CN106594286A - 数控冲床干摩擦旋转密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数控冲床干摩擦旋转密封装置，所述密封装置包括后盖凸台、主密封环和补偿弹簧，所述后盖凸台为轴结构，且所述后盖凸台的首端与所述中空转轴的对应端面之间设定间隙；所述后盖凸台内具有沿其轴向延伸的孔腔；所述主密封环套设在所述后盖凸台上，所述主密封环的首端的端面与所述中空转轴的端面之间形成密封；所述补偿弹簧呈压缩状态的套设在所述后盖凸台上，用于令所述主密封环始终具有朝向所述中空转轴运动的趋势。本发明在降低噪音的基础上，解决了磨损导致密封失效的技术问题。

Description

数控冲床干摩擦旋转密封装置

技术领域

本发明涉及到数控冲床领域，尤其涉及一种适用数控冲床的干摩擦旋转密封装置。

背景技术

数控冲床的转轴端部对应配置有后盖，转轴通常采用中空结构，即中空转轴，后盖设置流体通道以及流体介质的进出口，流体介质由进出口依次流通后盖的流体通道和中空转轴的孔道，用于实现对于转轴的降温等作用。对于后盖和中空转轴之间的密封技术，一直是困扰业内的难题。

目前的主要密封手段是将主密封件直接嵌设在后盖和中空转轴之间，实现动密封，该技术手段至少具有如下缺陷：其一、主密封件采用相对较软的材质，例如石墨材质，其优点是噪音小，但是在高速干摩擦运转中，石墨的磨损量较大，更换密封件的频率高，降低了密封装置的使用寿命，增加了维护成本；其二、主密封件采用耐磨且硬度高的材质，例如陶瓷材质，更换频率低，但是密封件与转轴都属于高硬度的摩擦配合面，噪声极大。

发明内容

本发明目的在于提供一种数控冲床干摩擦旋转密封装置，通过独特的摩擦副结构，在降低噪音的基础上，解决了磨损导致密封失效的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种数控冲床干摩擦旋转密封装置，适用于数控冲床的后盖与相对应的中空转轴之间的密封，流体介质依次流通于所述后盖与所述中空转轴，该装置包括后盖凸台、主密封环和补偿弹簧，其中：

所述后盖凸台为轴结构，其尾端固定于所述后盖，其首端与所述中空转轴的端面对应设置，且所述后盖凸台的首端与所述中空转轴的对应端面之间设定间隙；

所述后盖凸台内具有沿其轴向延伸的孔腔，所述孔腔贯通所述后盖凸台，所述孔腔与所述后盖的流体通道连通；

所述主密封环套设在所述后盖凸台上，所述主密封环的首端支顶于所述中空转轴的端面，所述主密封环的首端的端面与所述中空转轴的端面之间形成密封；

所述补偿弹簧呈压缩状态的套设在所述后盖凸台上，其一端相对所述后盖凸台固定，另一端支顶于所述主密封环，令所述主密封环始终具有朝向所述中空转轴运动的趋势。

可选的，该装置包括定位销，所述定位销的一端相对于所述后盖固定，另一端可滑动的插装于所述主密封环，且所述定位销的轴向平行于所述主密封环的轴向。

可选的，所述主密封环设置有沿其径向外凸的凸沿，所述定位销可滑动的穿过所述凸沿，所述定位销的端部设置有报警触发器，所述主密封环沿轴向移动至超出预设距离值时，所述凸沿触动所述报警触发器，令所述报警触发器发出信号。

可选的，所述补偿弹簧与所述主密封环之间设置有挡片。

可选的，所述主密封环的内环面设置有凹槽，所述凹槽内嵌设有第一辅密封圈，所述第一辅密封圈与所述后盖凸台的圆周面之间以及所述主密封环的内环面与所述后盖凸台的圆周面之间分别形成密封。

