一种主动式自平衡自保护智能的密封系统的制作方法

本发明涉及密封技术领域，具体为一种主动式自平衡自保护智能的密封系统。

背景技术：

密封有两种：静密封和动密封。现有静密封主要有法兰连接垫片密封、自紧密封、0型环密封、胶密封、填料密封和直接接触密封等；动密封主要有毛毡密封、软填料密封、挤压密封、唇形密封、油性密封、涨圈密封、机械密封、浮动环密封、迷宫密封和离心密封等。目前的所有动、静密封类型几乎能够满足工业设备和仪器的需求。然而，现有密封及技术存在如下几点不足：一是密封的等级受环境压力约束较大，即环境压力大则密封等级也得随之提高，受到空间和等级限制，难度极大；二是密封失效后，对密封腔没有补救或保护措施，密封腔中极易进入环境流体，腔体受到污染，将导致一系列问题；三是密封失效的检测相对滞后，有些密封问题造成设备工作效能下降或不工作，通过检查才能知道是密封失效所致；四是当密封体在复杂的受力和恶劣的工作环境中工作时其性能往往无法满足要求。

在拉、压、弯、扭、剪等复杂交变应力作用下的动静密封效果，在水、泥浆等恶劣的工作环境中其动静密封受到极大考验。如果要密封两部件中没有需要绝缘的器件，密封失效后更换密封件即可再次使用，不会对仪器设备造成太的损伤；但若密封的腔体中有较昂贵的电子元件、器件和电执行元件，必需要有专门的有效的密封手段和方法来应对，否则损失将十分惨重。因此，研究在复杂恶劣环境下的密封及技术十分必要，意义重大，故本发明设计一种主动式自平衡自保护智能的密封系统来解决上述问题。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种主动式自平衡自保护智能的密封系统，解决了现有的仪器设备密封部件在复杂恶劣环境下工作时安全性和稳定性较低，仪器设备容易损伤的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种主动式自平衡自保护智能的密封系统，包括密封腔体和环境腔体，所述密封腔体设置在环境腔体的内部，所述密封腔体的内部下端固定有压力平衡储液腔，所述压力平衡储液腔内设置有蓄能气体包，所述压力平衡储液腔的上部出口与遥控电磁开关的一端固定连接，所述遥控电磁开关的另一端与潜水液压泵固定连接，所述密封腔体的上端设置有运动部件，所述运动部件的一端插入密封腔体内，所述运动部件的另一端设置在密封腔体外，且所述运动部件与密封腔体之间设置有动密封，所述运动部件的四周设置有自保护密封支撑，所述自保护密封支撑通过自保护密封支撑固定螺栓固定在密封腔体的上端面上，所述自保护密封支撑的内部设置有自保护密封气囊，且所述密封腔体的上端面外部盲孔内固定有环境压力传感器，所述密封腔体的上端面通孔内固定有密封腔压力传感器，所述密封腔压力传感器的探头插入至密封腔体内，所述密封腔压力传感器的上方设置有自保护气体发生壳体，所述自保护气体发生壳体亦固定在密封腔体的上端面上，所述自保护气体发生壳体内分别设置有自保护气体药品和自保护发热电阻丝。

优选的，所述自保护密封支撑包括支撑上盖、支撑中部环、支撑通孔、支撑下盖、固定螺栓通孔和自保护密封气囊气咀通孔，所述自保护密封气囊包括自保护密封气囊外腔体、自保护密封气囊气咀、自保护密封气囊内外腔体连通孔和自保护密封气囊内腔体，所述支撑上盖的下底面分别与自保护密封气囊外腔体的上平面和自保护密封气囊内腔体的上平面弹性接触紧配合，所述支撑下盖的上顶面分别与自保护密封气囊外腔体的下平面和自保护密封气囊内腔体的下平面弹性接触紧配合，所述自保护密封气囊扣入支撑中部环内，所述支撑通孔与自保护密封气囊内外腔体连通孔相配合，所述自保护密封气囊内外腔体连通孔穿过支撑通孔并将自保护密封气囊外腔体与自保护密封气囊内腔体连通起来，所述自保护密封支撑固定螺栓插入固定螺栓通孔内并将支撑上盖和支撑下盖固定起来，所述自保护密封气囊气咀通孔与自保护密封气囊气咀相配合，所述自保护密封气囊气咀穿过自保护密封气囊气咀通孔并与自保护气体发生壳体固定连接。

