专利名称：一种用于高速旋转机械的气体密封装置的制作方法
技术领域：
本发明属于机械密封领域，具体涉及一种用于高速旋转机械的密封机构。
背景技术：
在高速旋转机械中，已经广泛地采用空心的轴类零件，并在中心孔内通入压力流体，如冷却液等，这类高速旋转机械被广泛地应用在高速、高精度机械加工设备当中，如深孔内圆磨削机床等，这就迫切地需要高精度、高性能的高速旋转机械密封机构。常用的密封方式主要有机械密封，迷宫密封等，机械密封是在固定件与旋转轴之间采用密封圈密封，这种密封不仅会影响旋转精度，而且不宜在高速下运行，摩擦阻力大，容易发生磨损，致使提前失效和流体泄漏。迷宫密封是在固定件和旋转轴之间形成很小的曲折间隙来实现密封， 间隙内填充润滑脂，这种密封方式在旋转轴周向线速度较大时，可使润滑脂从间隙中甩出， 产生泄漏，失去密封作用。
发明内容
技术问题为克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于高速旋转机械的气体密封装置，不仅解决了压力流体流入旋转轴的泄漏问题，而且不降低旋转轴的旋转精度。技术方案本发明用于高速旋转机械的气体密封装置，包括旋转轴、阶梯轴、轴套、 阶梯轴外套以及端盖；所述旋转轴沿轴心设有小通孔，在旋转轴的端部设有与小通孔连通的大通孔，所述阶梯轴包括主轴、设置于主轴一端的小径轴，在阶梯轴轴心设有中心通孔； 所述小径轴套入大通孔中，中心通孔与小通孔相连通；阶梯轴外套和端盖均为设置在主轴外部的环状体，阶梯轴外套一端紧靠旋转轴并连接在主轴的外部，另一端与端盖连接，端盖与主轴一端连接，阶梯轴外套、端盖与主轴的外壁之间形成一空腔；端盖的端面上设置有与所述空腔连通的回收孔；所述轴套紧靠阶梯轴外套套设在旋转轴外部，轴套的内壁上设置有周向槽、连通所述周向槽和轴套的外壁的密封气体进气孔；在阶梯轴外套上且靠旋转轴的端面上设置有通孔。本发明中，所述的通孔均布有若干个，通孔的外包络圆半径Rl大于旋转轴半径R， 内包络圆半径R2小于旋转轴半径R，以便于流体和气体顺利通过。本发明中，所述的小径轴外壁与大通孔内壁之间的间隙为1(Γ20μπι。
有益效果本发明涉及的一种用于高速旋转机械的气体密封装置，可以广泛地应用在高速、高精度机械加工设备当中，如深孔内圆磨削机床等。该装置采用非接触式的气体密封结构，解决了在高速在旋转机械中的密封不良、结构复杂、精度低、寿命短等问题，具有密封性能好、旋转精度高、使用寿命长等优点。
图1为本发明气体密封装置的剖面结构图； 图2为阶梯轴外壳与旋转轴结构位置示意图；图3为旋转轴剖视图； 图4为旋转轴立体图； 图5为阶梯轴剖视图； 图6为阶梯轴立体图； 图7为气体密封壳体剖视图； 图8为气体密封壳体立体图； 图9为阶梯轴外壳剖视图； 图10为阶梯轴外壳立体图。图中有旋转轴1、轴套2、阶梯轴外壳3、阶梯轴4、端盖5、回收孔8、大通孔11、小通孔12、周向槽21、密封气体进气孔22 ；空腔31、通孔32、小径轴41、主轴42、中心通孔43、 电气动作区A、流体工作区B。
具体实施例方式本发明的用于高速旋转机械的气体密封装置，包括旋转轴1、阶梯轴4、轴套2、阶梯轴外套3以及端盖5 ；
所述旋转轴1沿轴心设有大通孔11和小通孔12，在旋转轴1的端部设有与小通孔12 连通的大通孔11，所述阶梯轴4包括主轴42、设置于主轴42 —端的小径轴41，在阶梯轴4 轴心设有中心通孔43 ；所述小径轴41套入大通孔11中，中心通孔43与小通孔12相连通； 阶梯轴外套3和端盖5均为设置在主轴42外部的环状体，阶梯轴外套3 —端紧靠旋转轴1并连接在主轴42的外部，另一端与端盖5连接，端盖5与主轴42 —端连接，阶梯轴外套3、端盖5与主轴42的外壁之间形成一空腔31 ；端盖5的端面上设置有与所述空腔31连通的回收孔8;
