一种晶硅切片机主轴非接触密封结构的制作方法

本发明涉及主轴密封的技术领域，更具体的说，它涉及一种晶硅切片机主轴非接触密封结构。

背景技术：

随着光伏行业的发展，对晶硅切片机的可靠性要求越来越高，其中，晶硅切片机主轴的密封性问题直接影响晶硅切片机的可靠性。晶硅切片机中主轴起支撑与旋转功能；主轴包括主轴芯轴、套设在主轴芯轴外侧的主轴外套以及内部零部件；主轴芯轴与主轴外套存在相对的旋转运动，二者之间存在一定的零部件安装空间，内部零部件设置在零部件安装空间中；零部件安装空间当中通常安装轴承或隔圈等零部件来实现主轴的功能；零部件安装空间一般由密封结构与外界分隔，晶硅切片机在工作时，主轴的工作环境通常是比较恶劣的，存在大量的水汽以及硅粉等污染杂质，这些杂质容易穿过密封结构进入到主轴内，一旦这些污染杂质进入主轴，将导致主轴的失效。现有的切片机主轴损坏原因大部分都是因为密封失效，导致污染杂质进入主轴，导致内部零件损坏，现在亟需一种不容易出现密封失效的晶硅切片机主轴密封结构。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种晶硅切片机主轴非接触密封结构，该结构使得主轴不容易出现密封失效的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种晶硅切片机主轴非接触密封结构，主轴外套，其套设在主轴芯轴外侧，用于对主轴芯轴进行支撑；

密封静环，其固定在主轴外套靠近主轴芯轴端部的一侧；

以及密封动环，其固定在主轴芯轴上；

密封静环与密封动环之间形成气幕间隙和排污腔，排污腔位于气幕间隙靠近零部件安装空间一侧，气幕间隙与外界连通，密封静环上开设有用于对气幕间隙供气的静环供气孔，密封静环上开设有用于将排污腔中的污染杂质排出的静环排污孔。

通过采用上述技术方案，将高压气体通入到静环供气孔当中，供气孔将气体送入到气幕间隙中，一部分气体在气幕间隙中形成向外吹拂的气幕，一部分进入到排污腔中，气幕能够阻挡污染杂质进入密封静环和密封动环之间，向排污腔内吹的气体，能够将进入突破气幕进入排污腔中的杂质通过静环排污孔吹出，从而使得污染杂质不容易进入到零部件安装空间处，从而使得主轴不容易出现密封失效的问题。

本发明进一步设置为：所述气幕间隙与排污腔之间设置有用于对进入到排污腔当中的气体进行限制的第一密封间隙。

通过采用上述技术方案，通过设置密封间隙，提高气体从气幕间隙流向排污腔的气阻，从而使得高压空气更加容易在气幕间隙当中向外流动形成气幕，从而更好的阻止污染杂质进入气幕间隙当中。

本发明进一步设置为：所述第一密封间隙与所述气幕间隙之间设置有呈环形的出气间隙，出气间隙与静环供气孔直接连通。

通过采用上述技术方案，高压气体通过静环供气孔进入到出气间隙当中，高压气体进入到出气间隙中之后，能够均布在出气间隙当中，从而使得气幕间隙中形成的气幕在密封动环的周向方向上能够更加均匀。

本发明进一步设置为：所述密封静环与主轴外套之间设置有法兰，密封静环与法兰相互贴合的一侧设置有供气环槽，法兰上开设有为供气环槽供气的法兰供气孔，静环供气孔在密封静环上设置有若干个且环绕密封静环设置。

通过采用上述技术方案，供气环槽同时对多个法兰供气孔进行供气，多个法兰供气孔同时对出气间隙进行供气，使得气体在出气间隙当中的分布更加均匀，从而使得气幕间隙中形成的气幕在密封动环的周向方向上能够更加均匀。

