專利名稱：用于軸桿圓形運動區(qū)域的組合式隨動密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及工程和機械領(lǐng)域的密封裝置，具體地說，涉及電機軸桿或其它運動體相對于工作箱體作圓形區(qū)域運動時實現(xiàn)工作箱體始終保持密封狀態(tài)的組合式隨動密封裝置。
背景技術(shù)：
電機工作時，電機軸桿進行旋轉(zhuǎn)運動或前后往復(fù)運動。為了實現(xiàn)較高的密封要求，大多采用浮動密封、滑動定位角形接頭隨動密封和磁力隨動密封等軸密封方式將軸桿與相鄰部件密封為一體。對于磨粉 機、打磨機、攪拌機、破碎機和切割機等設(shè)備，電機軸桿相對于工作箱體的一個平面進行直線往復(fù)運動時，為了避免粉塵與物料飛揚、控制噪音以及避免電機與粉塵或冷卻液的接觸，電機轉(zhuǎn)軸前端往往被封閉在工作箱體中。因此，電機軸桿不僅自身進行旋轉(zhuǎn)運動或沿軸桿軸向的前后運動，還要在工作箱體上垂直于軸桿的平面上作圓形區(qū)域運動。而這一區(qū)域必須通過密封才能避免粉塵與物料飛揚、控制噪音、避免電機與粉塵或冷卻液接觸，保持工作環(huán)境的清潔和對設(shè)備的保護。當(dāng)運動的區(qū)域相對于箱體來說足夠小，在軸桿通過軸密封機構(gòu)連接一塊圓形密封片，就能解決軸桿運動過程中圓形運動區(qū)域的密封。當(dāng)運動區(qū)域相對于箱體來說足夠大，一塊密封片在運動時，受到邊界限制，不能解決密封時，需要一種簡單、經(jīng)濟而可靠的方法解決密封問題。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)不能解決的電機軸桿相對于工作箱體作圓形區(qū)域運動時工作箱體的密封問題，本實用新型提供了一種用于軸桿圓形區(qū)域運動的組合式隨動密封裝置，解決了軸桿運動區(qū)域相對箱體較大時，軸桿運動區(qū)域的密封問題。本實用新型的技術(shù)方案:用于軸桿圓形運動區(qū)域的組合式隨動密封裝置，包括圓周運動密封裝置和直線往復(fù)運動密封裝置；所述圓周運動密封裝置包括圓環(huán)形的孔槽和嵌合在孔槽內(nèi)部且能自由轉(zhuǎn)動的圓形密封片，所述圓形密封片為設(shè)有長方形開孔I的金屬密封片；所述圓形密封片與直線往復(fù)運動密封裝置在開孔I處固定相連；所述直線往復(fù)運動密封裝置包括固定槽和設(shè)置在固定槽內(nèi)部的重疊放置的多層條形密封片；所述條形密封片為中心設(shè)有開孔II的長方形金屬密封片，所述多層密封片開孔II的長度由上至下依次增大；所述固定槽為由兩片開孔II最大的條形密封片組成的盒子，所述固定槽的寬度不小于條形密封片的寬度，所述固定槽的厚度不小于其他條形密封片的厚度之和；所述孔槽的半徑為D。，所述開孔I與孔槽的導(dǎo)槽壁之間的距離為d。，所述開孔I的尺寸與固定槽的尺寸匹配，所述圓形密封片的半徑為R。，上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:Dc ^ Rc+dc (Eq.1)；所述第一層條形密封片的開孔半徑R1等于軸桿半徑r，所述每層條形密封片由開始時的中心位置移動到下一層條形密封片邊緣的距離為m，所述第η層條形密封片的開孔寬度為r，開孔長度Rn= (n-1) Xm+r，所述每層條形密封片的開孔與密封片上、下兩端的距離均為Cl1，所述每層條形密封片的開孔與條形密封片左、右兩端的距離均為L，所述相鄰條形密封片之間的搭接長度不小于(12，所述固定槽的開孔長度D為多層條形密封片的運動半徑；上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:RC>D+L (Eq.2), L=2m+d2 (Eq.3), D=Rn= (n-1) Xm+r (Eq.4)根據(jù)Eq.3和Eq.4得到,所述密封片的數(shù)量n=[2(D_r)/ (L_d2)+1]+1 ;所述y=[x]為取整函數(shù)。