CN105240550A - 气动吹枪的密封装置 - Google Patents

Abstract

一种气动吹枪的密封装置，其包括具有进气口及出气口且设置有密封腔的本体，与本体进气口相连的堵头，位于本体内并能在密封腔内往复运动的推杆，位于推杆及堵头之间并实现复位补偿的弹簧，及位于进气口与出气口之间密封结构，所述密封结构包括设置在推杆上且能相互配合的软质密封圈及硬密封件。本发明采用机械密封（俗称硬密封）加O形圈密封（俗称软密封）双重密封方式来实现动态往复密封。

Description

气动吹枪的密封装置

技术领域

本发明涉及一种气动吹枪的密封装置，尤其涉及一种过程工业中使用的机器设备及管道上的气动吹尘枪密封装置。

背景技术

过程工业中使用的机器设备及管道普遍设有密封装置，但存在着泄漏问题。事实证明，密封装置的泄漏只是或多或少、或重或轻而已。泄漏会造成能源的浪费、物料的流失、产品质量的下降、设备的损坏、环境的污染，从而损害工作人员的健康，甚至会酿成火灾、引起爆炸、造成停产、直接危及人身安全，带来巨大经济损失。密封件虽然不大，只是个零件，但却能决定机器设备的安全性、可靠性和耐久性，特别是石油化工企业，处理的大多是具有腐蚀性或易燃、易爆和有毒介质，而且通常有较高的压力和温度，一旦泄漏，引起重大安全事故，造成的危害就更大。

本专利主要用在气动吹尘枪的密封。气动吹尘枪主要用于工厂以及安装、维修时的除尘工作，最适合使用在一些手接触不到的狭窄缝隙、高处、管道内、机器零部件内部的清洁工作。气动吹尘枪是利用空气压缩放大原理，有效的减少压缩空气的消耗量，从而产生强大和精确的高压气流，并带动周围空气一起工作。

目前市场上所销售的气动吹尘枪都采用橡胶平垫片密封及橡胶O形圈密封，制作橡胶垫片及O形圈的主要材料有天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶等，另外，氟橡胶等特种橡胶也开始应用。橡胶因具有组织致密、质地柔软、回复性好，容易模压成型，且便宜、易购等特点而被广泛应用于密封装置中。但它不耐高温高压，不耐冲击，容易在矿物油中溶解和膨胀，且不耐腐蚀。在高温下容易老化，失去回复能力，长期使用会变质硬化、失重、蠕变、松驰、跛损，产生裂缝造成大量漏气。密封方式均为接触型往复动态密封，且均为典型的挤压型结构方式，在各种挤压型密封结构中最简单。

如图1所示（图1中，1-本体、2-堵头、3-弹簧、4-推杆、5-O型密封圈、6-O型密封圈、7-密封平垫片，8-软密封面）的是现有技术中橡胶平垫片密封结构，由图1中密封平垫片7及推杆4组成一个密封端面，并是密封的核心。使用时按压推杆，外力克服弹簧阻力，密封面被打开，压缩空气从进气口压入，从出气口喷出。松开推杆时，密封平垫片在补偿弹簧和压缩空气的双重推动下被挤压弹性变形产生压紧力，从而实现复位并密封。即橡胶平垫片压缩后产生弹性或塑性变形，能够填塞密封面的变形及其表面粗糙而出现的微观凹凸不平，以堵塞压缩空气泄漏的通道。此时要求垫片能释放出足够的弹性应变能，这一弹性应变能随着补偿弹簧长期运行而发生不同程度的应力降低，且橡胶垫片长期使用会变质硬化、失重、蠕变、松驰，另外在补偿弹簧和压缩空气的双重推力撞击下很容易跛损，直接造成吹尘枪在没有外力推动推杆的情况下大量漏气。一般使用次数在4万到10万次左右就漏气，造成能源浪费，产品只好报废。

图2及图3是O形圈密封方式，为典型的挤压型结构方式。O形密封圈用作往复动密封时，有起动摩擦阻力大，易产生扭曲的缺点，特别是在间隙不均匀、偏心度较大以及高速度下使用时，更容易扭曲破坏。因此O形圈密封只是在轻载工况或低速往复动密封中使用较为合理。橡胶O形密封圈长期用在往复动密封时，除了有上述橡胶特性外，还存在O形圈会永久变形、弹力消失、间隙挤出破坏、扭转切断及模压时发生飞边等不良特性，其中图3中，1-本体、2-堵头、3-弹簧、4-推杆、5-静态O型密封圈、6-静态O型密封圈、7-动态O型密封圈。

