專利名稱：用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程和機械領(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的一個平面作往復(fù)運動時實現(xiàn)工作箱體始終保持密封狀態(tài)的隨動密封裝置。
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)運動或沿軸桿軸方向的前后運動，還要作相對于工作箱體的直線往復(fù)運動、弧線往復(fù)運動等。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)往復(fù)運動的區(qū)域相對于箱體來說足夠小時，通過軸密封機構(gòu)連接一塊密封片就能解決軸桿往復(fù)運動區(qū)域的密封。當(dāng)往復(fù)運動的區(qū)域相對于箱體來說足夠大時，由于一塊密封片在運動時受到邊界限制，往往不能解決密封的問題。

發(fā)明內(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往復(fù)運動時工作箱體的密封問題，本發(fā)明提供了一種用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置，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。本發(fā)明的技術(shù)方案:用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置I，包括固定槽和設(shè)置在固定槽內(nèi)部的重疊放置的多層密封片；所述密封片為中心設(shè)有開孔的金屬薄片，所述多層密封片的尺寸和開孔區(qū)域的尺寸由上至下依次增大；所述固定槽為由兩片開口最大的密封片組成的盒子，所述固定槽的寬度不小于密封片的寬度，所述固定槽的厚度大于其他密封片的厚度之和。優(yōu)選的是，所述隨動密封裝置為直線往復(fù)運動隨動密封裝置，所述密封片為中心設(shè)有開孔的長方形金屬薄片；所述第一層密封片的開孔半徑R1等于軸桿半徑r，所述每層密封片由開始時的中心位置移動到下一層密封片邊緣的距離為m，所述第η層密封片的開孔寬度為2r，開孔長度Rn=(n-1) Xm+r,所述每層密封片的開孔與密封片上、下兩端的距離均為Cl1，所述每層密封片的開孔與密封片左、右兩端的距離均為L，所述相鄰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為多層密封片的運動半徑；上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:L=2m+d2 (Eq.1), D=Rn= (η-1) Xm+r (Eq.2)根據(jù)Eq.1和Eq.2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，所述隨動密封裝置為圓形運動區(qū)域隨動密封裝置，所述密封片為中心設(shè)有開孔的圓形金屬薄片；所述第一層密封片的半徑為R1，所述每層密封片由開始時的中心位置移動到下一層密封片邊緣的距離為m，開孔半徑Γι等于軸桿半徑r，所述第η層密封片的半徑為Rn，開孔半徑rn=(n-l) Xm+r，所述每層密封片未開孔部分的寬度均為L，所述相鄰密封片之間的搭接長度不小于d，所述固定槽的開孔半徑D為多層密封片的運動半徑；上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:L=Rn-rn=2m+d (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-d)+l]+l ;所述y=[x]為取整函數(shù)。優(yōu)選的是，所述直線往復(fù)運動隨動密封裝置的固定槽(7)設(shè)置在圓周運動密封裝置上，所述圓周運動密封裝置包括圓環(huán)形的孔槽(4)和嵌合在孔槽(4)內(nèi)部且能自由轉(zhuǎn)動的圓形密封片(5),所述圓形密封片(5)為設(shè)有長方形開孔I (6)的金屬薄片；所述圓形密封片(6)與直線往復(fù)運動密封裝置在開孔I (6)處固定相連；所述孔槽的半徑為D。，所述開孔(5)與孔槽(4)的導(dǎo)槽壁之間的距離為d。，所述開孔I (6)的尺寸與固定槽的尺寸匹配，所述圓形密封片(5)的半徑為R。，上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:D。