CN105042085B - 一种高低温箱低速穿箱轴气体密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高低温箱低速穿箱轴气体密封装置，属于物理实验装置领域，包括高低温箱、传动轴、密封装置和供气装置，密封装置包括壳体、轴套、压力表以位于壳体和轴套形成的空间内的调节装置，调节装置包括弹簧、挡环、分隔环、调节环、蜂窝型密封圈和密封圈。本发明用于航天设备试验台的气体密封，可以防止高低温箱中的保护气体溢出，同时在气封装置和传动轴间形成0.1mm的气膜，能够避免传动轴转动过程中的摩擦，有利于动力的传输，并且保证高低温箱内部的露点温度恒定。本装置适用于传动轴在低转动速度运行过程中的高低温箱内部气体的密封，能起到较好的密封作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种高低温箱低速穿箱轴气体密封装置，属于物理实验装置领域。
背景技术
在航天地面模拟设备太空环境模拟箱中会使用低速穿箱轴，高低温箱中的试验台采用干燥无尘气体作为保护气体，在设备使用过程中会出现气体外露，高低温箱内的露点温度、洁净度受到外界条件影响，传动轴在运转过程中引入的摩擦等问题。现阶段类似的结构都不能够完全解决漏气问题，对于一般的油液密封采取循环填充油液的方式保证油液的量，填充过程中有油液的泄漏和飞溅等现象出现，而且对设备造成污染，对于要求较高的航天设备并不能够适用。气体密封可以保证设备洁净度、污染小、容易控制，能够减小摩擦，有利于动力的传输。因此，为保证高低温箱内的露点温度、洁净度不受外界条件的影响，传动轴不引入额外摩擦力，同时防止气体外露，急需一种适用于航天模拟中的密封装置。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种高低温箱低速穿箱轴气体密封装置，本气封装置用于航天地面模拟设备太空环境模拟箱的低速穿箱轴密封，采用的技术方案是：
一种高低温箱低速穿箱轴气体密封装置，该装置包括高低温箱、传动轴2、密封装置3和供气装置5，传动轴2一端穿入高低温箱与箱中装置连接，另一端穿过密封装置3，供气装置5通过供气管与密封装置3连接；
所述密封装置3包括壳体31、轴套32、压力表33和位于壳体31和轴套32形成的空间内的调节装置4，其中：轴套32固定在传动轴2上，在远离高低温箱的一端有一凸起圆盘；壳体31位于轴套32外侧，壳体31与轴套32形成一个第一空间I，壳体31与轴套32凸起圆盘及传动轴形成一个第二空间II；所述调节装置4位于第一空间I内，在第一空间I中，壳体31沿传动轴2径向方向的内壁上设有第一环形凹槽36，沿传动轴2轴向方向的内壁上有两个输气孔，其中第一输气孔34位于壳体中部，第二输气孔35靠近轴套凸起圆盘内壁与压力表33连接；
调节装置4包括弹簧41、挡环42、分隔环43、调节环44、蜂窝型密封片45和密封圈46，其中：弹簧41一端固定于壳体第一环形凹槽36，另一端固定于挡环42的第二环形凹槽47中，挡环42靠近轴套32一端与分隔环43一端连接，分隔环43的另一端与调节环44连接，调节环44上设有两个蜂窝型密封片45和两个通气道，其中，第一蜂窝型密封片451固定于调节环44上沿传动轴2的轴向布置并靠近分隔环43，第二蜂窝型密封片452固定于调节环44上沿传动轴2径向布置并靠近第二输气孔35，调节环44在第二蜂窝型密封片452靠近第二输气孔35一端处设有沿传动轴2轴向的第四环形凹槽49；第一通气道410与第一输气孔34连接，第一通气道410的轴向与传动轴2轴向垂直，第一通气道410末端与第二通气道411相连，第二通气道411的另一端通向轴套32凸起圆盘，第二通气道411的轴向与传动轴2的轴向平行；在调节环44第一通气道的两侧分别设有两个密封凹槽50，密封圈46填充于密封凹槽50内部；
