CN203162162U

CN203162162U - 用于轴杆矩形运动区域的组合式随动密封装置

Info

Publication number: CN203162162U
Application number: CN 201320115562
Authority: CN
Inventors: 范宏; 杨亚楠; 翟乃鑫; 张鑫
Original assignee: Qindao University Of Technology
Current assignee: Qindao University Of Technology
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2023-03-14

Abstract

用于轴杆矩形运动区域的组合式随动密封装置，包括上下直线往复运动密封装置和左右直线往复运动密封装置；所述上下直线往复运动密封装置包括设于工作箱体上的固定槽I和固定槽I内部的重叠放置的多层密封片I；所述密封片I为中心设有开孔I的长方形金属薄片，所述多层密封片I的开孔I的长度由上至下依次增大；所述固定槽为由两片开孔I最大的密封片I组成的盒子。所述左右直线往复运动密封装置包括设于第一层密封片I上的固定槽II和固定槽II内部的重叠放置的多层密封片II；所述密封片II为中心设有开孔II的长方形金属薄片。本实用新型提供了一种电机轴杆相对于工作箱体作矩形区域内的往复运动时，满足工作箱体基本密封要求的装置。

Description

用于轴杆矩形运动区域的组合式随动密封装置

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矩形区域运动时实现工作箱体始终保持密封状态的组合式随动密封装置。

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直线往复运动时，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矩形区域运动。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。当矩形运动区域相对于箱体来说足够小，在轴杆上通过轴密封机构连接一块密封片，就能解决轴杆运动过程中矩形运动区域的密封。当矩形运动区域相对于箱体来说足够大，一块密封片在运动时，受到边界限制，不能解决密封时，需要一种简单、经济而可靠的方法解决密封问题。

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矩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矩形区域运动的组合式随动密封装置，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：用于轴杆矩形运动区域的组合式随动密封装置，包括上下直线往复运动密封装置和左右直线往复运动密封装置；所述上下直线往复运动密封装置包括设于工作箱体上的固定槽I和固定槽I内部的重叠放置的多层密封片I；所述密封片I为中心设有开孔I的长方形金属薄片，所述多层密封片I的开孔I的长度由上至下依次增大；所述固定槽为由两片开孔I最大的密封片I组成的盒子，所述固定槽I的宽度不小于密封片I的宽度，所述固定槽I的厚度大于其他密封片I的厚度之和；所述左右直线往复运动密封装置包括设于第一层密封片I上的固定槽II和固定槽II内部的重叠放置的多层密封片II；所述密封片II为中心设有开孔II的长方形金属薄片，所述多层密封片II的开孔II的长度由上至下依次增大；所述固定槽为由两片开孔II最大的密封片II组成的盒子，所述固定槽II的宽度不小于密封片II的宽度，所述固定槽II的厚度大于其他密封片II的厚度之和；

所述第一层密封片I的开孔半径R_I1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_I，所述第n层密封片I的开孔宽度为2r，开孔长度R_In=(n_I-1)×m_I+r，所述每层密封片的开孔与密封片上、下两端的距离均为d_I1，所述每层密封片的开孔与密封片左、右两端的距离均为L_I，所述相邻密封片之间的搭接长度不小于d_I2，所述固定槽的开孔长度D_I为多层密封片的运动半径；上述参数之间存在如下关系：

L_I=2m_I+d_I2 （Eq.1），D_I=R_In=(n_I-1)×m_I+r （Eq.2）

根据Eq.1和Eq.2得到，所述密封片的数量n_I=[2(D_I-r)/(L_I-d_I2)+1]+1，所述y=[x]为取整函数；

所述第一层密封片II的开孔半径R_II1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_II，所述第n层密封片II的开孔宽度为2r，开孔长度R_IIn=(n_II-1)×m_II+r，所述每层密封片的开孔与密封片上、下两端的距离均为d_II1，所述每层密封片的开孔与密封片左、右两端的距离均为L_II，所述相邻密封片之间的搭接长度不小于d_II2，所述固定槽的开孔长度D_II为多层密封片的运动半径；上述参数之间存在如下关系：

