一种运动轴密封装置及密封方法与流程

本发明涉及一种密封装置与密封方法，特别涉及一种运动轴密封装置与密封方法。

背景技术：

现有技术中，无论是闸门的驱动轴、船舶的驱动轴、驱动泵阀开关的输出轴都需要长期在介质中工作(如液体中、气体中)，这种驱动轴一般被称为运动轴，运动轴的运动方式包括旋转运动和往复运动，可分别称为旋转运动轴和往复运动轴，运动轴用于驱动闸门的开闭或由船舶主机带动旋转轴及裸露在水中的螺旋桨进行推进，因此运动轴就具有近水端(或称为“密封介质侧”)和远水端(或称为“非密封介质侧”)，非密封介质侧是无流体的工作环境，密封介质侧则裸露在流体中，例如近水端裸露在水中。密封介质侧与非密封介质侧之间需要进行防漏隔离。

以闸门为例，在现有技术中，有一种钢坝闸门，其结构主要包括有底轴，底轴安装在河道底部固定设置的多个铰座上，底轴两端穿过河道两侧的墙体伸入到启闭机室内，启闭机室内设有启闭机，底轴两端经拐臂与启闭机相连，用于拦水的门叶焊接在底轴上。当启闭机工作时，可通过拐臂驱动底轴转动，使门叶立起拦水或放倒后放水。为避免河道内的水漏入启闭机室，底轴与墙体之间需要采用密封装置进行密封，密封填料的要求是保证底轴的旋转运动不受密封填料的影响又能实现旋转状态下的密封，同时也考虑价格和成本，因此，密封装置中的密封填料往往为软性材料，如橡胶材质的密封填料等，但这类材料寿命有限，随着钢坝使用时间增长，密封填料密封性下降，密封装置开始漏水，水由轴两端穿墙处进入启闭机室内，影响驱动机构的正常工作甚至发生事故。

现有的密封装置结构复杂，且没有解决在水下状态如何更换老化的密封材料的技术问题，钢坝闸门一旦投入使用，底轴长期都位于河底，更换底轴外的密封材料时，在水下环境不方便操作，把水抽干又不切实际，在更换密封材料时，由于河道内水压高于启闭机室内，密封装置一旦移走大量水会流入启闭机室内，增加更换的难度。

本发明提供了一种结构简单但效果良好的运动轴密封装置，且运动轴密封装置内的常用密封填料方便更换，为需要用到运动轴的设备(如船舶旋转轴)或工程上(如钢坝旋转轴)提供了很好的解决方案。

技术实现要素：

本发明提供了一种运动轴密封装置，应用于部分穿过介质的运动轴上，运动轴穿过介质和未穿过介质的交界位置使用本发明的密封装置密封，此外，密封装置内的密封材料可以更换。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种运动轴密封装置，具有基座，运动轴穿过基座，所述基座用于支撑运动轴；所述运动轴密封装置安装在运动轴外用于运动轴与基座之间的密封，运动轴密封装置包括：第一密封机构，第二密封机构；至少所述运动轴的一部分在流体空间外，在密封装置两侧位置形成密封介质侧和非密封介质侧；

所述第一密封机构包裹在所述运动轴外密封介质侧，所述第二密封机构包裹在所述运动轴外非密封介质侧，所述第二密封机构可拆卸；

所述第一密封机构包括至少两个状态：状态一，所述第一密封机构与运动轴设置为不密封，所述第二密封机构紧密包裹运动轴用于阻挡密封介质侧的流体流出；状态二，所述第一密封机构与所述运动轴设置为密封接触用于阻挡密封介质侧的流体流出。

进一步地，所述运动轴密封装置还包括固定套，所述固定套与所述基座之间密封；所述第一密封机构可移动，在状态一时，所述第一密封机构与固定套密封；在状态二时，所述第一密封机构与基座和运动轴密封。

进一步地，在状态一时，所述第一密封机构与固定套之间密封形成至少一个第三密封面，密封介质侧的流体被所述的第三密封面和所述的第二密封机构阻挡；在状态二时，所述第一密封机构与基座之间形成至少一个第一密封面，所述第一密封机构与运动轴之间形成至少一个第二密封面，密封介质侧的流体被所述的第一密封面和第二密封面阻挡。