优选的，所述自保护密封支撑设置为圆环形，且所述自保护密封支撑的内外两侧面上均设置有支撑中部环，内外两个所述支撑中部环内分别设置有自保护密封气囊内腔体和自保护密封气囊外腔体。

优选的，所述自保护密封气囊内外腔体连通孔设置有若干个，若干个所述自保护密封气囊内外腔体连通孔沿圆周均匀设置在自保护密封气囊外腔体与自保护密封气囊内腔体之间。

优选的，所述密封腔体和压力平衡储液腔中均充满绝缘液。

优选的，所述蓄能气体包的体积随着压力平衡储液腔内压力的大小而缩小和增大，其体积在标准大气压下为压力平衡储液腔容积的1/4-3/4。

优选的，所述自保护气体药品设置为一种碳酸盐、硝酸盐类固体材料。

优选的，所述密封腔体的上端面亦固定有静密封盖，所述静密封盖与密封腔体之间设置有静密封。

(三)有益效果

本发明提供了一种主动式自平衡自保护智能的密封系统，具备以下有益效果：

本发明通过环境压力传感器和密封腔压力传感器检测到密封腔体的压力与环境腔体压力，采用压力平衡系统和密封腔内预值压力的手段实现腔体内外的压力自平衡，采用密封腔内的压力高于环境压力的手段实现当密封失效后能主动的有效的保证密封腔内的贵重电子元器件不被受到污染或损坏，采用自保护密封气囊使失效的动密封部位重新密封起来，更好地保护仪器设备密封腔内的部件不受损伤。

