CN106246924B - 用于机床主轴的分体式气幕保护装置 - Google Patents

用于机床主轴的分体式气幕保护装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于机械密封技术领域，具体涉及一种用于机床主轴的分体式气幕保护装置。本发明旨在解决传统的气幕保护装置加工难度大的问题。为此目的，本发明的气幕保护装置包括安装到机床主轴上的端盖，所述端盖中设置有第一气流通道，所述第一气流通道的一端连通到进气口，所述第一气流通道的另一端与端盖中的第二气流通道连通，所述端盖包括迷宫盘和迷宫座，在组装好的状态下，所述迷宫盘嵌套在迷宫座中并因此在迷宫盘与迷宫座之间形成所述第二气流通道，气体从进气口进入第一气流通道并通过第二气流通道排出。在本发明的方案中，通过在迷宫盘的径向斜面上加工斜槽来形成排气孔，因此大幅度简化了气幕保护装置的加工难度。

Description

用于机床主轴的分体式气幕保护装置
技术领域
本发明属于机械密封技术领域，具体涉及一种用于机床主轴的分体式气幕保护装置。
背景技术
加工中心的主轴的核心支撑部件是高速精密的主轴轴承，任何微小杂质进入到主轴轴承都会影响主轴轴承工作的精度和寿命，所以轴承的密封特性非常重要。气幕保护，俗称气密封，主要用于轴承的防护，防止外部的切削液、铁屑等赃物进入轴承，造成轴承的损害。传统的气幕保护需要引一路气源进入前端盖，然后将具有多个倾斜孔的装置装入前端盖，气体通过小孔从主轴和前端盖的间隙中排出。
然而，传统的气幕保护装置需要多个零件安装，倾斜孔加工起来难度很大，装配好的气幕保护装置也会造成出气不均匀的问题，降低了防护效果。因此，本领域需要一种新的气幕保护装置来解决上述问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决传统气幕保护装置加工难度大的问题，本发明提供了一种用于机床主轴的分体式气幕保护装置。该分体式气幕保护装置包括安装到所述机床主轴上的端盖，所述端盖中设置有第一气流通道，所述第一气流通道的一端连通到进气口，所述第一气流通道的另一端与所述端盖中的第二气流通道连通，所述端盖包括迷宫盘和迷宫座，在组装好的状态下，所述迷宫盘嵌套在所述迷宫座中并因此在所述迷宫盘与所述迷宫座之间形成所述第二气流通道，气体从所述进气口进入所述第一气流通道并通过所述第二气流通道排出。
在上述分体式气幕保护装置的优选实施方式中，所述迷宫座包括容纳槽，所述迷宫盘包括径向外表面和轴向内侧面，当所述迷宫盘嵌套在所述迷宫座中时，所述迷宫盘的径向外表面与所述容纳槽的内侧壁密封接触，所述迷宫盘的轴向内侧面与所述容纳槽的底面共同形成所述第二气流通道。
在上述分体式气幕保护装置的优选实施方式中，所述迷宫盘的轴向内侧面包括设置有至少一个斜槽的倾斜部分，所述容纳槽的底面也包括对应的倾斜部分，当所述迷宫盘嵌套在所述迷宫座中时，所述迷宫盘的轴向内侧面的倾斜部分与所述容纳槽的底面的倾斜部分彼此抵靠，使得所述斜槽构成所述第二气流通道的倾斜区段。
在上述分体式气幕保护装置的优选实施方式中，所述迷宫盘的轴向内侧面还包括竖直部分，所述容纳槽的底面也包括对应的竖直部分，当所述迷宫盘嵌套在所述迷宫座中时，所述迷宫盘的轴向内侧面的竖直部分与所述容纳槽的底面的竖直部分之间形成第一空隙，所述第一空隙构成所述第二气流通道的竖直区段。
在上述分体式气幕保护装置的优选实施方式中，所述斜槽相对于所述迷宫盘的旋转轴线倾斜地设置在所述迷宫盘的轴向内侧面的倾斜部分上。
在上述分体式气幕保护装置的优选实施方式中，所述气幕保护装置还包括密封盖，所述密封盖与所述端盖相互配合形成第三气流通道，所述第三气流通道与所述第二气流通道连通。
在上述分体式气幕保护装置的优选实施方式中，所述第三气流通道包括彼此连通的轴向区段和径向区段，所述轴向区段与所述第二气流通道连通，所述径向区段通向外部。
