专利名称：旋转轴动力传递和无渗漏密封技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转轴的动力传递方法和无渗漏密封技术的实现；更具体地说，本发明对处于不同转速和负载状态下的旋转轴在存在压力差的工作环境中实施静态及动态的无渗漏密封，同时实现动力(扭矩)的完全传递。
背景技术：
旋转轴的密封通常被认为属于动态密封。在传统的密封方法中，由于密封件本身和被密封体之间工作时产生相对磨擦运动，因此在两者之间不可避免地存在着一个间隙。由于存在着这个缝隙，不管它是多么细小，渗漏现象还是会经由这个通道而产生。在实践中，有许多旋转轴的传统密封方法。例如曲折密封，填料箱，唇式密封，轴套密封，涡旋槽密封等。另外还有被广泛应用的机械密封，即所谓的端面密封。上述的几种传统方法实际上无法实现对旋转轴的无渗漏密封。它们的功能局限在只能减少或延缓液体和气体的泄漏。随着人类环保意识的不断提高，非常需要有一种方法来彻底解决旋转轴密封不良所带来的工业渗漏和环境污染问题。例如有毒物质，放射性物质以及有害化学物质的泄漏会对人类的生存环境乃之生命安全构成极大的威胁。同时如何防止渗漏也是工业设备设计过程中需要面对的一个重大技术难题。
为了实现旋转轴的无渗漏密封，许多工程专业技术人员进行了大量研究，也对不同的设计方法进行了探讨。例如由德国作者HeinzK.Muller和英国作者BerbardS.Nau合著的“FluidSealingTechnology-PrinciplesandApplications”一书中就提到了两种旋转轴的密封方法。第一种方法中，两根装有带磁体的传动轴被一块非磁性的隔离墙隔开。由于两根传动轴之间的磁力作用，使动力(扭矩)在两根传动轴之间得到传递。第二种方法中，用了一个中央连接装置。其一端与一根传动轴上斜孔内的滚动轴承相连。另一端则与第二根传动轴上的锥形齿轮相连。动力(扭矩)通过中央连接器环绕锥形齿轮的滚动在两根传动轴之间得到传递。
上述两种方法尽管实现了无渗漏密封，但在动力传递上却存在着致命的弱点。例如第一种方法利用磁力的互相作用达不到动力(扭矩)在两根传动轴之间的完全传递。因为两根传动轴之间没有直播机械连接。另外两根传动轴的运动状态无法实现同步，在控制上会带来困难。第二种方法在两根传动轴之间虽然存在着直接机械连接，但由于该连接方法在结构上的局限性及脆弱性，无法适应较高的工作转速，同时也无法完成大扭矩的传递。
发明内容
本发明的目的是对旋转轴实现无渗漏密封，在动力(扭矩)的传递功效上与使用单一旋转轴时相同。本发明具备渗漏探测功能，适用静态和动态的工作环境、不同的工作转速、适用不同的工作负载、不同的工作压力，维持密封件的工作温度，使密封件的工作时间更久和可靠。同时，简化旋转轴的生产工艺及维护保养，满足工业环保的要求，且经济实用。
在本发明中，使用了两根传动轴。一根是主动轴，另一根是从动轴。两根轴在结构上相同。在实施方案1中，每根轴都有一端比较粗大，如同一根细长的固体圆轴与一粗短的圆柱体连接在同一条中央轴线上。在每个粗短的圆柱体上有一个偏心圆孔。圆孔的大小和深度恰好能紧密安放一个滚动轴承。一个中央连接器由一段坚硬的圆轴和一个坚硬厚实的圆盘组合而成。圆盘在圆轴中间与其紧密结合成一体。圆轴轴线在圆盘中文心点垂直于圆盘。中央连接器上圆轴的两端分别与主动轴以及从动轴往事上偏心孔内的滚动轴承内环相连接。中央连接器上圆盘两边有数个用于固定橡胶密封件的螺孔。螺孔不贯穿圆盘。两个波纹管状的橡胶密封件分别被安装固定在中央连接器上圆盘两边。两个橡胶密封件的另一端则分别被安装固定在支撑主动轴以及从动轴的部件的内壁。固定时可用适当的胶水，坚固的垫圈以及固定螺丝，使不同材料的结合部具备可靠的静态密封性能。安装后的橡胶密封件将装置内部分隔成三个互不相通的无渗漏密封空间。主动轴以及从动轴的支撑部件上都有一个贯穿的圆孔。圆孔内紧密放置着一个滚动轴承。这两个滚动轴承分别被用来支撑主动轴以及从动轴的细长轴体。两个外罩盖通过固定螺丝将主动轴以及从动轴的支撑部件固定在同一个坚固外罩的两边。固定时在不同部件的结合处加上一层橡胶垫圈以及适当的胶水实施可靠的静态密封。组装后的装置组成了一个动力(扭矩)传递以及无渗漏密封的工作结构。使主动轴和从动轴有相同的工作基座以及中央轴线。
通过参考附图以及按顺序排列的相关描述，可以帮助读者理解本发明所阐述的具体内容。在附图以及相关的描述中附图1是本发明中旋转轴动力(扭矩)传递及无渗漏密封的技术原理图。
