CN203162155U - 用于轴杆圆形运动区域的随动密封装置 - Google Patents

Abstract

用于轴杆圆形运动区域的随动密封装置，包括固定槽和设置在固定槽内部的重叠放置的多层密封片；所述密封片为中心设有开孔的圆形金属密封片，所述多层密封片的半径和开孔区域的半径依次增大；所述固定槽为由两片开口最大的密封片组成的盒子，所述固定槽的厚度不小于其他密封片的厚度之和。所述固定槽固定在工作箱体的开口部分以实现轴杆圆形区域内的往复运动时工作箱体中的密封；所述轴杆与第一层密封片之间的密封方式为轴密封。本实用新型解决了工作箱体作圆形区域运动过程中箱体中介质和噪音大量泄漏的问题，提高了设备的环保性能，改善了作业环境，而且结构简单，安装方便，成本低廉；本实用新型也适用于一些需要实现运动时密封的装置上。

Description

用于轴杆圆形运动区域的随动密封装置

技术领域

本实用新型涉及工程和机械领域的密封装置，具体地说，涉及电机轴杆或其它运动体相对于工作箱体作圆形区域运动时实现工作箱体始终保持密封状态的随动密封装置。 

背景技术

电机工作时，电机轴杆进行旋转运动或前后往复运动。为了实现较高的密封要求，大多采用浮动密封、滑动定位角形接头随动密封和磁力随动密封等轴密封方式将轴杆与相邻部件密封为一体。对于磨粉机、打磨机、搅拌机、破碎机和切割机等设备，电机轴杆相对于工作箱体的一个平面进行圆形区域内的往复运动时，为了避免粉尘与物料飞扬、控制噪音以及避免电机与粉尘或冷却液的接触，电机转轴前端往往被封闭在工作箱体中。因此，电机轴杆不仅自身进行旋转运动或沿轴杆轴向的前后运动，还要在工作箱体上垂直于轴杆的平面上作圆形区域运动。而这一区域必须通过密封才能避免粉尘与物料飞扬、控制噪音、避免电机与粉尘或冷却液接触，保持工作环境的清洁和对设备的保护。 

实用新型内容

针对现有技术不能解决的电机轴杆相对于工作箱体作圆形区域运动时工作箱体的密封问题，本实用新型提供了一种用于轴杆圆形区域运动的随动密封装置，解决了轴杆运动区域相对箱体较大时，轴杆运动区域的密封问题。 

本实用新型的技术方案：用于轴杆圆形运动区域的随动密封装置，包括固定槽和设置在固定槽内部的重叠放置的多层密封片；所述密封片为中心设有开孔的圆形金属密封片，所述多层密封片的半径和开孔区域的半径依次增大；所述固定槽为由两片开口最大的密封片组成的盒子，所述固定槽的厚度大于其他密封片的厚度之和； 

所述第一层密封片的半径为R₁，开孔半径r₁等于轴杆半径r，所述每层密封片由开始时的中心位置移动到下一层密封片边缘的距离为m，所述第n层密封片的半径为R_n，开孔半径r_n=(n-1)×m+r，所述每层密封片未开孔部分的宽度均为L，所述相邻密封片之间的搭接长度不小于d，所述固定槽的开孔半径D为多层密封片的运动半径；上述参数之间存在如下关系： 

