CN103100970B - 一种可带气研抛的旋转密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于端面气膜密封技术技术领域，具体涉及一种可带气研抛的旋转密封装置。现有技术存在弹性薄板气浮垫在带气研磨的过程中气管随气浮垫旋转缠绕的问题。为解决现有技术存在的问题，本发明提供的技术方案是：一种可带气研抛的旋转密封装置，包括主轴，主轴上从上到下依次套设有固定端组件、气腔部件、浮动端组件、弹簧和端盖，所述气腔部件为中空的圆盘结构，气腔部件的侧壁上开设有出气孔，所述固定端组件包括固定端气体止推轴承、固定端滚针轴承和固定端套筒，所述浮动端组件包括浮动端气体止推轴承、浮动端滚针轴承和浮动端套筒。本发明可以很好的解决弹性薄板气浮垫在带气研磨的过程中气管随气浮垫旋转缠绕的问题。

Description

一种可带气研抛的旋转密封装置

技术领域

本发明属于端面气膜密封技术技术领域，具体涉及一种可带气研抛的旋转密封装置。

背景技术

   刚性结构气浮垫在平面研磨机上就可以直接进行研磨抛光，而对于带有弹性薄板均压槽气浮垫，要实现弹性薄板上的均压槽，需要气浮垫在研磨抛光加工的过程中充入气压，即本设计中提出的气浮垫“充气”研磨抛光加工，根据现有的平面研磨抛光机原理可知，在研磨抛光的过程中研磨盘和气浮垫的工件盘都在旋转，如果给气浮垫充入气体，则充气气管必将绕轴缠绕，无法实现充气研磨抛光，为了实现气浮垫的充气研抛，必须解决气浮垫加工过程中气管随气浮垫旋转缠绕问题，为了解决旋转通气，需设计一种专用于气浮垫研抛加工中的连接气管的旋转密封装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种可带气研抛的旋转密封装置，以解决现有技术弹性薄板气浮垫在带气研磨的过程中气管随气浮垫旋转缠绕的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种可带气研抛的旋转密封装置，包括主轴，其特殊之处在于：主轴上从上到下依次套设有固定端组件、气腔部件、浮动端组件、弹簧和端盖，所述气腔部件为中空的圆盘结构，其上下两端面的中心均开设有大于主轴直径的通孔，气腔部件的侧壁上开设有出气孔，气腔部件通过上下两端面的通孔套设于主轴上，所述固定端组件包括固定端气体止推轴承、固定端滚针轴承和固定端套筒，所述固定端气体止推轴承套设于主轴上且与主轴之间为紧配合，固定端气体止推轴承上开设有与气腔部件的腔体相通的进气孔，固定端滚针轴承套设于固定端气体止推轴承的外壁上，固定端套筒套设于固定端滚针轴承的外壁上，所述浮动端组件包括浮动端气体止推轴承、浮动端滚针轴承和浮动端套筒，所述浮动端气体止推轴承套设于主轴上且与主轴之间通过导向键连接，浮动端滚针轴承套设于浮动端气体止推轴承的外壁上，浮动端套筒套设于浮动端滚针轴承的外壁上，所述弹簧设置于浮动端气体止推轴承的下端面的下方，所述端盖的上端面与浮动端滚针轴承的内圈下端面顶紧配合，所述固定端气体止推轴承和浮动端气体止推轴承的内部均开设有环形气腔，固定端气体止推轴承和浮动端气体止推轴承的上端面均开设有与环形气腔相连通的环形气腔进气孔，与气腔部件接触的端面上均开设有环形气体均压槽，环形气体均压槽上分布有若干与环形气腔连通的节流孔，设置于浮动端气体止推轴承上的环形气腔进气口的一端与环形气腔连通，另一端与气腔部件的腔体连通。

本发明相对于现有技术，具有如下优点和效果：

本发明可以很好的解决弹性薄板气浮垫在带气研磨的过程中气管随气浮垫旋转缠绕的问题，实现了原来必需人工对此类型气浮垫的研抛转换为机器的自动研抛，能够很好地提高弹性薄板气浮垫在研磨抛光效率，解决了一直困扰弹性薄板气浮垫研抛的一重要技术难题，可有效的大批量的把弹性薄板气浮垫推向市场，实现研究成果推向市场的效益最大化。

附图说明

图1为本发明剖视图；

图2为本发明整体应用示意图；

图3为本发明固定端气体止推轴承的结构示意图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为本发明浮动端气体止推轴承的结构示意图；