優(yōu)選的是，所述孔槽固定在工作箱體的開口部分以實現(xiàn)軸桿運動時工作箱體中的密封，所述固定方式為焊接或卯固。優(yōu)選的是，所述固定槽固定在圓環(huán)形密封片的長方形開孔處以實現(xiàn)軸桿直線往復(fù)運動時工作箱體中的密封，所述固定方式為焊接或卯固。優(yōu)選的是，軸桿與第一層條形密封片之間的密封方式為軸密封。本實用新型的設(shè)計原理:用于軸桿圓形運動區(qū)域的組合式隨動密封裝置，包括圓周運動密封裝置和直線往復(fù)運動密封裝置。軸桿在圓形區(qū)域所處的半徑由直線往復(fù)運動密封裝置調(diào)節(jié)；軸桿在圓形區(qū)域所處的弧線位置由可旋轉(zhuǎn)的圓形密封片調(diào)節(jié)；軸桿實現(xiàn)在較大的圓形區(qū)域內(nèi)的任意位置的運動。圓周運動密封裝置中，采用一片圓形密封片，嵌合在圓周型孔槽中，孔槽以焊接或卯固的形式固定在箱體上?！た撞矍逗厦芊馄膶?dǎo)槽壁加工時應(yīng)保證摩擦力小，必要時可加入干性潤滑劑(如石墨)。直線往復(fù)運動密封裝置的固定槽以焊接或卯固的形式固定于圓形密封片的徑向位置。直線往復(fù)運動密封裝置由一組帶有開口的條形密封片組成，條形密封片隨電機軸桿直線往復(fù)運動錯位重疊，每層條形密封片都可在一定區(qū)域隨軸桿運動。根據(jù)電機軸桿復(fù)合運動區(qū)域和箱體可利用區(qū)域的大小，按一定規(guī)則設(shè)計條形密封片的數(shù)量和尺寸。多層條形密封片可以是鐵片或具有一定強度的其他材料。多層條形密封片之間達到運動極限后，仍然有一定長度的搭接長度(12，保證兩個條形密封片之間有效密封。因為條形密封片是嵌合在圓形密封片的開孔I內(nèi)的，為了保證二者之間的密封，條形密封片上桿軸通過的開孔II與圓形密封片之間的搭接長度取為屯。多層條形密封片根據(jù)尺寸大小分為第一層條形密封片、第二層條形密封片、……第η層條形密封片。直線往復(fù)運動密封裝置中，第一層條形密封片的開孔半徑為軸桿或運動體半徑r，軸桿或運動體與條形密封片之間采用軸密封。最大(第η層)條形密封片是不動的，作為條形密封片的固定槽。固定槽是雙層條形密封片構(gòu)成的一個帶有開孔的盒子，其開孔大小是軸桿直線往復(fù)運動區(qū)域的大小。其它密封片為單層，置于固定槽內(nèi)，保證密封片隨軸桿往復(fù)運動。固定槽的寬度大于條形密封片的寬度。固定槽的厚度略大于其他條形密封片的厚度之和，以容納密封片且以運動相對穩(wěn)定為準(zhǔn)。固定槽可采用焊接或卯固的方式固定在圓形密封片上。直線往復(fù)運動密封裝置固定于在可旋轉(zhuǎn)的圓形密封片上時，中軸線穿過圓周中心，以保證組合裝置的對稱(圖1)。D為直線往復(fù)運動密封裝置最大開孔半徑，軸桿中心最大工作半徑R' =D-r。軸桿可拖動圓形密封片運動，因為圓形密封片嵌合在孔槽中摩擦力較小，會隨之進行運動，最終實現(xiàn)軸桿在圓形區(qū)域運動過程中的工作箱體的密封。1.直線往復(fù)運動密封裝置的設(shè)計軸桿或運動體相對于工作箱體作直線往復(fù)運動時，已知軸桿或運動體的半徑為r，直線往復(fù)的開口尺寸為2D，各個相鄰條形密封片之間的搭接長度為d2。條形密封片的開孔與條形密封片上、下端的距離為Cl1，為了保持密封，條形密封片寬度h彡2X (r+di)(圖2)。第一層條形密封片的開孔半徑取R1=K最大條形密封片不參與運動，為固定槽，固定槽的開孔半gRn=D。