L=R_n-r_n=2m+d（Eq.1），D=r_n=(n-1)×m+r  （Eq.2） 

根据Eq.1和Eq.2得到，所述密封片的数量n=[2(D-r)/(L-d)+1]+1；所述y=[x]为取整函数。 

优选的是，所述固定槽固定在工作箱体的开口部分以实现轴杆圆形区域内的往复运动时 工作箱体中的密封，所述固定方式为焊接或铆固。 

优选的是，所述轴杆与第一层密封片之间的密封方式为轴密封。 

优选的是，当R₁>D时，多层密封片采用从小到大的依次重叠方式；当R₁≤D时，多层密封片采用交叉重叠方式以避免第一层密封片从固定槽的开孔中脱落。 

本实用新型的设计原理： 

整个密封装置由一组圆环形密封片组成。所述密封片重叠布置，可以随电机轴杆在圆形区域内相互错动，实现了电机轴杆在圆形区域内任意方向运动时工作箱体的密封。 

根据电机轴杆圆形运动区域和工作箱体可利用区域的大小，按一定规则设计密封片的数量和尺寸，不仅满足密封要求，同时获得整个密封装置总体的经济性。 

密封片可以是铁片或具有一定强度的其他材料。多层密封片之间留有一定的最小搭接长度d，保证粉尘不会从两个密封片搭接处泄漏。 

密封装置的组成：多层密封片根据尺寸大小分为第一层密封片、第二层密封片、……第n层密封片。其中第n层密封片是不动的，作为密封片的固定槽。固定槽由两片第n层密封片组成，所述第n层密封片的开孔半径是轴杆圆形运动区域的大小。其它密封片均为单层，置于固定槽内，保证密封片在固定槽内运动时密封片不脱落。固定槽的厚度大于各个密封片的厚度之和，以容纳密封片且保持圆形区域内密封片运动的稳定性为准。固定槽可以通过焊接或铆固的方式固定在工作箱体上，属于工作箱体的一部分。 

第一层密封片的开孔半径为轴杆半径，轴杆与密封片之间采用轴密封。 

1.多片密封原理 

不同的密封片半径和开孔半径均不同，所对应各个密封片的具体参数不同，现以3片密封片的随动密封装置为例解释圆形区域多级密封片密封原理。 

通过各个密封片之间相互移动，各个密封片始终会封堵运动区域。以下以依次重叠进行说明，密封片I处于第1层，密封片II处于第2层，密封片III处于第3层（图1）。运动时，密封片I在轴杆的运动作用下，移动至密封片II的开孔边缘。带动密封片II继续移动，在轴杆的拖动下，密封片I和密封片II一同移动至密封片III的开孔边缘（图2）。按照这种运动方式，实现密封片装置的随动性和密封性。各种方向运动和前面所述相似，不管是左右往复运动、上下往复移动和弧形运动皆可。 

由于密封片是组装在特制的固定槽中，为了达到运动要求，固定槽的开孔半径大于其他密封片的开孔半径。如果密封片按照由小到大的叠加顺序，最小的密封片处于最外层；当最小的密封片半径小于最大开孔半径时，则最小密封片可能在运动中从固定槽的开孔中脱落（图3），因此采用交叉叠加的方式排列，将最小的密封片置于最中间，然后将其他密封片交叉置 于最小密封片的左右两侧，由于左侧最大开口密封片是固定槽，可将其它密封片嵌固，以实现密封效果，具体排列见图4所示。 

2.多片密封机构设计 

已知轴杆或运动体的半径为r，圆形密封片的最大开口半径为D，各个密封片密封搭接长度为d（图5）。 

第一层密封片的开孔半径r₁=r。最大密封片不参与运动，为固定槽，固定槽的开孔半径为D。三层密封片的密封效果图见图5。固定槽的开孔半径D决定了轴杆最终的运动半径，其它各个密封片被置于固定槽内。固定槽即最大密封片（第n块）的尺寸受箱体尺寸的限制。 

对于各密封片的数量，各个密封片的开孔大小由以下公式确定： 

假设，运动开始时，密封片都处于中心位置（图2），密封片每次移动到下一层密封片边缘的距离为m，第一个密封片向上运动m距离后，达到第二个密封片开孔边缘，同时在第一个密封片端部与第二个密封片端部对齐；在下侧，第一个密封片端部与第二个密封片端部有长度d的搭接。由此得到，当最大密封片（固定槽）两侧的翼缘长度L为2m+d时，可满足容纳密封片的要求，固定槽的翼缘长度L≥2m+d。 

