技术特征：
1.一种基于高度差的双层回旋式密封结构，其特征在于：包括上密封体(1)，设置在所述上密封体(1)下部的下密封体(2)，设置在所述上密封体(1)、所述下密封体(2)之间的第一密封圈(3)和第二密封圈(4)；所述上密封体(1)包括由内至外依次设置的上密封体第一层密封端面(11)、上密封体立面(12)和上密封体第二层密封端面(13)，所述上密封体第一层密封端面(11)和所述上密封体第二层密封端面(13)的高度差为
△
h1；所述下密封体(2)包括由内至外依次设置的下密封体第一层密封端面(21)、下密封体立面(22)、下密封体第二层密封端面(23)，设置在所述下密封体第一层密封端面(21)以下的第一密封槽(24)和设置在所述下密封体第二层密封端面(23)以下的第二密封槽(25)，所述下密封体第一层密封端面(21)和所述下密封体第二层密封端面(23)的高度差为
△
h1，所述第一密封槽(24)的深度为t1，所述第二密封槽(25)的深度为t2，且t1大于t2；所述第一密封圈(3)的直径d1大于所述第二密封圈(4)的直径d2；密封时，所述上密封体第一层密封端面(11)与所述下密封体第一层密封端面(21)压紧配合，所述上密封体立面(12)在所述下密封体立面(22)一侧，所述上密封体第二层密封端面(13)与所述下密封体第二层密封端面(23)压紧配合，所述第一密封圈(3)在所述第一密封槽(24)内弹性变形，所述第二密封圈(4)在所述第二密封槽(25)内弹性变形，所述上密封体(1)和所述下密封体(2)中的气体沿排气通道(5)排出并使所述上密封体第一层密封端面(11)与所述下密封体第一层密封端面(21)以内的封闭空间为负压。2.根据权利1所述的一种基于高度差的双层回旋式密封结构，其特征在于：所述排气通道(5)包括位于所述上密封体第一层密封端面(11)、所述下密封体第一层密封端面(21)之间的第一排气通道(51)，位于所述上密封体立面(12)和所述下密封体立面(22)之间的第二排气通道(52)和位于所述上密封体第二层密封端面(13)、所述下密封体第二层密封端面(23)之间的第三排气通道(53)；密封过程中，所述上密封体(1)和所述下密封体(2)之间的气体依次经所述第一排气通道(51)、所述第二排气通道(52)和所述第三排气通道(53)排出回旋式密封结构之外；t1为d1的0.6～0.7倍，t2为d2的0.6～0.7倍。3.根据权利2所述的一种基于高度差的双层回旋式密封结构，其特征在于：所述上密封体(1)还包括设置在所述上密封体第一层密封端面(11)内侧末端的第一上密封圈止槽凹槽(14)和设置在所述上密封体第二层密封端面(13)内侧末端的第二上密封圈止槽凹槽(15)；所述下密封体(2)还包括设置在所述下密封体第一层密封端面(21)内侧末端的第一下密封圈止槽凸台(26)和设置在所述下密封体第二层密封端面(23)内侧末端的第二下密封圈止槽凸台(27)；所述第一下密封圈止槽凸台(26)的外侧面与所述第一密封槽(24)的内侧面为同一立面，所述第二下密封圈止槽凸台(27)的外侧面与所述第二密封槽(25)的内侧面为同一立面；所述第一上密封圈止槽凹槽(14)和所述第一下密封圈止槽凸台(26)位置对应、尺寸相同；所述第二上密封圈止槽凹槽(15)和所述第二下密封圈止槽凸台(27)位置对应、尺寸相同；
所述上密封体(1)与所述下密封体(2)密封时，所述第一上密封圈止槽凹槽(14)与所述第一下密封圈止槽凸台(26)压紧配合，所述第二上密封圈止槽凹槽(15)与所述第二下密封圈止槽凸台(27)压紧配合。4.根据权利3所述的一种基于高度差的双层回旋式密封结构，其特征在于：所述第一上密封圈止槽凹槽(14)、所述第一下密封圈止槽凸台(26)所述第二上密封圈止槽凹槽(15)和所述第二下密封圈止槽凸台(27)均为回旋式且剖面为矩形；所述第一下密封圈止槽凸台(26)与所述下密封体第一层密封端面(21)的高度差为
△
h2，所述第二下密封圈止槽凸台(27)与所述下密封体第二层密封端面(23)的高度差为
△
h3，所述第一上密封圈止槽凹槽(14)与所述上密封体第一层密封端面(11)的高度差为
△
h4，所述第二上密封圈止槽凹槽(15)与所述上密封体第二层密封端面(13)的高度差为
△
h5；
△
h1为d1与d2之和；
△
h2大于
△
h3，
△
h4大于
△
h5；
△
h2、
△
h3、
△
h4和
△
h5均具有基本尺寸和对称公差；
△
h2的基本尺寸与
△
h4的基本尺寸相同，
△
h4的公差范围大于
△
h2的公差范围；
△
h3的基本尺寸与
△
h5的基本尺寸相同，
△
h5的公差范围大于
△
