一种可密封液固两相的间隙密封结构制造技术

本发明专利技术涉及一种可密封液固两相的间隙密封结构，特别是一种针对高速磨削主轴，实现液固两种介质密封的间隙结构。高速磨削机床在加工过程中砂轮主轴外端部存在冷却液和磨削产生的砂粒等固体颗粒杂质，该间隙结构在其主轴外端部形成了防止冷却液和固体颗粒杂质侵入的密封结构。该结构基于迷宫间隙密封的耗能原理和结构内冷却液的受力分析结论，形成了由节流腔和迷宫间隙组合的密封结构，能够实现主轴静止和转动下的密封。该结构由轴套、具有数个周向节流槽的轴承端盖和轴承座装配形成：轴套套在主轴上，轴承端盖安装在轴套上，轴承座固定在壁面，从而形成节流腔和迷宫间隙，可用于高速、超高速磨削机床的主轴密封。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于密封
，涉及一种密封结构，尤其是一种对存在正反转的高速主轴轴承进行液固两相密封的间隙密封结构。
技术介绍
目前主轴轴承的密封形式主要有机械式接触密封、非接触式的间隙密封以及组合式密封。然而随着机械行业的发展，主轴转速不断提高，传统的机械式接触密封存在较严重的磨损，且产生较大热量，从而影响密封效果以及密封零件的寿命。由于非接触式的间隙密封没有磨损，工作寿命长，其应用范围越来越广泛。其中迷宫间隙密封作为工业中一种常见的非接触式密封形式，被广泛应用于高速旋转类机械。迷宫密封一般由迷宫间隙和节流腔组成，其密封原理主要是基于迷宫间隙对密封介质的摩阻效应和节流腔对密封介质的节流效应，通过结构对密封介质产生的湍流，不断消耗密封介质的能量，减少泄露量，从而实现密封。目前已有很多针对迷宫密封性能的研究，K.塔鲁达纳夫斯基对非接触式密封的原理及其他研究工作进行了综合的阐述，总结了间隙内部密封介质压力分布、泄漏量的计算方法和试验，得到了间隙宽度、节流齿形、旋转速度、间隙壁面等因素对密封性能影响的规律。一般来说，间隙宽度越窄间隙的阻力系数越大，摩阻效应越强；一般的节流腔形以矩形锐边形状较为常见；旋转速度对径向间隙影响较大，介质往内部流动时旋转速度越大泄露量越少。这些研究工作都是基于密封结构对密封介质的摩阻效应和产生的湍流耗能进行的结构分析和讨论。因此，设计密封结构需要综合考虑各因素的影响，以提高结构对密封介质的摩阻和湍流耗能作用。对于具体应用的迷宫密封结构需要根据实际工况和结构尺寸，进行各方面的分析，从而确定其结构形式及结构尺寸。对于高速旋转机械的密封，目前已形成了较多相关迷宫间隙密封结构。“稳定的低泄露迷宫密封装置”(专利号US005639095A)运用于旋转类机械，在相对旋转的两零件之间形成一定间隙的密封结构。其结构设计主要基于增大间隙对密封介质的摩阻和湍流耗能作用的原则，得到的结构形式包括轴向和径向迷宫间隙、节流腔及壁面上的微小空腔。这些结构特征能充分使流经密封结构的密封介质进行湍流，进而使能量耗散，减小泄漏量。该密封装置主要是通过静态下耗能分析得到的结构，并未对动态下的密封性能进行讨论。由于实际的迷宫间隙密封很难实现完全密封，尤其对于复杂工况，在静止状态下间隙内总会有一定的密封介质侵入、残留；此外，如果结构设计过于复杂，旋转状态下间隙内液体将不易排出。因此，设计间隙密封结构时需要考虑旋转状态下密封结构的密封性能，并结合静止状态下的结论，以实现各个状态下的密封。对于高速磨削机床，在加工过程中主轴存在正反转，其外端部有大量的冷却液，而冷却液中含有磨削产生的砂粒等固体颗粒杂质。对于这种复杂工况，一般的间隙密封结构很难实现各状态下的密封。此时，既要考虑静态下间隙结构对流过的冷却液的耗能作用，也要考虑如何防止静态下侵入到结构内部的冷却液在旋转状态下进一步侵入到间隙内部。除此之外，还需要考虑如何实现液固两相的密封。因此，针对此类工况，需要结合静态耗能分析和动态受力分析结果进行密封结构设计，实现静态和旋转状态下液固两相的密封。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种针对特定结构尺寸下的高速磨齿机的主轴非接触式密封结构，该种密封结构采用非接触式密封，能够实现静态和动态下的密封，有效的保证了主轴的密封结构。本专利技术的目的是通过以下技术方案来解决的这种可密封液固两相的间隙密封结构，是由轴承端盖、轴承座和轴套装配而形成的间隙结构；所述间隙结构由节流腔段和迷宫间隙段两部分组成；所述节流腔段是由具有周向节流槽的轴承端盖与轴承座配合形成；所述迷宫间隙段包括轴套的外壁面与轴承座的内壁面之间配合形成的第一间隙以及在轴承座与轴承端盖之间，于径向和轴向配合形成的第二间隙、第三间隙、第四间隙和第五间隙；所述第一间隙、第三间隙和第五间隙为轴向间隙；第二间隙和第四为径向间隙；所述轴承端盖上的周向节流槽位于轴承端盖外端部， 其截面为锐边矩形。