一种密封结构及采用该密封结构的旋转连接器的制作方法

本发明涉及一种密封结构及采用该密封结构的旋转连接器。

背景技术：

一些场合下，水下工作的设备的密封盖旋转打开时需要探测密封盖旋开角度，通常密封盖的轴心处会连接一个编码器，编码器是信号转换装置的一种，一般编码器自身的防淋雨或单极密封结构无法满足强大的水压冲击而容易漏水，导致编码器进水，编码器无法正常工作将无法探测设备的密封盖是否打开，设备就不能正确的判断是否能进行下一步工作。为了避免编码器受到水压冲击受损，传统方案是采用内部设有编码器的旋转连接器与设备密封盖传动连接，常用的旋转连接器包括连接器壳体、由连接器壳体围成的密封腔、设置在密封腔内的信号转换装置、传输信号转换装置输出的电信号的信号输出件，信号转换装置包括与设备的密封盖连接并与密封盖同步转动的信号输入轴，信号输入轴与连接器壳体转动配合而形成活动连接，信号输入轴与连接器壳体之间设有密封圈和供密封圈嵌入的密封圈容纳槽，通过信号输入轴，信号转换装置可以将与该旋转连接器连接的转轴的角度转换成电信号后由旋转连接器的输出。在设备密封盖打开瞬间，旋转连接器要承受很大的水压冲击，而由于加工密封圈容纳槽时槽口边缘处设有倒角，在外部水压的冲击下，旋转连接器内外压强差较大，密封圈的前侧面作为外承压面承受来自前方的外部压力，密封圈容易发生轴向变形且后侧的边缘容易被挤入倒角处，从而导致容易会发生密封圈损坏而失效的情况，加上信号输入轴工作时需要转动，会加剧密封圈的失效，因此旋转连接器往往由于密封圈的失效而导致使用寿命和可靠性降低。密封圈一旦失效，海水将进入连接器壳体的密封腔中，导致编码器损坏。

申请公布号为cn106092154a的中国专利申请公开了一种深水旋转连接器，其在旋转连接器的密封腔内填充有绝缘承压介质，并在连接器壳体上设有用于平衡密封腔内外压力的压力平衡机构，压力平衡机构采用封闭在连接器壳体后端的橡胶伸展膜或者以导向滑动的形式活动装配在连接器壳体上设置的活塞腔中的活塞，橡胶伸展膜或活塞的前侧用于承受密封腔内的压力，后侧用于承受密封腔外部的压力，当密封腔外部的压力变大时，橡胶伸展膜或活塞的后侧受到的压力变大从而使橡胶伸展膜或活塞挤压密封腔内的液体绝缘承压介质以增大密封腔内的压力，进而实现密封腔内外的压力的平衡。

但是，采用橡胶伸展膜结构复杂，需要对橡胶伸展膜与壳体进行可靠地固定，还要在连接器壳体后部设置导向座和导向杆，并保证导向杆的前端与橡胶伸展膜可靠地密封和固定，结构稍为复杂，轴向尺寸较大，并且受到瞬间冲击时密封圈仍容易受损；而采用活塞时，活塞与活塞腔的腔壁之间也需要设置密封圈作为滑动密封结构，该密封圈的后侧面作为外承压面承受来自后方的外部压力，在外部压力较大时，密封圈前侧的边缘也容易被挤入密封圈容纳槽的倒角内而出现失效的问题，并且活塞工作时需要轴向往复移动，也会加剧密封圈的失效，同样会降低旋转连接器的可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种密封结构，同时提供一种采用该密封结构的旋转连接器，以解决现有的密封结构中的密封圈在受到较大压力时容易出现密封失效情况的问题。