本发明进一步设置为：所述排污腔靠近零部件安装空间一侧设置有位于密封静环和密封动环之间的容脂腔，容脂腔用于容纳油脂。

通过采用上述技术方案，当污染杂质冲破气幕间隙和排污腔进入到容脂腔中时，污染杂质会被油脂吸附。

本发明进一步设置为：所述排污腔和所述容脂腔之间设置有位于密封静环和密封动环之间的第二密封间隙。

通过采用上述技术方案，由于排污腔与外界大气连通，通过第二密封间隙，增加排污腔与容脂腔之间的气阻，使得外界空气不容易进入到容脂腔当中。

本发明进一步设置为：所述第一密封间隙和所述第二密封间隙都为迷宫间隙，迷宫间隙为延伸方向发生至少一次变化的间隙。

通过采用上述技术方案，改变迷宫间隙的延伸反向，能够为气体在迷宫间隙当中的流动提高气阻，从而有效的达到密封间隙所要达到的提高气阻的效果。

本发明进一步设置为：所述密封静环包括密封静环一和密封静环二，密封静环二与密封动环之间形成气幕间隙，密封静环一和密封静环二为一体或分体，当密封静环一和密封静环二为分体时，密封静环一和密封静环二的相对位置固定。

本发明进一步设置为：所述主轴外套与密封静环一之间设置有法兰，法兰固定连接在主轴外套上，密封静环一与法兰一体或分体，当密封静环一与法兰为分体时，密封静环一与法兰的相对位置固定。

本发明进一步设置为：沿背离零部件安装空间的方向，密封动环靠近密封静环一侧的直径逐渐增大。

通过采用上述技术方案，朝向背离零部件安装空间的方向，密封动环外侧的直径逐渐增大，使得污染杂质容易在密封动环提供的离心力的作用下，沿着密封动环与密封静环之间的间隙朝向背离零部件安装空间的方向移动，最终从气幕间隙中排出，并且随着直径的增大，所能够提供的离心力就越大，使得污染杂质能够更加顺畅的排出。

综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：本发明将高压气体通入到静环供气孔当中，供气孔将气体送入到气幕间隙中，一部分气体在气幕间隙中形成向外吹拂的气幕，一部分进入到排污腔中，气幕能够阻挡污染杂质进入密封静环和密封动环之间，向排污腔内吹的气体，能够将进入突破气幕进入排污腔中的杂质通过静环排污孔吹出，从而使得污染杂质不容易进入到零部件安装空间处，从而使得主轴不容易出现密封失效的问题。

附图说明

图1为实施例的体现气幕间隙的剖视图；

图2为图1的a部放大示意图；

图3为实施例体现法兰供气孔的剖视图；

图4为图1的b部放大示意图；

图5为图3的c部放大示意图。

图中：1、主轴芯轴；2、零部件安装空间；3、主轴外套；31、主轴外套供气孔；32、主轴外套排污孔；4、法兰；41、法兰供气孔；42、法兰排污孔；5、密封静环一；51、静环供气孔；52、静环排污孔；6、密封静环二；7、密封动环；8、垫片；9、供气环槽；91、出气间隙；92、气幕间隙；93、排污腔；94、容脂腔；95、第一密封间隙；96、第二密封间隙；97、第三密封间隙。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

实施例：一种晶硅切片机主轴非接触密封结构，参见附图1和附图2，套设在主轴芯轴1外侧的用于对主轴芯轴1进行支撑的主轴外套3、固定连接在主轴外套3靠近主轴芯轴1一侧的法兰4、固定连接在法兰4背离主轴外套3一侧的密封静环以及套设在主轴芯轴1外侧并且固定连接在主轴芯轴1上的密封动环7。主轴芯轴1与主轴外套3之间留有零部件安装空间，在某些实施例当中，零部件安装空间中设置有轴承等来对主轴芯轴1进行支撑；密封动环7位于零部件安装空间2靠近主轴芯轴1端部一侧；密封静环包括密封静环一5和密封静环二6，密封静环一5固定连接在法兰4上，密封静环二6固定连接在密封静环一5上。密封静环一5和密封静环二6可以为分体设计或一体设计，密封静环一5和密封静环二6为分体设计时，密封静环一5和密封静环二6的相对位置固定；密封静环一5和法兰4可以为一体设计或分体设计，密封静环一5和法兰4为分体设计时，密封静环一5和法兰4的相对位置固定，密封静环一5、密封静环二6以及法兰4的设置方式包括但不仅限于以上方式。

