专利名称:旋转气密轴系及使用该轴系的转动密封舱装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及旋转气密轴系及使用该轴系的转动密封舱装置。其中旋转气密轴系包括作为中心轴的第一转动件和转动套设在第一转动件外部的第二转动件，第一转动件和第二转动件之间具有径向间隔，径向间隔内设置有环形的动密封圈，动密封圈具有分别与第一转动件和第二转动件接触密封配合的两径向侧面，第一转动件和第二转动件的其中一个上设有跨过径向间隔的环形密封盖，第一转动件和第二转动件的另一个上与环形密封盖之间设有迷宫齿沿轴向延伸的迷宫密封结构，上述旋转气密轴系密封面大，不易变形，气密性好，迷宫密封结构能够在第一转动件和第二转动件相对转动时起到密封作用，在内外压差变化时保证产品的密封性能，能够有效避免气密气体泄漏。
【专利说明】旋转气密轴系及使用该轴系的转动密封舱装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及旋转气密轴系及使用该轴系的转动密封舱装置。
【背景技术】
[0002]某些光电产品需要三防设计，其中产品内部需充氮气密，而一些产品存在转动部件且转动部件之间的空间与气密腔室连通，因此需要采用旋转气密轴系解决产品中转动部件转动时内外气体交流的问题，避免气密腔室内的气体发生泄漏。
[0003]现有技术中的旋转气密轴系如申请号为201310087368.1、申请公布号为CN103161963 A的中国专利公开的输出轴密封装置，包括固定在箱体输出孔外端的密封端盖、支撑在输出孔轴承内且穿出密封端盖的输出轴，所述输出轴形成中心轴，其上固连有位于密封端盖内孔的迷宫内环，迷宫内环作为第一转动件，密封端盖作为转动套设在第一转动件外部的第二转动件。密封端盖的内孔中具有径向内延的外挡壁、中挡壁、内挡壁和挡油环，外挡壁、中挡壁、内挡壁和挡油环沿输出轴轴向由外向内依次间隔排列，所述外挡壁、中挡壁、内挡壁以及挡油环的内孔分别与迷宫内环的对应外圆部位间隙配合，构成轴向迷宫；所述外挡壁的内端面具有至少两圈轴向内凸环，与所述迷宫内环对应处的轴向的外凸环相互交错，构成径向迷宫；所述迷宫内环装有位于外挡壁之外的V形截面密封圈，所述V形截面密封圈的内侧弹性抵靠在所述外挡壁的外端面。上述输出轴密封装置用于风力发电齿轮箱时能够发挥较好的密封作用，但是现有技术中采用V形截面密封圈与外挡壁抵靠配合的方式，密封面较小，密封圈稍微变形就会造成密封失效，因此气密效果差，内部气体容易泄漏，对于需要机载飞行的产品来说，高度的变化会使产品外部的气压发生变化从而导致内外压差变化，现有密封装置更无法满足不同气压时的密封问题。另外，一些产品的转动部件对转动摩擦的要求较为严格，而温度变化会对各挡壁以及挡油环内孔与迷宫内环对应外圆部位的间隙配合造成影响，从而增大转动部件间的转动摩擦。同时，现有的输出轴密封装置需要设置多条挡壁，并需要保证各挡壁与输出轴之间的配合精度，结构复杂，加工成本尚O
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种能够有效避免气密气体泄漏的旋转气密轴系，同时，本实用新型还提供了一种使用该轴系的转动密封舱装置。
[0005]本实用新型中旋转气密轴系采用的技术方案是:旋转气密轴系，包括作为中心轴的第一转动件和转动套设在第一转动件外部的第二转动件，所述第一转动件和第二转动件之间具有径向间隔，所述径向间隔内设置有环形的动密封圈，所述动密封圈具有分别与所述第一转动件和第二转动件接触密封配合的两径向侧面，所述第一转动件和第二转动件的其中一个上设有跨过所述径向间隔的环形密封盖，所述第一转动件和第二转动件的另一个上与所述环形密封盖之间设有迷宫齿沿轴向延伸的迷宫密封结构。
