專利名稱：背壓式浮動密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實用新型涉及一種水下氣爆聲源動態(tài)密封裝置，屬于動態(tài)密封技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氣爆聲源是一種產(chǎn)生次聲、聲頻物理場的換能裝置，其特點是間歇性地向水中釋放氣泡而產(chǎn)生脈沖聲波。換句話說就是將內(nèi)部腔體內(nèi)儲存的高壓空氣瞬間釋放到周圍水域中，產(chǎn)生地震脈沖波。其工作原理是:氣爆聲源被激發(fā)時，瞬間向水中釋放出的氣泡，其內(nèi)部氣壓遠高于外部環(huán)境水壓，這一壓差在水中產(chǎn)生一個振蕩氣泡，并被往復快速膨脹與壓縮，在這一往復運動的過程中，氣泡在水中將產(chǎn)生相應的寬帶地震脈沖，同時向周圍水域輻射出幾赫茲至幾千赫茲的寬帶噪聲。但目前國內(nèi)外制造出的氣爆聲源，特別是國內(nèi)生產(chǎn)的氣爆聲源在使用過程中，屢次出現(xiàn)諸如“連炮”、“啞炮”、“不密封”等故障，經(jīng)分析認為，主要是因為密封件在裝配過程中不可避免出現(xiàn)裝配誤差，而密封結(jié)構(gòu)無自適應調(diào)節(jié)的功能，從而使密封件與密封結(jié)構(gòu)配合時存在間隙，從而產(chǎn)生以上的故障。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型提供了一種背壓式浮動密封裝置，該密封裝置能將端面靜態(tài)密封動態(tài)化，即使靜態(tài)密封件具有在一定范圍內(nèi)沿軸向方向移動的特性，具備動態(tài)的“浮動”密封性能。一種背壓式浮動密封裝置，包括外腔體、內(nèi)腔體、活塞、密封底座、異型密封墊、組合密封圈和中軸；其中，密封底座的外圓周上有一道徑向的環(huán)形凹槽，凹槽上下兩部分的直徑不等，凹槽以下部分的直徑略大于凹槽以上部分，密封底座上凹槽以下部分周向開有斜通孔，凹槽以上部分的端面上開有異型密封墊的安裝槽；組合密封圈由環(huán)形骨架和密封圈組成，密封圈套裝在環(huán)形骨架的圓周上，環(huán)形骨架與密封圈相配合的部位為凹形圓弧面結(jié)構(gòu)，凹形圓弧面底部直徑大于密封圈的內(nèi)徑；其整體連接關(guān)系為:活塞上裝配軸用往復式組合密封件，中軸穿過軸用往復式組合密封件與活塞組成一體，內(nèi)腔體外圓周上相應密封槽內(nèi)安裝徑向密封圈，組合密封圈和異型密封墊裝配到內(nèi)腔體開口端端面上的階梯安裝槽內(nèi)，異型密封墊抵觸在密封底座上凹槽以上部分和組合密封圈之間，中軸與活塞組合成一體的部件裝配到內(nèi)腔體內(nèi)腔中，內(nèi)腔體連同中軸、活塞、組合密封圈、異型密封墊和密封底座整體裝入外腔體內(nèi)，密封底座上凹槽以下部分的端面與外腔體的底部抵觸，密封底座的外圓與外腔體的內(nèi)壁之間存在間隙；組合密封圈、異型密封墊和密封底座組合形成浮動密封組件，活塞的左端面與內(nèi)腔體合圍構(gòu)成起爆氣室，中軸的外圓段與活塞的內(nèi)壁合圍構(gòu)成回位氣室；活塞的外圓和內(nèi)腔體內(nèi)壁形成一個空腔，內(nèi)腔體的外圓和外腔體的內(nèi)壁形成一個空腔，兩個空腔由內(nèi)腔體上的孔相貫通構(gòu)成一個封閉的儲氣室；卡 環(huán)裝配到外腔體與內(nèi)腔體的結(jié)合部位并將兩者固定成一體；將進氣接頭和電控閥安裝到內(nèi)腔體的左端并裝上壓板，進氣接頭連通進氣通道；電控閥、內(nèi)腔體和活塞構(gòu)成起爆回路。