專利名稱：一種用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的氣體密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械密封領(lǐng)域，具體涉及一種用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的密封機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，已經(jīng)廣泛地采用空心的軸類零件，并在中心孔內(nèi)通入壓力流體，如冷卻液等，這類高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械被廣泛地應(yīng)用在高速、高精度機(jī)械加工設(shè)備當(dāng)中，如深孔內(nèi)圓磨削機(jī)床等，這就迫切地需要高精度、高性能的高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械密封機(jī)構(gòu)。常用的密封方式主要有機(jī)械密封，迷宮密封等，機(jī)械密封是在固定件與旋轉(zhuǎn)軸之間采用密封圈密封，這種密封不僅會影響旋轉(zhuǎn)精度，而且不宜在高速下運行，摩擦阻力大，容易發(fā)生磨損，致使提前失效和流體泄漏。迷宮密封是在固定件和旋轉(zhuǎn)軸之間形成很小的曲折間隙來實現(xiàn)密封， 間隙內(nèi)填充潤滑脂，這種密封方式在旋轉(zhuǎn)軸周向線速度較大時，可使?jié)櫥瑥拈g隙中甩出， 產(chǎn)生泄漏，失去密封作用。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的氣體密封裝置，不僅解決了壓力流體流入旋轉(zhuǎn)軸的泄漏問題，而且不降低旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)精度。技術(shù)方案本發(fā)明用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的氣體密封裝置，包括旋轉(zhuǎn)軸、階梯軸、軸套、 階梯軸外套以及端蓋；所述旋轉(zhuǎn)軸沿軸心設(shè)有小通孔，在旋轉(zhuǎn)軸的端部設(shè)有與小通孔連通的大通孔，所述階梯軸包括主軸、設(shè)置于主軸一端的小徑軸，在階梯軸軸心設(shè)有中心通孔； 所述小徑軸套入大通孔中，中心通孔與小通孔相連通；階梯軸外套和端蓋均為設(shè)置在主軸外部的環(huán)狀體，階梯軸外套一端緊靠旋轉(zhuǎn)軸并連接在主軸的外部，另一端與端蓋連接，端蓋與主軸一端連接，階梯軸外套、端蓋與主軸的外壁之間形成一空腔；端蓋的端面上設(shè)置有與所述空腔連通的回收孔；所述軸套緊靠階梯軸外套套設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸外部，軸套的內(nèi)壁上設(shè)置有周向槽、連通所述周向槽和軸套的外壁的密封氣體進(jìn)氣孔；在階梯軸外套上且靠旋轉(zhuǎn)軸的端面上設(shè)置有通孔。本發(fā)明中，所述的通孔均布有若干個，通孔的外包絡(luò)圓半徑Rl大于旋轉(zhuǎn)軸半徑R， 內(nèi)包絡(luò)圓半徑R2小于旋轉(zhuǎn)軸半徑R，以便于流體和氣體順利通過。本發(fā)明中，所述的小徑軸外壁與大通孔內(nèi)壁之間的間隙為1(Γ20μπι。
有益效果本發(fā)明涉及的一種用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的氣體密封裝置，可以廣泛地應(yīng)用在高速、高精度機(jī)械加工設(shè)備當(dāng)中，如深孔內(nèi)圓磨削機(jī)床等。該裝置采用非接觸式的氣體密封結(jié)構(gòu)，解決了在高速在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的密封不良、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度低、壽命短等問題，具有密封性能好、旋轉(zhuǎn)精度高、使用壽命長等優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明氣體密封裝置的剖面結(jié)構(gòu)圖； 圖2為階梯軸外殼與旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)位置示意圖；圖3為旋轉(zhuǎn)軸剖視圖； 圖4為旋轉(zhuǎn)軸立體圖； 圖5為階梯軸剖視圖； 圖6為階梯軸立體圖； 圖7為氣體密封殼體剖視圖； 圖8為氣體密封殼體立體圖； 圖9為階梯軸外殼剖視圖； 圖10為階梯軸外殼立體圖。圖中有旋轉(zhuǎn)軸1、軸套2、階梯軸外殼3、階梯軸4、端蓋5、回收孔8、大通孔11、小通孔12、周向槽21、密封氣體進(jìn)氣孔22 ；空腔31、通孔32、小徑軸41、主軸42、中心通孔43、 電氣動作區(qū)A、流體工作區(qū)B。
具體實施例方式本發(fā)明的用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的氣體密封裝置，包括旋轉(zhuǎn)軸1、階梯軸4、軸套2、階梯軸外套3以及端蓋5 ；
所述旋轉(zhuǎn)軸1沿軸心設(shè)有大通孔11和小通孔12，在旋轉(zhuǎn)軸1的端部設(shè)有與小通孔12 連通的大通孔11，所述階梯軸4包括主軸42、設(shè)置于主軸42 —端的小徑軸41，在階梯軸4 軸心設(shè)有中心通孔43 ；所述小徑軸41套入大通孔11中，中心通孔43與小通孔12相連通； 階梯軸外套3和端蓋5均為設(shè)置在主軸42外部的環(huán)狀體，階梯軸外套3 —端緊靠旋轉(zhuǎn)軸1并連接在主軸42的外部，另一端與端蓋5連接，端蓋5與主軸42 —端連接，階梯軸外套3、端蓋5與主軸42的外壁之間形成一空腔31 ；端蓋5的端面上設(shè)置有與所述空腔31連通的回收孔8;