如图2所示（图2中，1-本体、2-堵头、3-弹簧、4-推杆、5-静态O型密封圈、6-静态O型密封圈、7-动态O型密封圈），尤其是图2中所显示的结构是O型圈密封中的封气状态，在没有受到外力推动4-推杆的情况下，压缩空气从进气口压入时，由于的到7-动态O形圈的初始弹性变形压力作用下，获得预密封效果。如图三所示，当推杆受到外力的推动时，动态O形圈往弹簧方向运动，当运动到进气口左侧时，压缩空气从进气口压入，从出气口喷出。动态O形圈从进气口右侧运动到进气口左侧时，由于安装时会挤压O形圈，使之弹性变形，获得初始压力，此时O形圈会被挤入进气口内并在孔边缘刮擦造成间隙挤出破损，反之亦然。就这样，动态O形圈不停在进气口孔边缘来回挤出刮擦造成跛损，最终造成吹尘枪在没有外力推动推杆的情况下大量漏气，一般使用次数在4万到8万次左右就漏气，造成能源浪费，产品只好报废。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种采用机械密封（俗称硬密封）加O形圈密封（俗称软密封）双重密封方式来实现动态往复密封的气动吹枪的密封装置。

一种气动吹枪的密封装置，其包括具有进气口及出气口且设置有密封腔的本体，与本体进气口相连的堵头，位于本体内并能在密封腔内往复运动的推杆，位于推杆及堵头之间并实现复位补偿的弹簧，及位于进气口与出气口之间密封结构，所述密封结构包括设置在推杆上且能相互配合的软质密封圈及硬密封件。

进一步，所述硬密封件，其为固定在推杆上的阀芯，该阀芯与本体密封腔内壁接触的面分别为硬密封面，该阀芯的硬密封面在补偿弹簧和本体进气口处的压缩空气双重压力的作用下，与本体的硬密封面紧密贴合，形成硬密封结构。

进一步，所述软质密封圈，其固定在推杆上并随推杆运动，该密封圈能与本体密封腔内壁接触，本体密封腔内壁与密封圈的接触面为软密封面，所述密封圈在补偿弹簧和本体进气口处的压缩空气双重压力的作用下，与本体的软密封面紧密贴合并被挤压塑性变形，形成能辅助硬密封件密封的软密封结构。

进一步，所述密封圈与推杆之间设置有环形垫片，该垫片的径向外侧面为阶梯面且其内侧面套设在推杆上，所述密封圈套在垫片的阶梯面上。

进一步，所述硬密封结构可为锥度硬密封结构或端面硬密封结构，所述锥度硬密封结构为本体密封腔内壁上的硬密封面呈锥度面，而端面硬密封结构为本体密封腔内壁上的硬密封面为端面。

进一步，所述推杆与主体密封腔的内壁上还是设置有O型密封圈，该O型密封圈嵌设在推杆上并位于推杆推动端与主体出气口之间。

进一步，所述堵头与主体之间设置有O型密封圈。

本发明采用机械硬密封加O形圈软密封的密封方式与其他形式的密封相比，具有以下优点：

1、由于采用软硬双重密封，所以密封性好。在长期使用中密封状态很稳定，泄漏量很小，是软密封泄漏量的1%以下，真正做到节能减排。

2、使用寿命长。由于机械硬密封面由自润滑性及耐磨性较好的材料组成，且具有一定耐酸、耐碱抗腐蚀性能，还具有磨损补偿机构。因此，密封面的磨损量在正常工作条件下很小，经测试可连续使用100万次以上不泄漏，是其他软密封产品的10倍以上。另外，机械硬密封面10在长期使用磨合后，金属材料密封面之表面粗糙度Ra值会越来越高，两密封面的贴合会越来越吻合，密封性能会越来越好，机械硬密封很少是由于长时间磨损而失效的。

3、工作过程中不用调整。由于硬密封靠弹簧力和压缩空气的压力使摩擦副贴合，在运行中即使摩擦副磨损后，密封端面也始终自动地保持贴合。因此，正确安装后，就不需要经常调整，使用方便，适合连续化、自动化生产。

4、功率损耗小。由于硬密封的端面接触面积小，摩擦功率损耗小，一般仅为橡胶密封的20%-30%左右。

5、密封精度高。由于阀芯3有自动定心定位功能，所以重复定位精度高；且硬密封定位密封后对软密封挤压量起到限位限量作用，有效提高O形圈9的使用寿命。

6、结构合理。由于O形圈9在模压生产时分模面上留有溢出余胶所形成的飞边是不可避免的，直接影响O形圈的密封性。为此，结构上避开合模线飞边，采用45度方向挤压O形圈9。另外，推杆5、垫片4、阀芯3及O形圈9组成总成，结构轻巧、紧凑，安装方便。

7、密封参数高，适用范围广。当合理选择摩擦副材料及结构，加之设置适当的润滑、冷却等辅助系统的情况下，机械硬密封可广泛适用于各种工况，尤其在高温、低温、强腐蚀、高速等恶劣工况下，更显示出其优越性。