所述轴套2紧靠阶梯轴外套3套设在旋转轴1外部，轴套2的内壁上设置有周向槽21、 连通所述周向槽21和轴套2的外壁的密封气体进气孔22 ；在阶梯轴外套3上且靠旋转轴1 的端面上设置有通孔32。其中，所述的通孔32均布有若干个，通孔32的外包络圆半径Rl大于旋转轴1半径R，内包络圆半径R2小于旋转轴1半径R，以便于流体和气体顺利通过。其中，所述的小径轴41外壁与大通孔11内壁之间的间隙为1(Γ20μπι。本发明的气体密封装置工作时，由中心通孔43通入压力流体，绝大部分流体进入旋转轴1的小孔12内，最终进入流体工作区B。微小量的压力流体从小径轴41和旋转轴1 的大孔11之间的间隙内泄漏，由于该间隙仅为1(Γ20μπι，具有节流减压的作用，当压力流体从间隙内泄漏后压力将降低。轴套2的内壁上设置有周向槽21、连通所述周向槽21与轴套2的外壁的密封气体进气孔22，以便压缩空气形成完整的密封面；从密封气体进气孔22 通入的压缩空气，一部分从轴套2与旋转轴1的间隙内流入电气工作区Α，另一部分流向阶梯轴4，流向阶梯轴4的密封气体将泄漏的微量低压流体经阶梯轴外套3端面的孔32 —同带入阶梯轴外套3、端盖(5)与主轴(42)的外壁之间形成的空腔31内，最终经过端盖5上的回收孔8流出，防止泄漏的流体进入电气工作区Α，达到密封的效果。
权利要求
1.一种用于高速旋转机械的气体密封装置，其特征在于，该气体密封装置包括旋转轴 (1)、阶梯轴(4)、轴套(2)、阶梯轴外套(3)以及端盖(5)；所述旋转轴(1)沿轴心设有小通孔(12 )，在旋转轴(1)的端部设有与小通孔(12 )连通的大通孔(11)，所述阶梯轴(4)包括主轴(42)、设置于主轴(42)—端的小径轴(41)，在阶梯轴(4)轴心设有中心通孔(43);所述小径轴(41)套入大通孔(11)中，中心通孔(43)与小通孔(12)相连通；阶梯轴外套(3)和端盖(5)均为设置在主轴(42)外部的环状体，阶梯轴外套(3)—端紧靠旋转轴(1)并连接在主轴(42 )的外部，另一端与端盖(5 )连接，端盖(5 )与主轴(42 ) — 端连接，阶梯轴外套(3)、端盖(5)与主轴(42)的外壁之间形成一空腔(31)；端盖(5)的端面上设置有与所述空腔(31)连通的回收孔(8)；所述轴套(2)紧靠阶梯轴外套(3)套设在旋转轴(1)外部，轴套(2)的内壁上设置有周向槽(21)、连通所述周向槽(21)和轴套(2)的外壁的密封气体进气孔(22)；在阶梯轴外套 (3 )上且靠旋转轴(1)的端面上设置有通孔(32 )。
2.根据权利要求1所述的用于高速旋转机械的气体密封装置，其特征在于，所述的通孔(32)均布有若干个，通孔(32)的外包络圆半径Rl大于旋转轴(1)半径R，内包络圆半径 R2小于旋转轴(1)半径R，以便于流体和气体顺利通过。
3.根据权利要求1所述的用于高速旋转机械的气体密封装置，其特征在于，所述的小径轴(41)外壁与大通孔(11)内壁之间的间隙为10^20 μ m0
全文摘要
本发明的用于高速旋转机械的气体密封装置，包括旋转轴、阶梯轴、轴套、阶梯轴外套和端盖；所述旋转轴沿轴心设有小通孔、与小通孔连通的大通孔，所述阶梯轴包括主轴、设于主轴一端的小径轴，在阶梯轴轴心设有中心通孔；所述小径轴套入大通孔中，中心通孔与小通孔连通；阶梯轴外套和端盖均为设在主轴外部的环状体，阶梯轴外套一端紧靠旋转轴并连接在主轴的外部，另一端与端盖连接，端盖与主轴一端连接，阶梯轴外套、端盖与主轴的外壁之间形成空腔；端盖端面上设有与空腔连通的回收孔；所述轴套紧靠阶梯轴外套套设在旋转轴外部，轴套的内壁上设有周向槽、连通所述周向槽和轴套外壁的密封气体进气孔；在阶梯轴外套上且靠旋转轴的端面上设有通孔。
文档编号F16J15/40GK102322527SQ20111026187
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月6日 优先权日2011年9月6日
发明者徐春冬, 蒋书运 申请人:东南大学