CN102937187B - 一种钢丝绳密封传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢丝绳密封传动系统，包括贯穿墙体设置的穿墙管组件和贯穿穿墙管组件设置的钢丝绳组件，所述的钢丝绳组件包括室内钢丝绳（8）、室外钢丝绳（16）和连接轴（11），室内钢丝绳（8）与连接轴（11）的第一端连接固定，室外钢丝绳（16）与连接轴（11）的第二端连接固定，连接轴（11）上套装有波纹管（9），波纹管（9）的第一端与穿墙管组件密封固定，波纹管（9）的第二端与连接轴（11）的第二端密封固定。本发明在连接轴轴向移动的过程中，波纹管随着连接轴的移动而伸缩，解决了α气溶胶等放射性有害气体通过连接轴与穿墙管组件之间的间隙泄露的问题，保证了操作人员的安全。

Description

一种钢丝绳密封传动系统

技术领域

本发明涉及一种密封系统，尤其是涉及一种钢丝绳密封传动系统，适用于热室机械手中的主动机械臂与从动机械臂之间的传动密封。

背景技术

热室是用来进行高放射性试验和操作的屏蔽小室，外墙为重混凝土结构，以防止热室内的放射性物质影响室外操作人员的身心健康。热室的前墙上一般装有铅玻璃或高密度液体的窥视窗，通过机械手进行远距离操作，即将热室外的主动机械臂的运动通过穿墙管中的钢丝绳传递到热室内的从动机械臂实现热室内的远距离操作。

穿墙管通常安装在热室的前墙上，为了防止热室内的放射性有害气体泄漏，必须保证钢丝绳与穿墙管之间的密封可靠，以实现对放射性α气溶胶等放射性有害气体的有效控制。

现有用于热室机械手的钢丝绳密封传动系统，密封性不高，容易发生放射性有害气体泄漏的现象，从而对操作人员造成伤害。

由此可见，目前急需设计一种用于热室机械手的钢丝绳密封传动系统，以提高钢丝绳与穿墙管之间的密封效果，防止射性有害气体泄漏，保证操作人员的安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钢丝绳密封传动系统，既能保证钢丝绳等运动件在穿墙管内灵活伸缩，又能保证钢丝绳无论在运动状态下还是在静止状态下，始终无α气溶胶等放射性有害气体泄露，保证操作人员的安全。

为解决上述技术问题，本发明的一种钢丝绳密封传动系统，包括贯穿墙体设置的穿墙管组件和贯穿穿墙管组件设置的钢丝绳组件，所述的钢丝绳组件包括室内钢丝绳、室外钢丝绳和连接轴，室内钢丝绳与连接轴的第一端连接固定，室外钢丝绳与连接轴的第二端连接固定，连接轴上套装有波纹管，波纹管的第一端与穿墙管组件密封固定，波纹管的第二端与连接轴的第二端密封固定。

所述的穿墙管组件包括预埋墙管、外套管和内套管，预埋墙管贯穿墙体设置并与墙体固定；外套管穿装在预埋墙管内并与预埋墙管固定，外套管与预埋墙管的轴向接触面上设有静密封装置；内套管转动设置在外套管内，且二者的轴向接触面上设有动密封装置；内套管的中心处设有轴向通孔，连接轴穿装在轴向通孔内。

所述的静密封装置为O型密封圈。

所述的动密封装置为唇形密封圈。

所述的波纹管的第一端、第二端分别紧套在第一波纹橡胶密封套和第二波纹橡胶密封套上，第一波纹橡胶密封套内固定有支撑圈且支撑圈的内径大于连接轴的外径，波纹管的第一、第二端外表面上分别紧套有若干O型锁紧密封圈，通过O型锁紧密封圈将波纹管的第一、第二端分别压紧在支撑圈和连接轴上，固定第一波纹橡胶密封套的O型锁紧密封圈与内套管的轴向通孔密封固定。