8、耐振性强。机械硬密封由于具有缓冲功能，因此当阀门打开、合闭过程中发生一定范围内振动时，仍能保持良好的密封性能。

9、由于利用本专利所生产的吹尘枪，具有使用寿命长、密封性极好真正做到节能减耗，大大降低企业生产成本，提高企业生产效率。

10结构复杂。与其他密封比较，机械硬密封加软密封结构复杂、零件数目多，要求精度高，制作成本高。

附图说明

图1是现有技术中采用平垫片的结构示意图；

图2是现有技术中采用O型密封垫圈结构示意图一；

图3是现有技术中采用O型密封垫圈结构示意图二；

图4是本发明实施例一中结构示意图；

图5是本发明实施例二中结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

实施例一：一种气动吹枪的密封装置，其包括具有进气口A及出气口B且设置有密封腔的本体1，与本体1进气口A相连的堵头2，位于本体1内并能在密封腔内往复运动的推杆5，位于推杆5及堵头2之间并实现复位补偿的弹簧6，及位于进气口A与出气口B之间密封结构，所述密封结构包括设置在推杆上且能相互配合的软质密封圈9及硬密封件3。

前述硬密封件3，其为固定在推杆5上的阀芯，该阀芯3与本体密封腔内壁接触的面分别为硬密封面10，该阀芯的硬密封面在补偿弹簧和本体进气口处的压缩空气双重压力的作用下，与本体的硬密封面10紧密贴合，形成硬密封结构。具体的说，所述本实施例中本体密封腔内壁上的硬密封面呈锥度面，所述硬密封结构可为锥度硬密封结构。

前述软质密封圈9为O型密封圈，其固定在推杆5上并随推杆5运动，该密封圈9能与本体1密封腔内壁接触，本体1密封腔内壁与密封圈的接触面为软密封面11，所述密封圈9在补偿弹簧6和本体进气口A处的压缩空气双重压力的作用下，与本体1的软密封面11紧密贴合并被挤压塑性变形，形成能辅助硬密封件密封的软密封结构。

前述密封圈9与推杆5之间设置有环形垫片4，该垫片4的径向外侧面为阶梯面且其内侧面套设在推杆5上，所述密封圈9套在垫片的阶梯面上。

前述推杆5与主体1密封腔的内壁上还是设置有O型密封圈8，该O型密封圈8嵌设在推杆5上并位于推杆5推动端与主体出气口B之间，所述堵头2与主体1之间设置有O型密封圈7。

本实施例中阀芯3与本体1之硬密封面10处，硬密封面在弹簧6和压缩空气双重压力的作用下，与本体的硬密封面10紧密贴合，阻止了压缩空气的泄漏，构成了硬密封的主密封，硬密封面磨损后在弹簧和压缩空气压力的双重推动下实现补偿，始终保持两密封面的紧密接触。同时，软密封安装在O形圈9与本体1之软密封面11处，软密封面在弹簧6和压缩空气双重压力的作用下，与本体的软密封面11紧密贴合，O形圈9被挤压塑性变形，产生弹性应变能，阻止了压缩空气的泄漏，构成了软密封的辅助密封，一样软密封面磨损后在弹簧和压缩空气压力的双重推动下实现补偿，始终保持两密封面的紧密接触。这样就实现了以硬密封为主，软密封为辅的双重密封结构。当外力推动推杆5时，硬密封面及软密封面同时打开，压缩空气从进气口压入，从出气口喷出；松开推杆时，软硬密封面在补偿弹簧和压缩空气的双重推动下实现复位并密封；软密封面之O形圈9被挤压塑性变形产生压紧力，从而实现密封，硬密封面复位密封后起到限位作用，避免O形圈9被过度挤压变形，起到保护O形圈9的作用，提高O形圈9的使用寿命。

且本实施例中采用锥度硬密封结构，而硬密封的泄漏大约有80%-95%是由于密封端面或密封锥面摩擦副造成的，因此，对密封端面或密封锥面要求很高，经无数次试验，密封端面平行度不大于0.0009㎜，密封锥面真圆度不大于0.001㎜，金属材料密封面之表面粗糙度Ra值不大于Ra0.2，所以对零件生产工艺要求很高、难度很大。

实施例二，一种气动吹枪的密封装置，其包括具有进气口A及出气口B且设置有密封腔的本体1，与本体1进气口A相连的堵头2，位于本体1内并能在密封腔内往复运动的推杆5，位于推杆5及堵头2之间并实现复位补偿的弹簧6，及位于进气口A与出气口B之间密封结构，所述密封结构包括设置在推杆上且能相互配合的软质密封圈9及硬密封件3。