优选的，本实施例中，密封静环一5和法兰4位分体设计，密封静环二6和密封静环一5为分体设计，密封静环一5通过螺栓固定连接在法兰4上，密封静环二6通过螺栓固定在密封静环一5上，密封动环7通过螺栓固定连接在主轴芯轴1上。

结合附图3和附图4，密封静环二6与密封动环7之间形成气幕间隙92，气幕间隙92位于密封静环一5背离法兰4一侧，密封静环一5与密封动环7之间形成出气间隙91，气幕间隙92和出气间隙91皆为环形间隙，气幕间隙92与出气间隙91相互连通，优选的，出气间隙91两侧之间的距离大于气幕间隙92两侧之间的距离。出气间隙91背离气幕间隙92的一侧设置有形成在密封静环一5与密封动环7之间的排污腔93，排污腔93为环形腔室。排污腔93背离出气间隙91一侧设置有形成在密封静环一5与密封动环7之间的容脂腔94，容脂腔94为环形腔室，容脂腔94当中容纳有油脂，优选的，本实施例中，容脂腔94当中容纳有高粘度油脂；密封静环一5上开设有与出气间隙91相互连通的静环供气孔51，静环上还开设有用于与排污腔93相互连通的静环排污孔52。

高压气体通过静环供气孔51进入到出气间隙91当中，然后一部分高压气体进入到气幕间隙92当中，在气幕间隙92当中形成向外吹拂的气幕，通过气幕阻止外界污染杂质进入气幕间隙92，一部分气体进入到排污腔93当中，将冲破气幕间隙92和出气间隙91进入到排污腔93当中的杂质通过静环排污孔52排出，即使污染杂质冲破排污腔93进入到容脂腔94当中也会被容脂腔94当中的高粘度油脂吸附，阻止污染杂质进入到零部件安装空间2处。通过出气间隙91的缓冲，使得高压气体均布在出气间隙91当中，从而使得在气幕间隙92当中形成的气幕沿密封动环7的周向方向更加均匀。

法兰4上开设有与静环排污孔52相互连通的法兰排污孔42，主轴外套3上开设有与法兰排污孔42相互连通的主轴外套排污孔32；静环排污孔52设置在排污腔93的正下方，进入到排污腔93当中的污染杂质，跟随密封动环7运动至静环排污孔52顶部的时候，在风力、离心力以及自身重力的作用下，污染杂质落入到静环排污孔52当中，然后通过法兰排污孔42和主轴外套排污孔32被送出。

结合附图5，密封静环一5靠近法兰4的一侧设置有供气环槽9，供气环槽9围绕主轴芯轴1设置，密封静环一5中开设有若干静环供气孔51，静环供气孔51围绕主轴芯轴1均匀分布，静环供气孔51都与供气环槽9相互连通。法兰4上开设有与供气环槽9相互连通的法兰供气孔41，主轴外套3上开设有与法兰供气孔41相互连通的主轴外套供气孔31，高压气体通过主轴外套供气孔31进入到法兰供气孔41当中，然后通过法兰供气孔41进入到供气环槽9当中，高压气体在供气环槽9当中均匀分布，然后通过若干静环供气孔51进入到出气间隙91当中，通过若干围绕主轴芯轴1均匀分布的静环供气孔51提供空气，使得出气间隙91当中的高压空气的分布能够更加均匀。

出气间隙91与排污腔93之间设置有形成在密封静环一5与密封动环7之间的第一密封间隙95，排污腔93与容脂腔94之间设置有形成在密封静环一5与密封动环7一之间的第二密封间隙96。第一密封间隙95能够增加排污腔93与出气间隙91之间的气阻，使得出气间隙91当中的高压空气能够更多的流向气幕间隙92，提高气幕间隙92中形成的气幕的效果；第二密封间隙96能够增加排污腔93与容脂腔94之间的气阻，从而使得外界的空气不容易通过排污腔93进入到容脂腔94当中。

