CN112032308A - 一种多级减压密封结构和密封方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级减压密封结构和密封方法，属于真空密封技术领域。本发明包括高真空容器、接触密封轴套、密封材料、多级减压容器、减压密封轴套和转轴；所述接触密封轴套安装在高真空容器的密封出口端，套装在转轴上，并与多级减压容器采用螺栓连接；所述接触密封轴套的内壁设置有容腔，所述密封材料填充在容腔内，形成一级接触式密封；所述减压密封轴套采用过盈配合的方式装配在转轴上，右端与输入轴采用螺栓连接、用于传递扭矩；降低了减压密封容器真空度要求，减小了间缝隙通道等效流导，可实现大容积容器在高转速、大轴径旋转轴伸出端的长寿命可靠高真空密封。

Description

一种多级减压密封结构和密封方法

技术领域

本发明涉及一种多级减压密封结构和密封方法，属于真空密封技术领域。

背景技术

减压密封是在高真空容器外设置附加容器，并在附加容器和高真空容器之间建立缝隙通道，通过对附加容器预抽真空，达到将高真空容器漏气率控制在允许范围之内的无接触式真空动密封方法。减压密封方法结构简单、性能可靠，对真空密封的转轴直径、真空度、容器尺寸都没有限制，适用于高温、高压等恶劣环境下要求高真空、高转速、大轴径和大容积的长寿命可靠真空密封。但是，传统的减压密封方法和密封结构采用一级减压，即仅在高真空容器外设置一个附加容器，附加容器和高真空容器之间为直流缝隙通道。若要实现密封容器的高真空度，特别是大尺寸转轴的密封，对附加容器真空度要求和容器间缝隙通道流导要求很高，难以实现。

专利文献（CN209370457U）、专利文献（CN205207618U）和专利文献（CN203009369U）等公开文献中的减压密封结构都仅使用了一个附加容器腔和直流缝隙通道，都是对高压容器的密封，无法实现真空容器的高真空度，且只能实现小尺寸转轴密封。专利文献（CN208686974U）、专利文献（CN203809704U）和专利文献（CN203009369U）等公开文献中的采用了多级减压密封结构，但也都是对高压容器的密封，无法实现真空容器的高真空度，且不适用于转轴的旋转密封。

综上，为实现大容积容器在高转速、大轴径旋转轴伸出端的长寿命可靠高真空密封，设计了一种多级减压密封方法和密封结构。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，能够实现大容积容器在高转速、大轴径旋转轴伸出端的长寿命可靠高真空密封的多级减压密封结构和密封方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种多级减压密封结构，其结构特点在于：包括高真空容器、接触密封轴套、密封材料、多级减压容器、减压密封轴套和转轴；所述接触密封轴套安装在高真空容器的密封出口端，套装在转轴上，并与多级减压容器采用螺栓连接；所述接触密封轴套的内壁设置有容腔；所述密封材料填充在容腔内，形成一级接触式密封；所述减压密封轴套采用过盈配合的方式装配在转轴上，且所述减压密封轴套的右端与输入轴采用螺栓连接、用于传递扭矩；所述多级减压容器套装在减压密封轴套上。

进一步地，所述多级减压容器包括多级环形附加容器，所述环形附加容器的外壁均设置有抽气通道，所述多级环形附加容器之间、环形附加容器与减压容器两端面之间设置有迷宫密封梳齿，所述迷宫密封梳齿与转轴之间形成迷宫密封式间隙通道。

进一步地，所述多级减压容器包括一号环形附加容器、二号环形附加容器、三号环形附加容器、一号抽气通道、二号抽气通道、三号抽气通道、一号迷宫密封梳齿、二号迷宫密封梳齿、三号迷宫密封梳齿和四号迷宫密封梳齿。