彡艮+d。(Eq.5)。優(yōu)選的是，所述固定槽(7)設(shè)置在與所述直線往復(fù)式隨動密封裝置垂直的另一組直線往復(fù)運動隨動密封裝置I上；所述直線往復(fù)運動隨動密封裝置I包括設(shè)于工作箱體上的固定槽I和固定槽I內(nèi)部的重疊放置的多層密封片I;所述密封片I為中心設(shè)有開孔I的長方形金屬薄片，所述固定槽固定在開孔I處，所述多層密封片I的開孔I的長度由上至下依次增大；所述固定槽I為由兩片開孔I最大的密封片I組成的盒子，所述固定槽I的寬度不小于密封片I的寬度，所述固定槽I的厚度大于其他密封片I的厚度之和；所述第一層密封片I的開孔半徑R11等于軸桿半徑r，所述每層密封片由開始時的中心位置移動到下一層密封片邊緣的距離為Hi1，所 述第η層密封片I的開孔寬度為2r，開孔長度Rln= (nl-l) Xmi+r，所述每層密封片的開孔與密封片上、下兩端的距離均為dn，所述每層密封片的開孔與密封片左、右兩端的距離均為L1，所述相鄰密封片之間的搭接長度不小于dI2，所述固定槽的開孔長度D1為多層密封片的運動半徑；上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:LI=2mI+dI2 (Eq.6), D1=Rln=(Ii1-1) Xnij+r (Eq.7)根據(jù)Eq.6和Eq.7得到，所述密封片的數(shù)量H1= [2 (D1T) / (Lfd12) +1] +1 ;所述y=[x]為取整函數(shù)。優(yōu)選的是，所述固定槽固定在工作箱體的開口部分以實現(xiàn)軸桿往復(fù)運動時工作箱體中的密封，所述固定方式為焊接或卯固；所述軸桿與第一層密封片之間的密封方式為軸密封。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；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；軸桿與第一層密封片之間的密封方式為軸密封。優(yōu)選的是，所述孔槽的導(dǎo)槽壁內(nèi)加入干性潤滑劑，所述干性潤滑劑為石墨。優(yōu)選的是，所述固定槽I固定在工作箱體的開口部分以實現(xiàn)軸桿往復(fù)運動時工作箱體中的密封；所述固定槽固定在直線往復(fù)運動隨動密封裝置I的長方形開孔I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；所述軸桿與第一層密封片之間的密封方式為軸密封。本發(fā)明的設(shè)計原理:1.直線往復(fù)運動密封裝置所述隨動密封裝置由固定槽和設(shè)置在固定槽內(nèi)部的密封片組成，所述密封片隨電機軸桿的直線往復(fù)運動活動錯位重疊。根據(jù)電機軸桿直線往復(fù)運動區(qū)域以及箱體可利用區(qū)域的大小，按一定規(guī)則設(shè)計片的數(shù)量和尺寸，在滿足密封要求的同時實現(xiàn)材料的節(jié)約，從而獲得整個密封機構(gòu)的經(jīng)濟性和實用性。密封片可以是鐵片或具有一定強度的其它材料。無論各層密封片如何運動，相鄰密封片之間都至少存在一定的搭接長度d2，以保證兩個相鄰密封片之間的有效密封。多層
密封片根據(jù)尺寸大小分為第一層密封片、第二層密封片、......第η層密封片。各層密封片
的縱向尺寸(即寬度)相等，橫向尺寸(即長度)和開孔依次增大(圖1)。最大密封片(第η層密封片)是不動的，作為密封片的固定槽。所述固定槽是由雙層密封片構(gòu)成的一個帶有開口的盒子，其開口大小就是軸桿直線往復(fù)運動區(qū)域的大小。其它密封片為單層，置于固定槽內(nèi)，保證密封片在固定槽內(nèi)隨軸桿往復(fù)運動。固定槽的寬度大于密封片的寬度，固定槽的厚度略大于其他密封片的厚度之和，以確保能容納全部密封片且密封片運動相對穩(wěn)定。固定槽可采用焊接或卯固的方式固定在箱體上，屬于箱體的一部分。

第一層密封片的開孔半徑為軸桿或運動體的半徑，軸桿與第一層密封片之間采用軸密封或其它密封方式。1.1直線往復(fù)運動區(qū)域多片密封原理現(xiàn)在以3片密封片的隨動密封裝置為例來解釋運動原理。通過各個密封片之間相互移動，各個密封片始終會封堵電機軸桿的運動區(qū)域，保證粉塵不能透過。密封片可依次重疊，可以交替重疊，也可以無序重疊，以獲得良好的密封效果為準。運動時，第一層密封片I在軸桿的運動作用下，移動至第二層密封片2的開孔邊緣；并帶動第二層密封片2繼續(xù)移動，在軸桿的拖動下，第一層密封片I和第二層密封片2一同移動至第三層密封片3的開孔邊緣(圖2)。