[发明专利]吊舱推进器

说明书

本发明公开了一种吊舱推进器，包括有壳体及转轴，所述转轴通过轴承活动连接在壳体中，由安装在壳体中的驱动装置提供动力旋转，转轴输出端固定安装有螺旋桨，螺旋桨外侧设有导流罩；轴承侧边设有密封组件；密封组件包括有外环和内环，分别固定在盖板及转轴上；外环呈环状结构，内侧设有凹槽；所述内环上设有凸极，凸极置于凹槽内，与凹槽之间形成U型间隙，两侧的间隙中均填充有磁流体，磁流体由于磁极的作用，在间隙中各自形成磁流体密封带；在被两侧磁流体密封带所封闭的底部间隙中填充有密度不小于磁流体的过渡流体；过渡流体与磁流体共同组合成一个U型液态密封带。本发明利用磁流体密封提供了一种密封性能好、摩擦系数低的高性能吊舱推进器。

技术领域

本发明属于能量转化工程机械领域，尤其涉及一种密封性好、摩擦系数低的吊舱推进器。

技术背景

吊舱推进器是一种先进的大型船舶推进装置，行驶过程中，不仅可以避免螺旋桨在航尾复杂的拌流中工作，提高船舶推进效率，节能减排，同时还可以显著改善船舶的操作性能，必要时甚至可以让船舶原地回转，可以在360°内水平转动以实现矢量推进，一般主要由内置驱动模块、螺旋桨模块、水平转动机构以及冷却装置组成。

吊舱推进器通常有三种驱动方式，分别是水下电机直接驱动、水下油马达驱动和动力源位于船舱内的原动机通过螺旋锥齿轮副来驱动，为保证吊舱推进器内部避免灰尘、水和其他杂质进入，需要对活动部位进行密封处理，轴承作为支撑转轴的重要部件，降低了转子运动过程中的摩擦系数，保证其回转精度，但在对水密封性能上不足，尤其是在运转过程中，为弥补不足，轴承外侧一般附加密封装置，而现有的密封装置多采用接触式密封，该种密封方式摩擦系数大，进而导致电动机能量转化率低下，且摩擦产生大量有害的热量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种密封性能好且摩擦系数低的高性能吊舱推进器。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种吊舱推进器，包括有壳体及转轴，所述转轴通过轴承活动连接在壳体两侧的端盖中，由安装在壳体中的驱动装置提供动力旋转，转轴输出端固定安装有螺旋桨，螺旋桨外侧设有导流罩，所述轴承侧边设有密封组件；所述密封组件包括有外环和内环，分别固定在端盖及转轴上；所述外环呈环状结构，内侧设有“U”型或“V”型凹槽，由外套及固定在外套两侧的盖板组合而成；所述内环上设有凸极，凸极置于凹槽内，与凹槽之间形成“U”型或“V”型间隙，两侧的间隙中均填充有磁流体，所述磁流体由于磁极的作用，在两侧的间隙中各自形成磁流体密封带；所述磁极由固定在外环或内环上的永磁体提供；在被两侧磁流体密封带所封闭的底部间隙中填充有密度不小于磁流体的过渡流体；过渡流体与磁流体共同组合成一个“U”型或“V”型液态密封带；其有益效果在于：所述螺旋桨外侧设有导流罩，能使得流体的流场更加均匀，减少空泡的产生，降低噪音，提高推进效率；轴承保证了密封组件各个部件旋转过程中相对位置的稳定性，并提供了极强的承载能力，且所述内环及外环的结构形式共同营造了一个截面呈“U”型的间隙，磁流体被填充在两侧的间隙中；永磁体侧边的磁极近距离地对磁流体提供一个磁场，而磁极作为永磁体中磁力最强的部位，使得磁流体被聚集在磁极周围，在两侧的间隙中各自形成磁流体密封带，在被两侧磁流体密封带所封闭的底部间隙中填充有密度不小于磁流体的过渡流体，一般磁流体的密度在1.2×10³Kg/m³～1.35×10³Kg/m³之间,过渡流体可选择饱和盐水、甘油等难容于磁流体的液体；过渡流体与磁流体在凹槽底部共同组合成一个“U”型或“V”型的、连续的液态密封带；静密封状态下，两侧的磁流体密封带在起到密封作用的同时又将过渡流体封存在磁流体密封带之间，共同组成液态密封带，实现流体在U型管中的静压平衡，当液态密封带两端存在压力差的情况下，磁流体与过渡流体组成的液态密封带会整体偏移达到新的平衡，密封面不会被破坏，密封效果不受影响；动密封状态下，当处于旋转状态下的内环或外环带动磁流体和过渡流体旋转时，会使磁流体和过渡流体同时产生离心力，由于过渡流体的密度不小于磁流体，因此，过渡流体始终处于磁流体的底部，再根据流体在U型管中静压平衡的原理，密封两端压差为零时，两端液面高度差为零，当压差不为零时，磁流体与过渡流体组成的液态密封带在间隙中会整体发生偏移使两端形成液面高度差，以此平衡压差，转速越高，离心力越大，极小的液面高度差就能抵抗极强地外部压差，既能保证极好的动密封效果，还不用担心高速状态下，磁流体因离心力的影响而导致密封厚度拉伸变薄被击穿而导致密封失效的问题，特别是转速越高时，离心力越大，抵抗外部压差的能力越强，适合外界压差随转速增加而增大的工况，自我调节能力强；根据压力、压强及面积之间的物理关系，为进一步增加磁流体在磁力影响下抵御外部压差的能力，“U”型间隙处的流通面积越到底部越小；若轴承外圈与内圈间距足够大，为简化结构，所述的密封组件可直接集成在轴承的外圈与内圈之间，组合成密封轴承使用。；需要指出的是，所述壳体可固定安装在水平转动机构上，以实现360°水平矢量推进，水平旋转机构的浸水活动部位也可采用转轴的密封方法，以减小摩擦损耗。