进一步地，所述一号环形附加容器、二号环形附加容器和三号环形附加容器串联，并通过一号抽气通道、二号抽气通道和三号抽气通道外接真空泵，工作时容器内真空度逐级递减。

进一步地，所述一号迷宫密封梳齿、二号迷宫密封梳齿、三号迷宫密封梳齿和四号迷宫密封梳齿均与容器外壳为焊接连接，并与转轴装配分别形成一号迷宫密封式间隙通道、二号迷宫密封式间隙通道、三号迷宫密封式间隙通道和四号迷宫密封式间隙通道，且迷宫密封梳齿数分别为4、5、5、3。

进一步地，所述一号迷宫密封式间隙通道、二号迷宫密封式间隙通道、三号迷宫密封式间隙通道和四号迷宫密封式间隙通道均采用若干环形迷宫密封齿。

作为优选，所述环形附加容器的数量为3～5个，并非确定。

作为优选，所述迷宫密封梳齿齿形采用直通型迷宫密封梳齿。

进一步地，本发明的另一个技术目的在于提供一种多级减压密封结构的密封方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。

一种多级减压密封结构的密封方法，其特点在于：所述密封方法，如下：高真空容器连接真空泵抽真空，并在高真空容器外依次设置多级环形附加容器，级数根据高真空容器的真空度要求设置，各级附加容器串联，多级环形附加容器分别开设抽气通道，并连接不同真空抽气泵，高真空容器与环形附加容器之间设置接触密封轴套，转轴依次穿过高真空容器、接触密封轴套、多级环形附加容器，接触密封轴套与转轴之间形成容腔，用于填装密封材料，防止高真空容器内的杂质进入多级环形附加容器，多级环形附加容器与转轴之间形成迷宫密封式间隙通道；转轴依次穿过高真空容器、减压密封轴套、多级减压容器。

进一步地，所述多级环形附加容器级数根据高真空容器的真空度要求设置，且各级环形附加容器串联。

进一步地，在高真空容器外依次设置一号环形附加容器、二号环形附加容器和三号环形附加容器，一号环形附加容器、二号环形附加容器和三号环形附加容器分别开设一号抽气通道、二号抽气通道和三号抽气通道，高真空容器与一号环形附加容器之间设置接触密封轴套，转轴依次穿过高真空容器、接触密封轴套、一号环形附加容器、二号环形附加容器和三号环形附加容器。

进一步地，所述多级减压密封结构还包括减压密封轴套，所述减压密封轴套采用过盈配合的方式装配在转轴上，所述减压密封轴套的右端与输入轴采用螺栓连接、用于传递扭矩。

可选的，高真空容器与环形附加容器之间设置接触密封轴套，接触密封轴套与转轴之间形成容腔，容腔内填装密封材料，形成一级接触密封。

可选的，齿形采用直通型、错列型、阶梯型、斜齿多种形式中的一种或多种。

相比现有技术，本发明具有以下优点：高真空容器内真空度很高时，各级减压密封容器内真空度要求降低，容易实现，并能可靠维持；各级减压密封容器间缝隙通道等效流导减小，漏气率下降；迷宫密封的设置大大减小对密封转轴和减压密封容器的制造精度要求。

降低了减压密封附加容器真空度要求，减小了间缝隙通道等效流导，可实现大容积容器在高转速、大轴径旋转轴伸出端的长寿命可靠高真空密封。

附图说明

图1是本发明实施例的多级减压容器的结构示意图。

图2是本发明实施例1的结构示意图。

图3是本发明实施例2的结构示意图。

图4是图2或3中的F-F部放大结构示意图。

图中：高真空容器1、接触密封轴套2、密封材料3、多级减压容器4、减压密封轴套5、转轴6、

一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ、

一号抽气通道41、二号抽气通道42、三号抽气通道43、

一号迷宫密封梳齿44、二号迷宫密封梳齿45、三号迷宫密封梳齿46、四号迷宫密封梳齿47、容器外壳48、

一号迷宫密封式间隙通道A、二号迷宫密封式间隙通道B、三号迷宫密封式间隙通道C、四号迷宫密封式间隙通道D。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图4所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若有引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1（如图2所示）。

