一种递级联动旋转进给密封装置的制作方法

1.本发明涉及动密封技术领域，具体涉及一种递级联动旋转进给密封装置。


背景技术：

2.旋转进给密封在回转系统中是一个比较难以实现的问题，回转系统中旋转进给密封能够减少回转系统中液体的泄漏，保证回转系统的安全性，同时也能够提高回转系统的工作环境。递级联动旋转进给密封装置能够使得密封压强分散到各个递级联动环体上，提升了旋转进给密封的最大理论值。让装置在加入液体密封的状态下进行旋转进给，递级联动旋转进给密封装置采用的密封是机械密封，密封寿命长，密封可靠，密封状态稳定。解决了回转机械进给状态下的密封问题。改善了实际的生产条件。本递级联动旋转进给密封装置利用机械密封的特性，实现了装置在密封状态下的旋转进给。对回转体密封状态下的旋转进给的实际工况的改善具有指导意义。
3.中国发明
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一种二级减压旋转动密封装置”（专利号：cn 202110477198.2 u）公开了一种二级减压旋转动密封装置，其钻杆舱和动密封安装件之间通过锁紧卡扣连接；取芯钻加长轴和动密封安装件之间设置第一级密封腔和第二级密封腔，第一级密封腔和第二级密封腔之间通过第二级减压进口连通，且在第一级密封腔和第二级密封腔内均设置密封组件；该装置可在极端的高温高压和恶劣环境下持续安全有效的工作。但是该装置适合在液压往复下低速旋转密封，不适合在高速旋转条件下的长时间工作。
4.中国实用新型“一种旋转密封结构及端盖转轴装配结构”（专利号：cn 202021103428.6 u）公开了一种旋转密封结构及端盖转轴装配结构，旋转密封结构及端盖转轴装配结构，设置在两相对转动部的转动配合处，包括分别设置在两个相对转动部上的挡体，两个挡体上均设置有与转动轴线同轴的数个同心环，两个挡体上的同心环在旋转轴线方向上相对设置，且一个挡体上的同心环位于另一个挡体的同心环之间。其利用相对转动同心环结构实现旋转密封，在防护灰尘的同时不影响转动，该结构简单，操作方便，成本低。通过设置离心叶轮可以在需要散热的时候实现自动的驱动叶轮散热，在不散热的时候实现密封。该装置由于在叶轮散热时不实现密封，故可能会在高温下无法保证其密封的有效性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种递级联动旋转进给密封装置。本发明的递级联动旋转进给密封装置能够将密封腔内的压力分散到各个递级密封上，提升旋转密封的最大理论压力值，同时也解决了回转机械在旋转进给状态下的密封问题。改善了实际的生产条件，对回转体密封状态下的旋转进给的实际工况的改善具有指导意义。
6.为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种递级联动旋转进给密封装置，包括作为回转体的长轴，套设于长轴外周和两
端并与长轴形成密封腔的支撑模块，设置于密封腔两端内侧的密封模块，设置于密封腔两端内侧且套设于长轴周部并与长轴同步旋转的两个递级传动模块；一个所述递级传动模块包括若干连接体和层层嵌套且相对滑动的若干个递级联动环体，其中的一个连接体固定连接在长轴上并抵接在本侧作为第一级递级联动环体的递级联动环体上，所述递级联动环体的周部固定连接有连接体且通过弹性模块与下一级的递级联动环体端面相抵，使最后一级的递级联动环体与本侧的密封模块形成密封。
7.作为对上述技术方案的改进，所述支撑模块包括套设于长轴外周的壳体和固定连接在壳体两端的端盖，所述长轴从两端的端盖中心穿出；两个所述密封模块固定连接在端盖的内侧；所述弹性模块为弹簧结构；所述第一级递级联动环体与长轴键连接，相邻的递级联动环体之间设置有导向结构避免相邻递级联动环体之间的相对转动，上一级递级联动环体周部固定的连接体与下一级递级联动环体的端面之间通过若干个弹簧结构相抵接。
