[发明专利]背压式浮动密封装置

说明书

技术领域

发明涉及一种水下气爆声源动态密封装置，属于动态密封技术领域。

背景技术

气爆声源是一种产生次声、声频物理场的换能装置，其特点是间歇性地向水中释放气泡而产生脉冲声波。换句话说就是将内部腔体内储存的高压空气瞬间释放到周围水域中，产生地震脉冲波。其工作原理是：气爆声源被激发时，瞬间向水中释放出的气泡，其内部气压远高于外部环境水压，这一压差在水中产生一个振荡气泡，并被往复快速膨胀与压缩，在这一往复运动的过程中，气泡在水中将产生相应的宽带地震脉冲，同时向周围水域辐射出几赫兹至几千赫兹的宽带噪声。但目前国内外制造出的气爆声源，特别是国内生产的气爆声源在使用过程中，屡次出现诸如“连炮”、“哑炮”、“不密封”等故障，经分析认为，主要是因为密封件在装配过程中不可避免出现装配误差，而密封结构无自适应调节的功能，从而使密封件与密封结构配合时存在间隙，从而产生以上的故障。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种背压式浮动密封装置，该密封装置能将端面静态密封动态化，即使静态密封件具有在一定范围内沿轴向方向移动的特性，具备动态的“浮动”密封性能。

一种背压式浮动密封装置，包括外腔体、内腔体、活塞、密封底座、异型密封垫、组合密封圈和中轴；其中，密封底座的外圆周上有一道径向的环形凹槽，凹槽上下两部分的直径不等，直径为D的一端略大于直径为d一端，密封底座上直径为D的一端周向开有斜通孔，直径为d的一端的端面上开有异型密封垫的安装槽；组合密封圈由环形骨架和密封圈组成，密封圈套装在环形骨架的圆周上，为使密封圈能可靠地安装在环形骨架上，与密封圈相配合的部位设计成凹形圆弧面结构的形式，凹形圆弧面底部直径略大于密封圈的内径，这样即可保证密封圈与环形骨架紧密相配，又可确保密封圈具有足够起密封作用的压缩量；环形骨架连接部位的厚度S取高弹性密封圈的截面直径的2/3～3/4之间；

其整体连接关系为：活塞上装配轴用往复式组合密封件，中轴穿过轴用往复式组合密封件与活塞组成一体，装配在活塞上的密封件均为同系列的往复运动的密封件，这样既可保证密封性能，又可确保活塞工作时的快速响应性；标准的径向密封圈装在内腔体外圆周上相应密封槽内，依次将组合密封圈和异型密封垫装配到内腔体开口端端面上的阶梯安装槽内，异型密封垫抵触在密封底座上直径为d的一端和组合密封圈之间，中轴与活塞组合成一体的部件装配到内腔体内腔中，内腔体连同中轴、活塞、密封圈、异型密封垫和密封底座整体装入外腔体内，密封底座上直径为D一端的端面与外腔体的底部抵触，密封底座的外圆与外腔体的内壁之间存在间隙；

密封圈、异型密封垫和密封底座组合形成浮动密封组件，活塞的左端面与内腔体合围构成起爆气室，中轴的外圆段与活塞的内壁合围构成回位气室；活塞的外圆和内腔体内壁形成一个空腔，内腔体的外圆和外腔体的内壁形成一个空腔，两个空腔由内腔体上的孔相贯通构成一个封闭的储气室；将卡环装配到外腔体与内腔体的结合部位上，并用螺栓紧固连成一体；将进气接头和电控阀安装到位后，装上压板，并用螺栓紧固，这样即可构成进气通道；同时由电控阀、内腔体和活塞构成起爆回路；

动作过程：由外界气源通过进气接头向气爆声源内部提供高压气体，高压气体经进气通道进入回位气室，气室内的气压瞬间升高到一定值，推动活塞上的小活塞带动活塞的下活塞沿中轴向左移动，此时下活塞背面与密封底座上的异性密封垫接触并密封，中轴上的孔径大于活塞上孔径，这样在充气初期时回位气室内的气压大于储气室内的气压，以达到使活塞迅速复位之目的；随后储气室内的气压逐渐升高至设定值后，与回位气室内的气压保持平衡，封闭在储气室和回位气室内的气体，作用在活塞上活塞面向左的作用力大于作用在下活塞面向右的作用力，可确保下活塞面与异型密封垫紧贴，达到密封要求；如需将封闭在储气室内的气体瞬间排出，则在控制单元作用下电控阀开启，储气室内的高压气体经起爆回路流入起爆气室中，并对活塞上活塞的上表面产生一向右的作用力，这样作用在活塞上活塞面向右的气体压力与作用在下活塞面向右的作用力之和大于作用在活塞上活塞面向左的气体压力与作用在下活塞面向左的水压之和，这样活塞瞬间向右移动，封闭在腔体内的气体迅速被释放到外界环境中，即完成一次气体释放；由于外界气源不断向通过进气接头向气爆声源内部提供高压气体，在气体释放后，回位气室内的气压大于储气室内的气压，活塞向左运动，进入再次储气状态。