固定槽的開孔半徑D決定了軸桿最終的運動半徑，其它各個條形密封片被置于固定槽內(nèi)。固定槽即最后一塊條形密封片(第η塊)的尺寸受圓形密封片尺寸的限制。對于條形密封片的數(shù)量以及各條形密封片的開孔II的尺寸確定:假設(shè)運動開始時，條形密封片都處于中心位置(圖2)，條形密封片每次移動到下一層條形密封片邊緣的距離為m，第一層條形密封片向左運動m距離后，左側(cè)達到第二層條形密封片開孔邊緣，同時在左側(cè)第一層條形密封片端部與第二層條形密封片端部對齊；在右偵牝第一層條形密封片端部與第二層條形密封片端部有長度d2的搭接。由此得到，當(dāng)最后一層條形密封片(固定槽)兩側(cè)的翼緣長度L為2m+d2時，可滿足條形密封片相對運動且保持密封的要求。固定槽為滿足容納條形密封片的要求，固定槽的翼緣長度L應(yīng)不小于2m+d2。要得到每層條形密封片的所有參數(shù)，在已知桿軸半徑r和條形密封片機構(gòu)的運動半徑D時，還要知道條形密封片的數(shù)量η和條形密封片每次的運動距離m。η級密封片實現(xiàn)(η-l)次運動，移動的距離是(n-1) m (圖2)，則:(n-1) Xm+r=D (Eq.5)貝U:m= (D_r) / (n_l)(Eq.6)若固定槽的翼緣長度為L，則有(圖2):L=2m+d2(Eq.3)結(jié)合式(Eq.3)、式(Eq.6)，則密封片數(shù)量η由下公式確定:n=2 (D-r)/ (L-d)+1(Eq.7)由于片數(shù)只能取整，實際片數(shù)n'為:n' =[n]+l=[2 (D-r) / (L_d)+1]+1(Eq.8)由式(Eq.7)可知，若開口半徑D越大，翼緣長度L越小，需要的密封片數(shù)量越多。當(dāng)L > D+d時，一層活動片，一個固定槽就可以實現(xiàn)密封。計算出n'后，將n'代替n，根據(jù)式(Eq.6)計算密封片每次移動距離m，再計算各密封片的尺寸。通過以下公式就可獲知開孔半徑，密封片半徑。第一層條形密封片:開孔半徑R1=I",密封片半徑S1=HZn^d2 ；第二層條形密封片:開孔半徑R2=r+m，密封片半徑S2=r+3m+d2 ；第三層條形密封片:開孔半徑R3=r+2m，密封片半徑S3=r+4m+d2 ；......[0042]第η層條形密封片:開孔半徑Rn=r+(n-l)m=D,密封片半徑Sn=r+(n+l)m+d2=D+2m+d2。 通過公式得知所有條形密封片的翼緣長度L (未開孔長度)為2m+d2，與每次條形密封片的移動距離m有關(guān)。所以想減小固定槽的尺寸，則可通過增加條形密封片的數(shù)量來減小每次的移動距離m，同時也就減小了密封片的翼緣長度L和固定槽的尺寸。按該方法計算的結(jié)果滿足2m+d2 ( La, La為固定槽的實際翼緣長度。已知軸桿半徑r，軸桿最大運行半徑R'，直線往復(fù)運動密封裝置中條形密封片的最大半徑SnS D+L，滿足安全運動要求。圓形密封片的最大半徑為R (圖1)。本實用新型的有益效果:(I)本實用新型提供了一種電機軸桿相對于工作箱體作半徑可變的圓周往復(fù)運動時，滿足工作箱體基本密封要求的裝置；所述裝置不但解決了工作過程中工作箱體中介質(zhì)和噪音大量泄漏的問題，提高了設(shè)備的環(huán)保性能，改善了作業(yè)環(huán)境，而且結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，成本低廉；(2)本實用新型通過圓周運動密封裝置和直線往復(fù)運動密封裝置的結(jié)合，工作箱體開口處的孔槽內(nèi)嵌合圓周運動密封裝置，并在圓周運動密封裝置的長方形開孔I內(nèi)固定多層條形密封片組成的直線往復(fù)運動密封裝置，實現(xiàn)了電機軸桿直線往復(fù)運動中工作箱體的密封；(3)本實用新型可以根據(jù)箱體的尺寸和軸桿圓形區(qū)域運動的大小進行設(shè)計，從而確定密封片的數(shù)量和具體尺寸，實現(xiàn)了節(jié)約材料和密封效果的雙贏，達到了較好的經(jīng)濟效果;(4)本實用新型所述的組合式隨動密封裝置最大限度利用了箱體的空間，在空間有限前提下，獲得電機工作的作用區(qū)域；(5)本實用新型不僅適用于軸桿，也適用于一些需要實現(xiàn)運動時密封的裝置上。

