平衡膜-阻隔体协同型密封系统的制作方法

专利名称:平衡膜-阻隔体协同型密封系统的制作方法
技术领域：
密封(F16)有些机器工作时，机壳壁面被运动部件所贯穿，这时若机壳内外存在压力差，就会有流体工质经过贯穿部分的间隙进出机壳。这个传质过程常会对机器或外界产生有害的作用。现有密封技术采用①在间隙部分放入填料的填料密封，②设计平面贴合的端面保证间隙最小的机械密封，③增加浮动环提高流动阻力的浮动密封，④把间隙设计成多次曲折形状的迷宫密封。所有这些密封技术都无一例外地在运动部件与机壳间的间隙处采取密封措施，提高流动阻力，因此无法使上述传质过程完全中止，特别是长时间积累的漏泄量仍是可观的。当这种漏泄会给机器或外界带来严重的有害影响时，目前尚无可靠的密封技术对付。
有些情况下，机壳内外压力差不是机器正常工作的必要条件，仅仅由于与机器工作无关的其它原因，机壳内外产生了一定的压差，本发明的目的是在这类有运动部件贯穿的密封系统中，通过使机壳内外压力随时平衡而使传质过程中止，保证漏泄量减至微小程度。
本发明一反过去在机壳漏泄间隙处采用单方面治理达到堵漏的传统做法，而是配合传统密封措施，另外在机壳的其余部分上附加一个结构即平衡膜，利用它与常规阻隔体密封协同作用来保证机壳内外压力始终平衡，由此达到减少泄漏至最小量。
本发明的结构原理如附图一所示，其中(1)是阻隔体密封，(2)是机器，(3)是机壳，(4)是固体填充物，(5)是化学吸附剂，(6)是剩余空间，(7)是柔性平衡膜，(8)是可变容积。
这种协同型密封系统适用于初始状态下机壳(3)内外压力平衡的情形时，机器(2)在工作时机壳(3)内外压力产生了波动，从而在阻隔体密封(1)处形成压力差，在此压力差作用下，机壳(3)内外流体发生交流，即产生了传质过程，如果在此传质过程中，包含在机壳(3)内部或外部的流体中具有某些有害物质，它们会使机器或者外界环境发生危害，这时就可通过在机壳(3)的壁面上加设由柔性不透质(气或液)的膜匣即柔性平衡膜(7)形成一个附加的可变容积(8)，如果外界压力升高或机壳(3)内压力下降，柔性平衡膜(7)在内外压差作用下使可变容积减小，根据物理学的波义耳定律机壳(3)内的压力便提高到与外界压力相同的地步，如果外界压力减小或机壳内压力升高，柔性平衡膜(7)在内外压力差作用下使可变容积增大，依据波义耳定律，机壳(3)内的压力立即减小到与外界压力相同，这样就保证了整个工作过程中机壳(3)内外的压力始终平衡，从而在传统的阻隔体密封(1)处无法形成压力差，确保外界与机壳(3)内不发生传质过程，有害物质也就不会出入机壳(3)。
上面在阐明这种协同型密封系统原理时用到了波义耳定律，这是指机壳(3)内外的工质是气体而言，若同是液体，这种结构也一样有效，但平衡膜这时传递了流体静压力，根据流体力学原理，静压在流体介质中是均匀传递的，亦即巴斯噶原理，平衡膜的结构与材料保证了内外压应力之差是十分微小的，因而密封效果有一样有效的。
当机壳(3)内外的工质为气体时，为了减小可变容积(8)应当在机壳(3)内放入尽量多的固体填充物(4)以求尽量减小机壳(3)内的剩余空间(6)，因为按照波义耳定律，可变容积(8)的大小取决于内外压力差的波动最大范围和机壳(3)内初始剩余空间的大小。
当机器(2)可能受到外界有害物质侵入时，尚可在机壳(3)内放置少量的化学吸附剂(5)，以吸附外界可能侵入的微量有害物质。
当外界可能受到机内排出的有害物质时，则可在外界加设过泸器(图中未画入)。
本发明的特有内容集中在柔性平衡膜(7)所包围成的可变容积(8)的作用上，由它协同传统密封保证高品质的密封指标。