在上述分体式气幕保护装置的优选实施方式中，所述密封盖包括径向部分和轴向部分，在组装好的状态下，所述密封盖的轴向部分与所述迷宫盘的径向内表面之间形成第二空隙，所述第二空隙构成所述第三气流通道的轴向区段，所述密封盖的径向部分与所述迷宫盘的轴向外侧面之间形成第三空隙，所述第三空隙构成所述第三气流通道的径向区段。
在上述分体式气幕保护装置的优选实施方式中，所述气幕保护装置还包括前端气流通道，所述前端气流通道介于所述进气口与所述第一气流通道之间，用于将来自所述进气口的气流引入到所述第一气流通道中。
在上述分体式气幕保护装置的优选实施方式中，所述气幕保护装置还包括气泵，所述气泵连通到所述进气口，用于在所述机床主轴工作期间为所述气幕保护装置持续提供保护气体。
在本发明的技术方案中，气幕保护装置主要由迷宫盘与迷宫座两个零件构成，通过在迷宫盘的径向面上加工多个斜槽，然后将迷宫盘与迷宫座卡扣到一起，组合成端盖，并因此形成用于气体流通的倾斜孔。相对于传统气幕保护装置需要加工倾斜孔的方式，在迷宫盘的径向面上加工斜槽的工艺更加简单，从而大大简化了气幕保护装置的加工难度。同时，由于迷宫盘的斜面上设置有多个斜槽，且斜槽均向外倾斜，从而使得气体通过斜槽时成螺旋状排出，相对于传统采用倾斜孔的气幕保护装置，本方案使得气体排出更加均匀，从而使主轴的整个圆周方向上都均匀地受到气密保护。
附图说明
图1是传统气幕保护装置的结构示意图；
图2是本发明的用于机床主轴的分体式气幕保护装置应用时的结构示意图；
图3是本发明的用于机床主轴的分体式气幕保护装置的端盖的截面示意图；
图4A是本发明的用于机床主轴的分体式气幕保护装置的迷宫盘的截面图；
图4B是本发明的用于机床主轴的分体式气幕保护装置的迷宫盘的结构示意图；
图5是本发明的用于机床主轴的分体式气幕保护装置的迷宫座的截面图；
图6是本发明的用于机床主轴的分体式气幕保护装置的密封盖的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，尽管附图中的各个构件以特定比例绘制，但是这种比例关系仅仅是示例性的，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
首先参照图1，图1是传统气幕保护装置的结构示意图。如图1所示，传统的气幕保护装置需要引一路气源进入前端盖，然后将打好多个倾斜孔1的装置装入前端盖，前端盖与主轴之间具有缝隙，气体通过多个倾斜孔1从前端盖与主轴之间的缝隙排出。这种气幕保护方式需要加工过程中打多个倾斜孔1，而机械加工过程中，相对于正常的打孔操作，倾斜孔的加工难度非常大，因此会大幅度增加加工成本。此外，由于倾斜孔1正对着的位置气量较大，装配好后的气幕保护装置也会造成出气不均匀，降低了防护效果。本发明提供的用于机床主轴的分体式气幕保护装置大大简化了加工难度。下面对本发明的技术方案进行详细说明。
参照图2，图2是本发明的用于机床主轴的分体式气幕保护装置应用时的结构示意图。如图2所示，该气幕保护装置包括安装到机床主轴2上的端盖3，端盖3中设置有第一气流通道31，第一气流通道31的一端连通到进气口，第一气流通道31的另一端与端盖3中的第二气流通道32连通。具体地，参照图3，图3是本发明的用于机床主轴的分体式气幕保护装置的端盖的截面示意图。如图3所示，端盖3包括迷宫盘33和迷宫座34。其中，迷宫盘33嵌套在迷宫座34中，并因此在迷宫盘33与迷宫座34之间形成第二气流通道32，气体从进气口进入第一气流通道31并通过第二气流通道32排出。更具体地，参照图4A和图5，图4A是本发明的用于机床主轴的分体式气幕保护装置的迷宫盘的截面图；图5是本发明的用于机床主轴的分体式气幕保护装置的迷宫座的截面图。