用于回转钟罩式外壳的动密封结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种海洋工程的流体输送设备的附件，具体涉及一种用于回转钟罩式外壳的动密封结构。


背景技术：

2.单点系泊系统，是指海洋工程建筑物通过单一系泊点系固于海上，构筑物围绕该系泊点可以做360
°
回转运动，从而最大利用风标效应。构筑物在海上水面作业环境下，始终处于合力载荷最小方位上。
3.在单点系泊系统中，如果系统兼顾流体输送，那么用于流体输送实现动静转换的流体输送装置必然是单点系泊流体输送系统的核心装置。旋转流体输送装置是保障单点系泊固定部分(海底管线或海底铺设软管)与转动部分(船舶)之间带压流体连续、安全输送的关键装置。该装置具有动态、间隙带压工作的特点，所以动态大直径的回转密封可靠性，一直是制约该装置发展的主要因素。而对于水下或浸水环境下，该装置的密封、制造装配、维护、海上安装和回收等更加困难。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于回转钟罩式外壳的动密封结构，它可以为旋转接头创造一密封环境，从而保证旋转接头在水下或浸水环境下正常工作。
5.为解决上述技术问题，本实用新型用于回转钟罩式外壳的动密封结构的技术解决方案为：
6.包括设置于中转动体3与中基座5之间所形成的径向配合部的至少两道动密封圈和动态密封环；动密封圈与动态密封环沿轴向间隔设置；所述动态密封环的外部设置有多道外部密封唇口22
‑
3，动态密封环内置有多个弹性片22
‑
2；所述弹性片22
‑
2与外部密封唇口22
‑
3一一对应。
7.在另一实施例中，所述中转动体3的底端设置有挡泥环25。
8.在另一实施例中，所述动密封圈包括一环形的密封圈本体21
‑
1，密封圈本体21
‑
1的截面为矩形，密封圈本体21
‑
1自上至下形成至少三道密封唇口21
‑
2。
9.在另一实施例中，所述密封唇口21
‑
2沿径向延伸。
10.在另一实施例中，所述动态密封环包括一环形的密封环本体22
‑
1，密封环本体22
‑
1的上部形成所述外部密封唇口22
‑
3；所述弹性片22
‑
2设置于密封环本体22
‑
1的开槽内。
11.在另一实施例中，所述弹性片22
‑
2为v字型。
12.在另一实施例中，所述外部密封唇口22
‑
3沿径向延伸。
13.在另一实施例中，所述弹性片22
‑
2的两翼抵于外部密封唇口22
‑
3。
14.在另一实施例中，所述中转动体3与上钟罩1固定连接，形成所述回转钟罩式外壳。
15.在另一实施例中，所述中基座5通过回转支承19实现与所述中转动体3的活动连接，所述回转钟罩式外壳能够相对于中基座5作旋转运动。
16.本实用新型可以达到的技术效果是：
17.本实用新型能够使回转钟罩式外壳与中基座形成一封闭腔室，从而为旋转接头创造一密闭环境；本实用新型在保证封闭腔室的密封性的同时，使封闭腔室的钟罩能够自由旋转，从而能够确保旋转接头的运动接头有足够的回转自由度，进而能够使与旋转接头的运动接头相连接的船舶管线能够绕旋转接头顺畅地作回转运动。
18.本实用新型在封闭腔室的运动件(即中转动体)与静止件(即中基座)之间采用动密封圈与动态密封环相结合的密封型式，同时在运动件与静止件的配合间隙底端设置有挡泥环，从而能够确保旋转接头在水下仍然能够具有灵活的回转自由度。
19.本实用新型能够使旋转接头在水下仍然具有灵活的回转自由度，从而实现远洋深海海域为大型船舶进行燃料油的输送。
20.本实用新型结构简单、加工制造及装配组装容易，维护方便且密封可靠性高，能够用于水下或浸水环境下。
附图说明
21.本领域的技术人员应理解，以下说明仅是示意性地说明本实用新型的原理，所述原理可按多种方式应用，以实现许多不同的可替代实施方式。这些说明仅用于示出本实用新型的教导内容的一般原理，不意味着限制在此所公开的实用新型构思。
22.结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施方式，并且与上文的总体说明和下列附图的详细说明一起用于解释本实用新型的原理。
23.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
24.图1是本实用新型钟罩式旋转流体输送装置的示意图；