8.作为对上述技术方案的改进，所述导向结构包括设置于上一级递级联动环体外周且沿递级联动环体长度方向上开设的滑槽、设置于下一级递级联动环体内周且沿递级联动环体长度方向上开设的滑块，所述滑块与滑槽相适配使相邻的递级联动环体在长度方向上滑动而不会发生相对转动。
9.作为对上述技术方案的改进，固定在递级联动环体的连接体与下级递级联动环体的端面之间设置有若干个导柱导套结构，所述弹簧结构为压缩弹簧结构且为若干个，所述弹簧结构的压缩弹簧套设在导柱导套结构的周部，压缩弹簧的两端分别与连接体的端面和递级联动环体的端面相抵。
10.作为对上述技术方案的改进，固定在递级联动环体的连接体与下级递级联动环体的端面之间的空位外周连接有伸缩软管以包覆弹簧结构和导柱导套结构。
11.作为对上述技术方案的改进，除第一级递级联动环体外，其余各级的递级联动环体按外周形状分为滑槽段和无滑槽段，滑槽沿长度方向开设在滑槽段，连接体固定在各级递级联动环体的无滑槽段上，弹簧结构、伸缩软管套设在无滑槽段上但可绅缩到有槽段上；除第一级递级联动环体和最后一级递级联动环体外，其余各级的递级联动环体的内周设置有递级联动环体支撑环以支撑递级联动环体。
12.作为对上述技术方案的改进，所述密封模块包括动环、静环，所述动环由最后一级的递级联动环体的端面形成，所述静环为机械密封静环，所述静环固定在在端盖的内侧且与最后一级递级联动环体的端面相对，所述动环、静环之间设置有密封圈，相邻的递级联动环体间设置有密封圈。
13.作为对上述技术方案的改进，所述壳体上开设有进油孔向密封腔通入液体；所述长轴为空心长轴，所述长轴周部的中心位置开设有连通孔与长轴的空心内腔相连通。
14.作为对上述技术方案的改进，从第一级递级联动环体起，每一级递级联动环体上的弹簧结构的刚度不同，下一级的弹簧结构刚度大于前一级弹簧结构的刚度。
15.与现有技术相比，本发明所取得的有益效果是：1、本发明的递级联动旋转进给密封装置，递级联动环体、端盖以及壳体形成形状可以变化的密封腔，能够让装置在加入液体后，在密封的状态下进行旋转进给。递级联动模块通过将压力分散到各级的低级密封上，提升旋转密封的最大理论压力值，同时也解决了回转机械在旋转进给状态下的密封问题。改善了实际的生产条件，对回转体密封状态下的
旋转进给的实际工况的改善具有指导意义。
16.2、各级的递级联动环体跟随长轴同步旋转，且各级递级联动环体由于压缩弹簧的作用下跟随长轴一同沿轴向运动，故其能解决回转机械在旋转进给状态的密封问题。递级联动环体始终受到压缩弹簧的回弹力使得递级联动环体始终都与密封模块的静环接触，动环与静环之间产生一层稳定的液体膜，保证动静环之间的密封保持，机械密封始终有效。
17.3、递级联动环体层层嵌套，各级递级联动环体之间有滑槽作为轨道，滑轨在滑槽中滑动，递级联动环体支撑环通过螺栓与递级联动环体相连，起到支撑递级联动环体的作用。轨道的作用是传递从下一级递级联动环体传来的力矩，防止递级联动环体之间相对转动，并且使得本级联动体跟随下一级的递级联动环体一同运动。
18.4、伸缩软管与递级连接体之间通过密封环保持良好的密封，且递级联动环体上的伸缩软管跟随弹簧结构的伸缩而伸缩。各级弹簧结构的刚度不同且各弹簧结构的刚度从第一组向后逐渐变大，并且在系统运动过程中，各级弹簧始终处于被压缩的状态。
19.5、第一级递级联动环体与和长轴由平键连接，平键传递从长轴传来的力矩并且保证递级联动环体能够跟随长轴同步转动。长轴为空心杆，且在长轴周部的中心位置开有通孔，便于密封空腔中的液体循环。进液孔向密封空腔添加液体密封，同时密封腔的液体也通过连通孔进入空心长轴进行循环。