附图说明

图1为本发明实施例中主动式自平衡自保护智能密封的总装配体正视截面图；

图2为本发明实施例中主动式自平衡自保护智能密封的总装配体俯视图；

图3为本发明实施例中主动式自平衡自保护智能密封的总装配体左视截面图；

图4为本发明实施例中图3中h区域截面局部放大图；

图5为本发明实施例中图3中f区域截面局部放大图；

图6为本发明实施例中自保护密封机构俯视截面图；

图7为本发明实施例中自保护密封支撑正视图；

图8为本发明实施例中自保护密封支撑俯视图；

图9为本发明实施例中自保护密封支撑俯视截面图；

图10为本发明实施例中自保护密封气囊正视图；

图11为本发明实施例中自保护密封气囊俯视图。

图中附图标记为：

1、密封腔体；2、压力平衡储液腔；3、蓄能气体包；4、遥控电磁开关；5、潜水液压泵；6、运动部件；7、动密封；8、自保护密封支撑；9、自保护密封气囊；10、环境压力传感器；11、密封腔压力传感器；12、自保护气体发生壳体；13、自保护气体药品；14、自保护发热电阻丝；15、静密封盖；16、静密封；17、环境腔体；18、自保护密封支撑固定螺栓；801、支撑上盖；802、支撑中部环；803、支撑通孔；804、支撑下盖；805、固定螺栓通孔；806、自保护密封气囊气咀通孔；901、自保护密封气囊外腔体；902、自保护密封气囊气咀；903、自保护密封气囊内外腔体连通孔；904、自保护密封气囊内腔体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-11所示，本发明提供一种技术方案：一种主动式自平衡自保护智能的密封系统，包括密封腔体1和环境腔体17，密封腔体1设置在环境腔体17的内部，环境腔体17是仪器设备的工作环境，该环境的压力随时间、深度的不同在随时动态变化，密封腔体1中充满绝缘液，绝缘液中放入各种电子元件和器件，也为压力平衡储液腔2、蓄能气体包3、遥控电磁开关4、潜水液压泵5、运动部件6和密封腔压力传感器11提供绝缘的密闭空间，通过系统检测和控制，使密封腔体1内的部分压力自动平衡掉环境腔体17内的压力，让其内的液体压力值始终高于环境腔体17的压力值0.5-2mpa，如此，即使密封系统的密封圈失效后，也是绝缘液体主动从密封腔体1向环境腔体流17，短时间内环境腔体17内的流体无法进入密封腔体1内，故既有效保护了密封腔体1内的电子元器件，又实现了智能化调节密封腔体1内压力值，使整个密封系统不管在外界环境压力如何变化都能保持其较低的密封等级的目的，密封腔体1的内部下端固定有压力平衡储液腔2，压力平衡储液腔2中亦充满绝缘液，其内预压力值较密封腔体1内的压力值高，具体值要根据密封等级的不同有所差别，一般为1-105mpa，其目的是为密封腔体1内输入或抽出绝缘液体以使密封腔体1内的压力值达到系统的动态设置值，压力平衡储液腔2内设置有蓄能气体包3，蓄能气体包3的体积随着压力平衡储液腔2内压力的大小而缩小和增大，其体积在标准大气压下为压力平衡储液腔2容积的1/4-3/4，压力平衡储液腔2的上部出口与遥控电磁开关4的一端固定连接，遥控电磁开关4的另一端与潜水液压泵5固定连接，通过无线发送控制信号对遥控电磁开关4实施开或关动作，潜水液压泵5有两个口，一个口与遥控电磁开关4固定连接，另一个口自由状态，该潜水液压泵5既可将压力平衡储液腔2中的绝缘液体泵入到密封腔体1中，又可逆向把密封腔体1中的绝缘液体泵入到压力平衡储液腔2中，其作用是通过可逆抽吸输送绝缘液在压力平衡储液腔2和密封腔体1之间，动态调整密封腔体1内的压力，使密封腔体1内的压力与环境腔体17的压力始终保持可控的平衡状态，密封腔体1的上端设置有运动部件6，运动部件6的一端插入密封腔体1内，运动部件6的另一端设置在密封腔体1外，且运动部件6与密封腔体1之间设置有动密封7，通过动密封7隔断环境腔体17的液体和密封腔体1的液体，从而实现密封，运动部件6的四周设置有自保护密封支撑8，自保护密封支撑8通过自保护密封支撑固定螺栓18固定在密封腔体1的上端面上，自保护密封支撑8的内部设置有自保护密封气囊9，且密封腔体1的上端面外部盲孔内固定有环境压力传感器10，环境压力传感器10的主要作用是适时检测环境的压力值，密封腔体1的上端面通孔内固定有密封腔压力传感器11，密封腔压力传感器11的主要作用是适时检测密封腔体1内的绝缘液压力值，密封腔压力传感器11的探头插入至密封腔体1内，密封腔压力传感器11的上方设置有自保护气体发生壳体12，自保护气体发生壳体12亦固定在密封腔体1的上端面上，自保护气体发生壳体12内分别设置有自保护气体药品13和自保护发热电阻丝14，如果电源为外置储电池，则自保护气体发生壳体12的侧面要布置有两个电源线孔，如果电源为内置储电电源则不需要再布置电源线孔，自保护气体药品13设置为一种碳酸盐、硝酸盐类固体材料，自保护气体药品13受热后快速分解出大量气体，这些气体在有限空间内产生较大的压力，并经自保护密封气囊气咀902进入到自保护密封气囊外腔体901和自保护密封气囊内腔体904内，密封腔体1的上端面亦固定有静密封盖15，静密封盖15与密封腔体1之间设置有静密封16；