25.图2是本实用新型的剖面示意图；
26.图3是本实用新型的转动部分管系及驱动部分的示意图；
27.图4是图3中的a部放大示意图；
28.图5是图3中的b部放大示意图；
29.图6是图3中的c部放大示意图；
30.图7是本实用新型的上半部分的截面示意图；
31.图8是本实用新型的下基座功能舱室的分布示意图；
32.图9是本实用新型的中基座的示意图；
33.图10是本实用新型的动密封圈的截面示意图；
34.图11是本实用新型的动态密封环的截面示意图。
35.图中附图标记说明：
36.1为上钟罩，
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2为转动部分输送管线，
37.3为中转动体，
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4为水下接船软管收纳盘管，
38.5为中基座，
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6为固定部分输送管线，
39.7为水下接岸软管收纳盘管，
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8为下基座，
40.9为缓冲弹簧，
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10为水下对接导向体，
41.11为上钟罩吊耳，
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12为牵引耳，
42.13为下基座吊耳，
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14为水下对接安装基础，
43.15为驱动盘，
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16为旋转接头，
44.17为水密舱门，
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18为快速对接紧固机构，
45.19为回转支承，
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20为静密封圈，
46.21为第一动密封圈，
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22为第一动态密封环，
47.23为第二动密封圈，
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24为第二动态密封环，
48.25为挡泥环，
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26为静密封圈，
49.27为机加工体，
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28为钢结构体，
50.29为缓冲弹性件，
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30为驱动臂，
51.31为手动/气动双动作球阀，
52.21
‑
1为密封圈本体，
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21
‑
2为密封唇口，
53.22
‑
1为密封环本体，
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
22
‑
2为弹性片，
54.22
‑
3为外部密封唇口。
具体实施方式
55.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
56.如图1至图7所示，本实用新型钟罩式旋转流体输送装置，包括上钟罩1、中转动体3、中基座5、下基座8、水下对接导向体10、水下对接安装基础14；
57.上钟罩1通过紧固螺栓31固定连接中转动体3，上钟罩1与中转动体3的连接端面之间设置有静密封圈20，静密封圈20能够确保上钟罩1与中转动体3之间的密封性；
