深潜器耐压壳体电缆填料函专用封堵夹具设计.pdf

第44卷第6期
船海工程
Vol 44 No 6
2015年12月
SHIP OCEAN ENGINEERING
ec.2015
DOI:10.3963/j.isn.1671-7953.2015.06.038
深潜器耐压壳体电缆填料函专用封堵夹具设计
陈如木,邱金水,刘伯运
(海军工程大学动力工程学院武汉4130033)
摘要:针对深澘器耐压売体电缆寘料函漏水问题,设计填料函封堵火具,为注剂式封堵作业提供专用火
具。根据电缆填料函结构特点,确定专用封堵夹具外形及只基本尺寸;根据注剂胶流动特性,确定夹具注剂孔
数量、布置位置及其形式;利用夹具尺寸计算经验公式计算夹具主体中圆筒、侧端財板厚度、夹耳厚度和紧固
螺栓最小自径;利用 Star-ccm软件対所设计的专用夹具本体进行受均布力时的强度校核,仿真结果表明,夹
具的最大应力值小于许用应力,所设计夹具主体满足强度要求
关键词:电缆填料函;封堵夹具;夹具设计;强度校核
中图分类号:U674.76:;U663.1
文献标志码:A文章编号:16717953(2015)06016405
深澘器在大深海航行过程中,“漏水、漏油、密封空腔,以保证其封闭性能。
漏气”情况时有发生,特別值得注意的是贯穿耐
3)夹具应该是分体的(2块以上),以便于安
压舱壁的填料函漏水现象。填料函结构中的填料装。
及压紧垫圈在长时间的海水腐蚀、外部环境变化
4)夹具上应带有内螺纹的注剂孔,孔的位置
等因素的影响下,会发生老化、变形,从而影响密和数量以能将密封注胶注满整个密封腔为官。
封效果。海水通过密封填料与电缆之间的间隙泄
5)夹具和泄漏部位的间隙以不外溢密封剂
漏至舱室内部,如果填料函漏水问题得不到有效为原则,一般控制在0.5m以下。
控制,将对深渃器的安全造成严重的威胁。
1.2夹具的作用
为此,结合电缆填料函结构特点,设计一套电
如图1所示,电缆填料函夹只与压紧螺、电
缆填料函专用封堵夹具,在填料昞泄滿部位装上缆形成密封空腔。其主要作用是包容住注射到密
同一型号的专用夹具,夹具与填料函压紧螺母形封空腔的密封注剂,保证密封注剂的充填,维持注
成新的密封空腔,以高于海水泄漏斥力的注剂力剂压力的递増,防止密封注剂外溢,使注射到夹具
将密封胶注入密封空腔内,密封胶迅速固化,从而内的密封注剂密实,产生足够的密封比压,止住沚
建立新的密封结构,达到封堵的目的。因此,电缆漏。在安装电缆填料函夹具时,将夹具左侧端封
填料函专用封堵夹具设计是确保填料函封堵作业板卡在压紧螺的螺母处,承受注剂枪所产生的
成功的关键,夹具的形式、尺寸是否合理自接決定强大注射压力以及泄漏介质压力,不允许出现不
了封堵的成败。
利的变形和位移,这是新建立的密封结构的刚度
电缆填料函夹具设计要求及作用
保证
夹具设计要求
电缆填料函夹具的设计应满5项要求
1)密封夹具应貝有一定的强度和刚度
)夹具与泄漏部位之间必须有一个密闭的
穿舱电缆;2-压紧螺母;3-电缆填料函座:4-填料
5-专用封培夹具:6-注剂阀:7-沚漏部位:8-密封空腔
图1电缆填料函夹具工作原理示意
收稿日期:2015-03-10
修回日期:2015-06-12
2电缆填料函夹具设计
第一作者简介:陈如木(1990-),男,硕士生
研究方向:舰艇安全技术
2.1电缆填料函夹具外形设计
E-mail:752252249(@aa.com