本实施例提供了一种动平衡实验室转轴输入端的多级减压密封结构与密封方法，该结构可实现真空度1mmHg（约133Pa）、容器容积1400m³、转速达3000r/min、轴径大于500mm的可靠真空密封。

动平衡实验室转轴输入端的多级减压密封结构包括高真空容器1、接触密封轴套2、密封材料3、多级减压容器4、减压密封轴套5、转轴6。

下面具体介绍各部件的结构：

高真空容器1是需要实现减压密封的目标容器，可以是大容积、高真空度容器，本实施例中即为动平衡实验室腔体，工作时外接真空泵对其进行抽真空；

接触密封轴套2安装在高真空容器1的出口端，套装在转轴6上，与多级减压容器4采用螺栓连接，用于填装密封材料3；

密封材料3安装在接触密封轴套2与转轴6之间的容腔内，形成一级接触式密封，可增强密封效果。

多级减压容器4包含一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ、一号抽气通道41、二号抽气通道42、三号抽气通道43、一号迷宫密封梳齿44、二号迷宫密封梳齿45、三号迷宫密封梳齿46、四号迷宫密封梳齿47、等结构；一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ串联，并分别通过一号抽气通道41、二号抽气通道42、三号抽气通道43外接真空泵，工作时一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ内真空度逐级递减；一号迷宫密封梳齿44、二号迷宫密封梳齿45、三号迷宫密封梳齿46、四号迷宫密封梳齿47与容器外壳48焊接连接，并与转轴6装配形成一号迷宫密封式间隙通道A、二号迷宫密封式间隙通道B、三号迷宫密封式间隙通道C、四号迷宫密封式间隙通道D，梳齿数分别为4、5、5、3。

减压密封轴套5装配在转轴6上，采用过盈配合，右端与输入轴采用螺栓连接，用于传递输入扭矩，一般与减速器相连。

该动平衡实验室转轴输入端的多级减压密封方法包括：

高真空容器1连接真空泵，并在高真空容器1外依次设置一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ……，级数根据高真空容器1真空度要求设置，本实施例设置一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ三级，各级附加容器串联。

一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ分别开一号抽气通道41、二号抽气通道42、三号抽气通道43，连接不同真空抽气泵。

高真空容器1与一号环形附加容器Ⅰ之间设置接触密封轴套2。

转轴6依次穿过高真空容器1、接触密封轴套2、一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ。

接触密封轴套2与转轴6之间形成容腔，形成一级接触式密封，可增强密封效果。

一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ与转轴6之间、高真空容器1与一号环形附加容器Ⅰ之间、各级环形附加容器之间、环形附加容器与大气之间形成的间隙通道。

高真空容器1与一号环形附加容器Ⅰ、各级环形附加容器之间、环形附加容器与大气之间的间隙通道采用一号迷宫密封式间隙通道A、二号迷宫密封式间隙通道B、三号迷宫密封式间隙通道C、四号迷宫密封式间隙通道D。

一号迷宫密封式间隙通道A、二号迷宫密封式间隙通道B、三号迷宫密封式间隙通道C、四号迷宫密封式间隙通道D采用若干环形迷宫密封齿，齿形可采用直通型、错列型、阶梯型、斜齿等多种形式中的一种或多种，本实施例均采用直通型，制造安装简单。

各环形附加容器之间的直通型迷宫密封梳齿与容器外壳48为焊接连接，制造、安装简单。

工作时，打开高真空容器1的外接真空泵和一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ的外接真空泵，一定时间后即可在高真空容器1内形成高真空，动密封漏气率低，并可长时间稳定运行。

实施例2（如图3所示）。

本实施例提供了一种土工离心机转轴端的多级减压密封结构与密封方法，该结构可实现真空度1mmHg（约133Pa）、容器容积1600m ³、转速达3000r/min、轴径大于500mm的可靠真空密封。