所述供气装置5输送的干燥无尘气体的压力大于高低温箱中干燥无尘气体的压力。
优选地，所述传动轴2与轴套32为过盈配合。
优选地，所述壳体31靠近高低温箱的一侧有一沿传动轴2径向的凸起圆盘，沿凸起圆盘的圆周均匀分布有沉头孔，螺栓通过沉头孔与法兰盘连接固定。
优选地，所述轴套32与壳体31、调节装置4之间至少存在0.1mm的间隙。
优选地，所述轴套32与调节环44形成的拐角为圆角。
优选地，所述弹簧41处于压缩状态。
优选地，所述第一通气道410直径小于第一输气孔34的直径。
优选地，所述第二通气道411直径小于第一通气道410的直径。
优选地，所述挡环42靠近轴套32与分隔环43接触的一侧设有第三环形凹槽48。
优选地，所述分隔环43宽度小于轴套32凸起圆盘的凸起宽度。
由于高低温箱中的试验台采用干燥无尘气体作为保护气体，为保证高低温箱内的露点温度、洁净度不受外界条件的影响，本方案采用干燥无尘气体密封方式。
高低温箱中充满了干燥无尘气体。供气装置5，负责气封装置的供气，可以恒定输送具有一定压力的干燥无尘气体，输送的干燥无尘气体的压力大于高低温箱中干燥无尘气体的压力。压力表33，监测气封装置内部气体的实时压力，便于供气装置调节输入干燥无尘气体的气压。蜂窝型密封片45的作用是维持气体在轴套与调节环之间的压差，使轴套与调节环保持稳定、均匀的间隙。弹簧41与挡环42连接，保证调节环44和壳体31间始终存在一定的压力。
本气封装置内的干燥无尘高压气体由供气装置5通过第一输气孔34注入到高压气道，沿第一通气道410和第二通气道411流动，气体流出第二通气道411时分成两个方向分别流到轴向和径向的两个蜂窝型密封片45，此时产生湍流效应，增加了气流阻尼作用，同时蜂窝型密封片的吸附效应可起到摩阻密封等功能，气流流经第一蜂窝型密封片451时经过分隔环48，一部分从挡环42和轴套32的间隙流过，一部分从挡环42与调节环44的间隙流过，气体将弹簧41顶起，气体经过一个大的空间，使气流得以缓冲，气流均匀地从轴套32与壳体31的间隙流出；流经第二蜂窝型密封片452的气体从另一端的轴套32与壳体31的间隙流至第二空间II，使气流得以缓冲，最后气流均匀地从壳体31与传动轴1的间隙流出，从而实现气体的密封。干燥无尘高压气体通过高压通道进入两个5蜂窝型密封片上时，经过的拐角处为均匀的圆角，可避免在过渡处压力的急剧增大。在轴套32和调节环44之间形成厚度均匀的稳定气膜，气体可经过传动轴2的上端和下端均匀流出，由于输入的干燥无尘气体压力大于高低温箱中的干燥无尘气体压力，从而避免高低温箱中的干燥无尘气体溢出，从而达到良好的密封效果。弹簧最终压紧调节装置4，可以保证气膜在初始转动时有足够的压强，有助于气膜维持气膜的稳定。
本发明有益效果：
本发明提供了一种新型气体密封装置，用于航天设备试验台的气体密封，可以防止高低温箱中的保护气体溢出，同时在气封装置和传动轴间形成0.1mm的气膜，能够减小传动轴转动过程中的摩擦，有利于动力的传输，并且可以保证高低温箱内部的露点温度恒定。本装置适用于传动轴在低转动速度运行过程中的气体密封，能起到较好的密封作用。
附图说明
图1本发明整体结构主剖视图；
(1，高低温箱；2，传动轴；3，密封装置；31，壳体；32，轴套；33，压力表；34，第一输气孔；35，第二输气孔；36，第一环形凹槽；4，调节装置；41，弹簧；42，挡环；43，分隔环；44，调节环；45，蜂窝型密封片；451，第一蜂窝型密封片；452，第二蜂窝型密封片；46，密封圈；47，第二环形凹槽；48，第三环形凹槽；49，第四环形凹槽；50，密封凹槽；410，第一通气道；411，第二通气道；5，供气装置)。