58.中转动体3套设于中基座5的顶端，中转动体3通过回转支承19活动连接中基座5，从而实现中转动体3与中基座5之间的轴向固定，且中转动体3能够相对于中基座5绕轴回转；回转支承19具有动圈和定圈，回转支承19的动圈通过紧固螺栓连接中转动体3，回转支承19的定圈通过紧固螺栓33连接中基座5，从而使中转动体3能够相对于中基座5作旋转运动，上钟罩1和中转动体3形成回转式钟罩式外壳；
59.本实用新型的回转支承19为标准件(标准号jb/t10471
‑
2004)，其工作原理与轴承相同。
60.上钟罩1、中转动体3与中基座5形成一封闭腔室，封闭腔室内固定设置有旋转接头16；旋转接头16具有动环和定环，动环能够相对于定环作旋转运动；动环连接运动接头，定
环连接静止接头；运动接头与静止接头彼此连通；运动接头连接转动部分输送管线2的一端，静止接头连接固定部分输送管线6的一端；旋转接头16能够实现转动部分输送管线2与固定部分输送管线6的连通，从而形成流体输送管路；流体输送管路上设置有手动/气动双动作球阀31，用于控制流体输送管路的连通与否；
61.封闭腔室内还设置有驱动盘15，驱动盘15连接驱动臂30；驱动盘15能够带动驱动臂30旋转；驱动盘15通过紧固螺栓固定连接中转动体3；作为一优选实施例，中转动体3、回转支承19的动圈及驱动盘15通过同一紧固螺栓32实现固定连接；驱动臂30与旋转接头16的动环固定连接；驱动盘15的旋转能够带动旋转接头16的运动接头和中转动体3同步旋转；
62.如图7所示，驱动盘15上沿轴向开设有两个驱动臂插入孔，驱动臂30的一端固定穿设于两个驱动臂插入孔内；驱动臂插入孔内设置有缓冲弹性件29，缓冲弹性件29填充于驱动臂插入孔与驱动臂30之间的径向间隙内，从而能够起到缓冲作用；
63.中转动体3与中基座5之间形成径向配合；中转动体3与中基座5之间的径向配合部由上至下设置有第一动密封圈21、第一动态密封环22、第二动密封圈23、第二动态密封环24；
64.如图10所示，动密封圈21、23包括一环形的密封圈本体21
‑
1，密封圈本体21
‑
1的截面为矩形，密封圈本体21
‑
1的上缘、中部和下缘分别形成沿径向延伸的密封唇口21
‑
2，从而形成截面为星型结构的密封圈；
65.与截面为圆形的静密封圈26不同，本实用新型的动密封圈21、23采用矩形截面，且由上至下形成三对密封唇口21
‑
1(即径向突出部)，该结构的动密封圈21、23在中转动体3受倾覆力矩作用时，具有缓冲中转动体3与中基座5的径向间隙及同轴偏移量，辅助回转稳定，从而能够保障径向回转的稳定。
66.动密封圈21、23采用弹性材料制成，如橡胶、硅胶等高分子材料。
67.如图11所示，动态密封环22、24包括一环形的密封环本体22
‑
1，密封环本体22
‑
1的内部开槽，从而形成u型截面；密封环本体22
‑
1的上部形成多道沿径向延伸的外部密封唇口22
‑
3(即径向突出部)，密封环本体22
‑
1的开槽内置有多个v型弹性片22
‑
2(图11中显示为四个弹性片22
‑
2)；
68.与截面为圆形的静密封圈26不同，本实用新型的动态密封环22、24设置有外部密封唇口22
‑
3，且内部开槽内设置有与外部密封唇口22
‑
3相对应的弹性片22
‑
2，v型弹性片22
‑
2的两翼抵于外部密封唇口22
‑
3，以使弹性片22
‑
2的弹力能够作用于外部密封唇口22
‑
3，从而使动态密封环22、24的外部密封唇口22
‑
3在中转动体3相对于中基座5旋转运动以及静止状态下均能够在二者之间形成足够的密封力；因此动态密封环22、24能够实现封闭腔室的内部压力不外泄，同时确保外部带压液体不向封闭腔室内泄漏。
69.弹性片22
‑
2采用金属材料制成。
70.密封环本体22
‑
1采用弹性材料制成，如橡胶、硅胶等高分子材料。
71.如图4所示，中转动体3的底端设置有挡泥环25，挡泥环25套设于中基座5上，挡泥环25能够防止泥沙进入中转动体3与中基座5之间的径向配合部；挡泥环25由弹性保持架与耐磨橡胶类弹性体构成；
72.中转动体3的外部固定设置有水下接船软管收纳盘管4；水下接船软管收纳盘管4上卷绕有水下接船软管，水下接船软管的一端连接转动部分输送管线2的另一端，水下接船
软管的另一端连接船舶管线；