为实现上述目的，本发明中采用的技术方案是：一种密封结构，包括壳体和与壳体导向滑动配合或转动配合的活动件，活动件与壳体之间设有密封圈，活动件或壳体上设有供密封圈嵌入的密封圈容纳槽，所述密封圈具有用于承受外部压力的外承压面，所述密封圈容纳槽具有远离密封圈的外承压面的内槽壁，所述内槽壁与所述密封容纳槽的槽口所在的表面直接相交，或者所述密封容纳槽内设有位于所述密封圈背向外承压面的一侧的内支撑环，所述内支撑环具有与相应的所述壳体或活动件导向滑动配合或转动配合的外周面，所述内支撑环朝向密封圈的环端面与支撑环的外周面直接相交。进一步地：

所述密封圈容纳槽具有与所述内槽壁相向的外槽壁面，所述密封容纳槽的槽口所在的表面与所述外槽壁面也直接相交。

所述密封容纳槽内还设有位于密封圈背向所述内支撑环的一侧的外支撑环，所述外支撑环具有与相应的所述壳体或活动件导向滑动配合或转动配合的外周面，所述内支撑环朝向密封圈的环端面与支撑环的外周面直接相交。

所述内槽壁与所述密封容纳槽的槽口所在的表面为垂直相交，所述内支撑环朝向密封圈的环端面与支撑环的外周面为垂直相交，所述密封圈的对应角部为直角。

所述密封圈为x形密封圈或矩形密封圈，相应的密封圈容纳槽或内支撑环的截面形状为矩形。

旋转连接器，包括连接器壳体，连接器壳体上设有与连接器壳体导向滑动配合或转动配合的活动件，活动件与连接器壳体之间设有密封圈，活动件或连接器壳体上设有供密封圈嵌入的密封圈容纳槽，所述密封圈具有用于承受外部压力的外承压面，所述密封圈容纳槽具有远离密封圈的外承压面的内槽壁，所述内槽壁与所述密封容纳槽的槽口所在的表面直接相交，或者所述密封容纳槽内设有位于所述密封圈背向外承压面的一侧的内支撑环，所述内支撑环具有与相应的所述连接器壳体或活动件导向滑动配合或转动配合的外周面，所述内支撑环朝向密封圈的环端面与支撑环的外周面直接相交。进一步地：

所述密封圈容纳槽具有与所述内槽壁相向的外槽壁面，所述密封容纳槽的槽口所在的表面与所述外槽壁面也直接相交。

所述密封容纳槽内还设有位于密封圈背向所述内支撑环的一侧的外支撑环，所述外支撑环具有与相应的所述壳体或活动件导向滑动配合或转动配合的外周面，所述内支撑环朝向密封圈的环端面与支撑环的外周面直接相交。

所述内槽壁与所述密封容纳槽的槽口所在的表面为垂直相交，所述内支撑环朝向密封圈的环端面与支撑环的外周面为垂直相交，所述密封圈的对应角部为直角。

所述密封圈为x形密封圈或矩形密封圈，相应的密封圈容纳槽或内支撑环的截面形状为矩形。

所述活动件包括与连接器壳体导向滑动配合的活塞，活塞的轴向一端为用于承受连接器壳体内部的压力的内承压端，轴向另一端为用于承受连接器壳体外部压力的外承压端。

所述活塞导向滑动装配在连接器壳体上设置的活塞腔内，所述活塞腔的轴向内端设有环形内凸缘，所述环形内凸缘与活塞之间设有用于对活塞施加朝向连接器壳体外部的作用力的弹簧。

有益效果：本发明采用上述技术方案，密封圈容纳槽的内槽壁与所述密封容纳槽的槽口所在的表面直接相交，或者所述密封容纳槽内设有位于所述密封圈背向外承压面的一侧的内支撑环，所述内支撑环具有与相应的所述壳体或活动件导向滑动配合或转动配合的外周面，所述内支撑环朝向密封圈的环端面与支撑环的外周面直接相交，这样就消除了密封圈背向外承压面的一侧的变形空间，与现有技术相比，即使外承压面承受的压力较大，密封圈径向外侧的角部也不会被挤入密封圈容纳槽的倒角内，从而能够有效地避免密封圈受损而失效。另外，对于采用设置支撑环的方式，能够降低对密封圈容纳槽口沿处加工精度的要求，便于单独对支撑环的角部进行加工，并且能够更好地保证径向尺寸，减小支撑环与壳体或活动件之间的间隙，进一步提高密封性能，同时便于更换和批量加工，有利于降低成本。