所述的轴向通孔为室内侧小、室外侧大的台阶通孔，第一波纹橡胶密封套的室内侧端面与轴向通孔的台阶面相抵。

所述的支撑圈的外径小于轴向通孔的小直径部的内径。

所述的内套管室外伸出端的外圆周面上设有环形凹槽，多个滚轮沿周向均布固定在外套管的外端面上，且滚轮置于环形凹槽内。

所述的滚轮为滚动轴承。

本发明所述的钢丝绳密封传动系统，通过连接轴将室内钢丝绳和室外钢丝绳固定连接为一体，连接轴滑动设置在穿墙管组件上，连接轴上套装有波纹管，波纹管的第一端与穿墙管组件密封固定，波纹管的第二端与连接轴的连接室外钢丝绳的一端密封固定。在连接轴轴向移动的过程中，波纹管随着连接轴的移动而伸缩，解决了α气溶胶等放射性有害气体通过连接轴与穿墙管组件之间的间隙泄露的问题，保证了操作人员的安全。另外，将钢丝绳与穿墙管组件之间的密封，转换为连接轴与穿墙管组件的密封，更易实现密封，而且便于张紧钢丝绳，并有效控制钢丝绳的下垂。

作为本发明的一种改进，所述的穿墙管组件由依次嵌套的预埋墙管、外套管和内套管组成，预埋墙管与外套管的轴向接触面上设有静密封装置；外套管与内套管的轴向接触面上设有动密封装置；这样，加上连接轴上的波纹管密封装置，本发明总共设有三道密封，进一步提高了密封效果，最大限度地消除了放射性有害气体泄露到室外的安全隐患。

作为本发明的另一种改进，所述的内套管室外伸出端的外圆周面上设有环形凹槽，多个滚轮沿周向均布固定在外套管的外端面上，且滚轮置于环形凹槽内，大大提高了内套管的转动灵活性，提高了使用寿命。

附图说明

图1是热室外的主动机械臂与热室内的从动机械臂通过钢丝绳传动连接的示意图；

图2是本发明所提供的钢丝绳密封传动系统一种具体实施方式结构示意图；

图中：1-预埋墙管，2-外套管，3-轴套，4-垫圈，5-螺钉，6-滚轮，7-内套管，8-室内钢丝绳，9-波纹管，10-第一波纹橡胶密封套，11-连接轴，12-支撑圈，13-第二波纹橡胶密封套，14-唇形密封圈，15-O型密封圈，16-室外钢丝绳，17-O型锁紧密封圈，18-墙体。

具体实施方式

本发明所述的钢丝绳密封传动系统，主要用于热室外的主动机械臂与热室内的从动机械臂传动连接，该钢丝绳密封传动系统中的室内钢丝绳和室外钢丝绳通过连接轴连接，连接轴上套装有一个波纹管，波纹管的一端与穿墙管组件密封固定，波纹管的另一端与连接轴的一端（连接室外钢丝绳的一端）密封固定，在连接轴轴向移动的过程中，波纹管随着连接轴的移动而伸缩，因此，无论连接轴在运动或静止状态下，始终没有α气溶胶等放射性气体泄露，从而保证操作人员的安全。下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作出进一步的详细说明。

为了便于本领域技术人员的理解，首先结合图1说明放射性有害气体的泄漏途径，图1是热室外的主动机械臂与热室内的从动机械臂通过钢丝绳传动连接的示意图，如图1所示，预埋墙管1浇注在混凝土墙体18中，外套管2穿装在预埋墙管1内并通过螺钉与预埋墙管1固定连接；内套管7转动设置在外套管2内，二者同轴设置且间隙配合，以实现内套管7在外套管2内的自由旋转；室内钢丝绳8与室外钢丝绳16通过连接轴11连接固定，连接轴11穿装在内套管7上的轴向通孔内且二者之间留有间隙。图中，内套管7的左侧为室内污染区域，右侧为室外安全区域，分析可知，污染气体可能的外泄路径有以下几条：

