刀座轴连接装置的制作方法

本实用新型涉及一种高速刀座轴密封装置，属于厨房类高速搅拌器用品技术领域。

背景技术：

高速搅拌器等设备上经常会用到刀具，这些刀具通过刀座安装在对应的设备杯体内，刀座则通过刀座轴及轴密封与杯体或主机连接。在安装过程中，刀座轴密封安装的可靠性和稳定性对刀具的作业状况影响非常显著，如何实现刀座轴密封的稳定安装和实现可靠密封，是高速搅拌机等设备工作是否正常的关键，而常规的方式是通过橡胶垫、密封垫以及标准油封等实现刀座轴的密封，这些方式的优势在于结构简单，方便替换和更换，缺陷则是密封可靠性不佳和密封寿命很短，由于搅拌器在高速搅拌过程中,不仅有高速高温,而且介质复杂，导致这些橡胶垫、密封垫甚至油封会很快发生变形或者磨损而导致密封失效，密封效果难以保证并且可靠性不佳，而且一旦发生密封失效造成介质泄露将直接导致轴承失效进而导致电机烧毁,严重时甚至会引起安全事故。

基于此，做出本申请刀座轴密封装置。

技术实现要素：

针对现有刀座轴安装中所存在的上述缺陷，本申请提供一种安装稳定、密封性好的刀座轴连接装置。

为实现上述目的，本申请采取的技术方案如下：

刀座轴连接装置，包括骨架和橡胶层，所述的骨架嵌装于橡胶层内，橡胶层一侧向外延伸形成防尘唇，另一侧的中部设置密封腔，该密封腔自橡胶层底部向上延伸且不贯穿橡胶层上端面，密封腔的侧壁一、底壁和侧壁二形成截面为倒U字型的结构，且侧壁一为与竖直方向呈一定角度的斜面结构，侧壁二上由密封腔向防尘唇方向凹陷形成固定腔，该固定腔中安装有缓冲体，侧壁一、底壁、侧壁二、密封腔和固定腔形成密封机构。

进一步的，作为优选：

所述的橡胶层设置防尘唇的一侧的上部、中部和下部分别向外延伸形成上唇、中唇和下唇，上唇、中唇与下唇形成防尘唇。更优选的，所述的上唇与中唇之间、中唇上、中唇与下唇之间均设置润滑层，该润滑层由润滑脂涂覆而成。所述的上唇朝向中唇的一侧设置上唇壁，中唇的上下两侧分别设置中唇壁，位于上侧的中唇壁分别位于上唇的上唇壁与中唇之间，位于下侧的中唇壁位于中唇与下唇之间，润滑层即位于上唇壁、中唇和中唇壁上。所述的上唇高于或低于橡胶层的上端面，当上唇低于橡胶层上端面时，两者之间设置有缓冲槽，对应的，上唇壁设置有一组，分别位于上唇的上侧和下侧，位于上侧的上唇壁即构成缓冲槽的其中一个侧壁。所述的缓冲槽底部设置定位孔，定位孔位于缓冲槽与骨架之间，且与缓冲槽连通。当上唇较橡胶层上端面高时，上唇周围的空间都可以构成其形变空间；当上唇低于橡胶层上端面时，且确保形变自由，在上唇后方（即上侧）设置缓冲槽，为上唇形变提供一个形变发生空间，从而避免形变势能转化为橡胶层甚至整个连接装置的移动势能，以确保安装和密封的稳定性；当上唇形变时，这种形变引起构成缓冲槽侧壁的上唇壁的变形，进而引起缓冲槽的变形，定位孔的存在有助于缓冲槽朝向橡胶层一侧侧壁的固定。

所述的侧壁一的斜面结构上安装有密封件，该密封件由密封腔的底部自下而上沿侧壁一的斜面安装。更优选的，所述的密封件为三角筋结构，所述密封件的下部形成锥形结构的过渡尾端。锥形结构的过渡尾端可以很好的贴合在斜面结构的侧壁一上，并使密封件与侧壁一之间形成错位咬合结构，确保密封件安装的稳定性，避免受力滑移现象的发生。