附图2是中央连播器实现无自转章动的技术原理图。
附图3是实施方案(一)中一个装置的外观图。
附图4是实施方案(一)中一个装置的密封结构外观图。
附图5是实施方案(一)中一个装置的动力(扭矩)传递结构外观图。
附图6是实施方案(一)中一根旋转轴的外观示意图。
附图7是实施方案(一)中一个中央连接器的外观示意图。
附图8是实施方案(一)中一个橡胶密封件的外观示意图。
附图9是实施方案(一)中一个旋转轴支撑部件的外观示意图。
附图10是实施方案(一)中一个转动惯量平衡块的外观示意图。
附图11是实施方案(一)中一个转动惯量平衡块防护罩的外观示意图。
附图12是实施方案(一)中一个金属固定垫圈的外观示意图。
附图13是实施方案(一)中一个装置外罩的外观示意图。
附图14是实施方案(一)中一个装置外罩盖的外观示意图。
附图15是实施方案(一)中一个橡胶垫圈的外观示意图。
附图16是实施方案(一)中一个滚动轴承的外观示意图。
附图17是实施方案(一)中一个固定螺丝的外观示意图。
附图18是实施方案(一)中一个传感器的外观示意图。
附图19是实施方案(二)中一个装置的密封结构外观图。
附图20是实施方案(二)中一根旋转轴的外观示意图。
附图21是实施方案(二)中一个中央连搔器的外观示意图。
附图22是实施方案(二)中一个橡胶密封件的外观示意图。
附图23是实施方案(二)中一个橡胶密封件固定夹的外观示意图。为了便于参考以及对照，相同功能的部件其名称及编号将在所有参考附图中保持连续和统一。
附图1是本发明中旋转轴动力(扭矩)传递及无渗漏密封的技术原理图。以实施方案(一)为例，与传统地使用单一旋转轴进行动力(扭矩)传递不同，本发明中使用了两根分离的转动轴来完成动力(扭矩)的传递。它们分别是主动轴1和从动轴2。两根轴1和2工作在同一条中央轴线上。主动轴1和从动轴2上都有一个短粗圆柱状的轴端。在这个轴端上的端面上开了一个偏心的圆孔。圆孔分别被用来紧密安放两个滚动轴承9和10。一个坚固的中央连接器6其两端分别与这两个滚动轴承9和10的内环相连接。两个波纹管状的橡胶密封件7和8对称地被安装在中央连接器6的坚固圆盘上。它们分别被用来实施对主动轴1和从动轴2的密封。橡胶密封件7和8的另一端则分别被固定在主动轴支撑件11和从动轴支撑件12的内侧。橡胶密封件7和8其两端的密封属于静态密封，可使用适当的胶水及固定垫圈25和26以及固定螺丝27进行固定，保证其静态密封，可使用适当的胶水及固定垫圈25和26以及固定螺丝27进行固定，保证其静态密封的可靠性。一个坚固的外罩5被用来保护整个动力(扭矩)传递及无渗漏密封结构，外罩5其两端分别与主动轴支撑件11和从动轴支撑件12相连接，使主动轴1和从动轴2有一个共同的工作基座。当在主动轴1上施加一个转动扭矩(T)后，主动轴1开始转动。由于中央连接器6的中心安装位置离主动轴1和从动轴2的中央轴线存在一个偏心距离(D)，这样使中央连接器6的作用如同一个机械键连接了两根转动轴1和2，导致从动轴2跟随主动轴1进行转动。这样就解决了动力(扭矩)在主动轴1和从动轴2之间的传递问题。为了解决剩下的密封问题，关键在于需要消除橡胶密封件7和8本身与被密封体之间的相对运动。也就是说，中央连接器6不可以跟随主动轴1和从动轴2的转动而不停地自转。如果做不到这一点，则会产生和使用单一旋转轴时同样的密封问题。为了防止中央连接器6发生不停地自转，中央连接器6相对于主动轴1和从动轴2必须具备一定的转动自由度。与中央连接器6两端相连的两个滚动轴承9和10解决了上述转动自由度的问题。同时两个橡胶密封件7和8被牢固地安装在中央连接器6的圆盘上，由于这两个橡胶密封件7和8的另一端分别被牢牢固定在静止不动的主动轴支撑件11和从动轴支撑件12的内侧，因此对中央连接器6有很大的牵制作用，可以防止其发生不停地自转。尽管中央连接器6工作时不发生不停地自转的现象，但它的空间位置仍将随着主动轴1和从动轴2的转动而发生变化。其中心的运动轨迹是一个半径为(o)的圆。其运动姿态则为无自转的章动。