圖1為本實用新型中圓周運動密封裝置的分解結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的原理分解圖；圖3本實用新型中直線往復(fù)運動密封裝置的原理分解圖；其中:1.孔槽，2.圓形密封片，3.開孔I。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的說明。實施例1:用于軸桿圓形運動區(qū)域的組合式隨動密封裝置，包括圓周運動密封裝置和直線往復(fù)運動密封裝置。所述圓周運動密封裝置包括圓環(huán)形的孔槽和嵌合在孔槽內(nèi)部且能自由轉(zhuǎn)動的圓形密封片，所述圓形密封片為設(shè)有長方形開孔I的金屬密封片；所述圓形密封片與直線往復(fù)運動密封裝置在開孔I處固定相連。所述直線往復(fù)運動密封裝置包括固定槽和設(shè)置在固定槽內(nèi)部的重疊放置的多層條形密封片；所述條形密封片為中心設(shè)有開孔II的長方形金屬密封片，所述多層密封片開孔II的長度由上至下依次增大；所述固定槽為由兩片開孔II最大的條形密封片組成的盒子，所述固定槽的寬度不小于條形密封片的寬度，所述固定槽的厚度大于其他條形密封片的厚度之和。所述孔槽的半徑為D。，所述開孔I與孔槽的導(dǎo)槽壁之間的距離為d。，所述開孔I的尺寸與固定槽的尺寸匹配，所述圓形密封片的半徑為R。，上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:Dc ^ Rc+dc (Eq.1);所述第一層條形密封片的開孔半徑R1等于軸桿半徑r，所述每層條形密封片由開始時的中心位置移動到下一層條形密封片邊緣的距離為m，所述第η層條形密封片的開孔寬度為I"，開孔長度!^=^!^)※!!!+!.，所述每層條形密封片的開孔與密封片上、下兩端的距離均為Cl1，所述每層條形密封片的開孔與條形密封片左、右兩端的距離均為L，所述相鄰條形密封片之間的搭接長度不小于d2，所述固定槽的開孔長度D為多層條形密封片的運動半徑；上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:RC>D+L (Eq.2), L=2m+d2 (Eq.3), D=Rn= (n-1) Xm+r (Eq.4)根據(jù)Eq.3和Eq.4得到,所述密封片的數(shù)量n=[2(D_r)/ (L_d2)+1]+1 ;所述y=[x]為取整函數(shù)。所述孔槽固定在工作箱體的開口部分以實現(xiàn)軸桿運動時工作箱體中的密封，所述固定方式為焊接或卯固。所述固定槽固定在圓環(huán)形密封片的長方形開孔處以實現(xiàn)軸桿直線往復(fù)運動時工作箱體中的密封，所述固定方式為焊接或卯固。所述軸桿與第一層條形密封片之間的密封方 式為軸密封。