所述的缓冲体对应防尘唇的下半部分安装。缓冲体受压会带动橡胶层向防尘唇方向形变，进而带动防尘唇的下半部分即下唇向外、向上形变，从而引起上唇与中唇、中唇与下唇距离的减小，进一步加强密封性。

所述的密封腔顶部设置缓冲腔，该缓冲腔位于骨架与密封腔之间，并与密封腔连通。缓冲腔的设置有助于提高密封腔的容置性能，尤其是当发生大形变时，起到缓冲和转移形变的作用。

本申请所提供的刀座轴密封装置，包括骨架和和橡胶层，所述的骨架和橡胶层通过硫化成型工艺形成为一体化密封结构，通过轴封外径(包覆在骨架外壳的波浪形橡胶层的外径)和内径(三道橡胶唇的内径)与刀座所在腔体和刀轴共同形成密封系统,其中轴封外径由一定厚度的橡胶层构成，内径和刀轴形成的密封共有三道特殊设计的密封唇,包括两道朝外的无弹簧唇口和一道弹簧唇口,三道唇口都经过优化设计,其中最朝外的第一道唇口为挡渣密封唇,基本上95%以上的复杂颗粒和介质都可以被阻挡和密封住,第二道唇(也可称为中间唇)起保持润滑和第二道密封的作用,为确保100%密封效果,还加了一个第三道唇即弹簧唇, 第三道唇设置有弹簧,可以起到密封润滑脂和补偿唇口橡胶磨损延长密封元件寿命的作用，由于所有的三道密封唇的密封方向都是两道无簧唇所指示的方向，与传统的弹簧唇密封方向相反，安装方向也是反的,所以被称为反向安装；该弹簧唇的密封方向设计为反向设计,也就是它的密封方向是朝向无弹簧唇的方向,而不是传统的密封弹簧腔体所容纳的介质, 这种结构不仅可以起到保持润滑的作用,还可以在极端情况下前两道无弹簧唇口磨损时而且弹簧唇口也有一定磨损的情况下,弹簧能够补偿唇口磨损使该弹簧唇能始终以一个稳定的力抱紧刀座轴,起到长效密封的作用和保证,所以该密封装置的可靠性和寿命都是能够满足高速搅拌类设备的应用要求的。

所述的第一道唇是面对介质的首要密封唇,主要起挡渣和密封的作用,该密封唇口的尺寸和角度等唇型参数都经过优化设计。更优选的，所述的第一道唇上设置有防止安装翻转的特殊结构，密封件无论从哪个方向安装都不会出现唇部发生翻转的现象,确保密封件安装时的该密封唇的稳定性。

所述的第二道唇也就是中间唇，她的密封方向和第一道唇的方向是一致的,主要起第二道密封作用,更优选的，由于它的存在,所述的第二道唇与第一道唇、第二道唇与第三道唇之间形成两个封闭的密封容腔,该密封容腔内壁上设置有由润滑脂涂覆形成的润滑层，密封容腔保证了三个密封唇之间的润滑脂在刀座轴高速工作过程中能长期存留于橡胶的滑动唇口上,可以极大地延长三个唇密封唇口的运行寿命并降低橡胶唇对高速旋转轴的磨耗和功耗,降低能量损失和磨损噪音。

所述的第三道唇为带弹簧加载唇,主要起第三道密封的作用,更优选的是,它的设计与普通油封弹簧唇口的设计理念和密封方向是相反的,其滑动面的角度和唇口角度经过特殊设计，确保密封的主密封方向是保持润滑脂不泄露。

所述的橡胶层为波浪形的或平的,它与刀座所在腔体实现过盈配合,主要是起到对刀座所在腔体实现静止密封的作用,更优选的是,所述的橡胶层两端设置倒角，其两端的倒角设计在轴封被安装进腔体时起到很好的导向作用,易于安装且密封不会被装偏,其在安装后和实际运行中也不会出现轴封退出腔体的现象.