图2本发明结构局部放大图；
(2，传动轴；32，轴套；33，压力表；34，第一输气孔；35，第二输气孔；36，第一环形凹槽；43，分隔环；451，第一蜂窝型密封片；47，第二环形凹槽；48，第三环形凹槽；49，第四环形凹槽；50，密封凹槽；410，第一通气道；411，第二通气道；I，第一空间；II，第二空间)。
图3本发明结构局部放大图；
(3，密封装置；31，壳体；32，轴套；34，第一输气孔；4，调节装置；41，弹簧；42，挡环；44，调节环；45，蜂窝型密封片；452，第二蜂窝型密封片；46，密封圈；410，第一通气道；I，第一空间；II，第二空间)。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”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，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装置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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。
结合图1-3说明本实施方式，本实施方式的高低温箱低速穿箱轴气体密封装置包括：高低温箱、传动轴2、密封装置3和供气装置5，传动轴2一端穿入高低温箱与箱中装置连接，另一端穿过密封装置3，供气装置5通过供气管与密封装置3连接；
密封装置3包括壳体31、轴套32、压力表33以位于壳体31和轴套32形成的空间内的调节装置4，其中：轴套32固定在传动轴2上，在远离高低温箱的一端有一凸起圆盘；壳体31位于轴套32外侧，壳体31与轴套32形成一个第一空间I，壳体31与轴套32凸起圆盘及传动轴形成一个第二空间II；所述调节装置4位于第一空间I内，在第一空间I中，壳体31沿传动轴2径向方向的内壁上设有第一环形凹槽36，沿传动轴2轴向方向的内壁上有两个输气孔，其中第一输气孔34位于壳体中部，第二输气孔35靠近轴套凸起圆盘内壁与压力表33连接；
调节装置4包括弹簧41、挡环42、分隔环43、调节环44、蜂窝型密封片45和密封圈46，其中：弹簧41一端固定于壳体第一环形凹槽36，另一端固定于挡环42的第二环形凹槽47中，挡环42靠近轴套32一端与分隔环43一端连接，分隔环43的另一端与调节环44连接，调节环44上设有两个蜂窝型密封片45和两个通气道，其中，第一蜂窝型密封片451固定于调节环44上沿传动轴2的轴向布置并靠近分隔环43，第二蜂窝型密封片452固定于调节环44上沿传动轴2径向布置并靠近第二输气孔35，调节环44在第二蜂窝型密封片452靠近第二输气孔35一端处设有沿传动轴2轴向的第四环形凹槽49；第一通气道410与第一输气孔34连接，第一通气道410的轴向与传动轴2轴向垂直，第一通气道410末端与第二通气道411相连，第二通气道411的另一端通向轴套32凸起圆盘，第二通气道411的轴向与传动轴2的轴向平行；在调节环44第一通气道的两侧分别设有两个密封凹槽50，密封圈46填充于密封凹槽50内部；
供气装置5输送的干燥无尘气体的压力大于高低温箱中干燥无尘气体的压力。
传动轴2与轴套32为过盈配合。
壳体31靠近高低温箱的一侧有一沿传动轴2径向的凸起圆盘，沿凸起圆盘的圆周均匀分布有沉头孔，螺栓通过沉头孔与法兰盘连接固定。