图6为图5的A-A剖视图；

其中，1-主轴、2-气腔部件、3-弹簧、4-端盖、5-固定端气体止推轴承、6-固定端滚针轴承、7-固定端套筒、8-浮动端气体止推轴承、9-浮动端滚针轴承、10-浮动端套筒、11-导向键、12-进气孔、13-出气孔、14-气缸加压机构、15-进气管、16-出气管、17-压力表、18-工件、19-研磨盘、20-加载压盘、21-工件安装盘、22-转向滚动球、23-本发明旋转密封装置、24-环形气腔进气口、25-环形气腔、26-节流孔、27-气体均压槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。

参照图1，一种可带气研抛的旋转密封装置，包括主轴1，其特殊之处在于：主轴1上从上到下依次套设有固定端组件、气腔部件2、浮动端组件、弹簧3和端盖4，所述气腔部件2为中空的圆盘结构，其上下两端面的中心均开设有大于主轴直径的通孔，气腔部件2的侧壁上开设有出气孔13，气腔部件2通过上下两端面的通孔套设于主轴1上，所述固定端组件包括固定端气体止推轴承5、固定端滚针轴承6和固定端套筒7，所述固定端气体止推轴承5套设于主轴1上且与主轴1之间为紧配合，固定端气体止推轴承5上开设有与气腔部件2的腔体相通的进气孔12，固定端滚针轴承6套设于固定端气体止推轴承5的外壁上，固定端套筒7套设于固定端滚针轴承6的外壁上，所述浮动端组件包括浮动端气体止推轴承8、浮动端滚针轴承9和浮动端套筒10，所述浮动端气体止推轴承8套设于主轴1上且与主轴1之间通过导向键11连接，浮动端滚针轴承9套设于浮动端气体止推轴承8的外壁上，浮动端套筒10套设于浮动端滚针轴承9的外壁上，所述弹簧3设置于浮动端气体止推轴承8的下端面的下方，所述端盖4的上端面与浮动端滚针轴承9的内圈下端面顶紧配合, 端盖4的上端面对浮动端滚针轴承9起定位和密封作用。弹簧压力通过端盖4与主轴之间的螺纹配合来调整。主轴1通过轴上端的螺纹孔和销孔与气缸加压装置相连接，并通过圆柱销限制主轴1和气缸加压装置的相对运动。

本发明的理论基础是端面气膜密封技术。端面气膜密封是基于现代流体润滑理论的一种新型非接触式机械密封，气膜密封动环或静环端面上通常开出微米级浅槽，主要依靠端面间形成一高压气膜对气腔的密封作用，同时密封端面为非接触式。端面气膜密封具有低泄漏，长寿命，其中阻塞气体压力一般比工艺气体高0.2MPa左右，既可阻止工艺气体泄漏，又可使密封端面实现非接触旋转。本发明的工作原理是：固定端气体止推轴承5作为静环，固定端气体止推轴承5为一端面带有均压槽的刚性气体止推轴承，气腔部件2连同具有轴向窜动功能的滚针轴承6作为动环，浮动端气体止推轴承8一端固定，一端在导向键11的作用下可沿轴向浮动，在不工作状态下，气体止推轴承端面和气腔部件2的上下两端面被弹簧3的作用力压在一起，当气体止推轴承通气工作时，在气体止推轴承工作面和气腔部件2的端面之间形成一高压气膜，高压气膜对两端面起高压密封和气膜流体润滑作用。

参照图3、图4，现以固定端气体止推轴承5为例说明气体止推轴承的结构和其工作原理。固定端气体止推轴承5的结构如图3所示，固定端气体止推轴承5为圆盘状结构，内部开设有环形气腔25，其与气腔部件2接触的端面上开设有环形微米级的浅槽，即气体均压槽27，气体均压槽27上分布有若干与环形气腔25连通的节流孔26，固定端气体止推轴承5的另一端面上开设有与环形气腔25相通的环形气腔进气口24。

工作时，气体由环形气腔进气口24进入轴承后，通过环形气腔25将气体分别通入平均分布在圆周上的若干节流孔26中，然后在固定端气体止推轴承5的下端面和气腔部件2的上表面间形成气膜而实现气体润滑作用。气体均压槽27产生的气体均化效应作用可以改善气体润滑性能。最后，气膜中的气体与由进气口12进入的气体汇合进入气腔气腔部件2和浮动端气体止推轴承8。

