本實(shí)用新型涉及力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域的高低氣壓艙的密封技術(shù)，尤其涉及高低氣壓艙在高速旋轉(zhuǎn)軸處的密封技術(shù)。

背景技術(shù)：

工程實(shí)際中存在許多高速旋轉(zhuǎn)的工況，轉(zhuǎn)速高達(dá)80000rpm。這種工況下，零部件在投入使用前都需要做工況模擬試驗(yàn)，以考核零部件在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心環(huán)境下的性能可靠性。通常情況下，所述的工況模擬試驗(yàn)是對整個(gè)旋轉(zhuǎn)軸系進(jìn)行的高速旋轉(zhuǎn)模擬試驗(yàn)。由于在轉(zhuǎn)速高于12000rpm時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的部件與空氣摩擦發(fā)熱，導(dǎo)致功率損耗，也稱風(fēng)阻消耗，因此，高速旋轉(zhuǎn)模擬試驗(yàn)普遍的做法是：當(dāng)轉(zhuǎn)速高于12000rpm時(shí)，將被試件置于低氣壓艙內(nèi)，通過減小空氣阻力以及風(fēng)阻消耗，以提高試驗(yàn)設(shè)備的效率。

然而，高速旋轉(zhuǎn)模擬試驗(yàn)的動(dòng)力仍需要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但由于電機(jī)在工作過程中會(huì)散發(fā)微小粒子和分子沉淀，會(huì)污染低氣壓艙，尤其是其中的有機(jī)物，比如潤滑脂，、粘合劑、絕緣層和其他物質(zhì)。因此，電機(jī)用在真空環(huán)境中會(huì)帶來污染真空罐或其他精密儀器的風(fēng)險(xiǎn)。

鑒于以上原因，電機(jī)無法直接運(yùn)用在低氣壓艙中，因此電機(jī)通常被安裝在低氣壓艙外部，此時(shí)放置在低氣壓艙內(nèi)部的被試軸系由穿過低氣壓艙壁導(dǎo)孔的轉(zhuǎn)接軸通過安裝在低氣壓艙外部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此需要在低氣壓艙壁導(dǎo)孔處進(jìn)行密封，確保低氣壓艙內(nèi)壓力穩(wěn)定。

防止內(nèi)部工作介質(zhì)泄漏或外界雜質(zhì)侵入的一種裝置或措施稱為密封裝置，根據(jù)所處的工況，密封裝置可分為靜密封和動(dòng)密封兩種。靜密封是指密封件接觸的零部件之間相對靜止，動(dòng)密封是指密封件接觸的零部件之間存在相對運(yùn)動(dòng)，動(dòng)密封可以分為旋轉(zhuǎn)密封和往復(fù)密封兩種基本類型，按密封件與其作相對運(yùn)動(dòng)的零部件是否接觸，可分為接觸式密封和非接觸式密封。由于接觸式密封安裝方便，性能可靠，且密封件經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，多數(shù)情況下會(huì)采用接觸式密封。

但高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦發(fā)熱會(huì)導(dǎo)致密封件失效，因此，接觸式密封件本身能承受的線速度是受限制的，不適合作為高速運(yùn)動(dòng)的密封手段。高速運(yùn)動(dòng)場合通常采用非接觸式密封手段，如迷宮密封。參閱圖1所示的一種密封裝置，包括迷宮密封組件，該迷宮密封組件包括迷宮密封環(huán)12和迷宮密封套11，迷宮密封環(huán)12和迷宮密封套11均套設(shè)在高速旋轉(zhuǎn)軸Z上，且均與高速旋轉(zhuǎn)軸Z密封連接，迷宮密封環(huán)12被密封于迷宮密封套11內(nèi)，迷宮密封環(huán)12與高速旋轉(zhuǎn)軸Z之間為鍵配合，迷宮密封環(huán)12包括間隔設(shè)置的復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)行密封齒121，其中相鄰的環(huán)行密封齒121之間形成有回旋腔，且迷宮密封環(huán)12與直通式結(jié)構(gòu)的迷宮密封套11之間形成有沿高速旋轉(zhuǎn)軸Z的軸向連續(xù)延伸的空腔，復(fù)數(shù)個(gè)回旋腔產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)而達(dá)到阻漏的目的。該種密封方式多用于油霧潤滑等細(xì)小顆粒介質(zhì)的密封上。

