一种用于高速旋转机械的气体密封装置.pdf

1、10申请公布号CN102322527A43申请公布日20120118CN102322527ACN102322527A21申请号201110261872X22申请日20110906F16J15/40200601F16C3/0220060171申请人东南大学地址210096江苏省南京市四牌楼2号72发明人蒋书运徐春冬74专利代理机构南京苏高专利商标事务所普通合伙32204代理人柏尚春54发明名称一种用于高速旋转机械的气体密封装置57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

2、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。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页附图3页CN102322535A1/1页21一种用于高速旋转机械的气体密封装置，其

3、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）一端的小径轴（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）一端紧靠旋转轴（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）一端连接，阶梯轴外套（3）

4、、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R1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

5、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1020M。权利要求书CN102322527ACN102322535A1/2页3一种用于高速旋转机械的气体密封装置技术领域0001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0002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

6、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0003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。0004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

7、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。0005本发明中，所述的通孔均布有若干个，通孔的外包络圆半径R1大于旋转轴半径R，内包络圆半径R2小于旋转轴半径R，以

8、便于流体和气体顺利通过。0006本发明中，所述的小径轴外壁与大通孔内壁之间的间隙为1020M。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。附图说明0007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；说明书CN102322527ACN102322535A2/2页4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

9、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。0008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。具体实施方式0009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42一端的小径轴41，在阶梯轴4

10、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3一端紧靠旋转轴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42一端连接，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。0010其中，所述的通孔32均布有若干个，通孔32的外包络圆半径R1大于旋

11、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。0011其中，所述的小径轴41外壁与大通孔11内壁之间的间隙为1020M。0012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1020M，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A，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32一同带入阶梯轴外套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A，达到密封的效果。说明书CN102322527ACN102322535A1/3页5图1图2说明书附图CN102322527ACN102322535A2/3页6图3图4图5图6说明书附图CN102322527ACN102322535A3/3页7图7图8图9图10说明书附图CN102322527A