h3的公差范围。5.根据权利3所述的一种基于高度差的双层回旋式密封结构，其特征在于：压紧密封过程中，当所述上密封体第一层密封端面(11)刚刚接触所述第一密封圈(3)时，所述第一下密封圈止槽凸台(26)的上表面与所述上密封体第一层密封端面(11)之间距离为b1，所述第二下密封圈止槽凸台(27)的上表面与所述上密封体第二层密封端面(13)之间距离为b2，所述上密封体立面(12)与所述下密封体立面(22)的距离为b3；当所述上密封体第二层密封端面(12)刚刚接触所述第二密封圈(4)时，所述第一下密封圈止槽凸台(26)的外侧面与所述第一上密封圈止槽凹槽(14)的外侧面之间距离为b4，所述第二下密封圈止槽凸台(27)的外侧面与所述第二上密封圈止槽凹槽(15)的外侧面之间距离为b5；b1、b2、b3、b4和b5均大于0；密封压紧后，b1和b2为0，b3、b4和b5大于0；所述排气通道(5)还包括位于所述第一下密封圈止槽凸台(26)的外侧面与所述第一上密封圈止槽凹槽(14)的外侧面之间的第四排气通道(54)和位于所述第二下密封圈止槽凸台(27)的外侧面与所述第二上密封圈止槽凹槽(15)的外侧面之间第五排气通道(55)，压紧密封过程中，所述上密封体(1)和所述下密封体(2)之间的空气沿所述第四排气通道(54)、所述第一排气通道(51)、所述第二排气通道(52)、所述第五排气通道(55)和所述第三排气通道(53)排出。6.根据权利5所述的一种基于高度差的双层回旋式密封结构，其特征在于：b2为b1的1.5～2倍，b3、b4和b5均为0.1～0.2mm；所述上密封体(1)还包括设置在所述上密封体第二层密封端面(13)外侧末端的外部上凹槽(16)，所述下密封体(2)还包括设置在所述下密封体第二层密封端面(23)外侧末端的外部下凸台(28)，所述外部上凹槽(16)与所述外部下凸台(28)进行压紧密封；所述外部上凹槽(16)与所述上密封体第二层密封端面(13)的高度差为
△
h6，所述外部下凸台(28)与所述下密封体第二层密封端面(23)的高度差为
△
h7，密封时所述外部上凹槽(16)与所述外部下凸台(28)压紧配合；
△
h6与
△
h7均具有基本尺寸和对称公差；
△
h6的基本尺寸与
△
h7的基本尺寸相同，
△
h6的公差大于
△
h7的公差；所述排气通道(5)还包括位于所述外部上凹槽(16)和所述外部下凸台(28)之间的第六排气通道(56)。7.根据权利1
‑
6任意一项所述的一种基于高度差的双层回旋式密封结构，其特征在于：还包括若干个紧固螺栓(6)；所述上密封体(1)还包括设置在所述上密封体第二层密封端面(13)上的若干个紧固螺栓沉头孔(17)，所述下密封体(2)还包括设置在所述下密封体第二层密封端面(23)上的若干个紧固螺栓螺纹孔(29)，所述紧固螺栓沉头孔(17)和所述紧固螺栓螺纹孔(29)用于安装所述紧固螺栓(6)；所述第一密封圈(3)和所述第二密封圈(4)为包含ptfe膜的橡胶密封圈。8.一种基于高度差的双层回旋式密封方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、第一密封圈变形：向上密封体(1)施加向下的作用力，上密封体第一层密封端面(11)接触第一密封圈(3)，并继续下降使所述第一密封圈(3)在回旋式的第一密封槽(24)中变形；s2、第二密封圈变形：所述上密封体(1)继续下压，下密封体第一层密封端面(21)接触第二密封圈(4)并继续下降使所述第二密封圈(4)在回旋式的第二密封槽(25)中变形，同时，第一下密封圈止槽凸台(26)进入第一上密封圈止槽凹槽(14)中、第二下密封圈止槽凸台(27)进入第二上密封圈止槽凹槽(15)中；s3、压紧：所述上密封体(1)继续下压，所述上密封体第一层密封端面(11)与下密封体第一层密封端面(21)接触并压紧，所述上密封体第二层密封端面(13)与下密封体第二层密封端面(23)接触并压紧，所述第一上密封圈止槽凹槽(14)的底面与所述第一下密封圈止槽凸台(26)的上表面接触并压紧，所述密封圈止槽凸台(15)的底面与得到第二下密封圈止槽凸台(27)，外部上凹槽(16)与外部下凸台(28)压紧配合密封的上表面接触并压紧。9.根据权利要求8所述的一种基于高度差的双层回旋式密封方法，其特征在于：还包括以下步骤：s4、螺栓紧固：将紧固螺栓(6)穿过紧固螺栓沉头孔(17)和紧固螺栓螺纹孔(29)，双层回旋式密封完成；s5、排气：步骤s1过程中，随着所述上密封体(1)的下压，位于所述上密封体第一层密封端面(11)和所述下密封体第一层密封端面(21)之间的空气随着所述第一密封圈(3)的弹性变形压紧沿位于所述第一层密封端面(11)和所述下密封体第一层密封端面(21)之间第一排气通道(51)、位于上密封体立面(12)与下密封体立面(22)之间的第二排气通道(52)、位于所述上密封体第二层密封端面(13)与下密封体第二层密封端面(23)之间的第三排气通道(53)排出；位于所述上密封体第二层密封端面(12)和所述下密封体第二层密封端面(22)之间的空气沿所述第三排气通道(53)排出；步骤s2