前述硬密封件3，其为固定在推杆5上的阀芯，该阀芯3与本体密封腔内壁接触的面分别为硬密封面10，该阀芯的硬密封面在补偿弹簧和本体进气口处的压缩空气双重压力的作用下，与本体的硬密封面10紧密贴合，形成硬密封结构。具体的说，所述本实施例中本体密封腔内壁上的硬密封面为端面，所述硬密封结构可为端面硬密封结构。

前述软质密封圈9为O型密封圈，其固定在推杆5上并随推杆5运动，该密封圈9能与本体1密封腔内壁接触，本体1密封腔内壁与密封圈的接触面为软密封面11，所述密封圈9在补偿弹簧6和本体进气口A处的压缩空气双重压力的作用下，与本体1的软密封面11紧密贴合并被挤压塑性变形，形成能辅助硬密封件密封的软密封结构。

前述密封圈9与推杆5之间设置有环形垫片4，该垫片4的径向外侧面为阶梯面且其内侧面套设在推杆5上，所述密封圈9套在垫片的阶梯面上。

前述推杆5与主体1密封腔的内壁上还是设置有O型密封圈8，该O型密封圈8嵌设在推杆5上并位于推杆5推动端与主体出气口B之间，所述堵头2与主体1之间设置有O型密封圈7。

本实施例中阀芯3与本体1之硬密封面10处，硬密封面在弹簧6和压缩空气双重压力的作用下，与本体的硬密封面10紧密贴合，阻止了压缩空气的泄漏，构成了硬密封的主密封，硬密封面磨损后在弹簧和压缩空气压力的双重推动下实现补偿，始终保持两密封面的紧密接触。同时，软密封安装在O形圈9与本体1之软密封面11处，软密封面在弹簧6和压缩空气双重压力的作用下，与本体的软密封面11紧密贴合，O形圈9被挤压塑性变形，产生弹性应变能，阻止了压缩空气的泄漏，构成了软密封的辅助密封，一样软密封面磨损后在弹簧和压缩空气压力的双重推动下实现补偿，始终保持两密封面的紧密接触。这样就实现了以硬密封为主，软密封为辅的双重密封结构。当外力推动推杆5时，硬密封面及软密封面同时打开，压缩空气从进气口压入，从出气口喷出；松开推杆时，软硬密封面在补偿弹簧和压缩空气的双重推动下实现复位并密封；软密封面之O形圈9被挤压塑性变形产生压紧力，从而实现密封，硬密封面复位密封后起到限位作用，避免O形圈9被过度挤压变形，起到保护O形圈9的作用，提高O形圈9的使用寿命。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种气动吹枪的密封装置，其包括具有进气口及出气口且设置有密封腔的本体，与本体进气口相连的堵头，位于本体内并能在密封腔内往复运动的推杆，位于推杆及堵头之间并实现复位补偿的弹簧，及位于进气口与出气口之间密封结构，其特征在于：所述密封结构包括设置在推杆上且能相互配合的软质密封圈及硬密封件。

2.根据权利要求1所述的气动吹枪的密封装置，其特征在于：所述硬密封件，其为固定在推杆上的阀芯，该阀芯与本体密封腔内壁接触的面分别为硬密封面，该阀芯的硬密封面在补偿弹簧和本体进气口处的压缩空气双重压力的作用下，与本体的硬密封面紧密贴合，形成硬密封结构。

3.根据权利要求2所述的气动吹枪的密封装置，其特征在于：所述软质密封圈，其固定在推杆上并随推杆运动，该密封圈能与本体密封腔内壁接触，本体密封腔内壁与密封圈的接触面为软密封面，所述密封圈在补偿弹簧和本体进气口处的压缩空气双重压力的作用下，与本体的软密封面紧密贴合并被挤压塑性变形，形成能辅助硬密封件密封的软密封结构。

4.根据权利要求3所述的气动吹枪的密封装置，其特征在于：所述密封圈与推杆之间设置有环形垫片，该垫片的径向外侧面为阶梯面且其内侧面套设在推杆上，所述密封圈套在垫片的阶梯面上。

5.根据权利要求2或3或4所述的气动吹枪的密封装置，其特征在于：所述硬密封结构可为锥度硬密封结构或端面硬密封结构，所述锥度硬密封结构为本体密封腔内壁上的硬密封面呈锥度面，而端面硬密封结构为本体密封腔内壁上的硬密封面为端面。

6.根据权利要求5所述的气动吹枪的密封装置，其特征在于：所述推杆与主体密封腔的内壁上还是设置有O型密封圈，该O型密封圈嵌设在推杆上并位于推杆推动端与主体出气口之间。

7.根据权利要求6所述的气动吹枪的密封装置，其特征在于：所述堵头与主体之间设置有O型密封圈。