本发明利用物理学简单的原理，提出结构简单，作用可靠的系统方案，与现有密封技术相比，主要特点如下1.漏泄量极低，特别是长时间积累漏泄量是现有密封技术无法相比的;
2.结构简单易行;
3.作用安全可靠;
4.有很好的节能效果，平衡膜的运动几乎是无摩擦的;
5.通用性强，利用本发明的原理与结构方案可解决不同对象的密封与安全要求;
6.实施技术要求一般，并无特殊的材料或工艺要求;
7.无易耗磨蚀部件的添加，保证了密封系统的寿命较长;
8.不管被密封工质是气体还是液体，都有同样可靠的功能。
与现有密封技术相比，本发明的重大作用在于保证通过机壳间隙处的长时间积累漏泄量及其造成的有害物通过机壳间隙的传递量达到最小的程度，有害物倒如空气的水汽使机器锈蚀，空气中的灰尘使机件磨蚀或失去应有功能，空气中的腐蚀性气体成分(如钢厂或化工厂附近)腐蚀机器，机器内产生的毒性物质(如臭氧等)造成环境公害，机壳内的放射性成份外泄等。
图二是本密封系统在手表中应用的具体实例。图二中所示为手表的一个剖面。其中，(11)是表壳，(12)是手柄孔，(13)是后盖，(14)是薄园环，(15)是均压孔，(16)是薄膜，(17)是“0”形圈，(18)是放进表芯的空间。
手表的外壳是要求密封的，以防水汽与灰尘，减少机件锈蚀与磨损。由于上发条和调正时针，分针位置之需，在表壳(11)的手柄孔(12)处，虽有橡皮圈压紧，总是不可能完全密封的，当白天戴在手上时，手表温度上升，内部的空气压力增高，空气缓慢地从手柄孔(12)处漏出，晚上取下手表随着温度下降，表壳(11)内压力减小，外界的空气渐渐经手柄孔(12)漏入，最后机内外压力达到平衡，在此过程中就带入了水汽和灰尘，这些水汽、灰尘一旦进入机内，就与机件吸附不再排出，如此日复一日，经月累年，表壳(11)内积累了灰尘。而水汽则与机件发生化合反应，造成机件表面锈蚀，现在采用本密封系统，在表壳后盖(13)内加两个相同的薄园环(14)，中间用密封胶胶合一张无孔薄膜(16)(例如厚度为60微米的铝箔)而形成一体，薄园环(14)上下均有“O”形圈(17)与表芯及后盖(13)内面压紧，当表内压力上升时，薄膜(16)向后盖(13)膨胀，后盖(13)上开有一均压孔(15)与外界连通，空气就不再通过(12)处漏出。同样，表内压力下降时，在外界大气通过均压孔(15)作用于薄膜(16)，薄膜(16)朝表芯方向运动，表内的压力就恢复与外界大气压相同。于是，手柄孔(12)处就不会发生水汽，灰尘随空气一起进入表壳(11)的情况，也就达到了保护表内机件的密封目的。
权利要求
1.一类有运动件贯穿的密封系统，其特征在于仅仅借助附加的平衡膜结构协同阻隔性密封来达到密封目的。
2.根据权利要求
1所述的密封系统，其特征在于，该密封系统应用在手表中时，是由表壳(11)，手柄孔(12)，后盖(13)，薄园环(14)，均压孔(15)，薄膜(16)，“O”形圈(17)等所组成。
专利摘要
平衡膜——阻隔体协同型密封技术一反过去在机壳漏泄间隙处采用单方面治理达到堵漏的传统做法，而是配合常规密封措施，另外在机壳的其余部分上附加一个结构即平衡膜与常规阻隔体密封协同作用来保证机壳内外压力始终平衡，达到减少泄漏的目的。本密封系统具有广泛的实施意义，例如，可用于手表的密封等。该密封系统结构简单，安全可靠和节约能量消耗。
文档编号G04B37/10GK87103892SQ87103892
公开日1988年12月21日 申请日期1987年5月27日
发明者陆逢升 申请人:西安交通大学