这种特殊设计的三道唇轴封结构不但实现了在高速刀轴上以及刀座腔体对复杂介质的完全密封，而且进一步加强了密封可靠性和稳定性。

所述的密封容腔顶部设置缓冲腔，该缓冲腔位于骨架与密封容腔之间，并与密封容腔连通。缓冲腔的设置有助于提高密封容腔的容置性能，尤其是当发生大形变时，起到缓冲和转移形变的作用。

本申请主要针对和解决高速旋转（尤其是30000rpm以下）的刀座轴的可靠和长寿命轴密封结构，该密封装置为反装结构(非弹簧唇口对着密封介质),而且唇部设计防翻点，确保安装时唇口不会发生翻转；该轴封结构形成稳定可靠的三道唇密封结构，其中，第一道唇即无弹簧橡胶唇的腰部厚度以及径向尺寸和唇型角度都具有特殊的要求，以确保道唇口在刀轴上的抱紧力和跟随性达到了最佳匹配，保证了防尘、挡渣、防水以及密封的功能；第二道唇（即中间唇）的各向尺寸和唇型角度同样进了行特殊设计，使得第二道唇不仅起到辅助密封的作用，还有保证构成润滑层的润滑脂在第一道唇、第二道唇与第三道唇之间所形成的密封容腔长期滞留的作用；第三道唇的唇型样式包括尺寸和唇口角度都经过特殊设计和优化，确保唇部较好的跟随性，且随着该唇口的磨损，其上弹簧槽内由于弹簧的作用可以自动补偿唇部的磨损，延长了密封的整体寿命；

上述这种特殊的三道唇口结构，使得此种结构密封的稳定性和可靠性大幅度提升。

本申请所提供的刀座轴密封装置避免了常规密封可靠性和寿命不佳的问题，并克服了进口产品存在的积渣返味以及寿命不稳定的缺陷。

附图说明

图1为本申请第一种结构的局部剖面图；

图2为本申请第二种结构的局部剖面图；

图3为本申请第一种结构的主要尺寸标注图；

图4为本申请第二种结构的主要尺寸标注图；

图5为本申请的第一种安装示意图；

图6为本申请的第二种安装示意图。

其中标号：A.刀座；B. 轴封；C. 安装腔体；D. 刀轴；E. 刀座；1.骨架；2. 橡胶层；21. 上端面；22. 定位孔；3. 密封唇；31.第一道唇；311. 上唇壁；312.缓冲槽；32.第二道唇；321. 中唇壁；33.第三道唇；4. 密封机构；41. 侧壁一；42. 底壁；43. 侧壁二；4a. 密封腔；4b. 固定腔；4c. 缓冲腔；5. 润滑层；6. 缓冲体；7. 密封件；71. 过渡尾端。

具体实施方式

实施例1

本实施例刀座轴密封连接装置，结合图1，包括骨架1和橡胶层2，骨架1为倒L形结构，嵌装于橡胶层2内，橡胶层2的一侧向外延伸形成防尘唇3，另一侧设置密封机构4，在橡胶层2的中部设置密封腔4a，该密封腔4a自橡胶层2顶部向下延伸且不贯穿橡胶层2底部，密封腔4a的侧壁一41、底壁42和侧壁二43形成截面为U字型的结构，且侧壁一41为与竖直方向呈一定角度的斜面结构，侧壁二43上由密封腔4a向防尘唇3方向凹陷形成固定腔4b，该固定腔4b中安装有缓冲体6，侧壁一41、底壁42、侧壁二43、密封腔4a和固定腔4b构成密封机构4。

其中，橡胶层2设置防尘唇3的一侧的上部、中部和下部分别向外延伸形成上唇31、中唇32和下唇33，上唇31、中唇32与下唇33形成防尘唇3；上唇31高于橡胶层2的上端面21，上唇31朝向中唇32的一侧设置上唇壁311，中唇32的上下两侧分别设置中唇壁，位于上侧的中唇壁分别位于上唇31的上唇壁与中唇32之间，位于下侧的中唇壁321位于中唇32与下唇33之间，润滑层5即位于上唇壁311、中唇32和中唇壁321上，该润滑层5由润滑脂涂覆而成。

