一种新型高压气体旋转密封装置的制作方法

1.本发明属于旋转机械中的密封技术领域，具体涉及一种新型高压气体旋转密封装置。


背景技术：

2.在高压气体密封结构中，通常会遇到防止内部气体从旋转结构中泄露或者从外部进入的情况，旋转密封装置就得到了广泛的应用。在汤焦式致冷器的密封中，其工作气体为 15 mpa 的氮气，并且要求气体纯净，而且必须通过旋转密封装置将高压气体从气源装置送至探测器。在热解脱附领域中，旋转炭化炉与其相邻机构的连接处必须设置防气体交换装置。一旦外部气体由该连接处进入旋转炭化炉内，不但炭化炉内的欠氧环境会被破坏，热解气在氧气的作用下可能会发生爆炸现象。
3.在对高压气体进行旋转密封时，通常会出现许多问题而导致密封性能不好。目前常用的密封装置大多为机械密封，机械密封是在固定件与旋转轴之间采用密封圈密封，这种密封方式用于高压气体旋转密封时不宜在高速下运行，摩擦阻力大，容易发生磨损，致使提前失效。针对目前存在的高压气体旋转密封的难题，亟需一种用于针对高压气体旋转密封的装置，以解决轴相对于密封外壳具有旋转运动时旋转处密封性能不好的问题。