‑
s3过程中，随着所述上密封体(1)继续下压，所述第二密封圈(4)在所述第二密封槽(25)中变形时，位于所述第一下密封圈止槽凸台(26)和所述第一上密封圈止槽凹槽
(14)之间的残余空气被压缩并沿着位于所述第一下密封圈止槽凸台(26)的外侧面与所述第一上密封圈止槽凹槽(14)的外侧面之间的第四排气通道(54)、所述第一排气通道(51)、所述第二排气通道(52)、位于所述第二下密封圈止槽凸台(27)的外侧面与所述第二上密封圈止槽凹槽(15)的外侧面之间的第五排气通道(55)、所述第三排气通道(53)、位于所述外部上凹槽(16)和所述外部下凸台(28)之间的第六排气通道(56)排出，位于所述第二上密封圈止槽凹槽(15)和所述第二下密封圈止槽凸台(27)之间的残余空气被压缩并沿着所述第五排气通道(55)、所述第三排气通道(53)、所述第六排气通道(56)排出，以保证双层回旋式密封结构的内部密封空间为负压状态。10.根据权利要求9所述的一种基于高度差的双层回旋式密封方法，其特征在于：所述上密封体第一层密封端面(11)与所述上密封体第二层密封端面(13)之间、所述下密封体第一层密封端面(21)与所述上密封体第一层密封端面(23)之间高度差均为
△
h1；所述第一下密封圈止槽凸台(26)与所述下密封体第一层密封端面(21)之间高度差为
△
h2；所述第二下密封圈止槽凸台(27)与所述下密封体第二层密封端面(23)之间高度差为
△
h3；第一上密封圈止槽凹槽(14)与所述上密封体第一层密封端面(11)之间高度差为
△
h4；第二上密封圈止槽凹槽(15)与所述上密封体第二层密封端面(13)之间高度差为
△
h5；所述外部上凹槽(16)与所述上密封体第二层密封端面(13)之间高度差为
△
h6；所述外部下凸台(28)与所述下密封体第二层密封端面(23)之间高度差为
△
h7；
△
h2、
△
h3、
△
h4、
△
h5、
△
h6与
△
h7均具有基本尺寸和对称公差；
△
h1为所述第一密封圈(3)的直径d1与所述第二密封圈(4)的直径d2之和，以达到完全压缩密封圈；d1大于d2，
△
h2大于
△
h3，
△
h4大于
△
h5；
△
h2与
△
h4的基本尺寸相同，
△
h4的公差范围大于
△
h2的公差范围；
△
h3与
△
h5的基本尺寸相同，
△
h5的公差范围大于
△
h3的公差范围，以使所述上密封体第一层密封端面(11)与所述上密封体第二层密封端面(13)之间、所述下密封体第一层密封端面(21)与所述上密封体第一层密封端面(23)分别紧密配合；
△
h6和
△
h7的基本尺寸相同，
△
h6的公差范围大于
△
h7的公差范围，以使所述上密封体第二层密封端面(13)接触所述第二密封圈(4)并产生弹性变形后，留有一定的间隙使双层回旋式密封结构内部的气体通过缝隙排出；所述第一密封槽(24)的深度t1大于所述第二密封槽(25)深度为t1，t1为d1的0.6～0.7倍，t2为d2的0.6～0.7倍，d1是d2的1.5～2倍，以使所述第一密封圈(3)和所述第二密封圈(4)在刚压入密封槽内时左右两侧均接触密封槽侧面，便于发生弹性变形并实现双层密封材料密封；所述第二排气通道(52)、所述第四排气通道(54)和所述第五排气通道(55)的宽度均为0.1～0.2mm。
技术总结
本发明提供一种基于高度差的双层回旋式密封结构及方法，具有高度差的双层回旋式密封结构利用多重定义高度差起到密封腔内气体节流的目的，采用合理的间隙结构设计与递进式的排气方式，防止气体逆向流动，使气体沿着小间隙排出设备外侧，从而使得设备内部密封气体有一定的负压状态，最终实现良好的密封作用，此外，采用包含PTFE膜的橡胶密封圈作为密封材料，PTFE具有热稳定性好、耐高低温性能强、吸水率小、化学稳定性高、耐老化等优异的性能，结合橡胶圈提供足够的密封预紧力，并对PTFE的磨损起到补偿作用。本发明适用于复杂恶劣环境条件下的电子设备进行密封防护，尤其适用于温差大、湿度强、气压梯度高等环境因素。气压梯度高等环境因素。气压梯度高等环境因素。
技术研发人员：王毅亮 郭凯
受保护的技术使用者：航天长征火箭技术有限公司
技术研发日：2021.07.15
技术公布日：2021/11/14