土工离心机转轴端的多级减压密封结构包括高真空容器1、接触密封轴套2、密封材料3、多级减压容器4、转轴6。

下面具体介绍各部件的结构：

高真空容器1是需要实现减压密封的目标容器，可以是大容积、高真空度容器，本实施例中即为土工离心机运作实验室腔体，工作时外接真空泵对其进行抽真空；

接触密封轴套2安装在高真空容器1的出口端，套装在转轴6上，与多级减压容器4采用螺栓连接，用于填装密封材料3；

密封材料3安装在接触密封轴套2与转轴6之间的容腔内，形成一级接触式密封，可增强密封效果。

多级减压容器4包含一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ、一号抽气通道41、二号抽气通道42、三号抽气通道43、一号迷宫密封梳齿44、二号迷宫密封梳齿45、三号迷宫密封梳齿46、四号迷宫密封梳齿47等结构；一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ串联，并通过一号抽气通道41、二号抽气通道42、三号抽气通道43外接真空泵，工作时一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ内真空度逐级递减；一号迷宫密封梳齿44、二号迷宫密封梳齿45、三号迷宫密封梳齿46、四号迷宫密封梳齿47与容器外壳48为焊接连接，并与转轴6装配形成一号迷宫密封式间隙通道A、二号迷宫密封式间隙通道B、三号迷宫密封式间隙通道C、四号迷宫密封式间隙通道D，梳齿数分别为4、5、5、3。

该土工离心机转轴端的多级减压密封方法包括：

高真空容器1连接真空泵，并在高真空容器1外依次设置一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ……，级数根据真空容器真空度要求设置，本实施例设置一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ三级，各级附加容器串联。

一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ分别开一号抽气通道41、二号抽气通道42、三号抽气通道43，连接不同真空抽气泵。

高真空容器1与一号环形附加容器Ⅰ之间设置接触密封轴套2轴套。

转轴6依次穿过高真空容器1、接触密封轴套2、一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ。

接触密封轴套2与转轴6之间形成容腔，形成一级接触式密封，可增强密封效果。

一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ与转轴6之间、高真空容器1与一号环形附加容器Ⅰ之间、各级环形附加容器之间、环形附加容器与大气之间形成的间隙通道。

高真空容器1与一号环形附加容器Ⅰ、各级环形附加容器之间、环形附加容器与大气之间的间隙通道采用一号迷宫密封式间隙通道A、二号迷宫密封式间隙通道B、三号迷宫密封式间隙通道C、四号迷宫密封式间隙通道D。

一号迷宫密封式间隙通道A、二号迷宫密封式间隙通道B、三号迷宫密封式间隙通道C、四号迷宫密封式间隙通道D采用若干环形迷宫密封齿，齿形可采用直通型、错列型、阶梯型、斜齿等多种形式中的一种或多种，本实施例均采用直通型，制造安装简单。

各环形附加容器之间的直通型迷宫密封梳齿与容器外壳48为焊接连接，制造、安装简单。

工作时，打开高真空容器1的外接真空泵、一号环形附加容器Ⅰ、二号环形附加容器Ⅱ、三号环形附加容器Ⅲ外接真空泵，一定时间后即可在高真空容器1内形成高真空，动密封漏气率低，并可长时间稳定运行。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多级减压密封结构，其特征在于：包括高真空容器（1）、接触密封轴套（2）、密封材料（3）、多级减压容器（4）和转轴（6）；所述接触密封轴套（2）安装在高真空容器（1）的密封出口端，套装在转轴（6）上，并与多级减压容器（4）采用螺栓连接；所述接触密封轴套（2）的内壁设置有容腔；所述密封材料（3）填充在容腔内，形成一级接触式密封。