进一步地，述密封圈容纳槽具有与所述内槽壁相向的外槽壁面，所述密封容纳槽的槽口所在的表面与所述外槽壁面也直接相交，或者所述密封容纳槽内还设有位于密封圈背向所述内支撑环的一侧的外支撑环，所述外支撑环具有与相应的所述壳体或活动件导向滑动配合或转动配合的外周面，所述内支撑环朝向密封圈的环端面与支撑环的外周面直接相交，这样能够适应密封圈的轴向两侧具有压差变化的情况，任何一侧均能够承受较大的压力。

进一步地，所述密封圈的径向外侧的角部为直角，所述内槽壁与所述密封容纳槽的槽口所在的表面为垂直相交，所述内支撑环朝向密封圈的环端面与支撑环的外周面为垂直相交，采用直角能够便于加工。

进一步地，所述密封圈、密封圈容纳槽和内支撑环的截面形状为矩形，能够承受较大的作用力，更好地满足大压力的使用需求。

附图说明

图1是本发明中旋转连接器的一个实施例的结构示意图；

图2是图1中a处的局部放大图；

图3是图1中b处的局部放大图。

图中各附图标记对应的名称为：10-连接器壳体，11-前壳体，12-后壳体，13-径向密封圈，14-轴向密封圈，15-注液螺钉，20-信号转换装置，21-编码器，22-安装座，23-旋转轴，24-信号输入轴，25-转轴密封圈，26-挡圈，27-信号输出件，30-压力平衡装置，31-活塞，32-环形内凸缘，33-弹簧，34-端盖，35-开口，36-活塞密封圈，37-内支撑环，38-外支撑环，39-角部，40-密封圈容纳槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明中旋转连接器的一个实施例如图1~图3所示，旋转连接器包括连接器壳体10、设置在连接器壳体10内的信号转换装置20和压力平衡装置30。连接器壳体10包括前壳体11和后壳体12，前壳体11与后壳体12上均设有连接法兰，前壳体11的连接法兰与后壳体12的连接法兰之间设有径向密封圈13，两个连接法兰通过螺钉固定在一起，后壳体12上设有用于插装进前壳体11内的延伸段，该延伸段与前壳体11之间设有轴向密封圈14，通过设置的轴向密封圈14和径向密封圈13可以实现更好的密封效果。后壳体12上还设有用于向壳体内部的密封腔内注入液体绝缘承压介质的注液口，注液口内安装有注液螺钉15。

信号转换装置20包括穿孔式的编码器21和信号输入轴24，编码器21固定在前壳体11内设置的安装座22上，包括旋转轴23，旋转轴23与信号输入轴24传动连接，信号输入轴24构成与连接器壳体10转动配合的活动件。连接器壳体10的前壳体11的前端面上设有与信号输入轴24转动密封配合的信号输入轴安装孔，信号输入轴安装孔内通过转轴密封圈25与信号输入轴24动密封配合。转轴密封圈25为x形密封圈，x形密封圈的内侧还设有挡圈26，x形密封圈与挡圈26共同设置在密封圈安装槽内，密封安装槽内孔的径向尺寸小于x形密封圈的外径且等于挡圈26的外径；信号输入轴24的外径等于x形密封圈的内径，外径等于挡圈26的内径；同时，密封圈安装槽的轴向安装尺寸略微大于x形密封圈与挡圈26轴向尺寸之和，装配及工作时由于x形密封圈被压缩变形，其与挡圈26轴向没有间隙，相互压紧在一起。

连接器壳体10上还设有信号输出件安装孔，信号输出件安装孔内密封装配有用于传输信号转换装置20输出的电信号的信号输出件27，信号输出件27密封装配在连接器壳体10上，并通过线缆与编码器在连接器壳体10的内腔中连接。