L_II=2m_II+d_II2 （Eq.3），D_II=R_IIn=(n_II-1)×m_II+r （Eq.4）

根据Eq.3和Eq.4得到，所述密封片的数量n_II=[2(D_II-r)/(L_II-d_II2)+1]+1；所述y=[x]为取整函数。

优选的是，所述固定槽I固定在工作箱体的开口部分以实现轴杆运动时工作箱体中的密封，所述固定方式为焊接或卯固。

优选的是，所述固定槽II固定在第一层密封片I的开孔I处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卯固。

优选的是，轴杆与第一层密封片II之间的密封方式为轴密封。

本实用新型的设计原理：

该实用新型技术方案是，整个机构由两组带有开口的密封片组成。密封片随电机轴杆直线往复运动错位重叠，每层密封片都可在一定区域随轴杆运动，通过直线往复运动装置的两次叠加组合，即左右直线往复运动装置和上下往复运动装置组合，实现在矩形区域内的运动。将上下直线往复运动装置固定在左右直线往复运动装置的第一片密封片上，上下直线往复运动装置调节上下运动路径，左右直线往复运动装置调节左右路径，两者组合后可以在矩形区域运动。

1.直线往复运动多片密封机构原理

密封片可以是铁片或具有一定强度的其它材料。根据电机轴杆直线往复运动区域和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，在满足密封作用前提下，因节约材料，可获得整个密封机构总体的经济性。

多层密封片之间留有一定的搭接长度d，保证两个密封片之间有效密封。

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。

组合装置的两组装置中，每组装置的最大密封片（第n层密封片）是不动的，最大密封片是密封片机构的固定槽。固定槽是双层密封片构成的一个带有开口的盒子，其开口大小是轴杆直线往复运动区域的大小。其它密封片置于固定槽内，保证密封片在固定槽内随轴杆或运动体往复运动。固定槽的高度高于密封片的高度，固定槽的厚度略大于其他密封片厚度之和，以容纳密封片且运动相对稳定为准。固定槽可采用焊接或卯固的方式固定。第一组密封片装置的固定槽I固定于箱体上；第二组密封片装置的固定槽II固定于第一组密封片装置的第一层密封片I上；

第二组密封片装置中第一层密封片II最小开孔半径r为杆轴或运动体半径，密封片开孔直径为2r。第一组密封片装置中第一层密封片I的开孔为一个矩形区域，是第二组密封片的运动范围。半径r为轴杆或运动体通过两组密封片装置实现在矩形范围内运动。组合装置的运动轨迹和运动范围原理见图1、图2所示。

不同的密封片有不同的开孔，所对应的运动长度也不同，现以3片密封片的随动密封装置为例来解释运动原理：

通过各个密封片之间相互移动，各个密封片移动而留出的缝隙被其他密封片弥补，保证粉尘不能透过。密封片可依次重叠、交替重叠，也可以无序重叠，以获得良好的密封效果为准，下面以依次重叠进行说明。

密封片1处于第一层，密封片2处于第二层，密封片3处于第三层，同时密封片3为固定槽（图3）。运动时，密封片1在轴杆的运动作用下，移动至密封片2的开孔边缘；然后继续移动，在轴杆的拖动下，密封片1和密封片2一同移动至密封片3的开孔边缘；往返运动时，密封片1先行向反方向移动，到达密封片2的开孔边缘，然后拖动密封片1和密封片2一同移动，运动到密封片3的另一边缘（图4），实现装置的运动过程中的密封。

3.直线往复运动多片密封机构设计

轴杆或运动体相对于工作箱体作直线往复运动时，已知轴杆或运动体的半径为r，直线往复的开孔长度为2D，各个密封片密封搭接长度为d₂，各密封片的开孔与上、下端的距离为d₁，为了保持密封，密封片宽度h≥2×(r+d₁)（图5）。

第一层密封片的开孔半径取R₁=r。最大密封片不参与运动，为固定槽，固定槽的开孔半径R_n=D。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。