第1条外泄路径：污染气体从A处（污染区域中预埋墙管1与外套管2的室内侧端面结合处）进入，经预埋墙管1与外套管2之间的间隙泄露到室外安全区域；

第2条外泄路径：污染气体从B处（污染区域中外套管2与内套管7的室内侧端面结合处）进入，经外套管2与内套管7之间的间隙泄露到室外安全区域；

第3条外泄路径：污染气体从C处（污染区域中内套管7与连接轴11的室内侧端面结合处）进入，通过内套管7与连接轴11之间的间隙泄露到室外安全区域。

通过上述分析可知，为了防止热室内的放射性有害气体泄漏，必须有效切断上述三条放射性有害气体泄漏的途径。

请参见图2，图2是本发明所提供的钢丝绳密封传动系统一种具体实施方式结构示意图，具体实施方式所述的钢丝绳密封传动系统包括贯穿热室墙体设置的穿墙管组件和贯穿穿墙管组件设置的钢丝绳组件。

穿墙管组件包括预埋墙管1、外套管2和内套管7，预埋墙管1浇注在混凝土墙体18中且贯穿该墙体18，预埋墙管1的室外侧伸出端具有连接法兰，外套管2的室外侧伸出端也具有连接法兰，外套管2穿装在预埋墙管1内且通过螺栓固定在预埋墙管1的连接法兰上，外套管2与预埋墙管1之间的轴向接触面通过O型密封圈15进行密封，O型密封圈15也可以更换为其他形式的静密封装置；内套管7转动设置在外套管2内，且二者之间的轴向接触面通过唇形密封圈14进行密封，唇形密封圈14也可以更换为其他形式的动密封装置。这样，通过O型密封圈15切断了放射性有害气体的第1条外泄路径，通过唇形密封圈14切断了放射性有害气体的第2条外泄路径。

钢丝绳组件包括室内钢丝绳8、室外钢丝绳16和连接轴11，室内钢丝绳8与连接轴11的第一端（室内端）连接固定，室外钢丝绳16与连接轴11的第二端（室外端）连接固定，连接轴11作为室内钢丝绳8和室外钢丝绳16的接口及运动密封段的支承体。

内套管7的中心处设有轴向通孔，轴向通孔为室内侧小、室外侧大的台阶通孔，连接轴11穿装在轴向通孔内，且连接轴11上套装有波纹管9，波纹管9的第一端、第二端分别紧套在第一波纹橡胶密封套10和第二波纹橡胶密封套13上，第一波纹橡胶密封套10内固定有支撑圈12，支撑圈12的内径略大于连接轴11的外径，使得连接轴11在内套管7内做轴向运动时不与支撑圈12之间产生摩擦。支撑圈12的外径小于轴向通孔的小直径部的内径，波纹管9的第一、第二端外表面上分别紧套一个O型锁紧密封圈17，通过O型锁紧密封圈17将波纹管9的第一、第二端分别压紧在支撑圈12和连接轴11上。第一波纹橡胶密封套10的室内侧与内套管7的轴向通孔的台阶面相抵，O型锁紧密封圈17与轴向通孔的大直径部的孔壁相抵，从而实现了波纹管9的第一端与内套管7的密封固定；第二波纹橡胶密封套13实现了波纹管9的第二端与连接轴11的第二端密封固定。在连接轴11做轴向运动时，波纹橡胶密封套13可以带动波纹管9跟随连接轴11的运动而伸缩，防止污染气体经支撑圈12与连接轴11之间的间隙进入波纹管9，再从波纹管9与连接轴11之间的间隙泄露，因此，无论连接轴11在运动或静止状态下，始终没有α气溶胶等放射性有害气体通过连接轴11与内套管7之间的间隙泄露到室外安全区域，这样，通过上述波纹管密封装置切断了第3条外泄路径。

内套管7室外侧伸出端的外圆周面上设有环形凹槽，多个滚轮6沿周向均布固定在外套管2的连接法兰室外侧端面上，且滚轮6置于环形凹槽内，作为内套管7的转动支承，以减小内套管7的转动摩擦，提高转动的灵活性。本实施例中，滚轮选用了4个，且采用的是滚动轴承，将轴套3插装固定在滚动轴承内，然后套装在螺钉5上后，再将螺钉5旋装在外套管2的连接法兰室外侧端面上固定，螺钉5与外套管2的连接法兰室外侧端面之间设有垫圈4。