上述轴套与轴承端盖随主轴旋转运动；所述轴套通过过盈配合安装在主轴上；所述轴承端盖和轴套之间设有螺栓连接的螺栓孔，轴承端盖通过螺栓安装到轴套上，且随主轴旋转运动。上述的轴承座安装在固定壁面上，所述轴承座设有螺栓孔，通过螺栓固定安装在壁面上。进一步，上述轴承端盖外端部上的周向节流槽沿轴向布置有3-8个，该周向节流槽的截面尺寸为深0. 8mm,宽0. 5mm。进一步，上述第一间隙的宽度为0. 25mm，长度为22mm ；所述第三间隙和第五间隙宽度为0. 1mm，长度为Ilmm和9mm ；所述第二间隙5和第四间隙10宽度为0. 2mm，长度分别为 10. 6mm 禾口 4. 5mm。本专利技术具有以下有益效果(1)本专利技术实现静态下的密封。节流腔与迷宫间隙的结合，一方面能通过节流腔减弱毛细力的影响，阻碍冷却液中固体颗粒等杂质侵入；另一方面能利用节流腔的节流效应和间隙的摩阻效应实现对密封介质的耗能作用，从而实现静态下的密封。(2)实现动态下的密封。基于流体受力分析，通过减少阻碍离心力作用的结构因素，能够在一定转速下得到满足密封要求的内外压强差和出流量，而实现动态下的密封。(3)间隙密封结构由若干零件装配形成，相对运动零部件之间无接触，避免了接触式密封产生的磨损、产热等不利影响，能提高密封结构的密封稳定性和工作寿命。附图说明图1为间隙内流体微团的受力示意图；图2为本专利技术的间隙密封结构的总体结构示意图；图3为本专利技术的剖视图；图4为间隙段结构示意图5为节流腔结构示意图。其中1为间隙结构的外端面；2为轴承座；3为轴承端盖；4为主轴；5为第二间隙；6为第一间隙；7为轴套；8为第三间隙；9为间隙结构的内端面；10为第四间隙；11为第五间隙；12为节流腔段；13为轴承；14为固定壁面；15为节流腔间隙；16为节流槽；17为节流腔。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述参见图2，本专利技术的可密封液固两相的间隙密封结构是由轴承端盖3、轴承座2和轴套7装配而形成的间隙结构；所述轴套7与轴承端盖3随主轴4旋转运动；轴套7通过过盈配合安装在主轴4上；轴承端盖3和轴套7之间设有螺栓连接的螺栓孔，轴承端盖3通过螺栓安装到轴套7上，且随主轴4旋转运动。轴承座2安装在固定壁面14上，所述轴承座 2设有螺栓孔，通过螺栓固定安装在壁面14上。其中轴承端盖3、轴承座2和轴套7装配形成的间隙结构由节流腔段12和迷宫间隙段两部分组成；节流腔段12是由具有周向节流槽 16的轴承端盖3与轴承座2配合形成。迷宫间隙段包括轴套7的外壁面与轴承座2的内壁面之间配合形成的第一间隙6以及在轴承座2与轴承端盖3之间，于径向和轴向配合形成的第二间隙5、第三间隙8、第四间隙10和第五间隙11，其中第一间隙6、第三间隙8和第五间隙11为轴向间隙，(第五间隙11不包括节流腔段12的那段)；第二间隙5和第四10 为径向间隙。所述轴承端盖3上的周向节流槽16位于轴承端盖3外端部，其截面为锐边矩形。在本专利技术的较佳实施例中，轴承端盖3外端部上的周向节流槽16沿轴向布置有 3-8个，该周向节流槽16的截面尺寸为深0. 8mm,宽0. 5mm。第一间隙6的宽度为0. 25mm, 长度为22mm ；所述第三间隙8和第五间隙11宽度为0. 1mm，长度为Ilm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可密封液固两相的间隙密封结构，其特征在于，是由轴承端盖(3)、轴承座(2) 和轴套(7)装配而形成的间隙结构；所述间隙结构由节流腔段(12)和迷宫间隙段两部分组成；所述节流腔段(1 是由具有周向节流槽(16)的轴承端盖C3)与轴承座( 配合形成；所述迷宫间隙段包括轴套(7)的外壁面与轴承座O)的内壁面之间配合形成的第一间隙(6)以及在轴承座(2)与轴承端盖(3)之间，于径向和轴向配合形成的第二间隙(5)、 第三间隙(8)、第四间隙(10)和第五间隙(11)；所述第一间隙(6)、第三间隙(8)和第五间隙(11)为轴向间隙；第二间隙(5)和第四(10)为径向间隙；所述轴承端盖(3)上的周向节流槽(16)位于轴承端盖C3)外端部，其截面为锐边矩形。2.根据权利要求1所述的可密封液固两相的间隙密封结构，其特征在于，所述轴套(7) 与轴承端盖( 随主轴(4)旋转运动；所述轴套(7)通过过盈配合安装在主轴(4)上；所述轴承端盖( 和轴套(7)之间设有螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵万华，余常武，谢瑛，郭宝安，
申请(专利权)人：西安交通大学，陕西秦川机械发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：