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5），密封片每次移动到下一层密封片边缘的距离为m，第一层密封片向左运动m距离后，左侧达到第二层密封片开孔边缘，同时在左侧第一层密封片端部与第二层密封片端部对齐，在右侧，第一层密封片端部与第二层密封片端部有长度d₂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，可满足密封片相对运动且保持密封的要求。固定槽为满足容纳密封片的要求，固定槽的翼缘长度L应不小于2m+d₂。

要得到每层密封片的所有参数，在已知杆轴半径r和运动半径D时，还要知道密封片的数量n和密封片每次的移动距离m。

n级密封片实现（n-1）次运动，移动的距离是（n-1）m（图5），则

（n-1）×m+r=D （Eq.5）

则：m=(D-r)/(n-1) （Eq.6）

若固定槽的翼缘长度为L，则有（图5）：

L=2m+d₂ （Eq.7）

结合式（Eq.6）、式（Eq.7），则密封片数量n由下公式确定：

n=2（D-r）/（L-d₂）+1 （Eq.8）

由于片数只能取整，且不能超出槽宽L，实际片数n′为：

n′=[n]+1=[2（D-r）/（L-d₂）+1]+1 （Eq.9）

由式（Eq.8）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.6）中的n，再次计算密封片每次的移动距离m，根据重新计算的m计算各密封片的尺寸。

通过以下公式就可获知开孔半径，密封片半径。

第一层密封片：开孔半径R₁=r，密封片半径S₁=r+2m+d₂；

第二层密封片：开孔半径R₂=r+m，密封片半径S₂=r+3m+d₂；

第三层密封片：开孔半径R₃=r+2m，密封片半径S₃=r+4m+d₂；

……

第n层密封片：开孔半径R_n=r+(n-1)m=D，密封片半径S_n=r+(n+1)m+d₂=D+2m+d₂。

通过公式得知所有密封片的翼缘长度L为2m+d₂，与每次的移动距离m有关。所以想减小固定槽的尺寸，则可通过增加密封片数量来减小每次的移动距离m，同时也就减小了密封片的翼缘长度L，减小了固定槽的尺寸。按该方法计算的结果满足2m+d₂≤L_a，L_a为固定槽的实际翼缘长度。（图6）。

3.左右与上下往复运动密封装置的结合

上下往复运动装置的密封片I放置在设于箱体的固定槽I内，上下往复运动装置中密封片I的宽度与箱体宽度对应，其原理与左右往复运动装置完全相同。左右往复运动装置的密封片II放置在相应的固定槽II里，通过焊接或卯固与上下往复运动装置的第一层密封片I固定（图6）。两组密封片通过组合运动，实现在矩形范围的运动（图6）。左右往复运动装置实现在矩形长度方向2D范围的运动；上下往复运动装置实现在矩形宽度方向2D′范围的运动。左右与上下往复运动密封装置最终实现在该矩形范围的运动并保持密封。

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矩形区域内的往复运动时，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）本实用新型通过上下直线往复运动装置和左右直线往复运动密封装置的结合，工作箱体开口处的固定槽I内固定上下直线往复运动装置，并在上下直线往复运动装置的第一层密封片II的开孔I固定左右往复运动密封装置，实现了电机轴杆作矩形区域内的往复运动时工作箱体的密封；

（3）本实用新型可以根据箱体的尺寸和矩形往复运动区域的大小进行设计，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）本实用新型所述的组合式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本实用新型的运动轨迹和运动范围原理图；