压力平衡装置30包括活塞31，后壳体12的后部设有供活塞31导向滑动配合的活塞腔，所述活塞腔的轴向内端设有环形内凸缘32，所述环形内凸缘32与活塞31之间设有用于对活塞31施加朝向连接器壳体10外部的作用力的弹簧33，设置弹簧33能够对活塞31起到辅助复位作用，保证外部压力降低时活塞31能够顺利动作。活塞腔的后端开放且固定有端盖34，端盖34能够对活塞31起到限位作用，避免活塞31脱出，其上设有用于连通外界的开口35。活塞31的前端为用于承受连接器壳体10内部的压力的内承压端，后端为用于承受连接器壳体10外部压力的外承压端，使用时外部的压力能够从开口35传递到活塞31的后端面，实现连接体壳体内外的压力的平衡。活塞31作为与连接器壳体10转动配合的活动件，其外周面与连接器壳体10之间设有密封结构，该密封结构包括设置在活塞31的外周面上的密封圈容纳槽40，密封圈容纳槽40内设有活塞密封圈36和位于活塞密封圈36轴向两侧的内支撑环37和外支撑环38，活塞密封圈36为矩形密封圈，各支撑环均具有与所述活塞腔的腔壁导向滑动配合的外周面，且各支撑环的截面形状均为矩形，支撑环朝向活塞密封圈36的环端面与支撑环的外周面直接垂直相交，能够对活塞密封圈36的径向外侧的角部39起到良好的支撑作用，避免现有技术中活塞密封圈36的径向外侧的角部39在压力作用下变形而被挤入密封圈容纳的槽口倒角内，从而避免密封圈因此受损。同时，通过对各支撑环进行精加工能够减小支撑环与壳体之间的间隙，进一步提高密封性能。

连接器壳体10和活塞31围成密封腔内填充有液体绝缘承压介质，在本实施例中，液体绝缘承压介质选用变压器油。使用时，旋转连接器随相应设备向海水里下潜，随着下潜深度的增加，海水作用在旋转连接器的压力逐渐增大，海水的压力把活塞31向内推动，弹簧33被压缩，同时活塞31压缩旋转连接器内部的变压器油，使得旋转连接器内部的油压与旋转连接器外部的海水压力一致，避免转轴密封圈25受到较大的内外压力差而失效，同样，活塞密封圈36内外侧的压力也能够得到平衡。假如旋转连接器在下潜到深海时设备的密封盖才打开，由于此时存在较大的内外压差，打开的瞬间密封圈会受到海水的冲击，由于支撑环的作用，能够有效避免活塞密封圈36受损失效。上浮时，海水的压力减小，旋转连接器内部的油压推动活塞31向外移动，能够避免连接器壳体内的压力偏大，保证活塞密封圈36和转轴密封圈25内外侧的压力平衡。

在上述实施例中，活塞密封圈36采用的是矩形密封圈，活塞密封圈36的轴向两侧分别设有内支撑环37和外支撑环38，保证活塞31在双向运动过程中均能够减少密封圈受损；在本发明的其他实施例中，也可以仅在背向活塞密封圈36用于承受外部压力的外承压面的一侧设置支撑环，而活塞密封圈36也可以采用其他形式的密封圈，例如x形密封圈、油封等，密封圈的角部39角度大于90度时，内支撑环37朝向密封圈的环端面与支撑环的外周面也可以采用相应的角度；另外，在其他实施例中，也可以不设置支撑环，将密封圈容纳槽40的内槽壁与所述密封容纳槽的槽口所在的表面设置成直接相交的形式，由密封圈容纳槽40的槽壁来对密封圈起到支撑作用；再者，在其他实施例中，密封圈容纳槽40也可以设置在壳体上，并且密封圈容纳槽40既可以采用闭式沟槽，也可以采用开式沟槽，闭式沟槽即直接在壳体或活动件上加工出沟槽，开式沟槽即先加工出具有单侧槽壁的槽，再通过适配的组合件组合出完整的沟槽，采用开式沟槽能够便于密封圈和支撑环的安装。

本发明中一种密封结构的实施例即上述旋转连接器中的信号输入轴24和活塞31所采用的密封结构，此处不再重复说明。