侧壁一41的斜面结构上包设有密封件7，该密封件7为倒L形结构，橡胶层2的顶端设置有上端面21，密封腔4a由橡胶层2的底部向上延伸且不贯穿上端面21，该密封腔4a的侧壁一41为斜面结构，密封件7为三角筋结构，该密封件7与斜面结构的侧壁一41连接处为锥形结构的过渡尾端71。锥形结构的过渡尾端71可以很好的贴合在斜面结构的侧壁一41上，并使密封件7与侧壁一41之间形成错位咬合结构，确保密封件7安装的稳定性，避免受力滑移现象的发生。

缓冲体6对应防尘唇3的上半部分安装。缓冲体6受压会带动橡胶层2向防尘唇3方向形变，进而带动防尘唇3的下半部分即下唇33向外、向上形变，从而引起中唇32与下唇33、上唇31与中唇32距离的减小，在形变的同时加强密封性。

如图5所示，轴封被过盈配合安装在刀座上，同时把刀轴穿过有三道唇的轴封内径,轴封端面紧贴刀座,第一道唇刀座上的内孔内紧贴刀轴,刀座内孔内径比较大,不会对第一道唇的安装和正常工作产生干涉。

如本例，轴封外径过盈配合装配于刀座上并紧贴刀座内端面,这些部位与刀座属于静态配合,而且由于该轴封有金属骨架支撑,所以可以形成稳定的静态密封,介质不会从这些部位产生泄露;同时,三道密封唇在被装配到刀轴上后,就形成了如图的密封结构,第一道唇在任何装配形态下都不会产生变形翻转,它通过其特殊的唇形设计以合适的角度和抱紧力贴在刀轴上,并直接面对介质,此密封结构容易安装和清洗,同时,第二道唇和第三道唇就与第一道唇一起形成了一个动态轴密封系统,每道唇的功能都如前所述。

本实施例中，结合图1和图3（为标注方便，省略润滑层5），在高速旋转（尤其是30000转以下）油封过程中，第一道唇与密封机构形成反装设计，确保安装防翻效果；该密封装置的三唇结构，其中，轴封的高度L的尺寸范围分别为最小4±0.15mm,最大为16±0.15mm ，其中,轴封外径的尺寸范围D₁为最小Ф12^＋0.40_＋0.20,最大为Ф35^＋0.40_＋0.20，；三道唇的内径的尺寸D₂,D₃,D₄的尺寸范围分别是最小为Ф5.0±0.15mm，最大为Ф14±0.15mm，这个具体是根据实际使用的刀座或者刀轴的尺寸而做出相应的配合调整。在刀轴尺寸确定的情况下,中间唇对轴的过盈量相对第一和第三道唇对轴的过盈量要小一些,一来此唇在中间,如果过盈量太大,则会导致局部发热严重而且在封闭的狭小空间内热量不容易传导,会加速中间唇的磨损,影响整体轴封的密封寿命.

由此，三道唇型结构可以保证每道唇的稳定性，同时三个唇之间所形成的容腔能够确保润滑脂的长期滞留；而且如图所示的密封唇形状，能够确保密封对于轴在旋转时的跟随性和可靠密封，且随着各个唇口部分的磨损，尤其是第三道唇也产生磨损时，其上所安装的加载弹簧还可以起到自动补偿的作用，延长了密封的整体寿命；三道唇口结构，使得密封的稳定性大幅度提升。

本申请所提供的刀座轴密封装置避免了常规设备密封性和稳定性不佳的问题，并克服了进口产品存在的积渣返味以及寿命不稳定的缺陷。

实施例2

本实施例与实施例1的设置和工作原理相同，区别在于：结合图6，本例中的刀座腔体内径很小，与刀轴形成的间隙更小，不能容纳唇的伸出，为了应对对此种案例开发了这种结构的轴封，确保密封和安装的稳定。其它的设置和工作原理与实施例1同。

实施例3

本实施例刀座轴密封装置，结合图2，包括骨架1和橡胶层2，骨架1为倒L形结构，嵌装于橡胶层2内，橡胶层2的一侧向外延伸形成防尘唇3，另一侧设置密封机构4，在橡胶层2的中部设置密封腔4a，该密封腔4a自橡胶层2顶部向下延伸且不贯穿橡胶层2底部，密封腔4a的侧壁一41、底壁42和侧壁二43形成截面为U字型的结构，且侧壁一41为与竖直方向呈一定角度的斜面结构，侧壁二43上由密封腔4a向防尘唇3方向凹陷形成固定腔4b，该固定腔4b中安装有缓冲体6，侧壁一41、底壁42、侧壁二43、密封腔4a和固定腔4b构成密封机构4。