可选的，所述后盖凸台与所述后盖为一体式结构。

可选的，所述主密封环包括沿其轴向由其首端处延伸的主密封延伸环，所述主密封延伸环套设在所述中空转轴上，且所述主密封延伸环的内径大于所述中空转轴的外径；

所述主密封延伸环的内环面设置有多个环槽，所述多个环槽内分别嵌设有所述第二辅密封圈，用于形成所述主密封延伸环与所述中空转轴之间的密封。

可选的，所述第二辅密封圈的径向投影为非直线。

可选的，还包括轴承，所述轴承的外圈与所述后盖固定连接，所述轴承的内圈与所述中空转轴固定连接。

可选的，所述中空转轴经QPQ处理。

较之现有技术，本发明提供的数控冲床干摩擦旋转密封装置有如下优点：

本发明独特设计了具有流通流体介质功能的后盖凸台，且后盖凸台与主密封环之间实现静密封，由主密封环的端面与中空转轴的端面之间实现动密封，同时配合补偿弹簧的推动作用，令主密封环即使磨损也始终保持有效的密封效果。

具体的说，主密封环主要由两方面密封配合作用：一、主密封环配合后盖凸台实现轴面密封，主密封环与基座之间无相对转动属于静密封，静密封磨损小或者无磨损，因此，主密封环可以采用相对较软的密封材质；二、主密封环配合中空转轴实现端面密封，主密封环与中空转轴之间具有高速的相对旋转运动，磨损量大，但是补偿弹簧可在较大磨损量的前提下始终确保主密封环与中空转轴的紧密贴合，也即保证有效的密封效果，因此，主密封环同样可以采用相对较软的密封材质。综上，基于本发明的特定结构，可实现采用例如石墨等软材质制作主密封件，在确保噪音低的基础上，消除了磨损量大对于密封效果的影响。

以及在此基础上，本发明的上述密封结构，补偿弹簧和流体介质完全隔离，避免了流体介质对于补偿弹簧的腐蚀，确保补偿弹簧的可靠性，进一步保证主密封环在较大磨损量的前提下对于中空转轴的端面密封的效果。

综上分析，本发明通过主密封环的轴面密封、端面密封、静密封、动密封、磨损补偿、弹簧隔绝流体的技术特征的配合作用下，实现了在确保低噪音的基础上，确保密封效果的目的。

附图说明

图1是本发明的密封装置的实施例一的结构示意图；

图2是本发明的密封装置的实施例二的结构示意图；

图3时本发明的第二辅密封圈与所述中空转轴的展开示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例一

参照图1，该实施例提供了一种数控冲床干摩擦旋转密封装置，适用于数控冲床的后盖1与相对应的中空转轴13之间的密封，流体介质依次流通于所述后盖1与所述中空转轴13，该流体介质例如可以是用于实现对于中空转轴13的冷却。需要说明的是，该结构较为复杂，为简化附图以便于理解，绘图时仅显示了与密封装置有直接关系的局部结构，对于数控冲床的其他结构部件，均为现有的结构，对于本发明的创新没有关联，因此图中没有详尽展示。

该实施例中，所述后盖1固定，所述中空转轴13相对于后盖1高速旋转。为满足相对旋转对于装配的要求，以及为便于拆装维护，所述后盖1与所述中控转轴之间设置有轴承10，且所述轴承10设置为：所述轴承10的外圈与所述后盖1固定连接，例如可以是所述轴承的外圈沿其轴线延伸至所述后盖1处，延伸的外圈与后盖1通过螺栓固定等方式固定连接，例如还可以是所述轴承10的外圈与一连结结构8固定连接，该连接结构例如可以是但不限定于套设在轴承上的外套管，该连结结构8延伸至所述后盖1处，连结结构8与后盖1通过螺栓2固定等方式固定连接；所述轴承10的内圈套设在所述中空转轴13上，且相对于所述中空转轴13固定。基于此，需要拆装时，仅需要拆除螺栓8，即可实现后盖1与中空转轴组件(该组件包括中空转轴和轴承)的快速分离，以维护相应的密封装置。