對于油霧潤滑等細(xì)小顆粒介質(zhì)的密封，由于其氣體的分子小，穿透能力更強(qiáng)，因而更難密封，以上所述的密封裝置采用直通式的結(jié)構(gòu)，環(huán)行密封齒無法設(shè)計(jì)足夠多，所以對于高低氣壓腔的密封來說，單單這種密封形式是不足以完成設(shè)備密封要求的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于提出一種高速旋轉(zhuǎn)軸的高低壓密封裝置，以滿足高速旋轉(zhuǎn)軸在高低壓下的密封需求，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種高速旋轉(zhuǎn)軸的高低壓密封裝置，包括迷宮密封組件，所述迷宮密封組件包括迷宮密封環(huán)和迷宮密封套，所述迷宮密封環(huán)和迷宮密封套均套設(shè)在高速旋轉(zhuǎn)軸上，并均與所述高速旋轉(zhuǎn)軸密封連接，所述迷宮密封套的一端固設(shè)于高低壓艙的外側(cè)壁上，且所述迷宮密封環(huán)被密封于所述迷宮密封套內(nèi)，

所述迷宮密封環(huán)包括間隔設(shè)置的復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形動(dòng)密封齒，所述迷宮密封套內(nèi)固設(shè)有環(huán)形齒套，所述環(huán)形齒套包括間隔設(shè)置的復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形定密封齒,該復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形定密封齒與該復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形動(dòng)密封齒交錯(cuò)間隔設(shè)置，從而在該復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形動(dòng)密封齒和該復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形定密封齒之間形成復(fù)數(shù)個(gè)回旋腔，該復(fù)數(shù)個(gè)回旋腔依次連接形成可供密封介質(zhì)流通的曲線形通道，且該復(fù)數(shù)個(gè)回旋腔的體積依次減小或增大。

優(yōu)選的，一環(huán)形定密封齒局部插設(shè)于相鄰兩個(gè)環(huán)形動(dòng)密封齒之間，且該環(huán)形定密封齒與該兩個(gè)環(huán)形動(dòng)密封齒之間分別形成一回旋腔，該兩個(gè)回旋腔經(jīng)分布于該兩個(gè)環(huán)形動(dòng)密封齒之間的空腔連通。

優(yōu)選的，所述迷宮密封環(huán)的兩端均通過O形密封圈與所述高速旋轉(zhuǎn)軸密封連接。

優(yōu)選的，所述迷宮密封環(huán)的一端通過防塵隔套和壓緊螺母與所述高速旋轉(zhuǎn)軸配合，所述壓緊螺母與所述高速旋轉(zhuǎn)軸緊固結(jié)合后抵壓所述防塵隔套，并使得所述防塵隔套與所述迷宮密封環(huán)緊密貼合。

優(yōu)選的，所述迷宮密封套的一端通過螺栓與一壓緊端蓋相固連。

進(jìn)一步的，所述迷宮密封套的另一端通過防塵隔套裝配在所述高速旋轉(zhuǎn)軸上，并通過螺栓固設(shè)于所述高低壓艙的外側(cè)壁上，所述防塵隔套與所述迷宮密封環(huán)緊密貼合。

優(yōu)選的，所述高速旋轉(zhuǎn)軸局部插設(shè)于所述高低壓艙內(nèi)，且所述高速旋轉(zhuǎn)軸由固設(shè)于高低壓艙的外側(cè)壁上的軸承組件支承。

進(jìn)一步的，所述軸承組件包括軸承和軸承座，所述軸承座的一側(cè)固設(shè)所述高低壓艙的外側(cè)壁上，所述軸承座的另一側(cè)與所述迷宮密封套相固連，且所述軸承座與所述高低壓艙的外側(cè)壁之間通過O形密封圈端面密封，所述軸承嵌設(shè)于所述軸承座中。

更進(jìn)一步的，所述迷宮密封套與所述軸承座之間通過O形密封圈端面密封。

優(yōu)選的，該密封裝置還包括固設(shè)于所述高低壓艙的外側(cè)壁上的過渡密封罩，所述高速旋轉(zhuǎn)軸穿過所述過渡密封罩，所述過渡密封罩與所述高低壓艙的外側(cè)壁之間形成過渡密封腔，所述軸承組件和迷宮密封組件容納于所述過渡密封腔內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)至少在于：