第一密封间隙95和第二密封间隙96都为迷宫间隙，迷宫间隙为间隙延伸方向发生至少一次变化的间隙。迷宫间隙可以通过一下几种方式实现：

第一，密封动环7和密封静环一5相互靠近的一侧都固定连接有截面呈阶梯状设置的凸起，迷宫间隙形成在密封动环7和密封静环一5的阶梯状凸起之间；

第二，迷宫间隙的两侧都设置有至少一个凸起，迷宫间隙两侧的凸起分别固定连接在密封动环7和密封静环一5上，密封动环7和密封静环一5上的凸起交错排布，密封间隙形成在密封动环7和密封静环一5的凸起之间；

第三，同时采用第一和第二种方式；

优选的，本实施例中，采用第二种方式形成迷宫间隙，即通过分布在密封动环7和密封静环一5上的交错分布的凸起形成，并且，本实施例中，每一个迷宫间隙的两侧，都设置于若干个凸起，并且密封静环一5和密封动环7上的若干个凸起，沿主轴芯轴1的轴线方向交错排布。

沿背离零部件安装空间2的方向，密封动环7靠近密封静环一5侧的直径逐渐增大，也就是沿背离零部件安装空间2方向，容脂腔94、第二密封间隙96、排污腔93、第一密封间隙95、出气间隙91以及气幕间隙92与主轴芯轴1之间的距离逐渐增大；朝向背离零部件安装空间2的方向，密封动环7外侧的直径逐渐增大，使得污染杂质容易在密封动环7提供的离心力的作用下，沿着密封动环7与密封静环之间的间隙朝向背离零部件安装空间2的方向移动，最终从气幕间隙92中排出，并且随着直径的增大，所能够提供的离心力就越大，使得污染杂质能够更加顺畅的排出。

主轴外套3与主轴芯轴1之间设置有呈环形的垫片8，垫片8位于零部件安装空间2靠近密封静环一5的一侧，密封静环一5和密封动环7都与垫片8背离零部件安装空间2一侧相互贴合；当污染杂质突破容脂腔94的时候，垫片8能够继续阻挡污染杂质，使其不容易进入到零部件安装空间2当中。

垫片8与主轴芯轴1之间形成有第三密封间隙97，第三密封间隙97也为迷宫间隙，垫片8靠近主轴芯轴1的一侧开设有至少一个环形槽，环形槽中设置有一体成型在主轴芯轴1上的环形凸起，第三密封间隙97通过环形槽和凸起形成，优选的，本实施例中垫片8靠近主轴芯轴1一侧开设有若干个环形槽，每个环形槽中都设置有一体成型在主轴芯轴1上的环形凸起，若干环形槽沿主轴芯轴1的轴线方向均匀排布。第三密封间隙97作为污染杂质的最后的防线，阻挡污染杂质进入零部件安装空间2处。

该晶硅切片机主轴非接触密封结构在进行使用时的工作原理如下：高压气体通过主轴外套供气孔31、法兰供气孔41、供气环槽9以及静环供气孔51进入到出气间隙91当中，出气间隙91中的气体大部分进入到气幕间隙92当中，形成向外吹拂的气幕，阻挡污染杂质进入到气幕间隙92，小部分进入到排污腔93当中，推动冲破气幕间隙92和出气间隙91进入到排污腔93当中的污染杂质依次穿过静环排污孔52、法兰排污孔42和主轴外套排污孔32，最终从主轴外套排污孔32当中排出。冲破排污腔93的污染杂质进入到容脂腔94当中，被容脂腔94当中的高粘度油脂吸附，若污染杂质冲破容脂腔94，则通过垫片8以及第三密封间隙97进行阻挡，多重的防护，使得污染杂质不容易进入到零部件安装空间2当中。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。