2.根据权利要求1所述的多级减压密封结构，其特征在于：所述多级减压容器（4）包括多级环形附加容器，所述环形附加容器的外壁设置有抽气通道，所述环形附加容器的内壁设置有多个迷宫密封梳齿，所述环形附加容器的内壁与转轴（6）之间形成迷宫密封式间隙通道；所述环形附加容器的数量为多个。

3.根据权利要求1所述的多级减压密封结构，其特征在于：所述多级减压容器（4）包括一号环形附加容器（Ⅰ）、二号环形附加容器（Ⅱ）、三号环形附加容器（Ⅲ）、一号抽气通道（41）、二号抽气通道（42）、三号抽气通道（43）、一号迷宫密封梳齿（44）、二号迷宫密封梳齿（45）、三号迷宫密封梳齿（46）和四号迷宫密封梳齿（47）。

4.根据权利要求3所述的多级减压密封结构，其特征在于：所述一号环形附加容器（Ⅰ）、二号环形附加容器（Ⅱ）和三号环形附加容器（Ⅲ）串联，并通过一号抽气通道（41）、二号抽气通道（42）和三号抽气通道（43）外接真空泵，工作时容器内真空度逐级递减。

5.根据权利要求3所述的多级减压密封结构，其特征在于：所述一号迷宫密封梳齿（44）、二号迷宫密封梳齿（45）、三号迷宫密封梳齿（46）和四号迷宫密封梳齿（47）均与容器外壳（48）为焊接连接，并与转轴（6）装配分别形成一号迷宫密封式间隙通道（A）、二号迷宫密封式间隙通道（B）、三号迷宫密封式间隙通道（C）和四号迷宫密封式间隙通道（D），且梳齿数分别为4、5、5、3。

6.根据权利要求5所述的多级减压密封结构，其特征在于：所述一号迷宫密封式间隙通道（A）、二号迷宫密封式间隙通道（B）、三号迷宫密封式间隙通道（C）和四号迷宫密封式间隙通道（D）均采用若干环形迷宫密封齿。

7.根据权利要求6所述的多级减压密封结构，其特征在于：所述密封齿的齿形采用直通型、错列型、阶梯型、斜齿多种形式中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的多级减压密封结构，其特征在于：在高真空容器（1）外依次设置一号环形附加容器（Ⅰ）、二号环形附加容器（Ⅱ）和三号环形附加容器（Ⅲ），一号环形附加容器（Ⅰ）、二号环形附加容器（Ⅱ）和三号环形附加容器（Ⅲ）分别开设一号抽气通道（41）、二号抽气通道（42）和三号抽气通道（43），高真空容器（1）与一号环形附加容器（Ⅰ）之间设置接触密封轴套（2），转轴（6）依次穿过高真空容器（1）、接触密封轴套（2）、一号环形附加容器（Ⅰ）、二号环形附加容器（Ⅱ）和三号环形附加容器（Ⅲ）。

9.根据权利要求1所述的多级减压密封结构，其特征在于：所述多级减压密封结构还包括减压密封轴套（5），所述减压密封轴套（5）采用过盈配合的方式装配在转轴（6）上，所述减压密封轴套（5）的右端与输入轴采用螺栓连接、用于传递扭矩。

10.一种基于权利要求1-9中任意一项权利要求所述的多级减压密封结构的密封方法，其特征在于：所述密封方法，如下：高真空容器（1）连接真空泵抽真空，并在高真空容器（1）外依次设置多级环形附加容器，级数根据高真空容器（1）的真空度要求设置，各级附加容器串联，多级环形附加容器分别开设抽气通道，并连接不同真空抽气泵，高真空容器（1）与环形附加容器之间设置接触密封轴套（2），转轴（6）依次穿过高真空容器（1）、接触密封轴套（2）、多级环形附加容器，接触密封轴套（2）与转轴（6）之间形成容腔，用于填装密封材料，防止高真空容器（1）内的杂质进入多级环形附加容器，多级环形附加容器与转轴（6）之间形成迷宫密封式间隙通道。

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