1)該復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形定密封齒與該復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形動(dòng)密封齒交錯(cuò)間隔設(shè)置，從而在該復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形動(dòng)密封齒和該復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形定密封齒之間形成復(fù)數(shù)個(gè)回旋腔，且該復(fù)數(shù)個(gè)回旋腔依次連接形成可供密封介質(zhì)流通的曲線形通道，通過此設(shè)計(jì)，將密封齒分解于兩個(gè)不同的部件上(迷宮密封環(huán)和環(huán)形齒套)，避免了齒設(shè)計(jì)在一個(gè)部件上而導(dǎo)致的齒與齒的間距較小，加工難度大的缺點(diǎn)，因而采用此種分體式迷宮設(shè)計(jì)成功地實(shí)現(xiàn)了多齒的設(shè)計(jì)，不僅降低了加工難度，此外增多了可供密封介質(zhì)流通的回旋腔，提高了密封效果，達(dá)到了更佳的阻漏的目的。

2)相對于現(xiàn)有技術(shù)，密封齒多齒的設(shè)計(jì)要求一部分由環(huán)形齒套承擔(dān)，因而迷宮密封環(huán)可以按照設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)合理多的齒數(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，更換及維修方便。

3)優(yōu)選的，過渡密封罩能夠?qū)S承組件和迷宮密封組件進(jìn)行過渡密封保護(hù)，初步避免異物進(jìn)入軸承組件和迷宮密封組件中。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)要點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的高速旋轉(zhuǎn)軸的密封裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例所公開的高速旋轉(zhuǎn)軸的高低壓密封裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3為圖2在D處的放大示意圖。

附圖標(biāo)記說明：高速旋轉(zhuǎn)軸Z，高低壓艙K，迷宮密封套11，迷宮密封環(huán)12，環(huán)形齒121，固定底座13，軸承14，軸承座15，O形密封圈16、17、18、19，防塵隔套20，壓緊螺母21，壓緊端蓋22，過渡密封罩24，長鍵25，環(huán)形齒套26，環(huán)形定密封齒261。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)施例中的附圖，對實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行具體、清楚、完整地描述。

參見圖2-3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種高速旋轉(zhuǎn)軸的高低壓密封裝置，高速旋轉(zhuǎn)軸Z的一端插設(shè)于高低壓艙K內(nèi)，其另一端由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，其中，高低壓艙壁的一側(cè)為低壓氣腔A，高低壓艙壁的另一側(cè)為大氣壓B，高速旋轉(zhuǎn)軸Z的一端位于低壓氣腔A中，高速旋轉(zhuǎn)軸Z的另一端以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于大氣壓B中，在高低壓艙K的內(nèi)側(cè)壁上固設(shè)有一固定底座13，可以通過焊接的方式將固定底座13固定在高低壓艙K的內(nèi)側(cè)壁上，高速旋轉(zhuǎn)軸Z由軸承組件支承，并由密封裝置密封保護(hù)，該密封裝置包括迷宮密封組件，其中軸承組件和迷宮密封組件依次與高低壓艙K的外側(cè)壁相貼合，并通過螺栓固定于固定底座13上；

該迷宮密封組件包括迷宮密封環(huán)12和迷宮密封套11，迷宮密封環(huán)12和迷宮密封套11均套設(shè)在高速旋轉(zhuǎn)軸Z上，且均與高速旋轉(zhuǎn)軸Z密封連接，迷宮密封環(huán)11與高速旋轉(zhuǎn)軸Z之間為鍵配合，且迷宮密封環(huán)12被密封于迷宮密封套11內(nèi)；

迷宮密封環(huán)包括間隔設(shè)置的復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形動(dòng)密封齒121，迷宮密封套11內(nèi)固設(shè)有環(huán)形齒套26，環(huán)形齒套26包括間隔設(shè)置的復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形定密封齒261,該復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形定密封齒261與該復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形動(dòng)密封齒121交錯(cuò)間隔設(shè)置，從而在該復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形動(dòng)密封齒121和該復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形定密封齒261之間形成復(fù)數(shù)個(gè)回旋腔，且該復(fù)數(shù)個(gè)回旋腔依次連接形成可供密封介質(zhì)流通的曲線形通道，且該復(fù)數(shù)個(gè)回旋腔的體積依次減小或增大。

其中，一環(huán)形定密封齒261局部插設(shè)于相鄰兩個(gè)環(huán)形動(dòng)密封齒121之間，且該環(huán)形定密封齒261與該兩個(gè)環(huán)形動(dòng)密封齒121之間分別形成一回旋腔，該兩個(gè)回旋腔經(jīng)分布于該兩個(gè)環(huán)形動(dòng)密封齒121之間的空腔連通。