權(quán)利要求1.用于軸桿圓形運動區(qū)域的組合式隨動密封裝置，其特征在于:包括圓周運動密封裝置和直線往復(fù)運動密封裝置；所述圓周運動密封裝置包括圓環(huán)形的孔槽(I)和嵌合在孔槽(O內(nèi)部且能自由轉(zhuǎn)動的圓形密封片(2)，所述圓形密封片(2)為設(shè)有長方形開孔I (3)的金屬薄片；所述圓形密封片(2)與直線往復(fù)運動密封裝置在開孔I (3)處固定相連；所述直線往復(fù)運動密封裝置包括固定槽和設(shè)置在固定槽內(nèi)部的重疊放置的多層條形密封片；所述條形密封片為中心設(shè)有開孔II的長方形金屬薄片，所述多層密封片開孔II的長度由上至下依次增大；所述固定槽為由兩片開孔II最大的條形密封片組成的盒子，所述固定槽的寬度不小于條形密封片的寬度，所述固定槽的厚度不小于其他條形密封片的厚度之和；所述孔槽的半徑為D。，所述開孔(2)與孔槽(I)的導(dǎo)槽壁之間的距離為d。，所述開孔I (3)的尺寸與固定槽的尺寸匹配，所述圓形密封片(2)的半徑為R。，上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:Dc ^ Rc+dc (Eq.1)； 所述第一層條形密封片的開孔半徑R1等于軸桿半徑r，所述每層條形密封片由開始時的中心位置移動到下一層條形密封片邊緣的距離為m，所述第η層條形密封片的開孔寬度為2r，開孔長度Rn= (n-1) Xm+r，所述每層條形密封片的開孔與密封片上、下兩端的距離均為Cl1，所述每層條形密封片的開孔與條形密封片左、右兩端的距離均為L，所述相鄰條形密封片之間的搭接長度不小于d2，所述固定槽的開孔長度D為多層條形密封片的運動半徑；上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:RC>D+L (Eq.2), L=2m+d2 (Eq.3), D=Rn= (n-1) Xm+r (Eq.4) 根據(jù)Eq.3和Eq.4得到,所述密封片的數(shù)量n=[2(D-r)/(L-d2)+l]+l ;所述y=[x]為取整函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軸桿圓形運動區(qū)域的組合式隨動密封裝置，其特征在于:所述孔槽(I)固定在工作箱體的開口部分以實現(xiàn)軸桿運動時工作箱體中的密封，所述固定方式為焊接或卯固。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軸桿圓形運動區(qū)域的組合式隨動密封裝置，其特征在于:所述固定槽固定在圓環(huán)形密封片的長方形開孔處以實現(xiàn)軸桿運動時工作箱體中的密封，所述固定方式為焊接或卯固。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軸桿圓形運動區(qū)域的組合式隨動密封裝置，其特征在于:軸桿與第一層條形密封片之間的密封方式為軸密封。
專利摘要用于軸桿圓形運動區(qū)域的組合式隨動密封裝置，包括圓周運動密封裝置和直線往復(fù)運動密封裝置；所述圓周運動密封裝置包括圓環(huán)形的孔槽和嵌合在孔槽內(nèi)部且能自由轉(zhuǎn)動的圓形密封片，所述圓形密封片為設(shè)有長方形開孔I的金屬密封片；所述圓形密封片與直線往復(fù)運動密封裝置在開孔I處固定相連；所述直線往復(fù)運動密封裝置包括固定槽和設(shè)置在固定槽內(nèi)部的重疊放置的多層條形密封片；所述條形密封片為中心設(shè)有開孔II的長方形金屬密封片，所述多層密封片開孔II的長度由上至下依次增大；所述固定槽為由兩片開孔II最大的條形密封片組成的盒子。本實用新型提供了一種電機軸桿相對于工作箱體作半徑可變的圓周往復(fù)運動時，滿足工作箱體基本密封要求的裝置。
文檔編號F16J15/56GK203162164SQ201320115628
公開日2013年8月28日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者范宏, 張鑫, 翟乃鑫, 楊亞楠 申請人:青島理工大學(xué)