已知杆轴半径为r，最大运动半径为D，密封片的数量为n。 

n级密封片可实现（n-1）次运动，运动的距离是（n-1）×m，则： 

（n-1）×m+r=D            （Eq.3） 

则：m=(D-r)/(n-1)            （Eq.4） 

若固定槽的翼缘长度为L，则有（图5）： 

L=2m+d              （Eq.5） 

结合式（Eq.4）、式（Eq.5），则密封片数量n由下公式确定： 

n=2（D-r）/（L-d）+1              （Eq.6） 

由于片数n只能取整，实际片数n’为： 

n′=[n]+1=[2（D-r）/（L-d）+1]+1           （Eq.7） 

由式（Eq.6）可知，若开口半径D越大，翼缘长度L越小，需要的密封片数量越多。当L≥D+d时，一层活动片，一个固定槽就可以实现密封。 

计算出n′后，将n′代替式（Eq.4）中的n，重新计算密封片每次移动距离m，再计算各密封片的尺寸。 

通过以下公式就可获知每层密封片的开孔半径和密封片总半径。 

由图5可知密封片的开孔半径是递增的等差数列，开孔半径每次递增m： 

第一层密封片：开孔半径r₁=r 

第二层密封片：开孔半径r₂=m+r 

第三层密封片：开孔半径r₃=m+r₂=2m+r 

…… 

第n层密封片：开孔半径r_n=(n-1)×m+r=D 

由图5可知密封片的总半径是递增的等差数列，密封片的总半径每次递增m： 

第一层密封片：总半径R₁=2m+r+d； 

第二层密封片：总半径R₂=3m+r+d； 

第三层密封片：总半径R₃=4m+r+d； 

…… 

第n层密封片：总半径R_n=(n+1)×m+r+d=2m+d+D 

由以上公式可知，在得到运动半径和轴杆半径之后，再确认采用的密封片数，就能够获得所有密封片的所有参数。 

密封片可依次重叠，交替重叠，也可以无序重叠，重叠方式根据密封片大小和密封方式获得良好的密封效果为准。设计中采用依次重叠还是交叉重叠的判断公式如下： 

R₁>D，第一片密封片的总半径R₁大于最大密封片的开孔半径D时，使用依次重叠； 

R₁≤D，第一片密封片的总半径R₁不大于最大密封片的开孔半径D时，使用交叉重叠。 

本实用新型的有益效果： 

（1）本实用新型提供了一种电机轴杆相对于工作箱体作圆形区域运动时，满足工作箱体基本密封要求的装置；所述装置不但解决了工作过程中工作箱体中介质和噪音大量泄漏的问题，提高了设备的环保性能，改善了作业环境，而且结构简单，安装方便，成本低廉； 

（2）本实用新型通过在设置在工作箱体开口处的固定槽内多层密封片的重叠和嵌固，实现了电机轴杆圆形区域内的往复运动中工作箱体的密封； 

（3）本实用新型可以根据箱体的尺寸和轴杆圆形区域运动的大小进行设计，从而确定密封片的数量和具体尺寸，实现了节约材料和密封效果的双赢，达到了较好的经济效果； 

（4）本实用新型所述的随动密封装置最大限度利用了箱体的空间，在空间有限前提下，获得电机工作的作用区域； 

（5）本实用新型不仅适用于轴杆，也适用于一些需要实现运动时密封的装置上。 

附图说明

图1为本实用新型中三层密封片的分解样式； 

图2本实用新型中三层密封片的叠加状态和工作状态； 

图3本实用新型中密封片依次重叠样式的剖面结构示意图； 

图4本实用新型中密封片交叉重叠样式的剖面结构示意图； 

图5本实用新型中三层密封片的密封装置效果图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。 

实施例1： 

用于轴杆圆形运动区域的随动密封装置，包括固定槽和设置在固定槽内部的重叠放置的多层密封片；所述密封片为中心设有开孔的圆形金属密封片，所述多层密封片的半径和开孔区域的半径依次增大；所述固定槽为由两片开口最大的密封片组成的盒子，所述固定槽的厚度大于其他密封片的厚度之和；所述固定槽固定在工作箱体的开口部分以实现轴杆圆形区域内的往复运动时工作箱体中的密封，所述固定方式为焊接或铆固；所述轴杆与第一层密封片之间的密封方式为轴密封。所述第一层密封片的半径为R₁，开孔半径r₁等于轴杆半径r，所述每层密封片由开始时的中心位置移动到下一层密封片边缘的距离为m；所述第n层密封片的半径为R_n，开孔半径r_n=(n-1)×m+r，所述每层密封片未开孔部分的宽度均为L，所述相邻密封片之间的搭接长度不小于d，所述固定槽的开孔半径D为多层密封片的运动半径；上述参数之间存在如下关系： 