迷宮密封環(huán)12的兩端與高速旋轉(zhuǎn)軸Z分別通過O形密封圈17、18密封。迷宮密封環(huán)12的一端設(shè)置有防塵隔套20和壓緊螺母21，壓緊螺母21在與高速旋轉(zhuǎn)軸Z擰緊后抵壓防塵隔套20，并使得防塵隔套20與迷宮密封環(huán)12緊密貼合。通過防塵隔套20和壓緊螺母21，可以使得迷宮密封環(huán)12與高速旋轉(zhuǎn)軸Z之間的密封更加緊密，避免異物進(jìn)入。迷宮密封環(huán)12通過長鍵25裝配于高速旋轉(zhuǎn)軸Z上。

迷宮密封套11的一端通過螺栓與一壓緊端蓋22相固連。壓緊端蓋22將迷宮密封套11的端口封閉，從而形成一個(gè)密封腔，用于容納迷宮密封環(huán)12。迷宮密封套11的另一端通過防塵隔套20裝配在高速旋轉(zhuǎn)軸Z上，且防塵隔套20與迷宮密封環(huán)12緊密貼合。

軸承組件包括軸承14和軸承座15，軸承座15的一側(cè)固設(shè)高低壓艙K的外側(cè)壁上，軸承座15的另一側(cè)與迷宮密封套11相固連，軸承14嵌設(shè)于軸承座15中。軸承座15與高低壓艙K的外側(cè)壁之間通過O形密封圈16端面密封，迷宮密封套11與軸承座15之間通過O形密封圈19端面密封。

該密封裝置還包括固設(shè)于高低壓艙K的外側(cè)壁上的過渡密封罩24，高速旋轉(zhuǎn)軸Z穿過過渡密封罩24，過渡密封罩24與高低壓艙K的外側(cè)壁之間形成過渡密封腔C，軸承組件和迷宮密封組件容納于過渡密封腔C內(nèi)。過渡密封罩24能夠?qū)S承組件和迷宮密封組件進(jìn)行過渡密封保護(hù)，初步避免異物進(jìn)入軸承組件和迷宮密封組件中。

綜上，本實(shí)用新型提供的高低壓密封裝置，其迷宮密封環(huán)12和迷宮密封套11之間無接觸，降低了高速旋轉(zhuǎn)軸Z在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)由于摩擦生熱導(dǎo)致的磨損；迷宮密封環(huán)12設(shè)計(jì)為齒狀結(jié)構(gòu)，增大了其表面積，利于熱量的散發(fā)；迷宮密封環(huán)12采用直通式結(jié)構(gòu)，易于加工，更換及維修方便；

須知，當(dāng)環(huán)形密封齒的齒數(shù)設(shè)計(jì)的越多，齒間距越小，形成的回旋腔越多，則密封效果越好。但由于加工工藝限制，齒與齒的間距不可能做的很小，且通常情況下，由于試驗(yàn)設(shè)備的尺寸限制，迷宮密封的長度不可能做得很大，因而導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)中的密封裝置的齒數(shù)無法做到足夠多。而，本實(shí)施例中復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形定密封齒261與復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形動(dòng)密封齒121交錯(cuò)間隔設(shè)置，從而在該復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形動(dòng)密封齒121和該復(fù)數(shù)個(gè)環(huán)形定密封齒261之間形成復(fù)數(shù)個(gè)回旋腔，且該復(fù)數(shù)個(gè)回旋腔依次連接形成可供密封介質(zhì)流通的曲線形通道，通過此設(shè)計(jì)，將密封齒分解于兩個(gè)不同的部件上(迷宮密封環(huán)12和環(huán)形齒套26)，避免了齒設(shè)計(jì)在一個(gè)部件上而導(dǎo)致的齒與齒的間距較小，加工難度大的缺點(diǎn)，因而成功地實(shí)現(xiàn)了多齒的設(shè)計(jì)，進(jìn)而增多了可供密封介質(zhì)流通的回旋腔，提高了密封效果，達(dá)到了更佳的阻漏的目的。

此外，本實(shí)用新型提供的高低壓密封裝置在應(yīng)用時(shí)，軸承座組件、迷宮密封套11與迷宮密封環(huán)12安裝位置可以進(jìn)行微調(diào)。迷宮密封套11及壓緊端蓋22穿過高速旋轉(zhuǎn)軸的孔徑小，從而保持內(nèi)部清潔，無異物進(jìn)入，進(jìn)而保護(hù)迷宮密封環(huán)12不受外力損傷，進(jìn)一步延長了該密封裝置的使用壽命。

上述具體實(shí)施方式，僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思和結(jié)構(gòu)特征，目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的相關(guān)人士能夠據(jù)以實(shí)施，但以上所述內(nèi)容并不限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)所作的任何等效變化或修飾，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。