电缆填料函封堵夹具是安装在压紧螺母和电
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船海工程
第6期
陈如木,等:深潜器耐売体电缆填料专用时堵夹具设计
第44卷
缆外表面构成新的密封腔,提供强度和刚度的金的夹具侧端封板称为侧端封板2。侧端封板1内
属构件。根据深潜器电缆填料函结构特点,设计径根据压紧螺蚪外径确定,侧端封板2内径根据
填料函专用夹具外形如图2所示,该专用夹具为穿舱电缆外径确定,要求侧端封板1与压紧螺母
圆卡环、两块连接式,主要由夹具本体、耳板、注胶侧端封板2与电缆之间要形成一定的吻合间隙
孔以及紧固螺栓构成。
侧端封板2
dr,ld
图2电缆填料函夹具三维结构示意
侧端封板
2.2电缆填料函夹具的材质选择
根据深澘器工作环境特点和材料的基本性能
dlに紧蝶母荒直伶:以紧螺外:dl-穿舱床百:
合理选择制造夹具的材质,电缆填料函夹具的直
-夹本体厚度:e-側洲封板度
接堵漏介质为具有腐蚀性及高压的海水,为了防
图4专用夹具结构示意
止沚漏介质对夹具材质产生腐蚀,选用耐高压耐
吻合间隙的控制:吻合间隙即为电缆填料函
腐蚀的不锈钢Q235-A作为夹具材质。
夹具侧端封板1与压紧螺、侧端封板2与电缆
2.3夹具注胶孔的设置以及形式的选择
之间的吻合间隙,见表1
为了把高压注剂枪连接在电缆填料函夹具表1不同压力下的允许吻合间原
上,并通过高压注剂枪把密封注剂注射到密封空系统
腔内,电缆填料夹具上应设有带内螺纹的注胶
压力0.1~2.93.0~4.95.0~6.97.0~9.9>10.0
/MIPA
孔。因电缆填料函注剂式带压堵漏装置所采用的
密封胶其有良好的流动性,即使只对其中一个注m<0.50<0.-40<0.30<0.20<0.-0
胶孔进行注胶,密封胶也能充满整个密封舱室
通过准确測暈压紧螺母直径及电缆直径,确
因此,在电缆填料函夹具各半圆形卡环各设一个
定侧端封板1及侧端封板2的内径以形成合理的
注胶孔(兼做排气孔),注胶孔布置于半园形卡环
吻合间隙,因电缆填料函发生泄漏时,最大泄漏系
的对称中心处,该注胶孔的数量和分布即能顺利统乐力为3MHa,故取R1=4+0.3mm,R2=d2+
地使密封注剂注满整个密封腟,也能使夹具的加
0.3mm
工更方便。电缆填料函专用夹具的注胶孔形式采2.5保证夹具强度的尺寸
用标准形,主要是因为电缆填料函泄滿环境为高
夹具不仅要承受海水泄漏压力,即要承受密
压低温,而标准注胶孔适用于高压低温泄漏场合,封注剂
封注剂的挤压力,除了合适的材料外,夹其结构还
且能有效防止密封胶的反退。夹具注胶孔布置见
要有能够保证夹具强度的尺寸。由于夹具形式的
图3
多样性,强度尺寸的计算非常困难,木文采用经验
计算公式对夹具圆筒厚度、测端封板厚度、耳板厚
度利和紧固螺栓最小直径进行计算。
2.5.1夹具圆筒厚度
M多
电缆填料函夹具圆筒可以选用GB150《钢制
压力容器》所规定的壁厚计算公式(此公式的建
A-A兴貝断面形状
立以材料力学与板壳薄膜理论为基础),完成夹
图3夹具注胶孔布置示意
具圆筒厚度的设计。
2.4电缆填料函夹具基本尺寸的确定
如图4所示,与乐紧螺母相连接的电缆填料
函夹具側端封板称为侧端封板1,与电缆相连接式中:S夹貝圆筒厚度,m;
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