往返運動時，第一層密封片I先行向反方向移動，到達第二層密封片2的開孔邊緣，然后拖動第一層密封片I和第二層密封片2 —同移動，運動到第三層密封片3的另一邊緣。1.2直線往復(fù)運動區(qū)域多片密封機構(gòu)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，組成固定槽的密封片的開口長度2D為直線往復(fù)的開口尺寸，各個密封片密封搭接長度為d2。每層密封片的開孔與密封片上、下兩端的距離均為Cl1，為了保持密封，密封片寬度h 彡 2X (r+di)(圖 3)。一層密封片的開孔半徑取R1=K最大密封片不參與運動，為固定槽，固定槽的開孔半徑D=Rn。固定槽的開孔半徑D決定了軸桿最終的運動半徑，其它各個密封片被置于固定槽內(nèi)。固定槽即最大密封片(第η塊)的尺寸受箱體尺寸的限制。對于各密封片的數(shù)量，各個密封片的開孔大小由以下公式確定:
假設(shè)，運動開始時，密封片都處于中心位置(圖3)，密封片每次移動到下一層密封片邊緣的距離為m，第一個密封片向左運動m距離后，左側(cè)達到第二個密封片開孔邊緣，同時在左側(cè)第一個密封片端部與第二個密封片端部對齊，在右側(cè)，第一個密封片端部與第二個密封片端部有長度d2的搭接。由此得到，當(dāng)最大密封片(固定槽)兩側(cè)的翼緣長度L為2m+d2時，可滿足密封片相對運動且保持密封的要求。固定槽為滿足容納密封片的要求，固定槽的翼緣長度L應(yīng)不小于2m+d2。要得到每個密封片的所有參數(shù)，在已知桿軸半徑r和密封片機構(gòu)的運動半徑D時，還要知道密封片的數(shù)量η和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_l) Xm (圖3)，則:(n-1) Xm+r=D(Eq.1.1)則:m=(D-r)/(η-1)(Eq.1.2)又因為，L=2m+d2(Eq.1.3)結(jié)合式(Eq.1.2)、式(Eq.1.3)，則密封片數(shù)量η由下公式確定:n=2 (D~r) / (L_d2)+1(Eq.1.4)
由于片數(shù)只能取整，實際片數(shù)na為:na=[n]+l=[2 (D~r) / (L-d2) +1] +1(Eq.1.5)由式(Eq.1.4)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+d2時，一層活動片，一個固定槽就可以實現(xiàn)密封。計算出na后，將na代替n，根據(jù)式(Eq.1.2)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。第一片:開孔半徑R1=I*,密封片半徑S1=HZn^d2 ；第二片:開孔半徑R2=r+m,密封片半徑S2=r+3m+d2 ；第三片:開孔半徑R3=r+2m,密封片半徑S3=r+4m+d2 ；......
第η 片:開孔半徑 Rn=r+(n-l)m=D,密封片半徑 Sn=r+(n+l)m+d2。通過公式得知，所有密封片的翼緣長度(未開孔長度)L為2m+d2，與每次的移動距離m有關(guān)。所以，可以通過增加密封片的數(shù)量來減小密封片每次的移動距離m，同時也就減小了密封片的翼緣長度L，從而減小了固定槽的長度。按該方法計算的結(jié)果滿足2m+d ( La,La為固定槽的實際翼緣長度。(圖4)。1.3直線往復(fù)運動區(qū)域多片密封機構(gòu)優(yōu)化為了提高經(jīng)濟性，可以減小箱體尺寸，固定槽的實際翼緣長度La可減少到2m+d2。如果沒有必要減小箱體尺寸，則可進一步擴大軸桿的活動區(qū)域，按照(Eq.1.4)式，將11'代替n，開口半徑D增加修正值Λ，同時翼緣長度L減少Λ，得到:Δ=[ (n/ -1) X (L-d)_2X (D-r) ]/ (n/ +1)(Eq.1.6)得到修正后的密封片每次移動距離m':m/ =(D+ Δ -r)/ (η/ -1) (Eq.1.7)可根據(jù)m'重新計算各密封片優(yōu)化后的尺寸。此法得到的固定槽的最終開口半徑為(D+ Λ)，翼緣長度為(L- Λ)。