进一步地，所述运动轴密封装置还包括第二连接件，所述固定套与所述基座可以通过第二连接件连接；或所述固定套与所述基座可以通过采用焊接连接；本发明固定套与基座也可以设置为一体结构，即固定套可以是基座的一部分。

进一步地，所述第一密封机构包括第一密封件、调节套，所述调节套与所述第一密封件连接，所述调节套可以轴向移动。

进一步地，所述运动轴密封装置还包括第一连接件，所述第一密封件与所述调节套通过第一连接件连接；或第一密封件与所述调节套通过焊接连接；本发明中，第一密封件和调节套可以设置为一体的结构。

进一步地，所述调节套设有调节件，所述调节件的一端作用在所述固定套上，所述调节件可以带动调节套沿轴向移动，所述调节套可以带动所述第一密封件移动。

进一步地，所述调节件包括调紧件和调松件，所述调紧件被配置为可带动所述调节套向密封介质侧移动，所述调节套带动所述第一密封件向密封介质侧移动；所述调松件被配置为，可带动所述调节套向非密封介质侧移动，所述调节套带动所述第一密封件向非密封介质侧移动。

进一步地，所述运动轴密封装置还包括螺栓，所述第二密封机构包括压盖和密封材料，所述压盖与所述调节套通过螺栓连接，所述密封材料填充在所述调节套和所述运动轴之间，并通过所述压盖压紧。本发明中，密封材料与调节套可以设置为接触，密封材料与调节套也可以设置为不接触。

进一步地，所述运动轴是旋转运动轴或往复运动轴。本发明中旋转运动轴为圆柱体，以圆柱体中心线为轴心，旋转运动轴围绕轴心旋转；本发明中往复运动轴为圆柱体，往复运动轴沿着平行于圆柱体轴向的方向运动。

进一步地，所述第一密封件的材料是铜、铜合金、铝、铝合金、钢、不锈钢、尼龙、工程塑料、改性尼龙中的一种或几种。

进一步地，所述密封材料是0型密封圈、唇形密封圈、方密封圈、遇水膨胀橡胶、v形组合密封圈或盘根中的一种或几种。

本发明还公开一种密封方法，包括如下步骤：

a.调节调紧件，第一密封机构向密封介质侧移动，第一密封机构挤压基座形成至少一个第一密封面，第一密封机构挤压运动轴形成至少一个第二密封面；

b.拆卸压盖，将第二密封机构中原有的密封材料取出，，对原有的密封材料进行维修或者更换；

c.放入维修或替换后的密封材料，安装压盖，将第二密封机构中的密封材料压紧实现密封；

d.调节调松件，第一密封机构向非密封介质侧移动，第一密封机构挤压固定套形成至少一个第三密封面。

此外，根据不同运动轴的用途和安装方式，运动轴可以是一端在流体空间内，一端在流体空间外，比如钢坝闸门的底轴应用中，底轴作为旋转运动轴一端在水体中，另一端在启闭机室内；运动轴也可以是一端在流体空间外，另一端与基座的临水界面齐平；运动轴也可以是中间的一部分在流体空间外，两端通过基座伸出到流体空间内，比如水陆两用车辆的陆地驱动轴，陆地驱动轴驱动轮子进行陆地行进，驱动轴中间在车体无水空间内，两端伸出车体外，在水中行进时，驱动轴两端处于水中。

本发明不但可以适用于钢坝闸门旋转运动轴的密封，还适用于船舶等涉水工程，如船舶驱动轴与螺旋桨连接处的防水，本发明的流体还包括食品、化工原料等，还可以用于气体的密封，即本发明在任何运动轴密封介质侧处于介质内，非密封介质侧需要处于介质外的情形均可适用。

本发明具有以下有益效果：

(1)方便替换第二密封机构内的日常用密封材料，替换时密封介质侧的流体被第一密封机构阻挡，不会渗入第二密封机构的位置，降低第二密封机构的维修难度。

(2)本发明可应用于钢坝闸门，维修时仍可确保启闭机室内的防水效果，替换第二密封机构内的密封材料时，河道内水也不会渗入启闭机室内，可以良好的保护启闭机室内机构，保证了启闭机室的安全和替换效率。