L=R_n-r_n=2m+d（Eq.1），D=r_n=(n-1)×m+r   （Eq.2）； 

根据Eq.1和Eq.2得到，所述密封片的数量n=[2(D-r)/(L-d)+1]+1；所述y=[x]为取整函数。 

所述R₁>D，多层密封片采用从小到大的依次重叠方式。 

实施例2： 

用于轴杆圆形运动区域的随动密封装置，包括固定槽和设置在固定槽内部的重叠放置的多层密封片；所述密封片为中心设有开孔的圆形金属密封片，所述多层密封片的半径和开孔区域的半径依次增大；所述固定槽为由两片开口最大的密封片组成的盒子，所述固定槽的厚度大于其他密封片的厚度之和；所述固定槽固定在工作箱体的开口部分以实现轴杆圆形区域内的往复运动时工作箱体中的密封，所述固定方式为焊接或铆固；所述轴杆与第一层密封片之间的密封方式为轴密封。所述第一层密封片的半径为R₁，开孔半径r₁等于轴杆半径r，所述每层密封片由开始时的中心位置移动到下一层密封片边缘的距离为m；所述第n层密封片的半径为R_n，开孔半径r_n=(n-1)×m+r，所述每层密封片未开孔部分的宽度均为L，所述相邻密封片之间的搭接长度不小于d，所述固定槽的开孔半径D为多层密封片的运动半径；上述 参数之间存在如下关系： 

L=R_n-r_n=2m+d（Eq.1），D=r_n=(n-1)×m+r    （Eq.2） 

根据Eq.1和Eq.2得到，所述密封片的数量n=[2(D-r)/(L-d)+1]+1；所述y=[x]为取整函数。 

所述R₁≤D，多层密封片采用交叉重叠方式以避免第一层密封片从固定槽的开孔中脱落。 

Claims (4)

1.用于轴杆圆形运动区域的随动密封装置，其特征在于：包括固定槽和设置在固定槽内部的重叠放置的多层密封片；所述密封片为中心设有开孔的圆形金属薄片，所述多层密封片的半径和开孔区域的半径依次增大；所述固定槽为由两片开口最大的密封片组成的盒子，所述固定槽的厚度不小于其他密封片的厚度之和； 

所述第一层密封片的半径为R₁，开孔半径r₁等于轴杆半径r，所述每层密封片由开始时的中心位置移动到下一层密封片边缘的距离为m；所述第n层密封片的半径为R_n，开孔半径r_n=(n-1)×m+r，所述每层密封片未开孔部分的宽度均为L，所述相邻密封片之间的搭接长度不小于d，所述固定槽的开孔半径D为多层密封片的运动半径；上述参数之间存在如下关系： 

L=R_n-r_n=2m+d（Eq.1），D=r_n=(n-1)×m+r  （Eq.2）； 

根据Eq.1和Eq.2得到，所述密封片的数量n=[2(D-r)/(L-d)+1]+1；所述y=[x]为取整函数。 

2.根据权利要求1所述的用于轴杆圆形运动区域的随动密封装置，其特征在于：所述固定槽固定在工作箱体的开口部分以实现轴杆直线往复运动时工作箱体中的密封，所述固定方式为焊接或铆固。 

3.根据权利要求1所述的用于轴杆圆形运动区域的随动密封装置，其特征在于：轴杆与第一层薄片之间的密封方式为轴密封。 

4.根据权利要求1-3任意一项所述的用于轴杆圆形运动区域的随动密封装置，其特征在于：当R₁>D时，多层密封片采用从小到大的依次重叠方式；当R₁≤D时，多层密封片采用交叉重叠方式以避免第一层密封片从固定槽的开孔中脱落。 

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