2.圓形運動區(qū)域的隨動密封裝置整個密封裝置由一組圓環(huán)形密封片組成。所述密封片重疊布置，可以隨電機軸桿在圓形區(qū)域內(nèi)相互錯動，實現(xiàn)了電機軸桿在圓形區(qū)域內(nèi)任意方向運動時工作箱體的密封。根據(jù)電機軸桿圓形運動區(qū)域和工作箱體可利用區(qū)域的大小，按一定規(guī)則設(shè)計密封片的數(shù)量和尺寸，不僅滿足密封要求，同時獲得整個密封裝置總體的經(jīng)濟性。密封片可以是鐵片或具有一定強度的其他材料。多層密封片之間留有一定的最小搭接長度d，保證粉塵不會從兩個密封片搭接處泄漏。密封裝置的組成:多層密封片根據(jù)尺寸大小分為第一層密封片、第二層密封片、……第η層密封片。其中第η層密封片是不動的，作為密封片的固定槽。固定槽由兩片第η層密封片組成，所述第η層密封片的開孔半徑是軸桿圓形運動區(qū)域的大小。其它密封片均為單層，置于固定槽內(nèi)，保證密封片在固定槽內(nèi)運動時密封片不脫落。固定槽的厚度大于各個密封片的厚度之和，以容納密封片且保持圓形區(qū)域內(nèi)密封片運動的穩(wěn)定性為準。固定槽可以通過焊接或卯固的方式固定在工作箱體上，屬于工作箱體的一部分。第一層密封片的開孔半徑為軸桿半徑，軸桿與密封片之間采用軸密封。2.1多片密封原理不同的密封片半徑和開孔半徑均不同，所對應(yīng)各個密封片的具體參數(shù)不同，現(xiàn)以3片密封片的隨動密封裝置為例解釋圓形區(qū)域多級密封片密封原理。通過各個密封片之間相互移動，各個密封片始終會封堵運動區(qū)域。以下以依次重疊進行說明，密封片I處于第I層，密封片II處于第2層，密封片III處于第3層(圖6)。運動時，密封片I在軸桿的 運動作用下，移動至密封片II的開孔邊緣。帶動密封片II繼續(xù)移動，在軸桿的拖動下，密封片I和密封片II 一同移動至密封片III的開孔邊緣(圖7)。按照這種運動方式，實現(xiàn)密封片裝置的隨動性和密封性。各種方向運動和前面所述相似，不管是左右往復(fù)運動、上下往復(fù)移動和弧形運動皆可。由于密封片是組裝在特制的固定槽中，為了達到運動要求，固定槽的開孔半徑大于其他密封片的開孔半徑。如果密封片按照由小到大的疊加順序，最小的密封片處于最外層；當(dāng)最小的密封片半徑小于最大開孔半徑時，則最小密封片可能在運動中從固定槽的開孔中脫落(圖8)，因此采用交叉疊加的方式排列，將最小的密封片置于最中間，然后將其他密封片交叉置于最小密封片的左右兩側(cè)，由于左側(cè)最大開口密封片是固定槽，可將其它密封片嵌固，以實現(xiàn)密封效果，具體排列見圖9所示。2.2多片密封機構(gòu)設(shè)計已知軸桿或運動體的半徑為r,圓形密封片的最大開口半徑為D,各個密封片密封搭接長度為d (圖10)。第一層密封片的開孔半徑ri=r。最大密封片不參與運動，為固定槽，固定槽的開孔半徑為D。三層密封片的密封效果圖見圖10。固定槽的開孔半徑D決定了軸桿最終的運動半徑，其它各個密封片被置于固定槽內(nèi)。固定槽即最大密封片(第η塊)的尺寸受箱體尺寸的限制。對于各密封片的數(shù)量，各個密封片的開孔大小由以下公式確定:假設(shè)，運動開始時，密封片都處于中心位置(圖7)，密封片每次移動到下一層密封片邊緣的距離為m，第一個密封片向上運動m距離后，達到第二個密封片開孔邊緣，同時在第一個密封片端部與第二個密封片端部對齊；在下側(cè)，第一個密封片端部與第二個密封片端部有長度d的搭接。由此得到，當(dāng)最大密封片(固定槽)兩側(cè)的翼緣長度L為2m+d時，可滿足容納密封片的要求，固定槽的翼緣長度L ^ 2m+d。已知桿軸半徑為r，最大運動半徑為D，密封片的數(shù)量為η。η級密封片可實現(xiàn)(η-l)次運動，運動的距離是(n-1) Xm，則:(n-1) Xm+r=D(Eq.2.1)則:m=(D-r)/(n-1)(Eq.2.2)若固定槽的翼緣長度為L，則有(圖10):L=2m+d(Eq.2.3)結(jié)合式(Eq.2.2)、式(Eq.2.3)，則密封片數(shù)量η由下公式確定:n=2 (D~r) / (L_d)+1(Eq.2.4)由于片數(shù)n只能取整，實際片數(shù)n'為:n' =[n]+l=[2 (D-r)/ (L_d)+1]+1(Eq.2.5)由式(Eq.2.4)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'代替式(Eq.2.2)中的n，重新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每層密封片的開孔半徑和密封片總半徑。由圖5可知密封片的開孔半徑是遞增的等差數(shù)列，開孔半徑每次遞增m:第一層密封片:開孔半徑m第二層密封片:開孔半gr2=m+r第三層密封片:開孔半徑r3=m+r2=2m+r......
第η層密封片:開孔半徑rn=(n-l) Xm+r=D由圖5可知密封片的總半徑是遞增的等差數(shù)列，密封片的總半徑每次遞增m:第一層密封片:總半徑ReZm+r+d ；第二層密封片:總半徑R2=3m+r+d ；第三層密封片:總半徑R3=4m+r+d ；......