[0007]其中，環(huán)形骨架連接部位的厚度S取高彈性密封圈的截面直徑的2/3 3/4之間；動作過程:由外界氣源通過進氣接頭向氣爆聲源內(nèi)部提供高壓氣體，高壓氣體經(jīng)進氣通道進入回位氣室，氣室內(nèi)的氣壓瞬間升高到一定值，推動活塞上的小活塞帶動活塞的下活塞沿中軸向左移動，此時下活塞背面與密封底座上的異性密封墊接觸并密封，中軸上的孔徑大于活塞上孔徑，這樣在充氣初期時回位氣室內(nèi)的氣壓大于儲氣室內(nèi)的氣壓，以達到使活塞迅速復位之目的；隨后儲氣室內(nèi)的氣壓逐漸升高至設定值后，與回位氣室內(nèi)的氣壓保持平衡，封閉在儲氣室和回位氣室內(nèi)的氣體，作用在活塞上活塞面向左的作用力大于作用在下活塞面向右的作用力，可確保下活塞面與異型密封墊緊貼，達到密封要求；如需將封閉在儲氣室內(nèi)的氣體瞬間排出，則在控制單元作用下電控閥開啟，儲氣室內(nèi)的高壓氣體經(jīng)起爆回路流入起爆氣室中，并對活塞上活塞的上表面產(chǎn)生一向右的作用力，這樣作用在活塞上活塞面向右的氣體壓力與作用在下活塞面向右的作用力之和大于作用在活塞上活塞面向左的氣體壓力與作用在下活塞面向左的水壓之和，這樣活塞瞬間向右移動，封閉在腔體內(nèi)的氣體迅速被釋放到外界環(huán)境中，即完成一次氣體釋放；由于外界氣源不斷向通過進氣接頭向氣爆聲源內(nèi)部提供高壓氣體，在氣體釋放后，回位氣室內(nèi)的氣壓大于儲氣室內(nèi)的氣壓，活塞向左運動，進入再次儲氣狀態(tài)。為提高異型密封墊與活塞下活塞間的密封性能，將異型密封墊與活塞下活塞面的接觸部位設計成唇狀結(jié)構(gòu)，其作用是在確保具有一定的強度條件下，又有一定的韌性，即在保證一定的抗沖擊能力的條件下，可達到密封性能的要求；為保證構(gòu)成的“浮動密封組件”在工作過程中不會出現(xiàn)卡止現(xiàn)象，將密封底座凹槽以下部分的外表面沿周向有若干縱向凸起的三角形結(jié)構(gòu)，三角形結(jié)構(gòu)降低“浮動密封組件”在工作過程中與外腔 體接觸部分的摩擦阻力，同時兼具有一定的導向之功能；為保證“浮動密封組件”在工作過程中，因受到的沖擊力過大而損壞異型密封墊或高彈性密封圈，采取的解決措施是:將密封底座與內(nèi)腔體底面間留有縫隙L，其縫隙L大小不超過異型密封墊和高彈性密封圈被壓縮量之和的20%，否則易損壞密封件。有益效果:1、本實用新型的組合密封圈采用環(huán)形骨架和高彈性密封圈組成的結(jié)構(gòu)形式，由于采用了上述的結(jié)構(gòu)形式，所以該密封裝置能將端面靜態(tài)密封動態(tài)化，即使靜態(tài)密封件具有在一定范圍內(nèi)沿軸向方向移動的特性，具備動態(tài)的“浮動”密封性能。因此，在工作過程中能承受高速交變載荷的沖擊而使密封件達到預期的密封效能；2、本實用新型的組合密封圈降低零部件加工及裝配時帶來的誤差對密封性能的影響，在工作過程中沿軸向有一定的位移量，以消除上述誤差對密封性能的影響；3、本實用新型的密封裝置在工作過程中能將進入密封腔體內(nèi)的液體排出封閉儲氣室，一是在活塞的下活塞與異型密封墊接觸前，儲氣室的氣體將水排出；二是在密封過程中，構(gòu)成了 “浮動密封組件”的機構(gòu)隨活塞仍會向左移動一定距離，存留在縫隙L中的部分水通過密封底座上的斜孔排出；4、本實用新型內(nèi)腔體開口處設計成與組合密封圈上C處相同尺寸的環(huán)狀結(jié)構(gòu)；將異型密封墊與組合密封圈相配的E處設計成相同的結(jié)構(gòu)和相匹配的尺寸，采用過渡配合的方式，這樣即保證了內(nèi)腔體與組合密封圈裝配時的同軸度要求，又可防止組合密封圈工作時的串動或偏轉(zhuǎn)。
圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2是本實用新型密封底座結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3是本實用新型密封底座俯視結(jié)構(gòu)不意圖；圖4是本實用新型組合密封圈結(jié)構(gòu)剖視圖。其中，1-進氣接頭、2-壓板、3-卡環(huán)、4-外腔體、5-進氣通道、6-內(nèi)腔體、7-起爆氣室、8-儲氣室、9-活塞、10-回位氣室、11-密封底座、12-異型密封墊、13-組合密封圈、14-中軸、15-起爆回路、17-電控閥、18-環(huán)形骨架、19-密封圈。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖并舉實施例，對本實用新型進行詳細描述。如附圖1所示，本實用新型提供了一種背壓式浮動密封裝置，包括外腔體4、內(nèi)腔體6、活塞9、密封底 座11、異型密封墊12、組合密封圈13和中軸14 ;其中，密封底座11的外圓周上有一道徑向的環(huán)形凹槽，凹槽上下兩部分的直徑不等，直徑為D的一端略大于直徑為d —端，密封底座11上直徑為D的一端周向開有斜通孔，直徑為d的一端的端面上開有異型密封墊12的安裝槽；組合密封圈13由環(huán)形骨架18和密封圈19組成，密封圈19套裝在環(huán)形骨架18的圓周上，為使密封圈19能可靠地安裝在環(huán)形骨架18上，環(huán)形骨架18與密封圈19相配合的部位設計成凹形圓弧面結(jié)構(gòu)的形式，凹形圓弧面底部直徑略大于高彈性密封圈19的內(nèi)徑，這樣即可保證高彈性密封圈19與環(huán)形骨架18緊密相配，又可確保密封圈19具有足夠起密封作用的壓縮量；環(huán)形骨架18連接部位的厚度S取密封圈19的截面直徑的2/3 3/4之間；其整體連接關(guān)系為:活塞9上裝配軸用往復式組合密封件，中軸14穿過軸用往復式組合密封件與活塞9組成一體，裝配在活塞9上的密封件均為同系列的往復運動的密封件，這樣既可保證密封性能，又可確保活塞9工作時的快速響應性；標準的徑向密封圈裝在內(nèi)腔體6外圓周上相應密封槽內(nèi)，依次將組合密封圈13和異型密封墊12裝配到內(nèi)腔體6開口端端面上的階梯安裝槽內(nèi)，異型密封墊12抵觸在密封底座11其上直徑為d的一端和組合密封圈13之間，中軸14與活塞9組合成一體的部件裝配到內(nèi)腔體6內(nèi)腔中，內(nèi)腔體6連同中軸14、活塞9、組合密封圈13、異型密封墊12和密封底座11整體裝入外腔體4內(nèi)，密封底座11上直徑為D —端的端面與外腔體4的底部抵觸，密封底座11的外圓與外腔體4的內(nèi)壁之間存在間隙；組合密封圈13、異型密封墊12和密封底座11組合形成浮動密封組件，活塞9的左端面與內(nèi)腔體6合圍構(gòu)成起爆氣室7，中軸14的外圓段與活塞9的內(nèi)壁合圍構(gòu)成回位氣室10 ;將上述裝配完成后的組件裝入外腔體4的內(nèi)腔中，活塞9的外圓和內(nèi)腔體6內(nèi)壁形成一個空腔，內(nèi)腔體6的外圓和外腔體4的內(nèi)壁形成一個空腔，兩個空腔由內(nèi)腔體6上的孔相貫通構(gòu)成一個封閉的儲氣室8 ;將卡環(huán)裝配到外腔體4與內(nèi)腔體6的結(jié)合部位上，并用螺栓緊固連成一體；將進氣接頭I和電控閥17安裝到位后，裝上壓板2，并用螺栓緊固，這樣即可構(gòu)成進氣通道5 ;同時由電控閥17、內(nèi)腔體6和活塞9構(gòu)成起爆回路15 ；如附圖2所示，密封底座上開有若干斜通孔(圖3所注B處)的直徑為D的一端略大于直徑為d的另一端，從圖1可知，異型密封墊12是裝配在直徑為d —端的內(nèi)徑上的，在異型密封墊12與內(nèi)腔體6間裝配有組合密封圈13，構(gòu)成了浮動密封組件。