[0006]所述动密封圈轴向的一侧设有环形开口，所述动密封圈具有用于使所述环形开口保持扩张趋势的U形蓄能弹片。
[0007]所述动密封圈的环形开口朝向动密封圈两侧气体压力较大的一侧。
[0008]所述第一转动件或第二转动件上设有供所述环形密封盖沉入的环形台阶结构，所述环形台阶结构垂直于轴向的台阶面上设有用于与迷宫密封结构的迷宫齿配合的环槽。
[0009]所述迷宫密封结构的迷宫通道的间隙为0.35mm。
[0010]本实用新型中转动密封舱装置采用的技术方案是:转动密封舱装置，包括作为中心轴的第一转动件和转动套设在第一转动件外部的第二转动件，所述第二转动件包括密封舱，所述第一转动件和第二转动件之间具有与所述密封舱连通的径向间隔，所述径向间隔内设置有环形的动密封圈，所述动密封圈具有分别与所述第一转动件和第二转动件接触密封配合的两径向侧面，所述第一转动件和第二转动件的其中一个上设有跨过所述径向间隔的环形密封盖，所述第一转动件和第二转动件的另一个上与所述环形密封盖之间设有迷宫齿沿轴向延伸的迷宫密封结构。
[0011 ] 所述动密封圈轴向的一侧设有环形开口，所述动密封圈具有用于使所述环形开口保持扩张趋势的U形蓄能弹片，所述动密封圈的环形开口朝向所述密封舱设置。
[0012]所述第一转动件和第二转动件之间设有轴承，所述动密封圈沿轴向设置在所述轴承的端面与所述环形密封盖之间，所述轴承与所述环形密封盖构成用于防止动密封圈脱出的限位件。
[0013]所述第一转动件和第二转动件与所述轴承接触的部位采用硼铝合金制成。
[0014]所述第一转动件伸入所述密封舱的部分固定装配有用于压紧轴承内圈的轴承内压盖，所述轴承内压盖的径向边缘设有用于与相应的动力装置齿轮传动配合的轮齿。
[0015]本实用新型采用上述技术方案，所述第一转动件和第二转动件之间的径向间隔内设置有环形的动密封圈，所述动密封圈具有分别与所述第一转动件和第二转动件接触密封配合的两径向侧面，动密封圈能够通过径向侧面与第一转动件和第二转动件接触密封配合，与现有的V形截面密封圈相比，密封面大，不易变形，气密性好，而所述第一转动件和第二转动件的其中一个上设有跨过所述径向间隔的环形密封盖，所述第一转动件和第二转动件的另一个上与所述环形密封盖之间设有迷宫齿沿轴向延伸的迷宫密封结构，迷宫密封结构能够在第一转动件和第二转动件相对转动时起到密封作用，在内外压差变化时保证产品的密封性能，能够有效避免气密气体泄漏。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型中转动密封舱装置的一个实施例的结构示意图，同时也是本实用新型中旋转气密轴系的一个实施例的结构示意图。
[0017]图2是图1中I处的局部放大图。
[0018]图3是图1中动密封圈的断面图。
[0019]图中各附图标记对应的名称为:10_第一密封舱，11-轴承内座，12-轴承内压盖，121-轮齿，13-轴承外压盖，20-第二密封舱，21-轴承外座，211-环形台阶结构，22-环形密封盖，221-迷宫齿，30-轴承，40-动密封圈，41-环形开口，42-聚四氟乙烯夹套，43-U形蓄能弹片，44-径向凸缘。
【具体实施方式】