第η 層密封片:總半徑 Rn= (n+1) Xm+r+d=2m+d+D
由以上公式可知，在得到運動半徑和軸桿半徑之后，再確認采用的密封片數(shù)，就能夠獲得所有密封片的所有參數(shù)。密封片可依次重疊，交替重疊，也可以無序重疊，重疊方式根據(jù)密封片大小和密封方式獲得良好的密封效果為準。設(shè)計中采用依次重疊還是交叉重疊的判斷公式如下:R1M,第一片密封片的總半徑札大于最大密封片的開孔半徑D時，使用依次重疊；R1 <D，第一片密封片的總半徑R1不大于最大密封片的開孔半徑D時，使用交叉重疊。3.圓形運動區(qū)域的組合式隨動密封裝置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?？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。4.矩形運動區(qū)域的組合式隨動密封裝置整個機構(gòu)由兩組帶有開口的密封片組成。密封片隨電機軸桿直線往復(fù)運動錯位重疊，每層密封片都可在一定區(qū)域隨軸桿運動，通過直線往復(fù)運動裝置的兩次疊加組合，即左右直線往復(fù)運動裝置和上下往復(fù)運動裝置組合，實現(xiàn)在矩形區(qū)域內(nèi)的運動。將上下直線往復(fù)運動裝置固定在左右直線往復(fù)運動裝置的第一片密封片上，上下直線往復(fù)運動裝置調(diào)節(jié)上下運動路徑，左右直線往復(fù)運動裝置調(diào)節(jié)左右路徑，兩者組合后可以在矩形區(qū)域運動。上下往復(fù)運動裝置的密封片I放置在設(shè)于箱體的固定槽I內(nèi)，上下往復(fù)運動裝置中密封片I的寬度與箱體寬度對應(yīng)，其原理與左右往復(fù)運動裝置完全相同。左右往復(fù)運動裝置的密封片II放置在相應(yīng)的固定槽II里，通過焊接或卯固與上下往復(fù)運動裝置的第一層密封片I固定(圖6)。兩組密封片通過組合運動，實現(xiàn)在矩形范圍的運動(圖6)。左右往復(fù)運動裝置實現(xiàn)在矩形長度方向2D范圍的運動；上下往復(fù)運動裝置實現(xiàn)在矩形寬度方向2D'范圍的運動。左右與上下往復(fù)運動密封裝置最終實現(xiàn)在該矩形范圍的運動并保持密封。本發(fā)明的有益效果:(I)本發(fā)明提供了一種電機軸桿相對于工作箱體作往復(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)本發(fā)明通過設(shè)置在工作箱體開口處的固定槽內(nèi)多層密封片的重疊和嵌固，實現(xiàn)了電機軸桿往復(fù)運動中工作箱體的密封；(3)本發(fā)明可以根據(jù)箱體的尺寸和軸桿往復(fù)運動區(qū)域的大小進行設(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)本發(fā)明所述的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)本發(fā)明不僅適用于軸桿，也適用于一些需要實現(xiàn)運動時密封的裝置上。


圖1為本發(fā)明中直線往復(fù)運動密封裝置三層密封片的分解樣式；圖2為本發(fā)明中直線往復(fù)運動密封裝置密封片運動到左側(cè)的分解樣式；圖3為本發(fā)明直線往復(fù)運動密封裝置的密封原理分解圖4為本發(fā)明直線往復(fù)運動密封裝置安裝區(qū)域與機器實際情況；圖5為機器與直線往復(fù)運動密封裝置實際情況。圖6為本發(fā)明中圓形運動區(qū)域往復(fù)運動密封裝置三層密封片的分解樣式；圖7本發(fā)明中圓形運動區(qū)域往復(fù)運動密封裝置三層密封片的疊加狀態(tài)和工作狀態(tài)；圖8本發(fā)明中圓形運動區(qū)域往復(fù)運動密封裝置密封片依次重疊樣式的剖面結(jié)構(gòu)圖；圖9本發(fā)明中圓形運動區(qū)域往復(fù)運動密封裝置密封片交叉重疊樣式的剖面結(jié)構(gòu)圖；圖10本發(fā)明中圓形運動區(qū)域往復(fù)運動密封裝置三層密封片的密封裝置效果圖。圖11為本發(fā)明中圓形運動區(qū)域組合式隨動密封裝置的圓周運動密封裝置的分解結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本發(fā)明圓形運動區(qū)域的組合式隨動密封裝置的原理分解圖；圖13為本發(fā)明矩形運動區(qū)域的組合式隨動密封裝置的運動軌跡和運動范圍原理圖；圖14為本發(fā)明中矩形運動區(qū)域的組合式隨動密封裝置直線往復(fù)上下運動的四層密封片不意圖；圖15為本發(fā)明矩形運動區(qū)域的組合式隨動密封裝置疊加時的具體樣式。其中:1.第一層密封片，2.第二層密封片，3.第三層密封片,4.孔槽,5.圓形密封片，6.長方形開孔I，7.固定槽，8.工作箱體上的矩形開孔，9.軸桿左右運動軌跡，10.軸桿，11.軸心最大運動軌跡。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。實施例1:用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置I，包括固定槽和設(shè)置在固定槽內(nèi)部的重疊放置的多層密封片；所述密封片為中心設(shè)有開孔的長方形金屬密封片，所述多層密封片開孔區(qū)域的長度由上至下依次增大；所述固定槽為由兩片開口最大的密封片組成的盒子，所述固定槽的寬度不小于密封片的寬度，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體的開口部分以實現(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；所述軸桿與第一層密封片之間的密封方式為軸密封。