73.下基座8的外部固定设置有水下接岸软管收纳盘管7；水下接岸软管收纳盘管7上卷绕有水下接岸软管，水下接岸软管的一端连接固定部分输送管线6的另一端，水下接岸软管的另一端连接海底管线或海底铺设软管；
74.中基座5固定连接下基座8；中基座5与下基座8通过紧固螺栓和轴向静密封实现固定连接，或者中基座8与下基座8通过焊接方式实现固定连接；
75.下基座8设置于水下对接导向体10上，水下对接导向体10套设于水下对接安装基础14上；
76.中基座5与下基座8的连接端面之间设置有静密封圈26，静密封圈26能够确保中基座5与下基座8之间的密封性；
77.下基座8的外缘形成有机加工体27，机加工体27作为下基座8的一部分，用于实现下基座8与中基座5的固定连接；
78.下基座8的下部形成非连接部位焊接钢结构体28，钢结构体28的内部形成腔室，腔室内设置有多扇水密舱门17，多扇水密舱门17将下基座腔室分隔为多个舱室，水密舱门17上设置有手动操纵机构；如图8所示，下基座8具有对接锁紧设备舱i、水下潜入置换舱ii、气体储备/舱底泵舱iii、电池及控制舱iv、中央舱v；
79.下基座8通过多个沿周向分布的缓冲弹簧9连接水下对接导向体10；安装过程中，在将下基座8与水下对接导向体10进行水下对接时，缓冲弹簧9能够起到缓冲作用；
80.上钟罩1上固定设置有至少一个上钟罩吊耳11；上钟罩吊耳11用于起吊上钟罩1；
81.中转动体3的外部沿周向固定设置有多个牵引耳12，中转动体3通过牵引耳12实现与船舶的连接；
82.下基座8上固定设置有多个下基座吊耳13；
83.为实现水下自动对接，下基座8设置有快速对接紧固机构18，用于实现水下对接导向体10与水下对接安装基础14的快速对接。
84.本实用新型的工作原理如下：
85.通过水下对接安装基础14将本实用新型钟罩式旋转流体输送装置固定设置于水下(如水深60米处)，将固定部分输送管线6通过水下接岸软管与固定设置于海底的海底管线或海底铺设软管相连接，将转动部分输送管线2通过水下接船软管与漂浮于海上的船舶管线相连接；
86.由于漂浮于海上的船舶受风浪的作用，船舶始终处于运动状态；运动的船舶通过系泊缆绳将力传递给中转动体3，从而使中转动体3及上钟罩1在系泊缆绳力的作用下绕中基座5转动；与此同时，中转动体3带动驱动盘15同步转动，驱动盘15带动驱动臂30，驱动臂30带动旋转接头16的动环绕定环回转，从而实现回转式钟罩式外壳与旋转接头16的动环同轴同步回转，以释放船舶的运动所产生的扭力。
87.本实用新型将旋转接头16设置于封闭腔室内，封闭腔室能够避免旋转接头16浸于水中，从而保证旋转接头16的正常运转。
88.由于使用过程中处于深水下，封闭腔室的外壁需承受较大的水压；并且，要保证旋转接头16的正常运转，上钟罩1和中转动体3所形成的回转式钟罩式外壳应能够灵活旋转，因此，本实用新型不仅要确保封闭腔室的密封性以避免水进入封闭腔室，还需保证中转动
体3相对于中基座5的灵活旋转，为此，本实用新型一方面在上钟罩1与中转动体3的连接端面之间，以及中基座5与下基座8的连接端面之间分别设置有静密封圈，同时在中转动体3与中基座5之间的径向配合部设置有两道动密封圈和动态密封环，从而在保障钟罩式外壳径向回转稳定的同时，确保外部带压液体不向封闭腔室内泄漏。
89.如图9所示，中基座5的上部形成回转支承定圈安装座5
‑
1，回转支承定圈安装座5
‑
1具有回转支承定圈安装面5
‑
12；回转支承定圈安装座5
‑
1沿周向开设有多个回转支承定圈紧固螺栓孔5
‑
11，回转支承19的定圈通过穿设于回转支承定圈紧固螺栓孔5
‑
11的紧固螺栓33实现与中基座5的固定连接；
90.中基座5的下部形成旋转接头定环连接座5
‑
2，旋转接头定环连接座5
‑
2具有旋转接头定环安装面5
‑
22；旋转接头定环连接座5
‑
2沿周向开设有多个旋转接头定环紧固螺栓孔5
‑
21，旋转接头16的定环16
‑
1通过穿设于旋转接头定环紧固螺栓孔5
‑
21的紧固螺栓34实现与中基座5的固定连接；
91.回转支承定圈安装面5
‑
12和旋转接头定环安装面5
‑
22的同轴度和平面垂直度是保证整个运动关系的核心。
92.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形，而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形在内。