图1-4所示，本发明提供了一种静密封磁传导大深度水下推进器，包括密封尾座2，密封尾座2固定连接在机器人的尾部，密封尾座2远离机器人的一端面同轴心固定连接有密封外壳5，密封外壳5内设置有磁传导驱动单元，磁传导驱动单元的输出端通过磁传导传动连接有桨叶8，磁传导驱动单元的输出端与密封外壳5内相对密封设置，桨叶8位于密封外壳5远离密封尾座2的一端。
21.磁传导驱动单元的主要作用是带动桨叶8转动，为机器人提供行进的动力；磁传导驱动单元位于相对密封的环境中，并通过磁传导方式为带动桨叶8，可以实现动力源防水的
目的，又可实现推进器过载保护，运行过程噪声小，从而解决了海水渗漏的问题，提高水下推进器的整体密封可靠性，使水下推进器能够稳定在深海中使用。
22.进一步优化方案，磁传导驱动单元包括电机3，电机3固定连接在密封尾座2上且还位于密封外壳5内侧，电机3的电机伸出轴10上连接有磁力传动组件，电机3通过磁力传动组件与桨叶8传动连接。
23.电机3与桨叶8没有直接接触，通过磁力传动，能够使电机3的输出端完全与桨叶8隔离开，有效避免电机3所在环境中海水渗漏的问题。
24.进一步优化方案，磁力传动组件包括磁性内转子4与密封壳(图中未标记)，磁性内转子4固定套设在电机伸出轴10上，密封壳的开口端同轴心固定连接在密封外壳5远离密封尾座2的一端，密封壳的开口端与密封外壳5内连通且形成相对封闭环境，磁性内转子4位于密封壳内侧，密封外壳5远离密封尾座2的一端同轴心转动连接有磁性外转子7，密封壳位于磁性外转子7的内侧，磁性外转子7的外侧与桨叶8传动连接。
25.电机3启动后，带动电机伸出轴10和磁性内转子4转动，磁性内转子4的外表面某点为s极，那么与该点同一直径方向上的磁性外转子7内表面为n极；假使磁性外转子7的内表面同为s极，那么它将受到该直径线上磁性内转子4外表面的斥力和非直径线上外表面的吸力；此分布形式受到磁铁的吸力和斥力的同时作用，将内外转子的磁性始终保持在这一分布形式下，由此完成了轴向旋转动力的传递，即磁耦合传递力矩，实现带动桨叶8并为机器人产生动力，还能够进行有效防水。密封壳将磁性内转子4与磁性外转子7隔离，从而达到将现有的动密封改为静密封的效果。
26.进一步优化方案，磁性外转子7的内侧固定套设有自润滑滑动轴承6，自润滑滑动轴承6的内侧固定套设在密封壳的外侧。
27.磁性内外转子由于径向磁的吸力和排斥力可以自动定心，在旋转时对自润滑滑动轴承6的作用力小，自润滑滑动轴承6不必添加润滑油和润滑脂，或者表面涂抹少量的防海水润滑脂。
28.进一步优化方案，磁性外转子7外侧壁沿轴向固定连接有键，桨叶8套设在磁性外转子7的外侧且还与键相适配，桨叶8远离密封外壳5的一端抵接有端盖9，端盖9的中心与密封壳同轴心转动连接。
29.键限制桨叶8的周向旋转自由度，端盖9限制桨叶8的轴向自由度。
30.进一步优化方案，端盖9的两侧分别设置有垫片，两组垫片分别抵接在桨叶8与自润滑滑动轴承6之间、桨叶8与端盖9之间。
31.桨叶8两边配置垫片可以减少摩擦与表面的划伤。
32.进一步优化方案，密封尾座2与机器人之间设置有控制集成水密接口1，电机3通过控制集成水密接口1与电源电性连接，控制集成水密接口1与密封尾座2、机器人之间密封设置。
33.进一步优化方案，在恶劣环境中，自润滑滑动轴承6替换为陶瓷轴承，陶瓷轴承具有防腐蚀和耐磨损的特点。
34.进一步优化方案，密封尾座2与密封外壳5固定连接后形成静密封壳11，内部为相对封闭状态。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。