该实施例可选的，所述轴承可设置为多个，例如图中所示包括两个轴承，两个轴承之间对应设置轴承隔套11，两端对应设置有轴用弹性挡圈9(套设在所述中空转轴上)和孔用弹性挡圈12，以提高所述轴承的装配精度以及运行的可靠性。

该实施例中的密封装置设置为：包括后盖凸台14、主密封环7和补偿弹簧4。其中：

所述后盖凸台14为轴结构，其尾端固定于所述后盖1，其首端与所述中空转轴13的端面对应设置，所述后盖凸台14内具有沿其轴向延伸的孔腔，所述孔腔贯通所述后盖凸台14，所述孔腔与所述后盖1的流体通道连通，冷却液等流体介质依次流通所述后盖1、后盖凸台14以及中空转轴13分别对应的孔道；所述后盖凸台14的首端与所述中空转轴13的对应端面之间设定间隙，避免高速的相对旋转造成后盖凸台14与中空转轴13的磨损。

例如可以是但不限定于，所述后盖凸台14与所述后盖1为一体式结构，也即，所述后盖凸台14与后盖1为一体成型的结构，后盖凸台14作为后盖1的凸出部分用于配合主密封环7实现本发明的密封效果，以及一体式结构提高了后盖组件(包括后盖和后盖凸台14)的整体强度。

所述主密封环7套设在所述后盖凸台14上，所述主密封环7的首端支顶于所述中空转轴13的端面，也即所述主密封环7的尾端套设在所述后盖凸台14上，其首端未套设在所述后盖凸台14上，所述主密封环7的首端的端面与所述中空转轴13的端面之间形成密封，防止所述流体介质由所述后盖凸台14和所述中空转轴13之间的间隙溢出；该端面密封为动密封。该方案所优选的，所述中空转轴13的端面设置为阶梯面，所述主密封环7的首端支顶在所述阶梯面的内环面(即接近圆心的面)上，所述阶梯面的外环面(远离圆心的面)沿轴向凸出于所述内环面，形成对于所述主密封环的径向的限定，防止其脱离，参见图1；或者是，所述中空转轴13的端面设置有轴向凹陷的环槽，所述主密封环7的首端插设在所述环槽捏，且所述主密封环7的首端支顶于所述环槽的槽底，所述环槽的槽边用于实现对于所述主密封环的径向的限定，防止其脱离。

为消除上述动密封的高速旋转对于主密封件的磨损，本发明设置有补偿弹簧4，具体设置为，所述补偿弹簧4呈压缩状态的套设在所述后盖凸台14上，其一端相对所述后盖凸台14固定，另一端支顶于所述主密封环7，令所述主密封环7始终具有朝向所述中空转轴13运动的趋势。随着所述主密封环7被磨损的同时，所述补偿弹簧4驱使所述主密封环7沿其轴向移动，以及同时，所述补偿弹簧4套设在所述后盖凸台14上，所述流体介质与所述补偿弹簧4完全隔离，避免了流体介质对于补偿弹簧4的腐蚀，确保补偿弹簧4的可靠性，藉此实现端面密封长期有效，提高其使用寿命。

为更有效的隔绝所述流体介质与所述补偿弹簧4，以及进一步提高密封的有效性，所述主密封件7与所述后盖凸台14之间紧密接触形成轴面密封，该轴面密封为静密封。可选的，所述主密封环7的内环面设置有凹槽，所述凹槽内嵌设有第一辅密封圈6，所述第一辅密封圈6与所述后盖凸台14的圆周面之间形成密封，加强该静密封的密封效果。

上述的静密封中，所述主密封环7相对于所述后盖凸台14的轴向移动极其缓慢，因此对于主密封环7的磨损较小或者几乎无磨损；上述的动密封中，所述主密封环7相对于所述中空转轴13高速旋转，因此对于主密封环7的磨损相对较大，但是通过补偿弹簧4消除了该磨损量对于密封效果的影响。因此，本发明的上述主密封环7可以采用材质较软也即磨损量大的材质，通过软材质的自身特性实现降低噪音的目的，该较软的材质例如可以是但不限定于石墨。综上，在如上特征的配合作用下，实现了在低噪音的基础上，确保密封效果的目的。