20.总之，本发明的递级联动旋转进给密封装置在长周期的运行中，密封状态很稳定，可靠性好，泄漏量很小。使用寿命长，在恶劣的环境中仍然能够保证密封的稳定性。密封腔内的压力能分散到各级递级联动环体上，能有效提高密封腔的理论最大压力值。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本递级联动旋转密封装置的主视图；图2为轨道结构示意图；图3为机械密封辅助装置放大图；图4为递级联动环体上的弹簧结构放大图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
24.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.请参考附图1-4，本实施例在此以四级递级联动环体来说明本发明的递级联动旋转进给密封装置的工作原理，但事先声明，本发明不局限于四级递级联动环体，也可以是更多级的递级联动环体，但同样符合本发明的基本原理，本发明在此不作更深度的探讨。，请参考附图1-4，所述的递级联动旋转进给密封装置通过递级联动环体13、9、5、1，伸缩软管11、7、3，连接体14、12、8、4，机械密封静环19，端盖22以及壳体24形成形状可以变化的密封腔，能够让装置在加入液体后，在密封的状态下进行旋转进给。本递级联动旋转进给密封装置能够将密封腔内的压力分散到各个递级密封上，提升旋转密封的最大理论压力值，同时也解决了回转机械在旋转进给状态下的密封问题。改善了实际的生产条件，对回转体密封状态下的旋转进给的实际工况的改善具有指导意义。
30.因为各级递级联动环体13、9、5、1的动力由长轴通过初始的递级联动环体13，中间的递级联动环体9、5，最后传递到递级联动环体1上，这里其中将递级联动环体13作为第一级递级联动环体，递级联动环体1作为最后一级递级联动环体。所述的递级传动模块由递级联动环体13、9、5、1，弹簧结构10、6、2，伸缩软管11、7、3，连接体14、12、8、4，轴键15，长轴16以及递级联动环体支撑环18、17（可以是两体结构，也可以是一体结构）组成。递级联动环体1通过弹簧结构2将压力分散到各级的低级密封上，提升旋转密封的最大理论压力值。同时由于各级的递级联动环体13、9、5、1跟随长轴16同步旋转，且各级递级联动环体13、9、5、1由于压缩弹簧的作用下跟随长轴16一同沿轴向运动。故其能解决回转机械在旋转进给状态的密封问题。递级联动环体1始终受到弹簧结构2的压缩弹簧的回弹力使得递级联动环体始终都与密封模块的静环19接触，保持密封模块的机械密封始终有效。
31.递级联动环体13、9、5、1层层嵌套，各级的递级联动环体13、9、5、1之间有轨道（滑槽作轨道，滑轨在滑槽中滑动），如图2所示。递级联动环体支撑环18、17通过螺栓与递级联动环体9、5相连，起到支撑递级联动环体9、5的作用。轨道的作用是将上一级的递级联动环体13、9、5传递从下一级的递级联动环体9、5、1传来的力矩，防止递级联动环体13、9、5、1之间相对转动，并且使得本级的递级联动环体9、5、1跟随上一级的递级联动环体13、9、5一同运动。递级联动环体9、5、1与连接体12、8、4之间通过伸缩软管11、7、3连接，各级连接体12、8、4通过螺栓与本级的递级联动环体9、5、1连接。弹簧结构10、6、2推动下一级的连接体13、9、5。第一级的递级联动环体13在长轴16上。伸缩软管11、7、3与递级连接体9、5、1之间通过