[0020]本实用新型中转动密封舱装置的一个实施例如图f图3所示，是一种低摩擦旋转气密复合轴系装置，包括作为中心轴的第一转动件、通过轴承30转动套设在第一转动件外部的第二转动件。第一转动件包括第一密封舱10、与第一密封舱10同轴固定的轴承内座11和轴承内压盖12 ;第二转动件包括第二密封舱20、通过螺钉固定在第二密封舱20上的轴承外座21、通过螺钉固定在轴承外座21上的环形密封盖22和轴承外压盖13。其中轴承内座11上设有轴向通孔，第一密封舱10通过该轴向通孔与第二密封舱20连通，第一密封舱10和第二密封舱20内填充有充压气体。轴承内压盖12的径向边缘设有用于与相应的电机齿轮传动配合的轮齿121，设计成锥齿轮的形式，与电机共同构成驱动机构，带动轴承内座11和第一密封舱10转动。为保证结构强度，轴承内压盖12采用不锈钢材料支撑并进行热处理至 HRC40-45。
[0021]轴承内座11与第一密封舱10的接触属于端面静密封接触，接触端面涂有导电密封胶以实现静密封。轴承外座21与第二密封舱20的接触属于端面静密封接触，轴承外座21的接触面上设有环形槽，环形槽内设有导电橡胶条以实现静密封。
[0022]轴承外座21和轴承内座11均采用比刚度高的硼铝合金材料，轴承外座21的内侧面与轴承内座11的外侧面之间设有径向间隔，该径向间隔与第一密封舱10连通。轴承外座21和轴承内座11上设有用于对轴承30的下端面定位的环台，高精度轴承30采用过渡配合的方式连接在轴承内座11和轴承外座21之间，并依靠轴承内压盖12和轴承外压盖13分别实现内圈轴向定位和外圈轴向定位，在周向上回转灵活，在轴向上稳定定位。轴承外座21和轴承内座11之间的径向间隔内还设置有环形的动密封圈40，动密封圈40径向两侧的侧面上均设有弧形凸起，分别与所述轴承外座21和轴承内座11接触密封配合。其中轴承内座11与动密封圈40的接触面进行表面渗氮处理，并且与动密封圈40采用过盈配合的匹配设计。动密封圈40轴向的一侧设有环形开口 41，环形开口 41朝向第二密封舱20内部，能够起到更好的密封作用，动密封圈40为带有聚四氟乙烯夹套42(也可替换为其他聚合材料制作)的压力辅助密封装置，其中特别装备了耐腐蚀金属材料制成的用于使所述环形开口 41保持扩张趋势的U形蓄能弹片43，使得动密封圈40贴紧轴承内座11和轴承外座21，保证密封效果。动密封圈40背离于第二密封舱20的一侧设有径向凸缘44，从而起到更好的密封作用。
[0023]形密封盖22跨过轴承内座11与轴承外座21之间的环形间隔，轴承内座11上设有供所述环形密封盖22沉入的环形台阶结构211，环形台阶结构211平行于轴向的侧台阶面与环形密封盖22的内环面设有间隔，环形台阶结构211垂直于轴向的台阶面上设有用于与迷宫密封结构的迷宫齿221配合的环槽。迷宫密封结构的迷宫通道的间隙为0.35_，并涂有润滑脂，能够有效消除机载飞行过程中由于高度变化引起的产品内部氮气出现泄漏；而迷宫齿221的齿数可根据空间尺寸要求进行设计。采用上述结构，动密封圈40沿轴向设置在轴承30的端面与环形密封盖22之间，环形密封盖22构成密封圈压盖，使得轴承30与环形密封盖22构成用于防止动密封圈40脱出的限位件，能够对动密封圈40进行限位。
[0024]使用时，动密封圈40通过其径向侧面与第一转动件和第二转动件接触密封配合，密封面大，不易变形，气密性好，而环形密封盖22，轴承内座11与所述环形密封盖22之间设有迷宫密封结构，迷宫密封结构的迷宫齿221沿轴向延伸，能够在第一转动件和第二转动件相对转动时起到密封作用，在内外压差变化时保证产品的密封性能，能够有效避免气密气体泄漏。通过动密封圈40、动密封圈40压盖与第一转动件和第二转动件的匹配设计，上述转动密封舱装置能够满足产品气密要求，并且能够实现全温范围内的低摩擦配合。
