[发明专利]旋转密封件

说明书

一种用于沿着旋转机械部件和非旋转机械部件之间的不可压缩流体路径使用的旋转接头，包括非旋转密封载体，该非旋转密封载体包括非旋转密封件，该非旋转密封件与非旋转密封载体一起限定内侧的净液压表面和外侧的净气动表面。处于压力下的不可压缩流体与净液压表面的接触产生闭合力，并且处于压力下的可压缩流体与净气动表面的接触产生打开力。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2018年8月31日提交的主题名称为“旋转接头”的第62/725,766号临时美国专利申请的优先权。

背景技术

在机床中，主轴可以被描述为包括旋转轴或转轴的装置，该旋转轴或转轴通常承载切削或其它工具。根据机器的类型，主轴可由各种类型的动力驱动以使轴或轴杆旋转，所述动力例如电动机、液压或气动马达等。在使用气动动力来驱动轴的应用中，轴可以包括连接到轴并且封装在心轴的壳体内的涡轮机叶片，该心轴具有滚动的或其它形状，其迫使以高压提供的空气经过叶片以使轴旋转。在典型的操作条件下，供应加压空气，例如90psi，并使轴以高速旋转，例如65,000RPM。在用于形成部件的机器中，例如CNC机器，所谓的空气涡轮轴是已知的。

虽然空气涡轮轴在提供可执行机械加工操作的高速轴方面是有用的，但其高速操作可在轴工具与工件之间产生热量，这通常通过提供冷却剂的外部流来解决，所述外部流既冷却工件又移除碎屑。然而，冷却剂流到工件的区域上的定位不总是最佳的，或甚至是不可能的，尤其是当机械加工工件的窄腔内的区域时。

发明内容

在一个方面，本发明描述了一种旋转接头，该旋转接头沿着旋转机械部件和非旋转机械部件之间的不可压缩流体路径设置。旋转接头包括安装套筒，该安装套筒设置在形成于非旋转机械部件中的孔中。安装套筒形成滑动孔，非旋转密封载体可滑动地且密封地设置在该滑动孔中。该非旋转密封载体包括非旋转密封元件，该非旋转密封元件与非旋转密封载体一起限定内侧的净液压表面和外侧的净气动表面。旋转密封元件设置在旋转机械部件上。非旋转密封载体可在延伸位置和缩回位置之间沿轴向移动，在延伸位置，旋转和非旋转密封元件接触以形成机械面密封，在缩回位置，旋转密封元件和非旋转密封元件分离以沿轴向方向形成间隙。在操作期间，处于压力下的不可压缩流体与净液压表面的接触在闭合方向上产生趋于将非旋转密封载体从缩回位置朝向延伸位置推动的闭合力。此外，在操作期间，处于压力下的可压缩流体与净气动表面的接触产生在打开方向上的打开力，该打开力趋于将非旋转密封载体从延伸位置推向缩回位置。

在另一方面，本发明描述了一种用于操作旋转式接头的方法。该方法包括提供可滑动地且可密封地设置在滑动孔内的非旋转密封载体，该非旋转密封载体包括非旋转密封元件；在非旋转密封元件和非旋转密封载体的内侧限定净液压表面；在非旋转密封元件和非旋转密封载体的外侧限定净气动表面；提供设置在旋转机械部件上的旋转密封元件；以及使非旋转密封载体在轴向方向上在延伸位置和缩回位置之间移动，在延伸位置，旋转密封元件和非旋转密封元件接触以形成机械面密封，在缩回位置，旋转密封元件和非旋转密封元件分离以沿轴向方向形成间隙。在一个实施例中，通过提供与净液压表面接触的不可压缩流体以在闭合方向上产生闭合力，从而完成从缩回位置到延伸位置的移动，并且通过提供与净气动表面接触的可压缩流体以在打开方向上产生打开力，从而完成从延伸位置到缩回位置的移动。