自保护密封支撑8包括支撑上盖801、支撑中部环802、支撑通孔803、支撑下盖804、固定螺栓通孔805和自保护密封气囊气咀通孔806，自保护密封气囊9包括自保护密封气囊外腔体901、自保护密封气囊气咀902、自保护密封气囊内外腔体连通孔903和自保护密封气囊内腔体904，支撑上盖801的下底面分别与自保护密封气囊外腔体901的上平面和自保护密封气囊内腔体904的上平面弹性接触紧配合，支撑下盖804的上顶面分别与自保护密封气囊外腔体901的下平面和自保护密封气囊内腔体904的下平面弹性接触紧配合，自保护密封气囊9扣入支撑中部环802内，自保护密封支撑8设置为圆环形，且自保护密封支撑8的内外两侧面上均设置有支撑中部环802，内外两个支撑中部环802内分别设置有自保护密封气囊内腔体904和自保护密封气囊外腔体901，支撑中部环802起到限位作用，使自保护密封气囊9只能向径向单向弹性延伸，支撑通孔803与自保护密封气囊内外腔体连通孔903相配合，自保护密封气囊内外腔体连通孔903穿过支撑通孔803并将自保护密封气囊外腔体901与自保护密封气囊内腔体904连通起来，自保护密封气囊内外腔体连通孔903设置有若干个，若干个自保护密封气囊内外腔体连通孔903沿圆周均匀设置在自保护密封气囊外腔体901与自保护密封气囊内腔体904之间，自保护密封支撑固定螺栓18插入固定螺栓通孔805内并将支撑上盖801和支撑下盖804固定起来，自保护密封气囊气咀通孔806与自保护密封气囊气咀902相配合，自保护密封气囊气咀902穿过自保护密封气囊气咀通孔806并与自保护气体发生壳体12固定连接，自保护密封气囊9在仪器设备正常工作过程中不起任何作用，只有当系统的动静密封失效后，监测系统通过环境压力传感器10和密封腔压力传感器11检测到密封腔体1的压力与环境腔体17压力的差值小于0.5mpa时，控制系统才发出指令接通自保护发热电阻丝14加热自保护气体药品13，迅速产生大量气体，并快速进入到自保护密封气囊9，在快速升高的压力作用下使自保护密封气囊外腔体901外侧面径向向外延伸直到与密封腔体1的相对运动口内面并与该面紧贴，自保护密封气囊内腔体904的内侧面径向内延伸直到运动部件6的外侧面并与该面紧贴，迅速完成密封动作，与此同时，运动部件6停止运动。

工作原理：通过潜水液压泵5动态调整密封腔体1内的压力，使密封腔体1内的压力与环境腔体17的压力始终保持可控的平衡状态，使密封腔体1内的部分压力自动平衡掉环境腔体17内的压力，让其内的液体压力值始终高于环境腔体17的压力值0.5-2mpa，如此，即使密封系统的动静密封圈失效后，也是绝缘液体主动从密封腔体1向环境腔体流17，短时间内环境腔体17内的流体无法进入密封腔体1内，故既有效保护了密封腔体1内的电子元器件，又实现了智能化调节密封腔体1内压力值，使整个密封系统不管在外界环境压力如何变化都能保持其较低的密封等级的目的，当监测系统通过环境压力传感器10和密封腔压力传感器11检测到密封腔体1的压力与环境腔体17压力的差值小于0.5mpa时，控制系统发出指令接通自保护发热电阻丝14加热自保护气体药品13，迅速产生大量气体，并快速进入到自保护密封气囊9，在快速升高的压力作用下使自保护密封气囊外腔体901外侧面径向向外延伸直到与密封腔体1的相对运动口内面并与该面紧贴，自保护密封气囊内腔体904的内侧面径向向内延伸直到运动部件6的外侧面并与该面紧贴，迅速完成密封动作，与此同时，运动部件6停止运动，从而达到密封目的，避免昂贵的电子元件、器件和电执行元件损坏。

综上可得，本发明通过设置压力平衡储液腔2、蓄能气体包3、潜水液压泵5、自保护密封支撑8、自保护密封气囊9、自保护气体发生壳体12、自保护气体药品13和自保护发热电阻丝14，解决了现有的仪器设备密封部件在复杂恶劣环境下工作时安全性和稳定性较低，仪器设备容易损伤的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。