[0025]本实用新型中旋转气密轴系的一个实施例即上述转动密封舱装置的实施例所采用的旋转气密轴系，具体结构此处不再详细说明。
[0026]在上述实施例中，动密封圈40采用的是具有环形开口 41的动密封圈40，而迷宫密封结构设置在环形密封盖22与第一转动件之间。在本实用新型的其他实施例中，动密封圈40也可以替换为其他形式的具有两径向侧面的密封圈，例如为设置环形开口 41的实心密封圈，而环形密封盖22也可以固定到第一转动件上，将迷宫密封结构设置在与第二转动件之间。
【权利要求】
1.旋转气密轴系，包括作为中心轴的第一转动件和转动套设在第一转动件外部的第二转动件，其特征在于:所述第一转动件和第二转动件之间具有径向间隔，所述径向间隔内设置有环形的动密封圈，所述动密封圈具有分别与所述第一转动件和第二转动件接触密封配合的两径向侧面，所述第一转动件和第二转动件的其中一个上设有跨过所述径向间隔的环形密封盖，所述第一转动件和第二转动件的另一个上与所述环形密封盖之间设有迷宫齿沿轴向延伸的迷宫密封结构。2.根据权利要求1所述的旋转气密轴系，其特征在于:所述动密封圈轴向的一侧设有环形开口，所述动密封圈具有用于使所述环形开口保持扩张趋势的U形蓄能弹片。3.根据权利要求2所述的旋转气密轴系，其特征在于:所述动密封圈的环形开口朝向动密封圈两侧气体压力较大的一侧。4.根据权利要求1或2或3所述的旋转气密轴系，其特征在于:所述第一转动件或第二转动件上设有供所述环形密封盖沉入的环形台阶结构，所述环形台阶结构垂直于轴向的台阶面上设有用于与迷宫密封结构的迷宫齿配合的环槽。5.根据权利要求1或2或3所述的旋转气密轴系，其特征在于:所述迷宫密封结构的迷宫通道的间隙为0.35mm。6.转动密封舱装置，包括作为中心轴的第一转动件和转动套设在第一转动件外部的第二转动件，所述第二转动件包括密封舱，其特征在于:所述第一转动件和第二转动件之间具有与所述密封舱连通的径向间隔，所述径向间隔内设置有环形的动密封圈，所述动密封圈具有分别与所述第一转动件和第二转动件接触密封配合的两径向侧面，所述第一转动件和第二转动件的其中一个上设有跨过所述径向间隔的环形密封盖，所述第一转动件和第二转动件的另一个上与所述环形密封盖之间设有迷宫齿沿轴向延伸的迷宫密封结构。7.根据权利要求6所述的转动密封舱装置，其特征在于:所述动密封圈轴向的一侧设有环形开口，所述动密封圈具有用于使所述环形开口保持扩张趋势的U形蓄能弹片，所述动密封圈的环形开口朝向所述密封舱设置。8.根据权利要求6或7所述的转动密封舱装置，其特征在于:所述第一转动件和第二转动件之间设有轴承，所述动密封圈沿轴向设置在所述轴承的端面与所述环形密封盖之间，所述轴承与所述环形密封盖构成用于防止动密封圈脱出的限位件。9.根据权利要求8所述的转动密封舱装置，其特征在于:所述第一转动件和第二转动件与所述轴承接触的部位采用硼铝合金制成。10.根据权利要求8所述的转动密封舱装置，其特征在于:所述第一转动件伸入所述密封舱的部分固定装配有用于压紧轴承内圈的轴承内压盖，所述轴承内压盖的径向边缘设有用于与相应的动力装置齿轮传动配合的轮齿。
【文档编号】F16J15-16GK204267738SQ201420612644
【发明者】李运动, 孙蓓, 王璐, 张磊, 朱昆 [申请人]中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所