[发明专利]旁路气密封结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种密封结构，尤其是一种采用负压疏通间隙以保护轴承免受污染的旁路气密封结构。

背景技术

在机加工行业中，转轴外套置有法兰，转轴与法兰之间通过轴承连接，转轴在高速旋转，法兰处于固定状态，轴承的内圈随转轴同步旋转，轴承的外圈与法兰相固定。转轴与法兰之间存在间隙，加工区内又存在粉末状的粉尘或切屑，加工时，这些杂质会进入到转轴与法兰之间的缝隙内并侵入到轴承内，造成轴承受损，设备不能正常工作。尤其是在线切割行业，砂浆在不断飞溅，更容易从缝隙处侵入。

因此在转轴与法兰之间需要设置密封装置防止转轴外的液体或者上述杂质进入，通常的密封方式由二种，一是使用接触式密封材料填塞缝隙，使杂质不得进入，材料有各种耐磨密封圈或者毛毡，但是却存在摩擦，可能产生磨损和热量，不适宜在高速、大直径旋转中使用。二是采用压缩空气从缝隙中喷出，即在缝隙中存在正压空气流，阻挡杂质进入缝隙，这种密封方式几乎没有转轴与密封介质之间的摩擦和发热产生，只是消耗少量的压缩空气，因而被广泛应用在高速、大直径旋转环境中。

比如，中国专利局于2011年7月27日公告了一份CN101478190B号专利，名称为油脂磨用电主轴的气密封结构设计方法，将一定压力的空气通过前轴承座上设置的气道进入到挡板与前小盖之间的环形腔内，再通过径向斜孔到达环形凹槽，挡板内圆与前螺帽外圆具有间隙，前螺帽设计有锯齿状凹槽与挡板的另一环形凹槽对应，随着转轴的高速旋转，压力空气在间隙和两个凹槽中形成压力气密封环，阻挡冷却液和杂质进入转轴。

但是采用正压空气流作为密封，气流除了从缝隙吹出外，还从缝隙进入到轴承的空隙内，并从该空隙吹出，如此气流的水汽也会侵入到轴承内，一方面排挤出轴承中的油脂，另一方面会使轴承的工况恶化。

发明内容

本发明解决了现有的气密封结构采用正压气流从缝隙喷出，容易使轴承内的油脂被排挤、工况恶化的缺陷，提供了一种旁路气密封结构，采用负压，气流不会从轴承的里侧向外吹出，保证轴承内的油脂储存，也不会恶化轴承的工况。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种旁路气密封结构，包括转轴、通过轴承与转轴相连的固定座及固定在固定座上的法兰，法兰上设置有轴线方向连通法兰的直的通道，固定座上设置有轴向连通通道的通孔，该通道通过支路与转轴和法兰之间的缝隙相通，通道上与支路的交汇处设置有变径管，气流从通孔的一端进入，从通道的另一端喷出。通道内通压缩气流，通道为直通道，并在通道内设置变径管，气流流经变径管，横截面逐渐减小，气流的流速逐渐提高，在高速气流经过的时候，支路处产生负压，该负压将进入到缝隙内的杂质吸入到支路并随着气流进入到通道内并从通道的出口喷出；如此该压缩气流和进入缝隙内含杂质的气流就不会进入到轴承内，从而使得轴承处于正常的工作环境中，轴承既不会受到压缩气流的侵蚀，也不会被缝隙中进入的含有杂质气流的侵蚀，轴承内的油脂不会被气流排挤，保证轴承的使用寿命。

作为优选，变径管为中间带小孔的喷嘴，喷嘴截面呈T形，法兰上设置有与通道同轴的阶梯孔，喷嘴嵌入到阶梯孔内，喷嘴的小径端处于通道与支路的交汇部位。这是一种方案，气流经过喷嘴的小孔，流经的直径变小，气流的流速增加，提高支路的负压吸附能力，减少缝隙中的杂质存量，提高杂质清理能力，保护轴承；喷嘴嵌入到阶梯孔，安装比较方便，为密封，可以在喷嘴与固定座的端面之间设置密封圈。

作为优选，喷嘴的入口为直径逐渐减小的喇叭口，喇叭口的大径端朝向气流进入方向，喷嘴的出口为直径增大的喇叭口，喇叭口的大径端朝向气流喷出方向。通孔与喷嘴的小孔通过喇叭口过渡，减小气流撞击，并逐渐提高气流流速，经过小孔后由喇叭口喷出，提高支路的负压吸附能力。

作为优选，变径管为喇叭管，喇叭管的大径端连接有直管，小径端朝向气流的喷出方向，直管连接到固定座的通孔内，喇叭管处于通道与支路的连接部位。这是另一种方案，变径管与直管为一体结构，如此直接将直管从通孔插入，喇叭管正好处于通道与支路的交汇处，气流流经直管并由喇叭管的小径口喷出，提高气流流速，提高支路的负压吸附能力。

作为优选，通道与通孔的轴线为倾斜状，通孔的气流进入口高于通道的气流喷出口。通道倾斜，被负压吸入到通道内的杂质受到重力的作用，同时还受到气流的推力，方便从通道内喷出。

作为优选，缝隙与支路之间的连接处设置有环形槽，环形槽的径向宽度大于缝隙的宽度。环形槽可以作为杂质的集点，杂质从缝隙处进入经过环形槽转弯后被吸入到支路，提高杂质的流动性。