另，该实施例可选的，该密封装置还包括有定位销3，所述定位销3的一端相对于所述后盖1固定，例如可以在所述后盖1上对应设置槽孔，所述定位销3固定插装在所述槽孔内；其另一端可滑动的插装于所述主密封环7，且所述定位销3的轴向平行于所述主密封环7的轴向。通过定位销3的限位作用，限定所述主密封环7仅限于沿其轴向移动，防止其转动，避免所述主密封环7在阻尼力作用下随所述中空转轴13旋转，也即防止主密封环7相对于所述后盖凸台14高速旋转而磨损。

该实施例中可选的，所述补偿弹簧4与所述主密封环7之间设置有挡片5。该挡片5优选采用相对较硬耐磨损的材质，例如金属、陶瓷等，用于防止补偿弹簧4直接接触较软材质的主密封环7而磨损主密封环7，进而影响补偿弹簧4对于所述主密封环7的推动作用的可靠性。

当所述主密封环7磨损至一定程度后，也即当所述主密封环7与所述后盖凸台14的轴面密封短于一定距离(该距离是指沿所述主密封环7的轴向方向)而导致密封失效时，需要及时更换主密封环7。为确保在合适的时间进行上述更换维护，本发明在所述定位销3的端部还设置有报警触发器。具体的，所述主密封环7设置有沿其径向外凸的凸沿，所述定位销3可滑动的穿过所述凸沿，实现对于所述主密封环7的限位。所述主密封环7沿轴向移动至超出预设距离值时，所述凸沿触动所述报警触发器，令所述报警触发器发出信号。

实施例二

参照图2，该实施例也提供了一种数控冲床干摩擦旋转密封装置，该装置是在实施例一的技术方案基础上的进一步改进，实施例一所描述的技术方案也属于该实施例，实施例一已描述的技术方案不再重复赘述。

需要说明的是，图2中主要显示了相对于图1所示结构所进一步改进的特征，因此，未全部显示图1的其他结构。

该实施例在实施例一的技术方案的基础上，主要增设了主密封延伸环15，其主要作用为，当实施例一中的报警器失效或者其他原因导致的没有及时更换主密封环7时，端面密封意外失效，主密封延伸环15能够在一定时间和一定程度上确保对于所述主密封环7和所述中空转轴13的密封效果，也即一定程度上延长了所述密封装置的寿命。

结合图2和图1进行如下说明：

所述主密封延伸环15是指沿所述主密封环7轴向由所述主密封环7的首端处往外延伸的一段，优选的，所述主密封环7与所述主密封延伸环15为一体成型，以提高其整体的强度。

所述主密封延伸环15套设在所述中空转轴13上，且所述主密封延伸环15的内径大于所述中空转轴13的外径，也即所述主密封延伸环15与所述中空转轴13不直接接触，避免高速旋转造成对于所述主密封延伸环15的严重磨损。

所述主密封延伸环15的内环面设置有多个环槽，所述多个环槽内分别嵌设有所述第二辅密封圈16，用于形成所述主密封延伸环15与所述中空转轴13之间的密封。所述第二辅密封圈16与所述中空转轴13的接触面积，远小于所述主密封延伸环15相对于所述中空转轴13的面积，因此，采用第二辅密封圈进行密封的方式，相对于直接采用主密封延伸环15的密封方式，其接触面积小相对产生的噪音小，基于此，可以在确保噪音不大幅增加的前提下，第二辅密封圈采用相对较硬耐磨损的材质，例如陶瓷。

高温会加剧磨损，为此，本发明采用提高散热的手段进一步降低磨损，具体为：所述第二辅密封圈16的径向投影为非直线，也即所述第二辅密封圈16的展开图为非直线，例如为弯曲线，其展开示意图参照图3。第二辅密封圈16上的某一点(图3中的A点)，在相对所述中空转轴13旋转时，并非始终接触固定位置的轴面，出现间歇散热的空间，一定程度上提高了散热效果。具体分析：当A点接触轴面第一点时，产生热量，下一时刻，A点接触轴面的第二点时，第一点脱离第二辅密封圈也即不产生接触，此时第一点即可一定程度的散热。