如图4和图5所示，迷宫盘33包括径向外表面331和轴向内侧面332，迷宫座34包括容纳槽341，容纳槽341包括底面3412和内侧壁3411，当迷宫盘33嵌套在迷宫座34中时，迷宫盘33的径向外表面331与容纳槽341的内侧壁3411密封接触，迷宫盘33的轴向内侧面332与容纳槽341的底面3412共同形成所述第二气流通道32。迷宫盘33的轴向内侧面332包括倾斜部分3321，如图4B所示，迷宫盘33的倾斜部分3321上设置有多个斜槽333，斜槽333相对于迷宫盘33的旋转轴线倾斜地设置在迷宫盘33的轴向内侧面332的倾斜部分3321上。具体而言，从斜槽333一端到其另一端的连线与迷宫盘33的旋转轴线成一定角度，优选为相对于迷宫盘33的旋转轴线向一侧并且向下倾斜。容纳槽341的底面3412也包括对应的倾斜部分34121，当迷宫盘33嵌套在迷宫座34中时，迷宫盘33的轴向内侧面332的倾斜部分3321与容纳槽341的底面3412的倾斜部分34121彼此抵靠，使得斜槽333构成第二气流通道32的倾斜区段。由于斜槽333相对于迷宫盘33的旋转轴线倾斜设置，当气体从第一气流通道31流入第二气流通道32时，所述气体能够以螺旋状方式环绕机床主轴2的几乎整个外周。与相对于迷宫盘33的旋转轴线直线设置的斜槽相比，这种倾斜设置的斜槽能够使保护气体更均匀地环绕机床主轴2，从而避免现有技术中排气不均匀的问题。关于此点，需要进一步指出的是，这里所述的“斜槽”包含两个方面的含义，一个含义是所述槽设置在倾斜部分3321上，无论相对于垂直方向，还是相对于水平方向，其都是倾斜的；另一个含义是在前一个倾斜的基础上，所述“斜槽”还偏离了迷宫盘33的旋转轴线，也就是说，每个所述斜槽的延长线都不会与迷宫盘33的旋转轴线相交。本发明的“斜槽”属于第二种倾斜，既相对于垂直方向和水平方向倾斜，又相对于迷宫盘33的旋转轴线倾斜。
进一步，迷宫盘33的轴向内侧面332还包括竖直部分3322，容纳槽341的底面3412也包括对应的竖直部分34122，当迷宫盘33嵌套在迷宫座34中时，迷宫盘33的轴向内侧面332的竖直部分3322与容纳槽341的底面3412的竖直部分34122之间形成第一空隙，第一空隙构成第二气流通道32的竖直区段。气体从第一气流通道31进入第二气流通道32时首先经过该竖直区段，然后进入上述倾斜区段，最后沿斜槽向外排出。关于此点，需要指出的是，可以通过调整迷宫盘33的轴向内侧面332的倾斜部分3321与容纳槽341的底面3412的倾斜部分34121之间的尺寸关系来形成所述第一空隙，这是本领域技术人员能够轻易实现的，此处不再赘述。
进一步，继续参照图2，气幕保护装置还包括密封盖4，密封盖4与端盖3相互配合形成第三气流通道5，第三气流通道5与第二气流通道32连通。具体地，第三气流通道5包括彼此连通的轴向区段和径向区段，轴向区段与第二气流通道32连通，径向区段通向外部。更具体地，参照图6，图6是本发明的用于机床主轴的分体式气幕保护装置的密封盖的结构示意图。如图6所示，并参照附图4A，密封盖4包括径向部分41和轴向部分42，在组装好的状态下，即密封盖4安装到机床主轴2上后，密封盖4的轴向部分42与迷宫盘33的径向内表面334之间形成第二空隙，该第二空隙构成第三气流通道5的轴向区段，密封盖4的径向部分41与迷宫盘33的轴向外侧面335之间形成第三空隙，该第三空隙构成第三气流通道5的径向区段。气体经第一气流通道31流入第二气流通道32，然后依次经第三气流通道5的轴向区段(第二空隙)和第三气流通道5的径向区段(第三空隙)排出。
在上述技术方案优选实施方式中，气幕保护装置还包括前端气流通道6，前端气流通道6介于进气口与第一气流通道31之间，用于将来自进气口的气流引入到第一气流通道31中，并且，该气幕保护装置还包括气泵(图中未示出)，气泵连通到进气口，用于在机床主轴2工作期间为气幕保护装置持续提供保护气体。需要说明的是，该进气口也可以直接设置在第一气流通道31的上方，省略前端气流通道6，由气泵直接将气体引入到第一气流通道31中。
