一种气密封的气幕产生单元和旋转轴气密封装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种气密封的气幕产生单元和旋转轴气密封装置，属于旋转机构与固定端盖的密封技术领域。本发明专利技术包括轴向定位机构，该轴向定位机构是与旋转轴同轴的环形结构，轴向定位机构内设置有上述的气幕产生单元和与之相连的供气单元；上述的气幕产生单元，包括导流面和限流面，所述的导流面和限流面构成四周封闭两端开口的气幕产生单元，其中两端为进气端和出气端，所述的导流面用于引导出气端气流朝向旋转轴的非密封端喷射，且气流喷射方向与转动轴心的夹角为锐角。本发明专利技术的气流由进气端进入气幕产生单元，气流在导流面的引导作用下由进气端流动至出气端，气流朝向旋转轴的非密封端喷射，避免空气和颗粒物进入旋转轴中，提高了气密封效果。

Gas sealed gas curtain generating unit and rotary shaft gas sealing device

The invention discloses an air sealed gas curtain generating unit and a rotary shaft gas sealing device, belonging to the sealing technical field of a rotating mechanism and a fixed end cover. The present invention includes an axial positioning mechanism, the axial positioning mechanism is ring coaxial with the rotational axis, axial positioning mechanism is arranged in the air curtain generating unit and a gas supply unit is connected with the air curtain; the generating unit, including guiding surface and limiting surface, the guiding surface and limiting surface a closed air curtain opening ends of the generating unit, which both ends of the gas inlet and gas outlet, the outlet for guiding the airflow towards the axis of rotation of the non sealing end surface of the jet flow, and the jet direction and angle of the rotation axis angle. The invention of the airflow from inlet end into the gas curtain generating unit, the air flow in the diversion guide under the action of flow from inlet end to an air outlet end, airflow towards the axis of rotation of non sealed end injection, to avoid air and particles into the axis of rotation, improves the gas sealing effect.

【技术实现步骤摘要】
一种气密封的气幕产生单元和旋转轴气密封装置
本专利技术涉及旋转机构与固定端盖的密封
，更具体地说，涉及一种气密封的气幕产生单元和旋转轴气密封装置。
技术介绍