技术实现要素：

4.本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种密封性能好、旋转精度高、使用寿命长的新型高压气体旋转密封装置。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种新型高压气体旋转密封装置，包括转轴和转动连接在转轴外圆的密封套筒，转轴中心线沿左右方向设置，转轴内部沿中心线开设有气流通道，转轴沿径向开设有与气流通道连通的内进气孔，密封套筒内圆中间位置沿圆周方向开设有与内进气孔外端口连通的环形气槽，密封套筒沿径向开设有与环形气槽连通的外进气孔，密封套筒左端口和右端口的内圆与转轴外圆之间分别通过左轴承和右轴承转动连接，密封套筒在左轴承左侧设有左端盖密封组件，密封套筒在右轴承右侧设有右端盖密封组件，密封套筒在左轴承右侧与转轴外圆之间设有左密封圈 高压油密封结构，密封套筒在右轴承左侧与转轴外圆之间设有右密封圈 高压油密封结构。转轴外圆在左轴承左侧设有与左轴承内圈左端环面定位压接的环形限位台阶，转轴外圆在右轴承右侧设有用于顶压右轴承内圈右环形端面的轴套，轴套右端的转轴外圆螺纹连接有压紧螺母。
6.左端盖密封组件和右端盖密封组件的结构相同且左右对称设置；左端盖密封组件包括端盖和防尘密封圈，端盖通过沿密封套筒圆周方向均匀布置的若干条螺钉与密封套筒紧固连接，端盖内圆设有环形安装槽，防尘密封圈套设在转轴位于环形安装槽内。
7.左密封圈 高压油密封结构和右密封圈 高压油密封结构的结构相同且左右对称设置；
右密封圈 高压油密封结构包括在密封套筒内圆设置的环形台阶槽，转轴外圆在环形台阶槽内自左向右依次设有左泛塞密封圈、油环套、右泛塞密封圈和环形压块，环形压块右端与右轴承的外圈左端压接，左泛塞密封圈的唇口朝右，右泛塞密封圈的唇口朝左，密封套筒沿径向方向开设有与油环套外圆对应的注油孔，通过注油孔向油环套内注入高压油使左泛塞密封圈右端的唇口张开、右泛塞密封圈左端的唇口张开将密封套筒内圆与转轴外圆密封，注油孔外端口连接有压力表。
8.油环套外圆沿圆周方向设有外环槽，油环套内圆沿圆周方向设有内环槽，油环套上沿圆周方向均匀开设有连通外环槽和内环槽的若干通孔。
9.采用上述技术方案，端盖与密封套筒端面使用螺钉进行连接，端盖内圆的环形安装槽内装有防尘密封圈，防止了外界灰尘进入轴承内，影响轴承寿命；密封套筒上设有外进气孔和注油孔，进气孔通过环形气槽、转轴上的内进气孔与气流通道连通，注油孔与油环套相对，在密封套筒的环形台阶槽内设置有左泛塞密封圈和右泛塞密封圈，左泛塞密封圈和右泛塞密封圈的唇口相对设置，油环套设置在左泛塞密封圈和右泛塞密封圈之间，油环套上沿圆周方向设有若干通孔，环形压块用于限位轴承和右泛塞密封圈，使轴承内圈和外圈分别与转轴以及密封套筒进行过盈配合。
10.为了对密封套筒进行定位，在转轴左侧设置环形限位台阶，右侧设置外螺纹，使压紧螺母与转轴进行螺纹连接，同时压紧螺母对设置在右侧的轴承外的轴套进行压紧，进而对右侧轴承进行了定位，再通过整个密封套筒向左使左侧的轴承顶压到环形限位台阶处定位。
11.油环套上设置有若干通孔，便于高压油由外环槽进入内环槽中，同时油环套左右两端对泛塞密封圈能起到支撑作用，使两个泛塞密封圈之间能够形成高压密封油腔。
12.左泛塞密封圈和右泛塞密封圈唇口相对设置，当高压密封油腔内充满高压油后，泛塞密封圈由于唇口的弹性作用而与密封套筒内孔紧密配合，从而能够完成对高压油液的密封，进而使高压油液对高压气体进行密封。
13.密封套筒与转轴之间为间隙配合，确保了转轴的顺利转动，但是高压气体会进入密封套筒内圆与转轴外圆的间隙之中，因此高压密封油腔内的高压油的压强始终大于气流通道内高压气体的压强，进而形成了一定的压力差，防止了高压气体通过高压液体泄露的情况。
14.综上所述，本发明主要用于在密封外壳与转轴之间建立密封，实现高压气体的旋转密封作用。由于高压液体的旋转密封技术相对比较成熟，所以本发明主要采用了使用高压液体对高压气体进行密封的原理，该结构主要是通过在泛塞密封圈的高压油一侧和气体一侧形成一定的压力差，保证了高压油一侧的压强始终大于高压气一侧的压强，防止气体泄露，同时泛塞密封圈两侧受力基本均衡，对泛塞密封圈起到支撑作用，延长了密封圈使用寿命。本发明与现有技术相比较，解决了在高压气体旋转密封的密封性能不良、结构复杂、寿命短等问题，具有密封性能好、旋转精度高、使用寿命长等优点。本发明能够实现0-500
°
温度范围内高压气体的高速旋转密封，已成功应用于瓦斯抽采实验装置中。
附图说明
15.图1为本发明的轴向剖面示意图；
图2为密封套筒的剖面示意图；图3为密封套筒的立体示意图；图4为油环套的剖面示意图；图5为油环套的立体示意图。
具体实施方式
16.如图1-图5所示，本发明的一种新型高压气体旋转密封装置，包括转轴1和转动连接在转轴1外圆的密封套筒2，转轴1中心线沿左右方向设置，转轴1内部沿中心线开设有气流通道3，转轴1沿径向开设有与气流通道3连通的内进气孔4，密封套筒2内圆中间位置沿圆周方向开设有与内进气孔4外端口连通的环形气槽5，密封套筒2沿径向开设有与环形气槽5连通的外进气孔6，密封套筒2左端口和右端口的内圆与转轴1外圆之间分别通过左轴承7和右轴承8转动连接，密封套筒2在左轴承7左侧设有左端盖密封组件，密封套筒2在右轴承8右侧设有右端盖密封组件，密封套筒2在左轴承7右侧与转轴1外圆之间设有左密封圈 高压油密封结构，密封套筒2在右轴承8左侧与转轴1外圆之间设有右密封圈 高压油密封结构。
17.转轴1外圆在左轴承7左侧设有与左轴承7内圈左端环面定位压接的环形限位台阶9，转轴1外圆在右轴承8右侧设有用于顶压右轴承8内圈右环形端面的轴套10，轴套10右端的转轴1外圆螺纹连接有压紧螺母11。
18.左端盖密封组件和右端盖密封组件的结构相同且左右对称设置；左端盖密封组件包括端盖12和防尘密封圈14，端盖12通过沿密封套筒2圆周方向均匀布置的若干条螺钉13与密封套筒2紧固连接，端盖12内圆设有环形安装槽，防尘密封圈14套设在转轴1位于环形安装槽内。
19.左密封圈 高压油密封结构和右密封圈 高压油密封结构的结构相同且左右对称设置；右密封圈 高压油密封结构包括在密封套筒2内圆设置的环形台阶槽，转轴1外圆在环形台阶槽内自左向右依次设有左泛塞密封圈15、油环套16、右泛塞密封圈17和环形压块18，环形压块18右端与右轴承8的外圈左端压接，左泛塞密封圈15的唇口朝右，右泛塞密封圈17的唇口朝左，密封套筒2沿径向方向开设有与油环套16外圆对应的注油孔19，通过注油孔19向油环套16内注入高压油使左泛塞密封圈15右端的唇口张开、右泛塞密封圈17左端的唇口张开将密封套筒2内圆与转轴1外圆密封，注油孔19外端口连接有压力表（图未示）。
20.油环套16外圆沿圆周方向设有外环槽20，油环套16内圆沿圆周方向设有内环槽21，油环套16上沿圆周方向均匀开设有连通外环槽20和内环槽21的若干通孔22。
21.本发明在工作时，先向注油孔19通入高压油进入油环套16内，由于高压油的作用，左泛塞密封圈15和右泛塞密封圈17的唇口会长大，由于唇口的弹性作用，左泛塞密封圈15和右泛塞密封圈17会与密封套筒2内圆紧密配合，从而对高压密封油腔内的高压油进行了密封；当高压密封油腔中的压力稳定后，使高压气体通过外进气孔6、环形气槽5、内进气孔4进入气流通道3中，气流通道3内的气体压力值达到设定值后，停止冲压，开始之后工作。工作时，密封套筒2固定不动，转轴1以一定速度进行转动，为了方便实时压力检测，需在外进气孔6和注油孔19分别安装压力表，从而能够对密封性能进行监测。
22.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，本实施例中的叙述的各部件的设置位置
及相应方向，仅仅便于本领域技术人员对技术方案的理解，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。