另，该实施例所优选的，所述中空转轴经QPQ处理，提升整体抗蚀性、耐磨性和硬度。QPQ处理是指将金属零件放入两种性质不同的盐浴中，通过多种元素渗入金属表面形成复合渗层，从而达到使零件表面改性的目的。它没有经过淬火，但达到了表面淬火的效果，因此国内外称之为QPQ。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数控冲床干摩擦旋转密封装置，适用于数控冲床的后盖与相对应的中空转轴之间的密封，流体介质依次流通于所述后盖与所述中空转轴，其特征在于，该装置包括后盖凸台、主密封环和补偿弹簧，其中：

所述后盖凸台为轴结构，其尾端固定于所述后盖，其首端与所述中空转轴的端面对应设置，且所述后盖凸台的首端与所述中空转轴的对应端面之间设定间隙；

所述后盖凸台内具有沿其轴向延伸的孔腔，所述孔腔贯通所述后盖凸台，所述孔腔与所述后盖的流体通道连通；

所述主密封环套设在所述后盖凸台上，所述主密封环的首端支顶于所述中空转轴的端面，所述主密封环的首端的端面与所述中空转轴的端面之间形成密封；

所述补偿弹簧呈压缩状态的套设在所述后盖凸台上，其一端相对所述后盖凸台固定，另一端支顶于所述主密封环，令所述主密封环始终具有朝向所述中空转轴运动的趋势。

2.根据权利要求1所述的数控冲床干摩擦旋转密封装置，其特征在于，该装置包括定位销，所述定位销的一端相对于所述后盖固定，另一端可滑动的插装于所述主密封环，且所述定位销的轴向平行于所述主密封环的轴向。

3.根据权利要求2所述的数控冲床干摩擦旋转密封装置，其特征在于，所述主密封环设置有沿其径向外凸的凸沿，所述定位销可滑动的穿过所述凸沿，所述定位销的端部设置有报警触发器，所述主密封环沿轴向移动至超出预设距离值时，所述凸沿触动所述报警触发器，令所述报警触发器发出信号。

4.根据权利要求2所述的数控冲床干摩擦旋转密封装置，其特征在于，所述补偿弹簧与所述主密封环之间设置有挡片。

5.根据权利要求1所述的数控冲床干摩擦旋转密封装置，其特征在于，所述主密封环的内环面设置有凹槽，所述凹槽内嵌设有第一辅密封圈，所述第一辅密封圈与所述后盖凸台的圆周面之间以及所述主密封环的内环面与所述后盖凸台的圆周面之间分别形成密封。

6.根据权利要求1所述的数控冲床干摩擦旋转密封装置，其特征在于，所述后盖凸台与所述后盖为一体式结构。

7.根据权利要求1-6任一所述的数控冲床干摩擦旋转密封装置，其特征在于，所述主密封环包括沿其轴向由其首端处延伸的主密封延伸环，所述主密封延伸环套设在所述中空转轴上，且所述主密封延伸环的内径大于所述中空转轴的外径；

所述主密封延伸环的内环面设置有多个环槽，所述多个环槽内分别嵌设有所述第二辅密封圈，用于形成所述主密封延伸环与所述中空转轴之间的密封。

8.根据权利要求7所述的数控冲床干摩擦旋转密封装置，其特征在于，所述第二辅密封圈的径向投影为非直线。

9.根据权利要求1-6任一所述的数控冲床干摩擦旋转密封装置，其特征在于，还包括轴承，所述轴承的外圈与所述后盖固定连接，所述轴承的内圈与所述中空转轴固定连接。

10.根据权利要求1-6任一所述的数控冲床干摩擦旋转密封装置，其特征在于，所述中空转轴经QPQ处理。