(3)正常状态时旋转运动轴可以自由旋转且启闭室内防水效果良好。旋转运动轴正常使用时，第一密封机构与运动轴不密封，依靠第二密封机构密封，旋转运动轴可以自由转动，河道内水不会渗入启闭机室内，密封效果良好。

(4)本发明应用于钢坝闸门后，钢坝闸门使用寿命延长。第一密封机构采用铜、铜合金、铝、铝合金、钢、不锈钢、尼龙、工程塑料、改性尼龙等不易老化、耐磨且具有韧性的材料，通过挤压产生实现密封，同时这些材料长期浸泡在水中也不容易老化，密封效果可以长期保持良好；钢坝闸门正常使用时，第一密封机构与运动轴不密封，密封装置主要依靠第二密封机构密封，第二密封机构的密封材料为橡胶，可以起到良好的防水效果且不影响旋转运动轴旋转，但橡胶材料容易老化，当第二密封机构中的密封材料老化时，可及时更换，因此钢坝闸门整体寿命延长。

(5)旋转运动轴密封件成本低。本发明可以仅在第一密封件的至少三个密封面的位置增设铜、铜合金、铝、铝合金、钢、不锈钢、尼龙、工程塑料、改性尼龙等材料，可有效降低成本，且达到良好的防水效果。

(6)本发明可以应用于使用运动轴场景的多种液体的密封，如食品、化工原料的密封。

(7)本发明还可应用于使用运动轴情形的气体密封。

附图说明

图1为本发明密实施例一整体结构示意图；

图2为图1中i部分的局部放大图，也是实施例一处于状态一的结构示意图；

图3为图1中ii部分的局部放大图，也是实施例一处于状态二的结构示意图；

图4为本发明实施例二整体结构示意图；

图5为图4中k向视图；

图6为图4中a部分的局部放大图，也是实施例二处于状态一的结构示意图；

图7为图4中b部分的局部放大图，也是实施例二处于状态二的结构示意图。

附图标记：

第一实施例：第一密封件1、固定套2、调节套3、第二密封机构4、压盖401、密封材料402、第一连接件5、第二连接件6、调节件7、调紧件701、调松件702、螺栓8、基座9、运动轴10、第一密封面11、第二密封面12、第三密封面13；

第二实施例：第一密封件21、固定套22、调节套23、第二密封机构24、压盖241、密封材料242、第一连接件25、第二连接件26、调节件27、调紧件271、调松件272、螺栓28、基座29、运动轴30、第一密封面31、第二密封面32、第三密封面33。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“靠近”、“远离”、“密封介质侧”、“非密封介质侧”、“一侧”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。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“套设”、“设有”、“安装”、“包裹”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通或两个结构的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图所示，本发明的技术方案作进一步的描述：

本发明的第一个实施例，如图1-3所示，运动轴密封装置具有基座9，运动轴10穿过基座9，所述基座9用于支撑运动轴10；所述运动轴密封装置安装在运动轴10外用于运动轴10与基座9之间的密封，运动轴密封装置包括：第一密封机构，第二密封机构4；所述运动轴10一端延伸至流体空间内，另一端延伸至流体空间外，在密封装置两侧形成密封介质侧和非密封介质侧；

所述第一密封机构包裹在所述运动轴10外密封介质侧，所述第二密封机构4包裹在所述运动轴10外非密封介质侧，所述第二密封机构4可拆卸；

运动轴密封装置还包括固定套2，所述固定套2设置于所述第一密封机构的外周，所述固定套2与所述基座9之间密封；

第一密封机构包括至少两个状态：在状态一时，所述第一密封机构与固定套2密封，第一密封机构与运动轴10不密封；在状态二时，所述第一密封机构与基座9和运动轴10密封，用于阻挡密封介质侧的流体流出。

进一步的，第一密封机构包括第一密封件1、调节套3，所述调节套3可以轴向移动；

第一密封件1可以移动，在状态一时，所述第一密封件1与固定套2之间密封形成至少一个第三密封面13，密封介质侧的流体被所述的第三密封面13和第二密封机构4阻挡；在状态二时，所述第一密封件1与基座9之间形成至少一个第一密封面11，所述第一密封件1与运动轴10之间形成至少一个第二密封面12，密封介质侧的流体被所述的第一密封面11和第二密封面12阻挡，进一步的，所述运动轴10上具有凹陷，凹陷的形状不限，包括台阶形、锥面形、曲面形等，第二密封面12与运动轴10的轴向呈现一定角度。

