專利名稱：用于軸桿圓形運動區(qū)域的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圓形區(qū)域內(nèi)的往復(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。

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；所述第一層密·封片的半徑為R1，開孔半徑A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.1), D=rn=(n-1) 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-d)+l]+l ;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鉚固。優(yōu)選的是，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，當R1M時，多層密封片采用從小到大的依次重疊方式；當R1 < D時，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。本實用新型的設(shè)計原理:[0012]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鉚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。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1)。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2)。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3)，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4所示。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5)。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5。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2)，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.3)貝U:m= (D_r) / (n_l)(Eq.4)若固定槽的翼緣長度為L，則有(圖5):L=2m+d(Eq.5)結(jié)合式(Eq.4)、式(Eq.5)，則密封片數(shù)量η由下公式確定:n=2 (D~r) / (L_d)+1(Eq.6)由于片數(shù)η只能取整，實際片數(shù)η’為:n' =[n]+l=[2 (D-r)/ (L_d)+1]+1(Eq.7)由式(Eq.6)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.4)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:開孔半徑r2=m+r第三層密封片:開孔半徑r3=m+r2=2m+r......[0044]第η層密封片:開孔半徑rn= (n-1) X m+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 ；......[0050]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&不大于最大密封片的開孔半徑D時，使用交叉重疊。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圓形區(qū)域運動時，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 )本實用新型通過在設(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)了電機軸桿圓形區(qū)域內(nèi)的往復(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為本實用新型中三層密封片的分解樣式；圖2本實用新型中三層密封片的疊加狀態(tài)和工作狀態(tài)；圖3本實用新型中密封片依次重疊樣式的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4本實用新型中密封片交叉重疊樣式的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5本實用新型中三層密封片的密封裝置效果圖。
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鉚固；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.1), D=rn= (n-1) 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-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2:用于軸桿圓形運動區(qū)域的隨動密封裝置，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鉚固；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-1) 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.1), D=rn=(n-1) 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-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。
權(quán)利要求1.用于軸桿圓形運動區(qū)域的隨動密封裝置，其特征在于: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)有開孔的圓形金屬薄片，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，所述固定槽的厚度不小于其他密封片的厚度之和； 所述第一層密封片的半徑為R1，開孔半徑A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.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_d)+1]+1 ;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)域的隨動密封裝置，其特征在于: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鉚固。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軸桿圓形運動區(qū)域的隨動密封裝置，其特征在于:軸桿與第一層薄片之間的密封方式為軸密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的用于軸桿圓形運動區(qū)域的隨動密封裝置，其特征在于:當R1M時，多層密封片采用從小到大的依次重疊方式；當R1 < D時，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。
專利摘要用于軸桿圓形運動區(qū)域的隨動密封裝置，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，所述固定槽的厚度不小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；所述軸桿與第一層密封片之間的密封方式為軸密封。本實用新型解決了工作箱體作圓形區(qū)域運動過程中箱體中介質(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；本實用新型也適用于一些需要實現(xiàn)運動時密封的裝置上。
文檔編號F16J15/28GK203162155SQ20132011573
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, 楊亞楠, 張鑫, 翟乃鑫 申請人:青島理工大學(xué)