机床主轴通过轴承与机床主体相连，以便能够使主轴相对于壳体旋转。在采用机床对工件进行加工的过程中常常将工具或工件安装于主轴的顶端，开动电机通过主轴带动顶端的工具或工件高速旋转，从而进行切削、磨削、铣削等加工。在机加工的过程中为防止被加工工件与刀具之间咬死、提高加工表面精度，在工件加工的过程中往往将冷却液或切削液等喷射在工具、工件上。但是，由于主轴相对于壳体是处于相对旋转的运动状态，高速旋转的机床主轴与壳体端盖之间存在着间隙。因此，机加工过程中的冷却液、碎屑等易穿过壳体与主轴之间的空隙进入轴承中，致使轴承咬死，并引发一系列的生产事故。为防止冷却液及碎屑进入，常用的密封方法有：迷宫密封、橡胶密封等。但是，现有的密封技术存在以下技术问题：1)切削过程中，由于冷却液喷射速度快、颗粒粒径小，迷宫式密封的效果较差，无法完全阻挡冷却液夹带微小切屑颗粒进入，造成主轴、轴承和其它零部件发生磨损。2)橡胶密封是接触密封，虽然密封效果较好，但是橡胶易与高速旋转的主轴发生摩擦，从而致使主轴温度过高而发生热变形，并导致主轴回转精度降低、寿命下降，进而影响机床的使用和加工性能，降低机床加工的可靠性。经检索，已经有相关技术方案公开。如油脂磨用电主轴的气密封结构设计方法(专利号：ZL200810237316.7，公告日：2011.07.27)，水轮发电机外加动力的气密封装置(专利号：ZL201320463129.7，公告日：2013.12.25)，提出了气密封的方法，但该技术方案中的气密封效果较差，且气密封的空气需要充分干燥，不然易造成气体中的水分进入轴承和主轴中，从而影响轴承其使用寿命。此外，专利技术创造的名称为：一种混合机主轴轴端密封装置(申请号：201210130775.1，公布日：2013.10.30)和机床主轴前端密封装置(专利号：ZL201420353044.8，公告日：2014.12.24)，采用多重密封保护，显著提高密封性能；但是其结构复杂，需要两个密封系统，使得密封成本较高。因此，亟需开发出适用于高速旋转主轴的密封装置，从而提高主轴的使用寿命和工件的加工精度。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有技术中高速旋转主轴的密封效果较差，提供一种气密封的气幕产生单元和旋转轴气密封装置；其中提供的一种气密封的气幕产生单元，通过导流面引导出气端气流朝向旋转轴的非密封端喷射，可以避免空气和颗粒物进入旋转轴中，进而可以提高气密封的效果；进一步地，结合进气端的截面积大于出气端的截面积，可以提高出气端出气强度和气密封效果；其中提供的一种旋转轴气密封装置，轴向定位机构内设置有气幕产生单元和与之相连的供气单元，可以避免空气和颗粒物进入旋转轴中，进而可以提高气密封的效果；进一步地，结合环形供气通道的截面积大于气幕产生单元进气端的截面积，可以提高气密封的出气强度和气密封效果。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种气密封的气幕产生单元，包括导流面和限流面，所述的导流面和限流面构成四周封闭两端开口的气幕产生单元，其中两端为进气端和出气端，所述的导流面用于引导出气端气流朝向旋转轴的非密封端喷射，且气流喷射方向与转动轴心的夹角为锐角。更进一步地，所述的导流面为斜面或者弧面，导流面上的点与非密封端端部的距离是关于a的增函数，其中a为导流面上的点与转动轴心的距离。更进一步地，导流面经过出气端延伸至旋转轴的轴圆周面边缘。更进一步地，当导流面为斜面时，导流面与转动轴心的夹角为α，α的范围为15-75°；或者当导流面为弧面时，位于出气端的导流面末端切线与转动轴心的夹角为α，α的范围为15-75°。更进一步地，导流面与轴圆周面的最小距离L1小于限流面与轴圆周面的最小距离L2。更进一步地，进气端的截面积大于出气端的截面积。本专利技术的一种旋转轴气密封装置，包括轴向定位机构，该轴向定位机构是与旋转轴同轴的环形结构；所述轴向定位机构内设置有上述的气幕产生单元和与之相连的供气单元。更进一步地，所述的供气单元包括：主供气通道，该主供气通道与轴向定位机构外部相连通，其用于为气密封的气流提供通道；环形供气通道，该环形供气通道用于将主供气通道的气流供给至气幕产生单元，且环形供气通道的截面积大于气幕产生单元进气端的截面积。更进一步地，所述的轴向定位机构上开设有环形沟槽和径向沟槽，径向沟槽由环形沟槽延伸至定位机构内弧面，轴向定位机构的端面外侧安装有盖板，盖板内侧与环形沟槽构成环形供气通道，盖板内侧与径向沟槽构成气幕产生单元。更进一步地，所述轴向定位机构上均匀的布置有8-16个气幕产生单元；所述的环形供气通道的进气口与主供气通道相连，环形供气通道的出气口与气幕产生单元的进气端相连，气幕产生单元与环形供气通道的出气口对应设置。