密封环保持良好的密封，如图4所示，且递级联动环体13、9、5上的伸缩软管11、7、3跟随弹簧结构10、6、2的伸缩而伸缩。各级弹簧结构10、6、2的刚度不同且各弹簧结构10、6、2的刚度从最低级即从第一级向后逐渐变大，并且在系统运动过程中，各级弹簧结构10、6、2始终处于被压缩的状态。长轴16与第一级的递级联动环体13之间由轴键15连接，轴键15传递从长轴16传来的力矩并且保证递级联动环体13，9、5、1能够跟随长轴16同步转动。长轴16为空心杆，且在系统的中心位置开有通孔，便于密封空腔中的液体循环。
32.密封模块由动环，静环19，辅助密封装置20以及连接螺栓21组成。动环与最后一级递级联动环体为一体，由最后一级递级联动环体的端面构成，且与长轴16及递级联动环体13、9、5、1共同旋转。静环19与支撑模块的端盖22通过连接螺栓21固定。在装置静止时，密封处通过辅助密封装置20密封，如图3所示。当装置在运行时，动环与静环19之间的相对转动，且由于递级联动环体上的弹簧始终处于压缩状态，动环（第一级递级联动环体1的端面）、静环19之间始终能保持紧密贴合。动环（第一级递级联动环体1的端面）与静环19之间产生一层稳定的液体膜，保证动静环之间的密封。
33.所述的支撑模块由端盖22，连接螺栓23以及壳体24组成。两个端盖22与长轴16之间应该选留有间隙且应有密封环保持密封，两个端盖22与壳体24之间使用连接螺栓23连接。端盖22与静环19之间的通过连接螺栓21固连。端盖22对静环19起支撑作用。各级的递级联动环体13、9、5、1，伸缩软管11、7、3以及密封模块之间形成密封的空腔。壳体24上开有进油孔，可通过进油孔向密封空腔添加液体密封，同时，密封腔的液体也可通过空心的长轴16进行循环。相邻的递级联动环体间设置有密封圈25。
34.本发明试验装置的具体工作过程如下：递级联动环体可以多层叠加，直至满足长轴的最大进给量。本文只是以四级递级联动环体环结构为例来进行说明的。递级联动旋转进给密封装置具体工作过程如下：当机构开始工作时，长轴进行旋转进给。同时，由于最低级递级连接体体（第一级递级联动环体）13与空心的长轴16之间的轴键15连接，以及各递级联动环体环13、9、5、1之间的轨道，使得各级递级联动环体13、9、5、1跟随长轴16一同做旋转运动。最后一级的递级联动环体1上的压缩状态下的弹簧结构2推动第二级递级联动环体环5的连接体4沿轴向运动，每级递级联动环体9，5，1上的伸缩软管11，7，3跟随弹簧结构10，6，2的伸缩而伸缩，递级联动环体13，9，5，1上的滑道能够保证各个递级联动环体13，9，5，1之间不会出现相对转动。连接体4与第二级递级联动环体5通过螺栓相连，第二级递级联动环体5跟随同级的连接体4一同沿轴向运动。第二级的递级联动环体5压缩弹簧结构6，使弹簧结构6推动连接体8沿轴向运动，连接体8通过螺栓与递级连接体体9相连，且带动递级联动环体9一同沿轴向运动。递级联动环体9挤压弹簧结构10使其推动下一级的连接体14沿轴向跟随轴一同运动。
35.递级连接体体1跟随空心长轴16一同旋转，静环19与端盖22通过连接螺栓21相连。静环19与端盖22静止不动，与静环19相对的递级联动环体1转动，在动静环之间形成油膜来进行密封。
36.密封腔内的液体通过壳体24上的进油口进入到密封腔内，在需要排除液体时，可通过空心长轴进行排液，在进液和排液过程中，系统不需停机。
37.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，上述实施例仅例示性说明本发明
的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。