所述軸套2緊靠階梯軸外套3套設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸1外部，軸套2的內(nèi)壁上設(shè)置有周向槽21、 連通所述周向槽21和軸套2的外壁的密封氣體進(jìn)氣孔22 ；在階梯軸外套3上且靠旋轉(zhuǎn)軸1 的端面上設(shè)置有通孔32。其中，所述的通孔32均布有若干個，通孔32的外包絡(luò)圓半徑Rl大于旋轉(zhuǎn)軸1半徑R，內(nèi)包絡(luò)圓半徑R2小于旋轉(zhuǎn)軸1半徑R，以便于流體和氣體順利通過。其中，所述的小徑軸41外壁與大通孔11內(nèi)壁之間的間隙為1(Γ20μπι。本發(fā)明的氣體密封裝置工作時，由中心通孔43通入壓力流體，絕大部分流體進(jìn)入旋轉(zhuǎn)軸1的小孔12內(nèi)，最終進(jìn)入流體工作區(qū)B。微小量的壓力流體從小徑軸41和旋轉(zhuǎn)軸1 的大孔11之間的間隙內(nèi)泄漏，由于該間隙僅為1(Γ20μπι，具有節(jié)流減壓的作用，當(dāng)壓力流體從間隙內(nèi)泄漏后壓力將降低。軸套2的內(nèi)壁上設(shè)置有周向槽21、連通所述周向槽21與軸套2的外壁的密封氣體進(jìn)氣孔22，以便壓縮空氣形成完整的密封面；從密封氣體進(jìn)氣孔22 通入的壓縮空氣，一部分從軸套2與旋轉(zhuǎn)軸1的間隙內(nèi)流入電氣工作區(qū)Α，另一部分流向階梯軸4，流向階梯軸4的密封氣體將泄漏的微量低壓流體經(jīng)階梯軸外套3端面的孔32 —同帶入階梯軸外套3、端蓋(5)與主軸(42)的外壁之間形成的空腔31內(nèi)，最終經(jīng)過端蓋5上的回收孔8流出，防止泄漏的流體進(jìn)入電氣工作區(qū)Α，達(dá)到密封的效果。
權(quán)利要求
1.一種用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的氣體密封裝置，其特征在于，該氣體密封裝置包括旋轉(zhuǎn)軸 (1)、階梯軸(4)、軸套(2)、階梯軸外套(3)以及端蓋(5)；所述旋轉(zhuǎn)軸(1)沿軸心設(shè)有小通孔(12 )，在旋轉(zhuǎn)軸(1)的端部設(shè)有與小通孔(12 )連通的大通孔(11)，所述階梯軸(4)包括主軸(42)、設(shè)置于主軸(42)—端的小徑軸(41)，在階梯軸(4)軸心設(shè)有中心通孔(43);所述小徑軸(41)套入大通孔(11)中，中心通孔(43)與小通孔(12)相連通；階梯軸外套(3)和端蓋(5)均為設(shè)置在主軸(42)外部的環(huán)狀體，階梯軸外套(3)—端緊靠旋轉(zhuǎn)軸(1)并連接在主軸(42 )的外部，另一端與端蓋(5 )連接，端蓋(5 )與主軸(42 ) — 端連接，階梯軸外套(3)、端蓋(5)與主軸(42)的外壁之間形成一空腔(31)；端蓋(5)的端面上設(shè)置有與所述空腔(31)連通的回收孔(8)；所述軸套(2)緊靠階梯軸外套(3)套設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸(1)外部，軸套(2)的內(nèi)壁上設(shè)置有周向槽(21)、連通所述周向槽(21)和軸套(2)的外壁的密封氣體進(jìn)氣孔(22)；在階梯軸外套 (3 )上且靠旋轉(zhuǎn)軸(1)的端面上設(shè)置有通孔(32 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的氣體密封裝置，其特征在于，所述的通孔(32)均布有若干個，通孔(32)的外包絡(luò)圓半徑Rl大于旋轉(zhuǎn)軸(1)半徑R，內(nèi)包絡(luò)圓半徑 R2小于旋轉(zhuǎn)軸(1)半徑R，以便于流體和氣體順利通過。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的氣體密封裝置，其特征在于，所述的小徑軸(41)外壁與大通孔(11)內(nèi)壁之間的間隙為10^20 μ m0
全文摘要
本發(fā)明的用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的氣體密封裝置，包括旋轉(zhuǎn)軸、階梯軸、軸套、階梯軸外套和端蓋；所述旋轉(zhuǎn)軸沿軸心設(shè)有小通孔、與小通孔連通的大通孔，所述階梯軸包括主軸、設(shè)于主軸一端的小徑軸，在階梯軸軸心設(shè)有中心通孔；所述小徑軸套入大通孔中，中心通孔與小通孔連通；階梯軸外套和端蓋均為設(shè)在主軸外部的環(huán)狀體，階梯軸外套一端緊靠旋轉(zhuǎn)軸并連接在主軸的外部，另一端與端蓋連接，端蓋與主軸一端連接，階梯軸外套、端蓋與主軸的外壁之間形成空腔；端蓋端面上設(shè)有與空腔連通的回收孔；所述軸套緊靠階梯軸外套套設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸外部，軸套的內(nèi)壁上設(shè)有周向槽、連通所述周向槽和軸套外壁的密封氣體進(jìn)氣孔；在階梯軸外套上且靠旋轉(zhuǎn)軸的端面上設(shè)有通孔。
文檔編號F16J15/40GK102322527SQ20111026187
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月6日
發(fā)明者徐春冬, 蔣書運 申請人:東南大學(xué)