[發明專利]用于徑向和軸向浮動密封的密封結構及設計方法

在審

• 申請號: 202110553004.2
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113294519A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 何倩倩;吳顯發;周歡;陳銳;潘京
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: F16J15/06
• 分類號: F16J15/06
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 花錦濤

1.一種用于徑向和軸向浮動密封的密封結構，其特征在于：包括固定底座(1)，固定底座(1)的邊緣為安裝支耳(11)，安裝支耳(11)內側設置有凸起的待密封件(12)；

所述安裝支耳(11)與待密封件(12)相交位置設置有密封槽(13)，密封槽(13)中安裝有密封圈(2)；

所述安裝支耳(11)上設置有至少兩個支耳通孔(14)，支耳通孔(14)中活動安裝有浮動套筒(3)，浮動套筒(3)的兩端均設置有套筒凸緣(31)，套筒凸緣(31)的直徑大于支耳通孔(14)的孔徑，浮動套筒(3)能夠在支耳通孔(14)中沿徑向、軸向移動；

還包括套設在待密封件(12)上的安裝板(4)，所述安裝板(4)壓在密封圈(2)上，所述安裝板(4)與浮動套筒(3)連接。

2.根據權利要求1所述的用于徑向和軸向浮動密封的密封結構，其特征在于：所述固定底座(1)的邊緣輪廓為矩形。

3.根據權利要求1所述的用于徑向和軸向浮動密封的密封結構，其特征在于：所述安裝板(4)的邊緣輪廓為矩形。

4.根據權利要求1所述的用于徑向和軸向浮動密封的密封結構，其特征在于：所述待密封件(12)截面為圓形，所述安裝板(4)上設置有與待密封件(12)配合的安裝板通孔(41)。

5.根據權利要求1所述的用于徑向和軸向浮動密封的密封結構，其特征在于：所述密封槽(13)截面為矩形。

6.根據權利要求1所述的用于徑向和軸向浮動密封的密封結構，其特征在于：所述支耳通孔(14)的兩端均設置有臺階槽(141)，所述套筒凸緣(31)位于對應的臺階槽(141)中。

7.根據權利要求1所述的用于徑向和軸向浮動密封的密封結構，其特征在于：所述支耳通孔(14)設置兩個，兩個支耳通孔(14)關于待密封件(12)對稱設置。

8.根據權利要求1所述的用于徑向和軸向浮動密封的密封結構，其特征在于：所述浮動套筒(3)與安裝板(4)通過螺釘(5)連接。

9.根據權利要求8所述的用于徑向和軸向浮動密封的密封結構，其特征在于：所述浮動套筒(3)上設置套筒通孔(32)，所述螺釘(5)穿過套筒通孔(32)擰在安裝板(4)上。

10.一種如權利要求1-9任一項所述的用于徑向和軸向浮動密封的密封結構的設計方法，其特征在于：

包括：

A、密封圈(2)尺寸設計：

所述密封圈(2)的最大壓縮量為σ，20％≤σ≤45％，所述密封圈(2)的內徑d₁由固定底座(1)上待密封件(12)尺寸確定，設置密封圈(2)的內徑d₁與待密封件(12)直徑DD相等，即d₁＝DD；

所述密封圈(2)的截面直徑d₂根據設計要求軸向浮動量α確定，設定d₂≥1.99α；

B、浮動套筒(3)設計：

所述套筒凸緣(31)的厚度為ht₁，所述支耳通孔(14)的兩端均設置有臺階槽(141)，所述套筒凸緣(31)位于對應的臺階槽(141)中，所述密封槽(13)位于安裝支耳(11)的第一側，位于安裝支耳(11)的第一側的臺階槽(141)的深度為HT₁，位于安裝支耳(11)的第二側的臺階槽(141)的深度為HT₂，設置ht₁＝HT₁+0.05；

所述浮動套筒(3)與安裝板(4)通過螺釘(5)連接；所述浮動套筒(3)上設置套筒通孔(32)，所述螺釘(5)穿過套筒通孔(32)擰在安裝板(4)上；

浮動套筒(3)的直徑為dt，螺釘(5)的外徑為MDT₁，設置dt＝MDT₁+1；

套筒通孔(32)直徑為dt₃；

位于安裝支耳(11)第一側的套筒凸緣(31)直徑dt₁、位于安裝支耳(11)第二側的套筒凸緣(31)直徑dt₂均大于螺釘(5)的螺釘頭直徑MDT₂，即dt₁＞MDT₂，dt₂＞MDT₂；

C、密封槽(13)設計：

密封槽(13)截面為矩形，密封槽(13)的深度為H，寬度為L，密封槽(13)為圓形，密封槽(13)內徑為D₁，設置設置L≥d₂；

同時設定密封圈(2)在密封槽(13)中的填滿率在70％-85％之間，即

由此可得式1：

L≥d₂

由式1可推出式2：

L≥d₂

由式2可推出式3：

d₂≤L≤1.33d₂

0.5d₂≤H≤0.67d₂；

所述密封槽(13)的深度H、寬度L應滿足式3；

D、安裝板(4)設計：

所述待密封件(12)截面為圓形，所述安裝板(4)上設置有與待密封件(12)配合的安裝板通孔(41)；

設置安裝板通孔(41)直徑dz＝d₁+d₂*1.1；

螺釘(5)穿過套筒通孔(32)擰在安裝板(4)的螺紋孔中，設置安裝板(4)螺紋孔尺寸Mdt與螺釘(5)中徑MDT相等，即Mdt＝MDT；

E、螺釘(5)間距設計：

所述支耳通孔(14)設置兩個，兩個支耳通孔(14)關于待密封件(12)對稱設置，兩個支耳通孔(14)之間的孔間距為DG，兩個螺釘(5)間距為dg，設置dg＝DG；

F、軸向浮動范圍α：

軸向浮動范圍α為：從所述安裝板(4)與所述密封圈(2)接觸至安裝支耳(11)第一側的套筒凸緣(31)與安裝支耳(11)第一側的臺階槽(141)接觸時，所述固定底座(1)與安裝板(4)相對面之間間距的尺寸范圍；

所述軸向浮動范圍α最大尺寸即為安裝板(4)與密封圈(2)接觸時，所述固定底座(1)與安裝板(4)相對面之間間距，即如式4：

軸向浮動范圍α最小尺寸即為安裝支耳(11)第一側的套筒凸緣(31)與安裝支耳(11)第一側的臺階槽(141)接觸時，所述固定底座(1)與安裝板(4)相對面之間間距，即式5：

α＝HT₁-ht₁＝0.05mm

由此及式3可得，軸向浮動范圍α范圍如式6：

0.05≤α≤1.0025d₂-H

0.5d₂≤H

G、徑向浮動范圍β：

徑向浮動范圍β為：既能保證密封圈(2)密封性能又能在浮動套筒(3)浮動允許的范圍內所述固定底座(1)徑向移動的最大范圍，即在保證密封圈(2)密封性能的前提下，徑向浮動范圍β應小于浮動套筒(3)徑向浮動范圍β₁；

浮動套筒(3)徑向浮動范圍β₁為：

設置dg＝DG，且dg與DG公差一致，則徑向浮動范圍β如式7：