附图2是中央连接器6实现无自转章动的技术原理图。在图上有四个不同的工作位置。在工作位置一，位于主动轴1上的一个参照点(c)以及位于中央连接器6的圆盘上的一条参照线(A-B)都处在它们与旋转中心相连的连线附近。(A-B)线在上而(C)点在下。在转动扭矩(T)的作用下，主动轴门)顺时针转动90度到了工作位置二。在转动过程中，与中央连接器6相连的滚动轴承9的外环随主动轴1一起旋转。同时在转动过然b中产生了一个磨擦扭矩(Tb)，此磨擦扭矩(Tb)通过滚动轴承9的内环而作用在中央连接器6上。在此磨擦扭矩(Tb)的作用下，中央连接器6开始自转。但是，安装在中央连接器6的圆盘上的两个橡胶密封件7和8限制了中央连接器6的自转运动。因为当中央连接器6转了一个小角度(a)后，两个橡胶密封件7和8也同时被扭转了一个小角度(a)。扭曲后的两个橡胶密封件7和8产生了一个恢复扭矩(Ts)。此恢复扭矩(Ts)的大小与扭转角度(a)成正比。当磨擦扭矩(Tb)与恢复扭矩(Ts)趋于平衡时，两个橡胶密封件7和8的扭转角度(a)不再增大，中央连接器6的自转运动也相应中止。在位置二，参照线(A-B)顺时针转动了一个小角度(a)，而参照点(C)则顺时针转动了90度，两者都偏离了原来与旋转中心相连的连线。在位置三，参照线(A-B)保持在原来的平衡位置上，但参照点(c)却又顺时针转动了90度。在这里应该指出，尽管参照线(A-B)在圆盘上的相对位置不变，中央连接器6的圆盘本身仍然在进行着无自转的章动。在位置四，参照线(A-B)的相对位置仍然不变，而参照点(c)则又顺时针转动了90度。在后续的工作过程中，中央连接器6的空间位置会发生变化，但其在空间的姿态基本保持不变。当工作停止后，磨擦扭矩(Tb)消失，在恢复扭矩(Ts)的作用下，两个橡胶密封件7和8回到原来没有被扭转的状态。扭转角(a)消失。在附图二中，(F)是主动轴1工作时所产生的作用力，此力作用在中央连接器6上并使其发生无自转的章动。标示在中心的箭头表明了此力在不同位置时的作用方向。
附图3是实施方案(一)中一个装置的外观图。组装后的整个旋转轴动力(扭矩)传递及无渗漏密封装置呈对称布置。应用时任何一边都可以是主动轴1，而另一边则为从动轴2。为了便于说明其工作原理，左边的转动轴被用作主动轴1，其工作压力为较低的大气压，而右边的转动轴被用作从动轴2，其压力为较高的工作流体压力。整个装置可以根据需要被固定在其它设备上。装置中使用了两根旋转轴1和2来完成动力(扭矩)的传递。其动力(扭矩)的传递以及无渗漏密封的原理与上述对附图1和附图二的描述相同。在无渗漏密封的结构上，两个橡胶密封件7和8将装置内部分隔成三个独立的空间。第一个空间内有主动轴1，第二个空间内有从动轴2，在介于两个橡胶密封件7和8之间的第三个空间内则安装了一个侍感器21和冷却装置22。工作时，大气被阻挡在第一个空间内，工作流体则被阻挡在第二个空间内。两种流体之间还隔着一个第三个空间，它们之间不存在传统的渗漏通道，这样就达到了旋转轴的无渗漏密封。第三个空间以及传感器21的设置是为了达到更加安全可靠的目的。通常，工作在较高压力下的从动轴2一端的橡胶密封件8先比较容易出问题，假如因此工作流体渗漏到第三个空间，安装在此空间内的传感器21可感应到空间内压力，温度及湿度等工作流体参数的变化，从而探测到渗漏的发生。此时传感器21可以输出一个控制信号以便采取相应的防范措施。另外，橡胶材料容易被拉伸但不易被压缩，这样处于第三个空间内的高压工作流体对主动轴1端的橡胶密封件7产生压缩现象，但由于此橡胶密封件7具备较强的抗压缩能力，此橡胶密封件7不会因为受压缩而轻易被损坏，这样就防止了高压工作流体进入第一个空间而泄漏到大气中。主动轴1和从动轴2上由于存在着一个偏心孔而导致了其工作时转动惯量的不平衡。通过对结构上的设计和加工可以对转动惯量的不平衡进行有效补偿。除了主动轴1和从动轴2外，影响转动惯量的不平衡的因素还有中央连接器6，橡胶密封件7和8以及工作流体本身。而工作流体的影响与其密度有很大的关系。为了适用于各种工作流体，本发明中对称地在主动轴1及从动轴2上配备了两个转动惯量平衡块。每个平衡块分别由一个平衡基座15或16和数个附加平衡块17或18所组成。平衡基座15和16主要用来补偿由于固定部件所产生的转动惯量的不平衡。其构造及尺寸可以通过相应的计算和实验来得到。而附加平衡块17和8则对不同的工作流体密度引起的转动惯量的不平衡进行有效补偿。附加平衡块17和8可采用不同的材料及尺寸。同时也能方便地安装到平衡基座15和16上或从上面卸下。这样就可通过调整有效地碱小乃之消除由于转动惯量的不平衡所带来的振动现象。由于高速运转中的滚动轴承9和10会产生高热，这样会影响橡胶密封件7和8的工作性能及使用寿命，因此有必要对中央连接接器6进行冷却。根据工作条件可以采用液态或气态冷却。对于尺寸较小的中央连接器6可利用独立而封闭的第三个空间直接让冷却介质在里面循环。如果中央连接器6的尺寸较大，可以在上面直接设置封闭的冷却通道，因为中央连接器6工作时只进行无自转的章动，可用两根柔性导管将其冷却通道与外罩上的冷却装置22相连。第三个空间内的传感器21此时也可以用来实施对温度的监控。
附图4是实施方案(一)中一个装置的密封结构外观图。两个橡胶密封件7和8用来消除传统的流体渗漏通道。橡胶密封件7和8分别被用来对主动轴1和从动轴2的密封。如果工作流体发生泄漏，首先必须从内部突破橡胶密封件8，进入第三个空间后，然后从外部突破橡胶密封件7，才能进入第一个空间而渗漏到大气中。橡胶密封件7和8的强度取决于所采用的材料，设计的尺寸以及制造的工艺。根据不同的工作要求可以进行针对性地设计和制造，从而达到理想的效果。因为中央连接器6的无自转章动只需要小幅度的径向位移空间，在满足了此条件后，可以尽量缩小中央连接器6和两个橡胶密封件7和8所在的工作空间，并且在两个橡胶密封件7和8外部空腔中充填适当的弹性材料。当两个橡胶密封件7和8的变形在空间上受到限制后，其抗压能力则会相应增强。附图五是实施方案(一)中一个装置的动力(扭矩)传递结构外观图。主动轴1和从动轴2工作在同一条中央转动轴线上。中央连接器6通过分别放置在两个偏心孔内的滚动轴承9和10与主动轴1和从动轴2连接在一起。因为中央连接器6的位置是偏心安装的，当主动轴1转动时，中央连接器6就如同一个机械键一样将动力(扭矩)从主动轴1传递到从动轴2，从而使从动轴2跟随主动轴1进行转动。
在附图5中，可以观察到中央连接器6工作时偏离了主动轴1和从动轴2共同的中央轴线。
附图6是实施方案(一)中一根旋转轴的外观示意图。主动轴1和从动轴2在结构上是相同的。因为此实施方案中的中央连接器6要分别插入主动轴1和从动轴2实现连接，在连接方式上可以称之为内连接式。要保证连接处的结构强度，主动轴1和从动轴2的端部需要做得比较粗大，因为还需要在其上开一个偏心圆孔，圆孔内分别放置一个滚动轴承9和10。滚动轴承9和10的外环与偏心圆孔的内壁紧密接触而不可转动。偏心圆孔外剩下的轴端应保留足够的材料厚度来满足相关的各种强度的要求。偏心圆孔底部也需要保留足够的材料厚度来满足相关的各种强度的要求。主动轴1和从动轴2需要有足够的长度以便在其上安装其它工作部件。工作时，参照附图1和附图2，主动轴1和从动轴2都环绕同一条中央轴线旋转，这样偏心圆孔中心的运动轨迹是一个以偏心垣(D)为半径的圆。扭矩(T)的作用在滚动轴承9和10上就转变为力矩作用的形式。此力矩的大小与扭矩(T)相同。力矩中的力(F)为作用在滚动轴承9和10上的径向力，力矩中的力臂则为偏心圆孔中心的偏心矩(D)。偏心矩(D)的大小需要有一个合理的范围。如果偏心矩(D)太大，转动惯量不平衡加剧，其平衡补偿结构在尺寸上也增大，整个装置也就变大。如果偏心短(D)太小，一则由于存在部件加工过程中的允许误差从而导致无法实现动力(扭矩)在主动轴1和从动轴2之间的传递，二则作用在滚动轴承9和10上的径向力(F)会超过其允许的承受能力而损坏滚动轴承9和10。因此针对不同的工作要求在选择偏心矩(D)时应综合考虑各种因素。
附图7是实施方案(一)中一个中央连接器的外观示意图。图示的中央连接器(6)是一段坚硬圆轴和一个坚硬圆盘的对称结合体。中央连接器6的两轴端分别与在主动轴1和从动轴2的偏心孔内的滚动轴承9和10的内环相连。工作时中央连接器6的第一个功能是如同一个机械键来实现动力(扭矩)在主动轴1和从动轴2之间的传递。中央连接器6的第二个功能是提供了一个承载两个橡胶密封件7和8的平台，在中央连接器6无自转章动的运动过程中实现了无磨擦和 无渗漏的密封。两个橡胶密封件7和8可以被无渗漏地固定在中央连接器6的圆盘上，这样就将有磨擦的动态密封转变成无磨擦的静态密封。同时两个橡胶密封件7和8所产生的抗扭转扭矩限制了中央连播器6的自转趋势，使中央连接器6只能沿着一个圆周形的运动轨迹进行无自转的章动。中央连接器6的无自转章动圆周形轨迹是整个发明的核心，因为足够大的圆周形轨迹半径保证了动力(扭矩)的完全传递，而无自转章动的运动方式则排除了两个橡胶密封件7和8无限度扭转的可能性，从而在构造上避开了传统的密封件与被密封体之间所存在的有磨擦的相对运动形式。
附图8是实施方案(一)中橡胶密封件7和8的外观示意图。橡胶密封件7和8由弹性材料制成，除了橡胶材料以外，还可用很多其它带弹性的化工材料。橡胶密封件7和8内部可采用添加纤维层进行加强，其外部可包扎柔软且高强度的纤维或金属网，这样使橡胶密封件7和8可以工作在较高的压力环境中。为了使橡胶密封件7和8具备更大的伸缩能力，同时减小其运动过程中受到拉伸的幅度，两个橡胶密封件7和8的外形可设计成波纹管状。工作时两个橡胶密封件7和8的一端被固定在中央连接器6的圆盘上，并随此中央连接器6的圆盘进行无自转的章动。两个橡胶密封件7和8的另一端则被固定在静止不动的旋转轴支撑部件11和12的内壁。由于两端都属于静态密封，所以可采用金属固定垫圈25和26及固定螺丝27进行加固，并可用适当的强力胶和密封剂来增强接触面的附着力和抗渗漏能力。
附图9是实施方案(一)中一个旋转轴支撑部件的外观示意图。旋转轴支撑部件11和12的中央分别有一个圆孔，圆孔内分别紧密安放一个滚动轴承3和4，用来支撑主动轴1和从动轴2。两个圆孔都处在同一条中央轴线上。旋转轴支撑部件11和12的内壁上有数个用于固定橡胶密封件7和8的固定螺孔。旋转轴支撑部件11和12的外壁上则有数个用于固定装置外罩盖13和14及转动惯量平衡块防护罩19和20的固定螺孔。
附图10是实施方案(一)中一个转动惯量平衡块的外观示意图。平衡块由平衡基座15和16，平衡基座固定螺丝，附加平衡块17和18，附加平衡块固定螺丝27等所组成。平衡块的作用是碱少乃之消除由于转动惯量不平衡所引起的振动现象。中央连接器6及橡胶密封件7和8被安装后，平衡基座15和16被用来补偿转动惯量的不平衡。附加平衡块17和18则由不同比重的材料及不同厚度的部件所组成。因为可以很方便地增加或减少，这样可以通过对转动惯量不平衡的微调补偿，有效地消除不同工作流体的影响，使振动现象碱至最低状态。
附图11是实施方案(一)中一个转动惯量平衡块防护罩的外观示意图。平衡块防护罩19和20分别被固定在旋转轴支撑件11和12的外壁，工作时是固定不动的。平衡块防护罩19和20由金属或其它坚固材料所制成，其作用是将转动惯量平衡块与外界隔开，达到安全及保护的作用。
附图12是实施方案(一)中一个金属固定垫圈的外观示意图。金属固定垫圈25和26分别被用来固定橡胶密封件7和8，使静态密封面更可靠和安全。
附图13是实施方案(一)中一个装置外罩的外观示意图。外罩5的两端通过两个外罩盖13和14分别与两个旋转轴支撑部件11和12相连，使主动轴1和从动轴2有了一个共同的工作基座。外罩5的另外一个功能是将整个动力(扭矩)传递及无渗漏密封装置的核心部件与外界隔离，保护其正常工作。另外安装在外罩5上的冷却装置22被用来冷却中央连接器6。安装在外罩5上的传感器21则被用来检测可能出现的渗漏，以便及时采取相应的防范措施。
附图14是实施方案(一)中一个装置外罩盖的外观示意图。外罩盖13和14分别将外罩5与两个旋转轴支撑部件11和(12)相连，从而使主动轴1和从动轴2在同一个工作基座上实现动力(扭矩)的完全传递。
附图15是实施方案(一)中一个橡胶垫圈的外观示意图。橡胶垫圈23，24，29和30被用于部件之间结合处的静态密封。在外罩5与外罩盖13和14之间以及旋转轴支撑部件11和12与外罩盖13和14之间，需要用橡胶垫圈23和24进行静态密封。在旋转轴支撑部件11和12与平衡块罩19和20之间需要用橡胶垫圈29和30实施静态密封。这样才能保证工作流体不会经由这些结合部而渗漏到装置外。
附图16是实施方案(一)中一个滚动轴承的外观示意图。图示的是一个滚珠轴承3，4，9和10。为了提高装置的承载能力，可以使用滚柱轴承或滚针轴承。这些轴承的使用将大大降低作用在中央连接器6上的磨擦扭矩，防止中央连接器6被意外卡住而跟随两根旋转轴1和2转动，导致两个橡胶密封件7和8被扭坏。
附图17是实施方案(一)中一个固定螺丝的外观示意图。使用固定螺丝27其目的是为了便于装置的拆装，维护保养以及更换有关轴承3，4，9和10和以及橡胶密封件7和8。图示的六角承窝螺栓比较坚固可靠。根据不同的设计也可以采用另外的固定方法及不同的部件。
附图18是实施方案(一)中一个传感器的外观示意图。图示的传感器21由感应元件及信号输出端所组成。信号的输出通常经由传感器21上的两个电极来实现。根据不同的工作流体检测参数可配置不同的传感器6，以便及时发现工作流体的渗漏。
附图19是实施方案(二)中一个装置的密封结构外观图。与前述的实施方案有所不同，本实施方案中的中央连接器6的连播方式可以被认为属于外连接式。因为中央连接器6所连接的是滚动轴承9和10的外环，而不是前述内连接式中的内环。主动轴1和从动轴2则分别与两个滚动轴承9和10的内环相连接。工作时两个滚动轴承9和10的内环跟随主动轴1和从动轴2转动，但两个滚动轴承9和10的外环则跟随中央连攘器6进行无自转的章动。由于动力(扭矩)的传动结构采用不同的连接方法，因此各相关部件的构造也存在很大的变化。此实施方案中的主动轴1和从动轴2在其一端被设计成2形的曲轴状，而这一端分别与两个滚动轴承9和10的内坏相连接。中央连接器6则被设计成圆管状。圆管的中段被堵住没有贯穿。圆管两端的内管壁则分别与两个滚动轴承9和10的外环紧密相连。圆管的管壁需保留足够的厚度，其抗弯曲强度需要大于主动轴1和从动轴2本身的相关强度。圆管中段的隔离墙则需要能承受设计的工作流体压力。旋转轴支撑件11和12的内侧也是一段圆管，里面紧密安放着两个滚动轴承3和4，分别被用来支撑主动轴1和从动轴2的细长轴体。旋转轴支撑件11和12分别通过外罩盖13和14与外罩5相连，从而使主动轴1和从动轴2有相同的中央轴线以及工作基座。在外罩盖13和14外则分别安装着两个平衡块15和16及与其相配的平衡块罩19和20，用来消除由于转动惯量不平衡所引起的振动现象。呈波纹管状的两个橡胶密封件7和8则分别被套在中央连接器6的两端以及两个旋转轴支撑件11和12的内侧圆管上。安装后用数个坚固的固定夹28进行加固。当主动轴1旋转时，由于其偏心曲轴端的中心运动轨迹为一个圆，因此与其相连的中央连接器6仍然会如同前述的实施方案一样沿着这个圆形轨迹进行无自转的章动。两个橡胶密封件7和8212作时由于受到滚动轴承9和10的磨擦扭矩(Tb)的作用而产生一个小角度(a)的扭转。被扭转后的两个橡胶密封件7和8会产生一个恢复扭矩(Ts)来抵抗滚动轴承9和10的磨擦扭矩(Tb)，当(Tb)和(Ts)趋于相等时，中央连接器6的自转趋势消失。两个橡胶密封件7和8的扭转角度(a)趋于稳定。这样使动力(扭矩)得到了完全传递，同时实现了无磨擦及无渗漏的密封。和前述的实施方案相类似，适当的强力胶和密封剂可用来加强静态密封的效果。与前述的实施方案不同，此实施方案中的转动惯量不平衡会更显著，因此其相应的补偿平衡装置也要增加。
附图20是实施方案(二)中一根旋转轴的外观示意图。旋转轴1和2的偏心距离(D)要能够满足动力(扭矩)传递的需要，同时也要考虑到滚动轴承3，4，9和10及主动轴1和从动轴2本身的有关强度要求。旋转轴1和2其轴端的扇形部份设计具备两个功能，其一是加强轴端的局部强度。其二是部份补偿工作时的转动惯量的不平衡。
附图21是实施方案(二)中一个中央连接器的外观示意图。这个当中不通的圆管状的中央连接器6其保留的管壁厚度应能满足有关的强度要求。根据两个橡胶密封件7和(8)不同的安装方法，也可在其中间位置设置一个坚固的固定用圆盘，类似于实施方案(一)。还可以有其它的固定方法。
附图22是实施方案(二)中一个橡胶密封件的外观示意图。两个波纹管状的橡胶密封件7和8其端部被固定夹28所固定。根据不同的设计也可以采用固定螺丝27及其它的固定方法。在外形上并不仅仅局限于波纹管状，还可以是波纹盘状以及其它形状，只要在工作过程中附合本发明所阐述的动力(扭矩)传递及无渗漏密封的技术原理。
附图23是实施方案(二)中一个橡胶密封件固定夹的外观示意图。橡胶密封件固定夹28被用于固定波纹管状的橡胶密封件7和8。根据不同的要求可采用固定或可调节的固定夹设计。
在本发明所阐述的旋转轴动力(扭矩)传递及无渗漏密封技术的原理基础上，根据工作环境的变化和要求，各有关部件的形态及其连接构造可以有很多不同的组合及变化，并不局限于上述的两种实施方案。例如，可以不用滚动轴承3，4，9和10而仅仅用其滚子部份，这样可缩小装置的尺寸。另外，在限制中央连接器6的自转方法上，除了利用橡胶密封件7和8本身的弹性恢复能力外，还可用一些辅助装置，如用弹簧进行拉伸约束，或让中央连接器6沿固定的圆周槽滚动或滑动等，这些方法都可以防止中央连接器6工作中发生不停自转的可能性。类似于上述的改变并不能改变本发明的核心，也就是用弹性密封件7和8本身做为隔离墙来彻底消除传统的流体渗漏通道，同时在弹性密封件7和8变形的允许范围内，实现动力(扭矩)在两根旋转轴1和2之间的完全传递。
权利要求
1.一种旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，用于实现在不同转速条件下的动力的扭矩的完全传递以及对旋转轴实施静态和动态的无渗漏密封；其特徵为中央连接器一端与主动轴紧密相连但可以自由旋转；中央连接器另一端与从动轴紧密相连但也可以自由旋转；主动轴的旋转运动通过中央连接器传递给从动轴；两个橡胶密封件其一端分别被固定在中央连接器的两边；两个橡胶密封件其另一端则分别被固定在静止不动的两个旋转轴支撑件的内壁；中央连接器在两个橡胶密封件的约束下只能沿着一个圆形轨迹进行无自转的章动，不发生自转不停的现象，因此两个橡胶密封件的被扭转角不会无限增加，从而不会损坏两个橡胶密封件本身；工作时，主动轴和从动轴有相同的中央轴线；两个橡胶密封件其各端部的固定方法做到了紧密，牢固而且无渗漏；其端部的密封属于静态密封，不存在接触面之间的相对运动；一个坚固的工作基座被用来支撑主动轴和从动轴，让主动轴的旋转通过中央连接器来带动从动轴跟随旋转；主动轴和从动轴的旋转是同步进行的；在主动轴和从动轴上，分别安装了两个转动惯量平衡块，被用来对由于中央连接器的偏心位置引起的转动惯量不平衡进行相应补偿；其补偿的效果可通过增减附加平衡块而进行调节，达到降低及消除装置中偏心结构所带来的振动现象。
2.如权利要求书1所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，其特徵是中央连接器通过一个低磨擦系数的滚动轴承与主动轴紧密相连接，主动轴其端部连接处有很高的局部强度。
3.如权利要求书1所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，其特徵是中央连接器通过一个低磨擦系数的滚动轴承与从动轴紧密相连播，从动轴其端部连接处有很高的局部强度。
4.如权利要求书1所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，其特徵是中央连接器与主动轴紧密相连接进行动力传递的部位有很高的抗弯曲局部强度和坚硬度。
5.如权利要求书1所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，其特徵是中央连接器与从动轴紧密相连接进行动力传递的部位有很高的抗弯曲局部强度和坚硬度。
6.如权利要求书1所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，其特徵是中央连接器上用来安装两个橡胶密封件的部位有很高的抗弯曲局部强度和坚硬度。
7.如权利要求书1所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，其特徽是有一个坚固的外罩被用作主动轴和从动轴共同的工作基座。
8.如权利要求书1所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，其特徵是在主动轴一边有一个抗渗漏且具备一定伸缩能力的弹性密封件。
9.如权利要求书1所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，其特徵是在从动轴一边有一个抗渗漏且具备一定伸缩能力的弹性密封件。
10.如权利要求书1所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，其特徵是在主动轴的支撑件上有一个圆孔，孔内紧密放置着一个滚动轴承，被用来支撑主动轴。
11.如权利要求书1所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，其特徵是在从动轴的支撑件上有一个圆孔，孔内紧密放置着一个滚动轴承，被用来支撑从动轴。
12.如权利要求书1所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，其特徵是在主动轴上装有一个转动惯量平衡基座，被用来补偿由于中央连接器的偏心位置引起的转动惯量的不平衡。
13.如权利要求书1所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，其特徵是在从动轴上装有一个转动惯量平衡基座，被用来补偿由于中央连接器的偏心位置引起的转动惯量的不平衡。
14.如权利要求书1所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，其特徵是在主动轴的转动惯量平衡基座上可加装附加平衡块，用来调节总的平衡状态，使振动现象得到完全控制。
15.如权利要求书1所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，其特徽是在从动轴的转动惯量平衡基座上可加装附加平衡块，用来调节总的平衡状态，使振动现象得到完全控制
16.如权利要求书1所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，用来对旋转轴实施静态和动态的无渗漏密封，并实现在不同工作转速状态下的动力的扭矩在旋转轴之间的完全传递，其特征是一根高强度的主动轴和一个低磨擦系数的滚动轴承提供了中央连接器与主动轴连接处的旋转自由度；一根高强度的从动轴和一个低磨擦系数的滚动轴承提供了中央连接器与从动轴连接处的旋转自由度；一个高强度和坚硬度的中央连接器用来完成动力的扭矩在主动轴和从动轴之间的传递；一个高强度和坚硬度的中央连接器用做安装两个弹性密封件的平台；一个坚固的外罩被用做主动轴和从动轴的共同工作基座；一个主动轴端的弹性密封件，具备一定的伸缩能力，被用于对主动轴的密封，其一端被紧密地安装在中央连播器上；一个从动轴端的弹性密封件，具备一定的伸缩能力，被用于对从动轴的密封，其一端被紧密地安装在中央连接器上；一个主动轴支撑件，内置一个滚动轴承，提供了主动轴工作时的支撑基座，并与主动轴端的弹性密封件紧密连接在一起；一个从动轴支撑件，内置一个滚动轴承，提供了从动轴工作时的支撑基座，并与从动轴端的弹性密封件紧密连接在一起；一个主动轴端的转动惯量平衡基座，被用于补偿由于中央连接器的偏心安装所引起的转动惯量的不平衡，被安装在主动轴上，其固定位置可调节；一个从动轴端的转动惯量平衡基座，被用于补偿由于中央连接器的偏心安装所引起的转动惯量的不平衡，被安装在从动轴上，其固定位置可调节；数个附加平衡块被安装在主动轴的转动惯量平衡基座上，其作用是对平衡状态进行调节；附加块所采用的材料及尺寸可以根据需要而调整；数个附加平衡块被安装在从动轴的转动惯量平衡基座上，其作用是对平衡状态进行调节；附加块所采用的材料及尺寸可以根据需要而调整。
17.如权利要求书16所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏完全密封技术，其特徵是在主动轴一边有一个外罩盖，被用来连接外罩以及主动轴的支撑件，从而提供了一个共同的工作基座；各部件的连接处都具备静态密封的性能。
18.如权利要求书16所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏完全密封技术，其特徵是在从动轴一边有一个外罩盖，被用来连接外罩以及从动轴的支撑件，从而提供了一个共同的工作基座；各部件的连接处都具备静态密封的性能。
19.如权利要求书16所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏密封技术，其特徵是在外罩上装有一个传感器，用来探测装置内可能发生的流体渗漏，以防万一；传感器本身可以被容易地更换。
20.如权利要求书16所示的旋转轴动力的扭矩传递及无渗漏完全密封技术，其特徵是在外罩上有两个循环冷却装置接口，被用来散发中央连接器以及所连接的滚动轴承工作时所产生的热量；从而保证两个橡胶密封件合理的工作温度，保护并延长其工作寿命。
全文摘要
本发明提供了一种旋转轴动力传递和无渗漏密封技术，其特征为中央连接器一端与主动轴紧密相连但可以自由旋转；中央连接器另一端与从动轴紧密相连但也可以自由旋转；主动轴的旋转运动通过中央连接器传递给从动轴；两个橡胶密封件其一端分别被固定在中央连接器的两边；两个橡胶密封件其另一端则分别被固定在静止不动的两个旋转轴支撑件的内壁；中央连接器在两个橡胶密封件的约束下只能沿着一个圆形轨迹进行无自转的章动，不发生自转不停的现象。本发明的优点在于具备渗漏探测功能，适用静态和动态的工作环境、不同的工作转速、适用不同的工作负载、不同的工作压力，维持密封件的工作温度，使密封件的工作时间更久和可靠。
文档编号F16J15/16GK1641249SQ20041004635
公开日2005年7月20日 申请日期2004年6月7日 优先权日2004年6月7日
发明者付晨光, 付卫 申请人:付晨光, 付卫