其中，橡胶层2设置防尘唇3的一侧的上部、中部和下部分别向外延伸形成上唇31、中唇32和下唇33，上唇31、中唇32与下唇33形成防尘唇3；上唇31低于橡胶层2的上端面21，对应的，上唇壁设置有一组，分别位于上唇31的上侧和下侧，位于上侧的上唇壁即构成缓冲槽的其中一个侧壁。上唇31低于橡胶层2的上端面21时，为确保形变自由，在上唇31后方（即上侧）设置缓冲槽312，为上唇31形变提供一个形变发生空间，从而避免形变势能转化为橡胶层2甚至整个连接装置的移动势能，以确保安装和密封的稳定性；中唇32的上下两侧分别设置中唇壁，位于上侧的中唇壁分别位于上唇31的上唇壁与中唇32之间，位于下侧的中唇壁321位于中唇32与下唇33之间，润滑层5即位于上唇壁311、中唇32和中唇壁321上，该润滑层5由润滑脂涂覆而成。

侧壁一41的斜面结构上包设有密封件7，该密封件7为倒L形结构，橡胶层2的顶端设置有上端面21，密封腔4a由橡胶层2的底部向上延伸且不贯穿上端面21，该密封腔4a的侧壁一41为斜面结构，密封件7为三角筋结构，该密封件7与斜面结构的侧壁一41连接处为锥形结构的过渡尾端71。锥形结构的过渡尾端71可以很好的贴合在斜面结构的侧壁一41上，并使密封件7与侧壁一41之间形成错位咬合结构，确保密封件7安装的稳定性，避免受力滑移现象的发生。

缓冲体6对应防尘唇3的上半部分安装。缓冲体6受压会带动橡胶层2向防尘唇3方向形变，进而带动防尘唇3的下半部分即下唇33向外、向上形变，从而引起中唇32与下唇33、上唇31与中唇32距离的减小，在形变的同时加强密封性。

本实施例中，结合图4（为标注方便，省略润滑层5），在高速旋转（尤其是30000转以下）油封过程中，防尘唇与密封机构形成反装设计，确保安装防翻效果；橡胶层与骨架形成前道唇口，防尘唇形成中道唇口，密封机构形成后道唇口，前道唇口、中道唇口和后道唇口构成整个连接装置的三唇结构，其中，橡胶层的腰部厚度L为7.0±0.20mm，径向尺度D₁为Ф19^＋0.35_＋0.20（即直径介于19+0.35mm和19+0.20mm之间），以确保前道唇口的抱紧力和跟随性达到了最佳匹配，保证了防尘、挡渣、防水以及密封的功能；上唇的径向尺度D₂为Ф7.0±0.15mm，中唇的径向尺度D₃为Ф7.5±0.15mm，下唇的径向尺度D₄为Ф7.5±0.10（无缓冲体6时）和Ф7.3^＋0.20_-0.30（即直径介于7.3+0.20mm和7.3-0.30mm之间）（安装缓冲体6后），在上唇31、中唇32、下唇33以及润滑层5的配合作用下，中道唇口不仅起到辅助密封的作用，还有保证了构成润滑层5的润滑脂在上唇31、中唇32与下唇33之间的长期滞留；后道唇口中密封腔4a和固定腔4b的设置，使密封件7和缓冲体6得以固定，并为变形提供缓冲空间，确保跟随性，且随着该部分的磨损，缓冲体6还可以起到自动补偿的作用，延长了密封的整体寿命；三道唇口结构，使得密封的稳定性大幅度提升。

本申请所提供的刀座轴密封装置避免了常规设备密封性和稳定性不佳的问题，并克服了进口产品存在的积渣返味以及寿命不稳定的缺陷。

实施例4

本实施例与实施例3的设置和工作原理相同，区别在于：缓冲体6为弹簧，缓冲体6在设备运行过程中起到形变补偿的作用，以确保密封和安装的稳定。

以上内容是结合本发明创造的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明创造具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。