参照图5、图6，浮动端气体止推轴承8的结构和工作原理与固定端气体止推轴承5相似，浮动端气体止推轴承8内部也开设有环形气腔25，浮动端气体止推轴承8与气腔部件2接触的端面上开设有气体均压槽27，浮动端气体止推轴承8的上端面开设有环形气腔进气口24，环形气腔进气口24的一端与环形气腔25连通，另一端与气腔部件2的腔体连通。气体均压槽27上开设有若干与环形气腔25连通的节流孔26。气体由进气孔进入浮动端气体止推轴承8后，通过环形气腔25将气体分别通入平均分布在圆周上的若干节流孔26中，然后在浮动端气体止推轴承8的上端面和气腔部件2的下表面间形成气膜而实现气体润滑作用。

本发明的工作过程如下：在正常工作过程中固定端气体止推轴承5和浮动端气体止推轴承8是静止不动的，套筒和气腔部件2是随研抛工件的旋转而同步转动；固定端气体止推轴承5靠紧配合固定在主轴上，固定端气体止推轴承5和固定端套筒7通过固定端滚针轴承6实现动静分离；浮动端气体止推轴承8通过导向键11固定在主轴上，浮动端气体止推轴承8和浮动端套筒10通过浮动端滚针轴承9实现动静分离；通气后，固定端气体止推轴承5和浮动端气体止推轴承8分别与气腔部件2的接触面之间形成一高压气膜，高压气膜对两端面起高压密封和气膜流体润滑作用，实现动静的分离。

参照图2，本发明使用时，进气管15分别与固定端气体止推轴承5上端的进气孔12和环形气腔进气口24连接，将气体引入气腔部件2内，气体经过固定端气体止推轴承5、浮动端气体止推轴承8和气腔部件2时，在三者的结合面间形成气膜，将固定端组件与浮动端组件分离，气体同时从气腔部件2侧面的出气孔13流出，经出气管16、压力表17后，最后通过工件安装盘21上的气孔流进工件18内，工作过程中进气管15固定，出气管16随工件盘回转运动。

该装置与平面研磨机相连，研磨时，工件18以胶合方式固定在工件安装盘21上，首先装置由位于顶部的气缸加压机构14向下移动，将工件18与研磨盘19压紧，而后研磨盘19开始转动，同时带动工件18开始转动，由于研磨盘19直径远大于工件安装盘21直径，所以工件安装盘21以较大相对速度在研磨盘19上做回转运动，从而实现工件18的均匀研磨。

Claims (1)

1.一种可带气研抛的旋转密封装置，包括主轴(1)，其特征在于：主轴(1)上从上到下依次套设有固定端组件、气腔部件(2)、浮动端组件、弹簧(3)和端盖(4)，所述气腔部件(2)为中空的圆盘结构，其上下两端面的中心均开设有大于主轴直径的通孔，气腔部件(2)的侧壁上开设有出气孔(13)，气腔部件(2)通过上下两端面的通孔套设于主轴(1)上，所述固定端组件包括固定端气体止推轴承(5)、固定端滚针轴承(6)和固定端套筒(7)，所述固定端气体止推轴承(5)套设于主轴(1)上且与主轴(1)之间为紧配合，固定端气体止推轴承(5)上开设有与气腔部件(2)的腔体相通的进气孔(12)，固定端滚针轴承(6)套设于固定端气体止推轴承(5)的外壁上，固定端套筒(7)套设于固定端滚针轴承(6)的外壁上，所述浮动端组件包括浮动端气体止推轴承(8)、浮动端滚针轴承(9)和浮动端套筒(10)，所述浮动端气体止推轴承(8)套设于主轴(1)上且与主轴(1)之间通过导向键(11)连接，浮动端滚针轴承(9)套设于浮动端气体止推轴承(8)的外壁上，浮动端套筒(10)套设于浮动端滚针轴承(9)的外壁上，所述弹簧(3)设置于浮动端气体止推轴承(8)的下端面的下方，所述端盖(4)的上端面与浮动端滚针轴承(9)的内圈下端面顶紧配合，所述固定端气体止推轴承(5)和浮动端气体止推轴承(8)的内部均开设有环形气腔(25)，固定端气体止推轴承(5)和浮动端气体止推轴承(8)的上端面均开设有与环形气腔(25)相连通的环形气腔进气孔(24)，固定端气体止推轴承(5)和浮动端气体止推轴承(8)与气腔部件(2)接触的端面上均开设有环形气体均压槽(27)，环形气体均压槽(27)上分布有若干与环形气腔(25)连通的节流孔(26)，设置于浮动端气体止推轴承(8)上的环形气腔进气口(24)的一端与环形气腔(25)连通，另一端与气腔部件(2)的腔体连通。