這樣設計的目的是:氣體釋放后，在活塞9回位過程中可能將一定量的水帶入儲氣室8內(nèi)，為將儲氣室8內(nèi)的水排出，組合密封圈13、內(nèi)腔6和異型密封圈12之間采用松配合；活塞動作時儲氣室8內(nèi)的水通過組合密封圈13、內(nèi)腔6和異型密封圈12之間的間隙流向縫隙L中，然后從密封底座上的斜孔排出。為使構(gòu)成的“浮動密封組件”具有一定的抗沖擊能力，選用高彈性工程塑料制成異型密封墊12，同時為提高異型密封墊12與活塞9下活塞間的密封性能，將異型密封墊12與活塞9下活塞面的接觸部位設計成唇狀結(jié)構(gòu)，其作用是在確保具有一定的強度條件下，又有一定的韌性，即在保證一定的抗沖擊能力的條件下，可達到密封性能的要求；為保證構(gòu)成的“浮動密封組件”在工作過程中不會出現(xiàn)卡止現(xiàn)象，將密封底座11直徑為D的大端外表面設計有若干縱向凸起的三角形結(jié)構(gòu)，見圖3所注A處，這樣設計的目的是:降低“浮動密封組件”在工作過程中與外腔體4接觸部分的摩擦阻力，同時兼具有一定的導向之功能；為降低零部件加工及裝配時帶來的誤差對密封性能的影響，在構(gòu)成的浮動密封組件的機構(gòu)中設置有組合密封圈13，其作用是在工作過程中沿軸向有一定的位移量，以消除上述誤差對密封性能的影響；為保證組合密封圈13上的高彈性密封圈19能穩(wěn)定地安裝在“浮動密封組件”上，采用骨架式結(jié)構(gòu)，即將高彈性密封圈19裝配在環(huán)形骨架18上，如附圖4所示。環(huán)形骨架18可由金屬或高強度工程塑料制作，為使高彈性密封圈19能可靠地安裝在環(huán)形骨架18上，將與高彈性密封圈19相配合的部位設計成凹形圓弧面結(jié)構(gòu)的形式，將其厚度S設計成與之相配的高彈性密封圈19的截面直徑的2/3 3/4之間，如圖4所示，凹形圓弧面底部直徑略大于高彈性密封圈19的內(nèi)徑，這樣即可保證高彈性密封圈19與環(huán)形骨架18緊密相配，又可確保高彈性密封圈19具有足夠起密封作用的壓縮量；為保證“浮動密封組件”在工作過程中，因受到的沖擊力過大而損壞異型密封墊12或高彈性密封圈19，采取的解決措施是:將密封底座11與內(nèi)腔體6底面見留有一定量的縫隙L，其縫隙L大小不得超過異型密封墊12和高彈性密封圈19被壓縮量之和的20%，否則易損壞密封件；為保證組合密封圈13在工作過程中不會出現(xiàn)串動 或發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，將內(nèi)腔體6開口處設計成與組合密封圈13上C處相同尺寸的環(huán)狀結(jié)構(gòu)；將異型密封墊12與組合密封圈13相配的E處設計成相同的結(jié)構(gòu)和相匹配的尺寸，采用過渡配合的方式。綜上所述，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.