36.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种静密封磁传导大深度水下推进器，其特征在于：包括密封尾座(2)，所述密封尾座(2)固定连接在机器人的尾部，所述密封尾座(2)远离所述机器人的一端面同轴心固定连接有密封外壳(5)，所述密封外壳(5)内设置有磁传导驱动单元，所述磁传导驱动单元的输出端通过磁传导传动连接有桨叶(8)，所述磁传导驱动单元的输出端与所述密封外壳(5)内相对密封设置，所述桨叶(8)位于所述密封外壳(5)远离所述密封尾座(2)的一端。2.根据权利要求1所述的静密封磁传导大深度水下推进器，其特征在于：所述磁传导驱动单元包括电机(3)，所述电机(3)固定连接在所述密封尾座(2)上且还位于所述密封外壳(5)内侧，所述电机(3)的电机伸出轴(10)上连接有磁力传动组件，所述电机(3)通过所述磁力传动组件与所述桨叶(8)传动连接。3.根据权利要求2所述的静密封磁传导大深度水下推进器，其特征在于：所述磁力传动组件包括磁性内转子(4)与密封壳，所述磁性内转子(4)固定套设在所述电机伸出轴(10)上，所述密封壳的开口端同轴心固定连接在所述密封外壳(5)远离所述密封尾座(2)的一端，所述密封壳的开口端与所述密封外壳(5)内连通且形成相对封闭环境，所述磁性内转子(4)位于所述密封壳内侧，所述密封外壳(5)远离所述密封尾座(2)的一端同轴心转动连接有磁性外转子(7)，所述密封壳位于所述磁性外转子(7)的内侧，所述磁性外转子(7)的外侧与所述桨叶(8)传动连接。4.根据权利要求3所述的静密封磁传导大深度水下推进器，其特征在于：所述磁性外转子(7)的内侧固定套设有自润滑滑动轴承(6)，所述自润滑滑动轴承(6)的内侧固定套设在所述密封壳的外侧。5.根据权利要求4所述的静密封磁传导大深度水下推进器，其特征在于：所述磁性外转子(7)外侧壁沿轴向固定连接有键，所述桨叶(8)套设在所述磁性外转子(7)的外侧且还与所述键相适配，所述桨叶(8)远离所述密封外壳(5)的一端抵接有端盖(9)，所述端盖(9)的中心与所述密封壳同轴心转动连接。6.根据权利要求5所述的静密封磁传导大深度水下推进器，其特征在于：所述端盖(9)的两侧分别设置有垫片，两组所述垫片分别抵接在所述桨叶(8)与所述自润滑滑动轴承(6)之间、所述桨叶(8)与所述端盖(9)之间。7.根据权利要求2所述的静密封磁传导大深度水下推进器，其特征在于：所述密封尾座(2)与所述机器人之间设置有控制集成水密接口(1)，所述电机(3)通过所述控制集成水密接口(1)与电源电性连接，所述控制集成水密接口(1)与所述密封尾座(2)、机器人之间密封设置。

技术总结
本发明属于水下作业推进器领域，尤其涉及一种静密封磁传导大深度水下推进器，包括密封尾座，密封尾座固定连接在机器人的尾部，密封尾座远离机器人的一端面同轴心固定连接有密封外壳，密封外壳内设置有磁传导驱动单元，磁传导驱动单元的输出端通过磁传导传动连接有桨叶，磁传导驱动单元的输出端与密封外壳内相对密封设置，桨叶位于密封外壳远离密封尾座的一端。本申请可以实现动力源防水的目的，又可实现推进器过载保护，运行过程噪声小，从而解决了海水渗漏的问题，提高水下推进器的整体密封可靠性，使水下推进器能够稳定在深海中使用。用。用。


技术研发人员：张铁栋 刘继智 樊家占 郎硕 常文田 贾辉 李宏伟
受保护的技术使用者：三亚哈尔滨工程大学南海创新发展基地
技术研发日：2022.11.21
技术公布日：2023/4/5