进一步的，所述调节套3与所述第一密封件1通过第一连接件5连接，或采用焊接连接。

进一步的，所述固定套2与所述基座9通过第二连接件6连接，或采用焊接连接。

进一步的，所述调节套3设有调节件7，所述调节件7的一端作用在所述固定套2上，所述调节件7可以带动调节套3沿轴向移动，所述调节套3可以带动所述第一密封件1移动。

进一步的，所述调节件7包括调紧件701和调松件702，所述调紧件701被配置为可带动所述调节套3向密封介质侧移动，所述调节套3带动所述第一密封件1向密封介质侧移动；调松件702被配置为可带动所述调节套3向非密封介质侧移动，所述调节套3带动所述第一密封件1向非密封介质侧移动，或者所述调节套3带动第一连接件5向非密封介质侧移动，第一连接件5再带动第一密封件1向非密封介质侧移动。

调节套进一步的，所述运动轴密封装置还包括螺栓8，所述第二密封机构4包括压盖401和密封材料402，所述压盖401与所述调节套3通过螺栓8连接，所述密封材料402填充在所述调节套3和所述运动轴10之间，并通过所述压盖401压紧。密封材料402与调节套3可以设置为接触，也可以设置为不接触。密封材料402可以设置为一种或多种。

进一步的，运动轴10是旋转运动轴或往复运动轴。进一步的，运动轴为圆柱体。

进一步的，所述第一密封件1的材料是铜、铜合金、铝、铝合金、钢、不锈钢、尼龙、工程塑料、改性尼龙中的一种或几种。

进一步的，密封材料402是0型密封圈、唇形密封圈、方密封圈、遇水膨胀橡胶、v形组合密封圈或盘根中的一种或几种。

本发明的第二种实施例，如图4-7所示，运动轴密封装置具有基座29，运动轴30穿过基座29，所述基座29用于支撑运动轴30；所述运动轴密封装置安装在运动轴30外用于运动轴30与基座29之间的密封，运动轴密封装置包括：第一密封机构，第二密封机构24；所述运动轴30一端延伸至流体空间内，另一端延伸至流体空间外，在密封装置两侧位置形成密封介质侧和非密封介质侧；

所述第一密封机构包裹在所述运动轴30外密封介质侧，所述第二密封机构24包裹在所述运动轴30外非密封介质侧，所述第二密封机构24可拆卸；

运动轴密封装置还包括固定套22，所述固定套22设置于所述第一密封机构的外周，所述固定套22与所述基座29之间密封；

第一密封机构包括至少两个状态：在状态一时，所述第一密封机构与固定套22密封，第一密封机构与运动轴30不密封；在状态二时，所述第一密封件与基座29和运动轴30密封，用于阻挡密封介质侧的流体流出。

进一步的，第一密封机构包括第一密封件21、调节套23，所述调节套23可以轴向移动；

第一密封件21可以移动，在状态一时，所述第一密封件21与固定套22之间密封形成至少一个第三密封面33，密封介质侧的流体被所述的第三密封面33和第二密封机构24阻挡；在状态二时，所述第一密封件21与基座29之间形成至少一个第一密封面31，所述第一密封件21与运动轴30之间形成至少一个第二密封面32，密封介质侧的流体被所述的第一密封面31和第二密封面32阻挡，进一步的，运动轴30的外表面没有凹陷或凸起，第二密封面32与运动轴30的轴向平行。

进一步的，调节套23与所述第一密封件21通过第一连接件25连接，或采用焊接连接。

进一步的，固定套22与所述基座29通过第二连接件26连接，或采用焊接连接。

进一步的，所述调节套23设有调节件27，所述调节件27的一端作用在所述固定套22上，所述调节件27可以带动调节套23沿轴向移动，所述调节套23可以带动所述第一密封件21移动。