背壓式浮動密封裝置，其特征在于:包括外腔體(4)、內(nèi)腔體(6)、活塞(9)、密封底座(11)、異型密封墊(12)、組合密封圈(13)和中軸(14);其中，密封底座(11)的外圓周上有一道徑向的環(huán)形凹槽，凹槽上下兩部分的直徑不等，凹槽以下部分的直徑略大于凹槽以上部分，密封底座(11)上凹槽以下部分周向開有斜通孔，凹槽以上部分的端面上開有異型密封墊(12)的安裝槽；組合密封圈(13)由環(huán)形骨架(18)和密封圈(19)組成，密封圈(19)套裝在環(huán)形骨架(18)的圓周上，環(huán)形骨架(18)與密封圈(19)相配合的部位為凹形圓弧面結(jié)構(gòu)，凹形圓弧面底部直徑大于密封圈(19)的內(nèi)徑； 其整體連接關(guān)系為:活塞(9)上裝配軸用往復式組合密封件，中軸(14)穿過軸用往復式組合密封件與活塞(9)組成一體，內(nèi)腔體(6)外圓周上相應密封槽內(nèi)安裝徑向密封圈，組合密封圈(13)和異型密封墊(12)裝配到內(nèi)腔體(6)開口端端面上的階梯安裝槽內(nèi)，異型密封墊(12)抵觸在密封底座(11)上凹槽以上部分和組合密封圈(13)之間，中軸(14)與活塞(9)組合成一體的部件裝配到內(nèi)腔體(6)內(nèi)腔中，內(nèi)腔體(6)連同中軸(14)、活塞(9)、組合密封圈(13)、異型密封墊(12)和密封底座(11)整體裝入外腔體(4)內(nèi)，密封底座(11)上凹槽以下部分的端面與外腔體(4)的底部抵觸，密封底座(11)的外圓與外腔體(4)的內(nèi)壁之間存在間隙； 組合密封圈(13)、異型密封墊(12)和密封底座(11)組合形成浮動密封組件，活塞(9)的左端面與內(nèi)腔體(6 )合圍構(gòu)成起爆氣室(7 )，中軸(14)的外圓段與活塞(9 )的內(nèi)壁合圍構(gòu)成回位氣室(10);活塞(9)的外圓和內(nèi)腔體(6)內(nèi)壁形成一個空腔，內(nèi)腔體(6)的外圓和外腔體(4)的內(nèi)壁形成一個空腔，兩個空腔由內(nèi)腔體(6)上的孔相貫通構(gòu)成一個封閉的儲氣室(8);卡環(huán)(3)裝配 到外腔體(4)與內(nèi)腔體(6)的結(jié)合部位并將兩者固定成一體；將進氣接頭(I)和電控閥(17 )安裝到內(nèi)腔體(6 )的左端并裝上壓板(2 )，進氣接頭(I)連通進氣通道(5);電控閥(17)、內(nèi)腔體(6)和活塞(9)構(gòu)成起爆回路(15)。
2.如權(quán)利要求1所述的背壓式浮動密封裝置，其特征在于所述環(huán)形骨架(18)連接部位的厚度S取高彈性密封圈(19)截面直徑的2/3 3/4。
3.如權(quán)利要求1所述的背壓式浮動密封裝置，其特征在于所述密封底座(11)凹槽以下部分的外表面沿周向有縱向凸起的三角形結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的背壓式浮動密封裝置，其特征在于所述密封底座(11)與內(nèi)腔體(6)底面間縫隙L不超過異型密封墊(12)和高彈性密封圈(19)被壓縮量之和的20%。
專利摘要本實用新型涉及一種背壓式浮動密封裝置，屬于動態(tài)密封技術(shù)領(lǐng)域。裝置包括外腔體、內(nèi)腔體、活塞、密封底座、異型密封墊、組合密封圈和中軸；其中，組合密封圈由環(huán)形骨架和密封圈組成，可利用組成密封裝置的結(jié)構(gòu)特點結(jié)合密封件自身材料的彈性和可壓縮性，使密封裝置獲取沿軸向動態(tài)的“浮動”性能，達到靜、動兩種密封的效能；組合密封圈在工作過程中能承受高速交變載荷的反復沖擊，而密封件扔能達到密封效能，同時兼有減小零部件因加工或裝配時帶來的誤差對密封性能的影響。
文檔編號F16J15/16GK203098860SQ20122064494
公開日2013年7月31日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者周友援, 趙治平, 王思偉, 袁曉宇, 高頻, 仝志永 申請人:中國船舶重工集團公司第七一○研究所