图2本实用新型中直线往复上下运动的四层密封片示意图；

图3本实用新型中直线往复运动装置的三层密封片分解示意图；

图4本实用新型中直线往复运动装置的三层密封片的运动示意图；

图5本实用新型中直线往复运动装置的原理分解图；

图6本实用新型组合装置叠加时的具体样式；

其中：1.工作箱体上的矩形开孔，2.轴杆左右运动轨迹，3.轴杆，4.轴心最大运动轨迹，5.第一层密封片，6.第二层密封片，7.第三层密封片。

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：

用于轴杆矩形运动区域的组合式随动密封装置，包括上下直线往复运动密封装置和左右直线往复运动密封装置。所述上下直线往复运动密封装置包括设于工作箱体上的固定槽I和固定槽I内部的重叠放置的多层密封片I；所述密封片I为中心设有开孔I的长方形金属薄片，所述多层密封片I的开孔I的长度由上至下依次增大；所述固定槽为由两片开孔I最大的密封片I组成的盒子，所述固定槽I的宽度不小于密封片I的宽度，所述固定槽I的厚度大于其他密封片I的厚度之和。所述左右直线往复运动密封装置包括设于第一层密封片I上的固定槽II和固定槽II内部的重叠放置的多层密封片II；所述密封片II为中心设有开孔II的长方形金属薄片，所述多层密封片II的开孔II的长度由上至下依次增大；所述固定槽为由两片开孔II最大的密封片II组成的盒子，所述固定槽II的宽度不小于密封片II的宽度，所述固定槽II的厚度大于其他密封片II的厚度之和。所述固定槽I固定在工作箱体的开口部分以实现轴杆运动时工作箱体中的密封，所述固定方式为焊接或卯固。所述固定槽II固定在第一层密封片I的开孔I处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卯固。所述轴杆与第一层密封片II之间的密封方式为轴密封。

L_I=2m_I+d_I2 （Eq.1），D_I=R_In=(n_I-1)×m_I+r （Eq.2）

L_II=2m_II+d_II2 （Eq.3），D_II=R_IIn=(n_II-1)×m_II+r （Eq.4）

Claims

1.用于轴杆矩形运动区域的组合式随动密封装置，其特征在于：包括上下直线往复运动密封装置和左右直线往复运动密封装置；所述上下直线往复运动密封装置包括设于工作箱体上的固定槽I和固定槽I内部的重叠放置的多层密封片I；所述密封片I为中心设有开孔I的长方形金属薄片，所述多层密封片I的开孔I的长度由上至下依次增大；所述固定槽为由两片开孔I最大的密封片I组成的盒子，所述固定槽I的宽度不小于密封片I的宽度，所述固定槽I的厚度不小于其他密封片I的厚度之和；所述左右直线往复运动密封装置包括设于第一层密封片I上的固定槽II和固定槽II内部的重叠放置的多层密封片II；所述密封片II为中心设有开孔II的长方形金属薄片，所述多层密封片II的开孔II的长度由上至下依次增大；所述固定槽为由两片开孔II最大的密封片II组成的盒子，所述固定槽II的宽度不小于密封片II的宽度，所述固定槽II的厚度不小于其他密封片II的厚度之和；所述第一层密封片I的开孔半径R_I1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_I，所述第n层密封片I的开孔宽度为2r，开孔长度R_In=(n_I-1)×m_I+r，所述每层密封片的开孔与密封片上、下两端的距离均为d_I1，所述每层密封片的开孔与密封片左、右两端的距离均为L_I，所述相邻密封片之间的搭接长度不小于d_I2，所述固定槽的开孔长度D_I为多层密封片的运动半径；上述参数之间存在如下关系：

L_I=2m_I+d_I2 （Eq.1），D_I=R_In=(n_I-1)×m_I+r （Eq.2）

L_II=2m_II+d_II2 （Eq.3），D_II=R_IIn=(n_II-1)×m_II+r （Eq.4）

2.根据权利要求1所述的用于轴杆矩形运动区域的组合式随动密封装置，其特征在于：所述固定槽I固定在工作箱体的开口部分以实现轴杆运动时工作箱体中的密封，所述固定方式为焊接或卯固。

3.根据权利要求1所述的用于轴杆矩形运动区域的组合式随动密封装置，其特征在于：所述固定槽II固定在第一层密封片I的开孔I处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卯固。

4.根据权利要求1所述的用于轴杆矩形运动区域的组合式随动密封装置，其特征在于：轴杆与第一层密封片II之间的密封方式为轴密封。