进一步的，所述调节件27包括调紧件271和调松件272，所述调紧件271被配置为可带动所述调节套23向密封介质侧移动，所述调节套23带动所述第一密封件21向密封介质侧移动,进一步的，所述第一密封件21还可以轻微向靠近运动轴30的方向移动；所述调松件272时被配置为可带动所述调节套23向非密封介质侧移动，所述调节套23带动所述第一密封件21向非密封介质侧移动，或者所述调节套23带动第一连接件25向非密封介质侧移动，第一连接件25再带动第一密封件21向非密封介质侧移动，进一步的，所述第一密封件21还可以轻微向远离运动轴30的方向移动。

进一步的，如图5所示，所述调紧件271和所述调松件272间隔分布。

进一步的，所述运动轴密封装置还包括螺栓28，所述第二密封机构24包括压盖241和密封材料242，所述压盖241与所述调节套23通过螺栓28连接，所述密封材料242填充在所述调节套23和所述运动轴30之间，并通过所述压盖241压紧。密封材料242与调节套23可以设置为接触，也可以设置为不接触。密封材料242可以设置为一种或多种。

进一步的，所述运动轴30是旋转运动轴或往复运动轴。

实施例二的中第一密封件21和密封材料242的材料可以采用实施例一中的材料。

进一步的，运动轴30是旋转运动轴或往复运动轴。进一步的，运动轴为圆柱体。

第三个实施例为使用本发明运动轴密封装置的密封方法，使用实施例一的运动轴密封装置实现密封，包括如下步骤：

a.调节所述调紧件701，所述调节套3向密封介质侧方向移动，所述调节套3带动所述第一密封件1向密封介质侧移动，所述第一密封件1与基座9挤压形成至少第一密封面11；所述第一密封件1与运动轴10挤压形成至少第二密封面12，当第一密封面11和第二密封面12阻隔密封介质侧的流体后，停止调节调紧件701并固定调紧件701的位置；

b.将压盖401拆卸，将第二密封机构2原有的密封材料402取出，对原有的密封材料402进行维修或者更换；

c.放入维修或替换后的密封材料，安装压盖401，将第二密封机构2中的密封材料压紧实现密封；

d.调节所述调松件702，所述调节套3向非密封介质侧方向移动，所述调节套3带动所述第一密封件1向非密封介质侧移动，所述第一密封件1挤压固定套2形成至少第三密封面13。

进一步的，压盖401可以通过螺栓8拆卸和安装。

调节所述调节套3时，可以由调节套3直接带动第一密封件1移动，也可以由调节套3带动第一连接件5再带动第一密封件1移动；调节所述调紧件701时，最终让第一密封件1达到状态二，由第一密封面11和第二密封面12实现密封；调节所述调松件702时，最终让第一密封机构达到状态一，由第三密封面13和第二密封机构的密封材料402实现密封。

使用实施例二的运动轴密封装置实现密封，包括如下步骤：

a.调节调紧件271，所述调节套23向密封介质侧方向移动，所述调节套23带动所述第一密封件21向密封介质侧移动，进一步的第一密封件21还可以轻微的靠近运动轴30的方向移动，第一密封件21挤压基座29形成至少第一密封面31，第一密封件21挤压运动轴30形成至少第二密封面32，当第一密封面31和第二密封面32阻隔密封介质侧的流体后，停止调节调紧件271并固定调紧件271的位置；

b.拆卸压盖241，将第二密封机构24中原有的密封材料242取出，对原有的密封材料进行维修或者更换；

c.放入维修或替换后的密封材料，安装压盖241将第二密封机构中的的密封材料压紧实现密封；

d.调节调松件272，所述调节套23向非密封介质侧方向移动，所述调节套23带动所述第一密封件21向非密封介质侧移动，进一步的第一密封件21还可以轻微的向远离运动轴30的方向移动，第一密封件21挤压固定套22形成至少第三密封面33。

进一步的，压盖241可以通过螺栓28拆卸和安装。

以上实施例的技术效果，可推广到船舶驱动轴与螺旋桨连接处的防水，以及运动轴非密封介质侧需要防水的任何涉水工程，延长密封机构的寿命，便于密封材料的更换维修。本发明还可以推广应用于气体的密封，如化工气体的密封等。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变换，应视为本发明的保护范围。