轴套32与壳体31、调节装置4之间至少存在0.1mm的间隙。
轴套32与调节环44形成的拐角为圆角。
弹簧41处于压缩状态。
第一通气道410直径小于第一输气孔34的直径。
第二通气道411直径小于第一通气道410的直径。
挡环42靠近轴套32与分隔环43接触的一侧设有第三环形凹槽48。
分隔环43宽度小于轴套32凸起圆盘的凸起宽度。
壳体31可以是一体焊接的，也可以是由两部分组成，再进行连接的。
由于高低温箱中的试验台采用干燥无尘气体作为保护气体，为保证高低温箱内的露点温度、洁净度不受外界条件的影响，本方案采用干燥无尘气体密封方式。
高低温箱中充满了干燥无尘气体。供气装置5，负责气封装置的供气，可以恒定输送具有一定压力的干燥无尘气体，输送的干燥无尘气体的压力大于高低温箱中干燥无尘气体的压力。压力表33，监测气封装置内部气体的实时压力，便于供气装置调节输入干燥无尘气体的气压。蜂窝型密封片45的作用是维持气体在轴套与调节环之间的压差，使轴套与调节环保持稳定、均匀的间隙。弹簧41与挡环42连接，保证调节环44和壳体31间始终存在一定的压力。
传动轴2由高低温箱中的试验台输出恒定转速，保持气封装置和传动轴存在均匀间隙为0.1mm的气膜，轴套32与传动轴2为过盈配合，轴套32随着轴的转动做匀速转动。轴套32与壳体31未直接接触、二者存在间隙。轴套32与调节环44之间形成厚度为0.1mm、均匀稳定的气膜。蜂窝型密封片45分别位于气体的两个出口端，作用是维持气体在轴套与调节环之间的压差，使轴套与调节环保持稳定、均匀的间隙。轴套32与调节环44形成的拐角为圆角，避免在过渡处压力的急剧增大。
本气封装置内的干燥无尘高压气体由供气装置5通过第一输气孔34注入到高压气道，沿第一通气道410和第二通气道411流动，气体流出第二通气道411时分成两个方向分别流到轴向和径向的两个蜂窝型密封片45，此时产生湍流效应，增加了气流阻尼作用，同时蜂窝型密封片的吸附效应可起到摩阻密封等功能，气流流经第一蜂窝型密封片451时经过分隔环48，一部分从挡环42和轴套32的间隙流过，一部分从挡环42与调节环44的间隙流过，气体将弹簧41顶起，气体经过一个大的空间，使气流得以缓冲，气流均匀地从轴套32与壳体31的间隙流出；流经第二蜂窝型密封片452的气体从另一端的轴套32与壳体31的间隙流至第二空间II，使气流得以缓冲，最后气流均匀地从壳体31与传动轴1的间隙流出，从而实现气体的密封。干燥无尘高压气体通过高压通道进入两个5蜂窝型密封片上时，经过的拐角处为均匀的圆角，可避免在过渡处压力的急剧增大。在轴套32和调节环44之间形成厚度均匀的稳定的气膜，气体可经过传动轴2的上端和下端均匀流出，由于输入的干燥无尘气体压力大于高低温箱中的干燥无尘气体压力，从而避免高低温箱中的干燥无尘气体溢出，从而达到良好的密封效果。弹簧最终压紧调节装置4，可以保证气膜在初始转动时有足够的压强，有助于气膜维持气膜的稳定。本发明提供了一种新型气体密封装置，用于航天设备试验台的气体密封，可以防止高低温箱中的保护气体溢出，同时在气封装置和传动轴间形成0.1mm的气膜，能够减小传动轴转动过程中的摩擦，有利于动力的传输，并且可以保证高低温箱内部的露点温度恒定。本装置适用于传动轴在低转动速度运行过程中的气体密封，能起到较好的密封作用。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种高低温箱低速穿箱轴气体密封装置，其特征在于，包括高低温箱(1)、传动轴(2)、密封装置(3)和供气装置(5)，传动轴(2)一端穿入高低温箱(1)与箱中装置连接，另一端穿过密封装置(3)，供气装置(5)通过供气管与密封装置(3)连接；