所述第一層密封片的開孔半徑R1等于軸桿半徑r，所述每層密封片由開始時的中心位置移動到下一層密封片邊緣的距離為m，所述第η層密封片的開孔寬度為2r，開孔長度Rn=(n-l)Xm+r，所述每層密封片的開孔與密封片上、下兩端的距離均為Cl1，所述每層密封片的開孔與密封片左、右兩端的距離均為L，所述相鄰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為多層密封片的運動半徑；上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:L=2m+d2 (Eq.1), D=Rn= (η-1) Xm+r (Eq.2)根據(jù)Eq.1和Eq.2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)。
混凝土粉末打磨機為了增加打磨區(qū)域，需要電機軸桿在直線區(qū)域內(nèi)往復(fù)運動打磨，在設(shè)計該設(shè)備時，軸桿的半徑r=2cm。根據(jù)箱體尺寸和工作要求，確定固定槽7上直線往復(fù)的開口半徑D為20cm，固定槽的單邊翼緣長度L為15cm。各個密封片密封搭接長度d2取0.5cm，密封片高度h為5cm。根據(jù)上述設(shè)計方法得到密封片數(shù)量n=4，有3組可活動密封片，一個固定槽。密封片移動距離m= (D-r)/ (n-1 )=6cm，則各密封片開口半徑R和密封片半長度S為:第一片密封片IS1=2m+d2+r=14.5cm第二片密封片2:R2=r+m=8cm, S2=3m+d2+r=20.5cm第三片密封片3:R3=r+2m=14cm, S3=4m+d2+r=26.5cm固定槽:R4=20cm,S4=5m+d2+r=32.5cm實際本例中固定片的半長度為35cm,但計算結(jié)果則是32.5cm,這是由于在密封片數(shù)量計算時進行了取整計算。固定槽的單邊槽寬L為15cm是滿足要求的，但是，此時單邊槽寬取為12.5cm即可滿足要求。若不減小箱體尺寸，需要進一步擴大軸桿的活動區(qū)域，可計算修正值Λ，Δ==[ (n/ -1) X (L-d2)-2X (D-r)]/ (n/ +1)=0.9cm實際單邊槽寬為14.1cm,開口半徑為20.9cm。實施例2:用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置I，包括固定槽和設(shè)置在固定槽內(nèi)部的重疊放置的多層密封片；所述密封片為中心設(shè)有開孔的圓形金屬密封片，所述多層密封片的半徑和開孔區(qū)域的半徑依次增大；所述固定槽為由兩片開口最大的密封片組成的盒子，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體的開口部分以實現(xiàn)軸桿圓形區(qū)域內(nèi)的往復(fù)運動時工作箱體中的密封，所述固定方式為焊接或卯固；所述軸桿與第一層密封片之間的密封方式為軸密封。所述第一層密封片的半徑為R1，開孔半徑^等于軸桿半徑r，所述每層密封片由開始時的中心位置移動到下一層密封片邊緣的距離為m，所述第η層密封片的半徑為Rn，開孔半徑rn=(n-l) Xm+r，所述每層密封片未開孔部分的寬度均為L，所述相鄰密封片之間的搭接長度不小于d，所述固定槽的開孔半徑D為多層密封片的運動半徑；上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:L=Rn-rn=2m+d (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-d)+l]+l ;所述y=[x]為取整函數(shù)。所述R1M,多層密封片采用從小到大的依次重疊方式。實施例3:用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置I，包括固定槽和設(shè)置在固定槽內(nèi)部的重疊放置的多層密封片；所述密封片為中心設(shè)有開孔的圓形金屬密封片，所述多層密封片的半徑和開孔區(qū)域的半徑依次增大；所述固定槽為由兩片開口最大的密封片組成的盒子，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體的開口部分以實現(xiàn)軸桿圓形區(qū)域內(nèi)的往復(fù)運動時工 作箱體中的密封，所述固定方式為焊接或卯固；所述軸桿與第一層密封片之間的密封方式為軸密封。所述第一層密封片的半徑為R1，開孔半徑^等于軸桿半徑r，所述每層密封片由開始時的中心位置移動到下一層密封片邊緣的距離為m，所述第η層密封片的半徑為Rn，開孔半徑rn=(n-l) Xm+r，所述每層密封片未開孔部分的寬度均為L，所述相鄰密封片之間的搭接長度不小于d，所述固定槽的開孔半徑D為多層密封片的運動半徑；上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:L=Rn-rn=2m+d (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-d)+l]+l ;所述y=[x]為取整函數(shù)。所述R1 ( D，多層密封片采用交叉重疊方式以避免第一層密封片從固定槽的開孔中脫落。實施例4:用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置I，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.5);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1^=(11-1) Xm+r，所述每層條形密封片的開孔與條形密封片上、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.8), L=2m+d2 (Eq.1), D=Rn= (η-1) Xm+r (Eq.2)根據(jù)Eq.1和Eq.2得到，所述條形密封片的數(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。所述孔槽的導(dǎo)槽壁內(nèi)加入石墨作為干性潤滑劑，以減少條形密封片與導(dǎo)槽壁之間的摩擦力。實施例5:用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置I，包括上下直線往復(fù)運動密封裝置和左右直線往復(fù)運動密封裝置。所述上下直線往復(fù)運動密封裝置包括設(shè)于工作箱體上的固定槽I和固定槽I內(nèi)部的重疊放置的多層密封片I;所述密封片I為中心設(shè)有開孔I的長方形金屬薄片，所述多層密封片I的開孔I的長度由上至下依次增大；所述固定槽為由兩片開孔I最大的密封片I組成的盒子，所述固定槽I的寬度不小于密封片I的寬度，所述固定槽I的厚度大于其他密封片I的厚度之和。所述左右直線往復(fù)運動密封裝置包括設(shè)于第一層密封片I上的固定槽II和固定槽II內(nèi)部的重疊放置的多層密封片II;所述密封片II為中心設(shè)有開孔II的長方形金屬薄片，所述多層密封片II的開孔II的長度由上至下依次增大；所述固定槽為由兩片開孔II最大的密封片II組成的盒子，所述固定槽II的寬度不小于密封片II的寬度，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II固定在第一層密封片I的開孔I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。所述軸桿與第一層密封片II之間的密封方式為軸密封。所述第一層密封片I的開孔半徑R11等于軸桿半徑r，所述每層密封片由開始時的中心位置移動到下一層密封片邊緣的距離為Hi1，所述第η層密封片I的開孔寬度為2r，開孔長度Rln=(Ii1-1) Xm1+!*,所述每層密封片的開孔與密封片上、下兩端的距離均為dn，所述每層密封片的開孔與密封片左、右兩端的距離均為L1，所述相鄰密封片之間的搭接長度不小于dI2，所述固定槽的開孔長度D1為多層密封片的運動半徑；上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:LI=2mI+dI2 (Eq.6), D1=Rln=(Ii1-1) Xnij+r (Eq.7)·
根據(jù)Eq.6和Eq.7得到，所述密封片的數(shù)量H1= [2 (D1T) / (Lfd12) +1] +1 ;所述y=[x]為取整函數(shù)。所述第一層密封片II的開孔半徑Rm等于軸桿半徑r，所述每層密封片由開始時的中心位置移動到下一層密封片邊緣的距離為mn，所述第η層密封片II的開孔寬度為2r，開孔長度RIIn=(nn-l) Xmn+r，所述每層密封片的開孔與密封片上、下兩端的距離均為dm，所述每層密封片的開孔與密封片左、右兩端的距離均為L11,所述相鄰密封片之間的搭接長度不小于dII2，所述固定槽的開孔長度D11為多層密封片的運動半徑；上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:Ln=2mn+dII2 (Eq.8), D11=Rlln= (nn-l) Xmn+r (Eq.9)根據(jù)Eq.8和Eq.9得到，所述密封片的數(shù)量nn= [2 (Dn_r) / (Ln-dII2)+1]+1 ;所述y=[x]為取整函數(shù)。
權(quán)利要求
1.用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置，其特征在于:包括固定槽(7)和設(shè)置在固定槽(7)內(nèi)部的重疊放置的多層密封片；所述密封片為中心設(shè)有開孔的金屬薄片，所述多層密封片的尺寸和開孔區(qū)域的尺寸由上至下依次增大；所述固定槽(7)為由兩片開口最大的密封片組成的盒子，所述固定槽(7)的寬度不小于密封片的寬度，所述固定槽(7)的厚度大其他密封片的厚度之和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置，其特征在于:所述隨動密封裝置為直線往復(fù)運動隨動密封裝置，所述密封片為中心設(shè)有開孔的長方形金屬薄片；所述第一層密封片的開孔半徑R1等于軸桿半徑r，所述每層密封片由開始時的中心位置移動到下一層密封片邊緣的距離為m，所述第η層密封片的開孔寬度為2r，開孔長度Rn=(n-l)Xm+r，所述每層密封片的開孔與密封片上、下兩端的距離均為Cl1，所述每層密封片的開孔與密封片左、右兩端的距離均為L，所述相鄰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為多層密封片的運動半徑；上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:L=2m+d2 (Eq.1), D=Rn= (η—I) Xm+r (Eq.2) 根據(jù)Eq.l和Eq.2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)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置，其特征在于:所述隨動密封裝置為圓形運動區(qū)域隨動密封裝置，所述密封片為中心設(shè)有開孔的圓形金屬薄片；所述第一層密封片的半徑為R1，所述每層密封片由開始時的中心位置移動到下一層密封片邊緣的距離為m，開孔半徑Γι等于軸桿半徑r，所述第η層密封片的半徑為Rn，開孔半徑rn=(n-l) Xm+r，所述每層密封片未開孔部分的寬度均為L，所述相鄰密封片之間的搭接長度不小于d，所述固定槽的開孔半徑D為多層密封片的運動半徑；上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:L=Rn-rn=2m+d (E q.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_d)+1]+1 ;所述y=[x]為取整函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置，其特征在于:所述直線往復(fù)運動隨動密封裝置的固定槽(7)設(shè)置在圓周運動密封裝置上，所述圓周運動密封裝置包括圓環(huán)形的孔槽(4)和嵌合在孔槽(4)內(nèi)部且能自由轉(zhuǎn)動的圓形密封片(5)，所述圓形密封片(5)為設(shè)有長方形開孔I (6)的金屬薄片；所述圓形密封片(6)與直線往復(fù)運動密封裝置在開孔I (6)處固定相連；所述孔槽的半徑為D。，所述開孔(5)與孔槽(4)的導(dǎo)槽壁之間的距離為d。，所述開孔I (6)的尺寸與固定槽的尺寸匹配，所述圓形密封片(5)的半徑為R。，上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系:D。彡艮+d。(Eq.5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置，其特征在于:所述固定槽(7)設(shè)置在與所述直線往復(fù)式隨動密封裝置垂直的另一組直線往復(fù)運動隨動密封裝置I上；所述直線往復(fù)運動隨動密封裝置I包括設(shè)于工作箱體上的固定槽I和固定槽I內(nèi)部的重疊放置的多層密封片I ;所述密封片I為中心設(shè)有開孔I的長方形金屬薄片，所述固定槽固定在開孔I處，所述多層密封片I的開孔I的長度由上至下依次增大；所述固定槽I為由兩片開孔I最大的密封片I組成的盒子，所述固定槽I的寬度不小于密封片I的寬度，所述固定槽I的厚度大于其他密封片I的厚度之和；所述第一層密封片I的開孔半徑R11等于軸桿半徑r，所述每層密封片由開始時的中心位置移動到下一層密封片邊緣的距離為Hi1，所述第η層密封片I的開孔寬度為2r，開孔長度Rln=(Ii1-1) Xm1+!*,所述每層密封片的開孔與密封片上、下兩端的距離均為dn，所述每層密封片的開孔與密封片左、右兩端的距離均為L1,所述相鄰密封片之間的搭接長度不小于dI2，所述固定槽的開孔長度D1為多層密封片的運動半徑；上述參數(shù)之間存在如下關(guān)系: LI=2mI+dI2 (Eq.6), D1=Rln=(Ii1-1) Xnij+r (Eq.7) 根據(jù)Eq.6和Eq.7得到,所述密封片的數(shù)量(D1-1*) / (Lfd12)+1]+1 ;所述y=[x]為取整函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置，其特征在于:所述固定槽(7)固定在工作箱體的開口部分以實現(xiàn)軸桿往復(fù)運動時工作箱體中的密封，所述固定方式為焊接或卯固；所述軸桿與第一層密封片之間的密封方式為軸密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置，其特征在于:所述孔槽(4)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；軸桿與第一層密封片之間的密封方式為軸密封。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于軸桿圓周運動的隨動密封裝置，其特征在于:所述孔槽(4)的導(dǎo)槽壁內(nèi)加入干性潤滑劑，所述干性潤滑劑為石墨。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置，其特征在于:所述固定槽I固定在工作箱體的開口部分以實現(xiàn)軸桿往復(fù)運動時工作箱體中的密封；所述固定槽固定在直線往復(fù)運動隨動密封裝置I的長方形開孔I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； 所述固定方式為焊接或卯固；所述軸桿與第一層密封片之間的密封方式為軸密封。
全文摘要
用于軸桿往復(fù)運動的隨動密封裝置，包括固定槽和設(shè)置在固定槽內(nèi)部的重疊放置的多層密封片；所述密封片為中心設(shè)有開孔的金屬薄片，所述多層密封片的尺寸和開孔區(qū)域的尺寸由上至下依次增大；所述固定槽為由兩片開口最大的密封片組成的盒子，所述固定槽的寬度不小于密封片的寬度，所述固定槽的厚度不小于其他密封片的厚度之和。本發(fā)明提供了一種電機軸桿相對于工作箱體作往復(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；本發(fā)明不僅適用于軸桿，也適用于一些需要實現(xiàn)運動時密封的裝置上。
文檔編號F16J15/56GK103148221SQ20131008245
公開日2013年6月12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, 翟乃鑫, 張鑫, 楊亞楠 申請人:青島理工大學(xué)