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种气密封的气幕产生单元，其导流面和限流面构成四周封闭两端开口的气幕产生单元，导流面用于引导出气端气流朝向旋转轴的非密封端喷射，且气流喷射方向与转动轴心的夹角为锐角，提高了气幕产生单元的密封效果；(2)本专利技术的一种气密封的气幕产生单元，盖板内侧面底部与导流面的垂直间距为0.5-1.0mm，保证了恰当的气体厚度，保证具有较好密封效果的同时，避免了气体流入被密封端，同时减小了气流的用量；(3)本专利技术的一种气密封的气幕产生单元，进气端的截面积大于出气端的截面积，增大了进气端气体的喷射压力和喷射强度，进而提高了密封效果，且由进气端至出气端气幕产生单元的横截面面积连续的减函数，减小了气体在气幕产生单元中的动力损失，提高了密封效果；(4)本专利技术的一种气密封的气幕产生单元，导流面与轴圆周面的最小距离L1小于限流面与轴圆周面的最小距离L2，即L1<L2，其中L1的范围为0.01-0.05mm，使得导流面的底部边缘位置与轴圆周面的间距小于限流面的底部边缘位置与轴圆周面的间距，即相比限流面的底部边缘位置，导流面的底部边缘更加的贴近轴圆周面，配合导流面经过出气端延伸至旋转轴的轴圆周面边缘，恰当的倾斜角度和导流面的底部边缘更贴近轴圆周面，减小了气流向被密封端流动的可能性，提高了密封效果；(5)本专利技术的一种旋转轴气密封装置，轴向定位机构内设置有上述的气幕产生单元和与之相连的供气单元，供气单元为气幕产生单元提供密封气流，气流由进气端进入气幕产生单元，气流在导流面的引导作用下由进气端流动至出气端，并由出气端喷喷射处气流，气流朝向旋转轴的非密封端喷射，避免空气和颗粒物进入旋转轴中，进而可以提高气密封的效果；(6)本专利技术的一种旋转轴气密封装置，环形沟槽的几何中心与旋转轴的轴心同轴，并形成闭合的环形沟槽，使得气体可以充满于环形沟槽中，并为径向沟槽提供气体，提供均匀的气密封的气体保护压力；(7)本专利技术的一种旋转轴气密封装置，环形供气通道的截面积大于气幕产生单元进气端的截面积，使得环形供气通道能为气幕产生单元提供足够的气体，气流在由环形供气通道进入气幕产生单元的过程中，随着横截面积收缩气流喷射压力增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气密封的气幕产生单元，其特征在于：包括导流面(113)和限流面(114)，所述的导流面(113)和限流面(114)构成四周封闭两端开口的气幕产生单元(110)，其中两端为进气端(111)和出气端(112)，所述的导流面(113)用于引导出气端(112)气流朝向旋转轴(300)的非密封端(302)喷射，且气流喷射方向与转动轴心(320)的夹角为锐角。

【技术特征摘要】
1.一种气密封的气幕产生单元，其特征在于：包括导流面(113)和限流面(114)，所述的导流面(113)和限流面(114)构成四周封闭两端开口的气幕产生单元(110)，其中两端为进气端(111)和出气端(112)，所述的导流面(113)用于引导出气端(112)气流朝向旋转轴(300)的非密封端(302)喷射，且气流喷射方向与转动轴心(320)的夹角为锐角。2.根据权利要求1所述的一种气密封的气幕产生单元，其特征在于：所述的导流面(113)为斜面或者弧面。3.根据权利要求1所述的一种气密封的气幕产生单元，其特征在于：导流面(113)经过出气端(112)延伸至旋转轴(300)的轴圆周面(310)边缘。4.根据权利要求2所述的一种气密封的气幕产生单元，其特征在于：当导流面(113)为斜面时，导流面(113)与转动轴心(320)的夹角为α，α的范围为15-75°；或者当导流面(113)为弧面时，位于出气端(112)的导流面(113)末端切线与转动轴心(320)的夹角为α，α的范围为15-75°。5.根据权利要求3所述的一种气密封的气幕产生单元，其特征在于：导流面(113)与轴圆周面(310)的最小距离L1小于限流面(114)与轴圆周面(310)的最小距离L2。6.根据权利要求1-5任一项所述的一种气密封的气幕产生单元，其特征在于：进气端(111)的截面积大于出气端(112)的截面积。7.一种旋转轴气密封装置，其特征在于：包括轴向定位机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：张增明，奚林，张增贵，谢敏，承海洋，
申请(专利权)人：马鞍山市恒永利机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34