本发明提供的钢丝绳密封传动系统，预埋墙管1和外套管2保持静止，为静止件；内套管7做旋转运动，室内钢丝绳8、连接轴11、室外钢丝绳16和波纹管9作轴向运动，为运动件。通过三道密封，同时保证了静止件与静止件之间（预埋墙管与外套管之间）、静止件与运动件之间（外套管与内套管之间）、运动件与运动件之间（内套管与连接轴之间）的密封可靠，有效地阻止了放射性有害气体从预埋墙管1与外套管2之间、外套管2与内套管7之间以及内套管7与连接轴11之间的间隙泄露到室外安全区域，从而保证了操作人员的安全。

总之，本发明提供的钢丝绳密封传动系统具有如下优点：

（1）切实保证了主从机械手的操作性能以及操作人员和外围环境的安全；

（2）波纹管密封，运动阻力小，传动件几乎没有磨损；

（3）有效防止气体介质渗透，密封可靠；

（4）传动平稳。

本发明提供的钢丝绳密封传动系统仅针对一条钢丝绳，实际应用时，可根据上述结构原理及密封原理同时实现多条钢丝绳的密封。另外，该技术方案不仅适用于主、从机械手钢丝绳传动的密封，对于其他利用钢丝绳传动且需要密封的领域均适用。

本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，只要是本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新及保护的范围。

Claims (9)

1.一种钢丝绳密封传动系统，包括贯穿墙体设置的穿墙管组件和贯穿穿墙管组件设置的钢丝绳组件，其特征在于：

所述的钢丝绳组件包括室内钢丝绳(8)、室外钢丝绳(16)和连接轴(11)，室内钢丝绳(8)与连接轴(11)的第一端连接固定，室外钢丝绳(16)与连接轴(11)的第二端连接固定，连接轴(11)上套装有波纹管(9)，波纹管(9)的第一端与穿墙管组件密封固定，波纹管(9)的第二端与连接轴(11)的第二端密封固定。

2.如权利要求1所述的一种钢丝绳密封传动系统，其特征在于：所述的穿墙管组件包括预埋墙管(1)、外套管(2)和内套管(7)，预埋墙管(1)贯穿墙体设置并与墙体固定；外套管(2)穿装在预埋墙管(1)内并与预埋墙管(1)固定，外套管(2)与预埋墙管(1)的轴向接触面上设有静密封装置；内套管(7)转动设置在外套管(2)内，且二者的轴向接触面上设有动密封装置；内套管(7)的中心处设有轴向通孔，连接轴(11)穿装在轴向通孔内。

3.如权利要求2所述的一种钢丝绳密封传动系统，其特征在于：所述的静密封装置为O型密封圈。

4.如权利要求2所述的一种钢丝绳密封传动系统，其特征在于：所述的动密封装置为唇形密封圈。

5.如权利要求2所述的一种钢丝绳密封传动系统，其特征在于：所述的波纹管(9)的第一端、第二端分别紧套在第一波纹橡胶密封套(10)和第二波纹橡胶密封套(13)上，第一波纹橡胶密封套(10)内固定有支撑圈(12)且支撑圈(12)的内径大于连接轴(11)的外径，波纹管(9)的第一、第二端外表面上分别紧套有若干O型锁紧密封圈(17)，通过O型锁紧密封圈(17)将波纹管(9)的第一、第二端分别压紧在支撑圈(12)和连接轴(11)上，固定第一波纹橡胶密封套(10)的O型锁紧密封圈(17)与内套管(7)的轴向通孔密封固定。

6.如权利要求5所述的一种钢丝绳密封传动系统，其特征在于：所述的轴向通孔为室内侧小、室外侧大的台阶通孔，第一波纹橡胶密封套(10)的室内侧端面与轴向通孔的台阶面相抵。

7.如权利要求6所述的一种钢丝绳密封传动系统，其特征在于：所述的支撑圈(12)的外径小于轴向通孔的小直径部的内径。

8.如权利要求2所述的一种钢丝绳密封传动系统，其特征在于：所述的内套管(7)室外伸出端的外圆周面上设有环形凹槽，多个滚轮(6)沿周向均布固定在外套管(2)的外端面上，且滚轮(6)置于环形凹槽内。

9.如权利要求8所述的一种钢丝绳密封传动系统，其特征在于：所述的滚轮(6)为滚动轴承。