综上所述，本发明的气幕保护装置不需要进行倾斜孔的加工，只需要在迷宫盘33的径向斜面上加工多个斜槽，然后将迷宫盘33与迷宫座34组合成端盖3，相对于加工倾斜孔的方式，迷宫盘33上的斜槽是很容易加工的，从而大幅度简化了传统气幕保护装置的加工难度。同时，由于迷宫盘33上设置有多个斜槽333，且斜槽333均向外倾斜，使得气体通过斜槽时成螺旋状排出，相对于传统气幕保护装置，本方案使气体排出更加均匀，从而能更均匀地对机床主轴的整个圆周进行气密封。本实施例中附图4B中示出了12个斜槽，但是这并不是限制性的，本领域技术人员显然可以根据实际情况设置其他数量的斜槽。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于机床主轴的分体式气幕保护装置，其特征在于，所述气幕保护装置包括安装到所述机床主轴上的端盖，所述端盖中设置有第一气流通道，所述第一气流通道的一端连通到进气口，所述第一气流通道的另一端与所述端盖中的第二气流通道连通，所述端盖包括迷宫盘和迷宫座，在组装好的状态下，所述迷宫盘嵌套在所述迷宫座中并因此在所述迷宫盘与所述迷宫座之间形成所述第二气流通道，气体从所述进气口进入所述第一气流通道并通过所述第二气流通道排出；
其中，所述迷宫座包括容纳槽，所述迷宫盘包括径向外表面和轴向内侧面，当所述迷宫盘嵌套在所述迷宫座中时，所述迷宫盘的径向外表面与所述容纳槽的内侧壁密封接触，所述迷宫盘的轴向内侧面与所述容纳槽的底面共同形成所述第二气流通道；
并且，所述迷宫盘的轴向内侧面包括设置有至少一个斜槽的倾斜部分，所述容纳槽的底面也包括对应的倾斜部分，当所述迷宫盘嵌套在所述迷宫座中时，所述迷宫盘的轴向内侧面的倾斜部分与所述容纳槽的底面的倾斜部分彼此抵靠，使得所述斜槽构成所述第二气流通道的倾斜区段；
并且，所述斜槽相对于所述迷宫盘的旋转轴线倾斜地设置在所述迷宫盘的轴向内侧面的倾斜部分上，使得所述斜槽的延长线不与所述迷宫盘的旋转轴线相交。
2.根据权利要求1所述的分体式气幕保护装置，其特征在于，所述迷宫盘的轴向内侧面还包括竖直部分，所述容纳槽的底面也包括对应的竖直部分，当所述迷宫盘嵌套在所述迷宫座中时，所述迷宫盘的轴向内侧面的竖直部分与所述容纳槽的底面的竖直部分之间形成第一空隙，所述第一空隙构成所述第二气流通道的竖直区段。
3.根据权利要求2所述的分体式气幕保护装置，其特征在于，所述气幕保护装置还包括密封盖，所述密封盖与所述端盖相互配合形成第三气流通道，所述第三气流通道与所述第二气流通道连通。
4.根据权利要求3所述的分体式气幕保护装置，其特征在于，所述第三气流通道包括彼此连通的轴向区段和径向区段，所述轴向区段与所述第二气流通道连通，所述径向区段通向外部。
5.根据权利要求4所述的分体式气幕保护装置，其特征在于，所述密封盖包括径向部分和轴向部分，在组装好的状态下，所述密封盖的轴向部分与所述迷宫盘的径向内表面之间形成第二空隙，所述第二空隙构成所述第三气流通道的轴向区段，所述密封盖的径向部分与所述迷宫盘的轴向外侧面之间形成第三空隙，所述第三空隙构成所述第三气流通道的径向区段。
6.根据权利要求5所述的分体式气幕保护装置，其特征在于，所述气幕保护装置还包括前端气流通道，所述前端气流通道介于所述进气口与所述第一气流通道之间，用于将来自所述进气口的气流引入到所述第一气流通道中。
7.根据权利要求6所述的分体式气幕保护装置，其特征在于，所述气幕保护装置还包括气泵，所述气泵连通到所述进气口，用于在所述机床主轴工作期间为所述气幕保护装置持续提供保护气体。
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