所述密封装置(3)包括壳体(31)、轴套(32)、压力表(33)和位于壳体(31)和轴套(32)形成的空间内的调节装置(4)，其中：轴套(32)固定在传动轴(2)上，在远离高低温箱(1)的一端有一凸起圆盘；壳体(31)位于轴套(32)外侧，壳体(31)与轴套(32)形成一个第一空间(I)，壳体(31)与轴套(32)凸起圆盘及传动轴形成一个第二空间(II)；所述调节装置(4)位于第一空间(I)内，在第一空间(I)中，壳体(31)沿传动轴(2)径向方向的内壁上设有第一环形凹槽(36)，沿传动轴(2)轴向方向的内壁上有两个输气孔，其中第一输气孔(34)位于壳体中部，第二输气孔(35)靠近轴套凸起圆盘内壁与压力表(33)连接；
调节装置(4)包括弹簧(41)、挡环(42)、分隔环(43)、调节环(44)、蜂窝型密封片(45)和密封圈(46)，其中：弹簧(41)一端固定于壳体第一环形凹槽(36)，另一端固定于挡环(42)的第二环形凹槽(47)中，挡环(42)靠近轴套(32)一端与分隔环(43)一端连接，分隔环(43)的另一端与调节环(44)连接，调节环(44)上设有两个蜂窝型密封片(45)和两个通气道，其中，第一蜂窝型密封片(451)固定于调节环(44)上沿传动轴(2)的轴向布置并靠近分隔环(43)，第二蜂窝型密封片(452)固定于调节环(44)上沿传动轴(2)径向布置并靠近第二输气孔(35)，调节环(44)在第二蜂窝型密封片(452)靠近第二输气孔(35)一端处设有沿传动轴(2)轴向的第四环形凹槽(49)；第一通气道(410)与第一输气孔(34)连接，第一通气道(410)的轴向与传动轴(2)轴向垂直，第一通气道(410)末端与第二通气道(411)相连，第二通气道(411)的另一端通向轴套(32)凸起圆盘，第二通气道(411)的轴向与传动轴(2)的轴向平行；在调节环(44)第一通气道的两侧分别设有两个密封凹槽(50)，密封圈(46)填充于密封凹槽(50)内部；
所述供气装置(5)，输送的干燥无尘气体的压力大于高低温箱(1)中干燥无尘气体的压力。
2.根据权利要求1所述气体密封装置，其特征在于，所述传动轴(2)与轴套(32)为过盈配合。
3.权利要求1所述气体密封装置，其特征在于，所述壳体(31)靠近高低温箱(1)的一侧有一沿传动轴(2)径向的凸起圆盘，沿凸起圆盘的圆周均匀分布有沉头孔，螺栓通过沉头孔与法兰盘连接固定。
4.权利要求1所述气体密封装置，其特征在于，所述轴套(32)与壳体(31)、调节装置(4)之间至少存在0.1mm的间隙。
5.根据权利要求1所述气体密封装置，其特征在于，所述轴套(32)与调节环(44)形成的拐角为圆角。
6.根据权利要求1所述气体密封装置，其特征在于，所述弹簧(41)处于压缩状态。
7.权利要求1所述气体密封装置，其特征在于，所述第一通气道(410)直径小于第一输气孔(34)的直径。
8.权利要求1所述气体密封装置，其特征在于，所述第二通气道(411)直径小于第一通气道(410)的直径。
9.权利要求1所述气体密封装置，其特征在于，所述挡环(42)靠近轴套(32)与分隔环(43)接触的一侧设有第三环形凹槽(48)。
10.权利要求1所述气体密封装置，其特征在于，所述分隔环(43)宽度小于轴套(32)凸起圆盘的凸起宽度。
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| CN105042085A (zh) | 2015-11-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |