CN107559331B - 轴承座密封方法、密封结构及使用该密封结构的轴承座 - Google Patents

Abstract

轴承座密封方法，所述轴承座包括用于形成迷宫式密封的密封盘和侧盖，密封盘上一体连接有若干个同轴设置的环状凸台，侧盖上开设有若干个与环状凸台一一对应匹配的环形凹槽，包括如下步骤：步骤一、在所述环状凸台上开设若干个沿环状凸台的径向延伸的气流孔，若干个气流孔沿环状凸台的圆周方向均匀分布；步骤二、在轴承开始工作后，所述密封盘随轴承内圈转动并带动气流孔转动，气流孔内形成沿环状凸台的轴向向外的压力，该压力作用在密封盘和侧盖之间的润滑油上避免润滑油外漏。本发明解决了传统间隙密封对密封盘和侧盖的加工精度要求高的不足，而且便于安装，还提供了一种基于该密封方法的密封结构及使用该密封结构的轴承座。

Description

轴承座密封方法、密封结构及使用该密封结构的轴承座

技术领域

本发明涉及机械密封技术领域，具体的说是轴承座密封方法、密封结构及使用该密封结构的轴承座。

背景技术

轴承在运动过程中，轴承内外圈以及滚动体之间必然产生相对运动，这样运动体之间就要产生摩擦，消耗一部分机械能，引起内外圈和滚动体之间发热、磨损。为了减少摩擦阻力，减缓轴承的磨损速度并控制轴承的温升，提高轴承的使用寿命，在使用轴承的机构设计中必须考虑轴承的润滑问题，而为了使轴承保持润滑，还必须考虑轴承的密封，良好的轴承座密封可以使轴承润滑介质不泄露，杂质不侵入轴承座内部，保证轴承的润滑同时提高轴承使用寿命并防止泄露污染环境。

轴承座密封方法常用的有接触式密封和非接触式密封，接触式密封又包括毡圈密封和密封圈密封；非接触式密封包括间隙密封，油沟密封等。其中密封圈式密封是在轴承座外圈安装孔与轴相接触处安装密封圈，防止润滑油泄露，以达到密封效果。但是接触式密封的使用受密封圈性能的限制，目前接触式密封使用线速度一般不大于25米/秒，不但使用寿命有限，而且还容易造成轴密封唇位置磨损。间隙密封虽然可以解决密封圈密封存在的问题，但是间隙密封自身也存在弊端，间隙密封对工件精度要求高，尺寸、形状、装配误差在很大程度上影响间隙密封的密封效果，零件在运动中又会由于受力、震动、温度等因素发生微小变形，这些因素都会导致部分间隙过大或过小。当间隙过大时，由于气体粘度较小，间隙中距离密封盘较远处的气体流速变小，压强变小，且间隙变宽，截面积变大，由此可得，间隙由内往外的压力减小，润滑油就可从此处泄露；当间隙过小时，不但给加工和安装使用带来困难，又容易产生摩擦等问题。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种轴承座密封方法，解决了传统间隙密封对密封盘和侧盖的加工精度要求高的不足，而且便于安装，还提供了一种基于该密封方法的密封结构及使用该密封结构的轴承座。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

轴承座密封方法，所述轴承座包括用于形成迷宫式密封的密封盘和侧盖，密封盘上一体连接有若干个同轴设置的环状凸台，侧盖上开设有若干个与环状凸台一一对应匹配的环形凹槽，所述密封方法包括如下步骤：

步骤一、在所述环状凸台上开设若干个沿环状凸台的径向延伸的气流孔，若干个气流孔沿环状凸台的圆周方向均匀分布，且气流孔的轴线与环状凸台的轴线之间的夹角为锐角；

步骤二、在轴承开始工作后，所述密封盘随轴承内圈转动并带动气流孔转动，气流孔内形成沿环状凸台的轴向向外的压力，该压力作用在密封盘和侧盖之间的润滑油上避免润滑油外漏。

轴承座密封结构，包括密封盘和侧盖，所述密封盘上固定设置有若干个环状凸台，若干个环状凸台均与轴承同轴设置；所述侧盖上开设有若干个环状凹槽，环状凹槽与所述环状凸台一一对应匹配，且环状凹槽与环状凸台之间留有间隙；所述若干个环状凸台中，半径最小的一个环状凸台上开设有多个气流孔，气流孔沿所述密封盘的径向贯通该环状凸台的内壁和外壁，且气流孔与密封盘轴线之间的夹角为锐角。

所述气流孔与所述密封盘轴线之间的夹角为60°。

所述环状凸台设置为两个。

所述环状凸台的断面呈长方形。

轴承座，包括支撑结构和设置在支撑结构两侧的密封结构，其中支撑结构包括上下设置的顶盖和底座，所述密封结构为权利要求2~5中任一项所述的轴承座密封结构，密封结构中的密封盘与轴承围合出润滑油腔，润滑油腔与所述间隙相连通；所述侧盖与所述底座围合出润滑油池，润滑油池与所述润滑油腔相连通。

任一所述侧盖的顶部均开设有沿侧盖的轴向延伸的润滑油输入通道，润滑油输入通道通过一个开设在侧盖内的润滑油流动通道与所述润滑油腔相连通。

所述底座内还开设有用于将所述润滑油腔内的润滑油输出至轴承座外的润滑油输出通道。

所述润滑油输出通道包括开设在所述底座内的润滑油轴向通道，在底座内还开设有垂直向下延伸的润滑油垂直输出通道和润滑油水平输出通道，润滑油垂直输出通道与润滑油轴向通道相连通，润滑油水平输出通道与润滑油垂直输出通道相连通。

所述润滑油垂直输出通道向下贯通所述底座，在润滑油垂直输出通道的下端设置有密封螺栓。

有益效果：

1、本发明提供的密封方法和密封结构根据伯努利原理，通过在密封盘上开设气流孔，在密封盘高速转动时，气流孔内产生从密封盘中心处向外的压差，压差使气流孔内产生气流，气流作用在密封盘与侧盖间的间隙内的润滑油，将润滑油截断从而实现对轴承座的密封，既具有传统间隙密封的优点，也克服了传统间隙密封对密封盘和侧盖的加工精度要求高的不足，间隙可以设置地比传统间隙密封所用的间隙更宽，降低了加工难度、生产成本和对环境的要求，同时方便安装，还避免了在工作中密封盘与侧盖的摩擦；

2、本发明提供的轴承座在侧盖与轴承座的底座之间围合出润滑油池，可以对轴承座内出现波动的润滑油进行缓冲，避免对密封结构造成负担。

附图说明

图1是轴承座整体结构示意图；

图2是图1中A部分的示意图。

附图标记：1、侧盖，2、密封盘，3、气流孔，4、环状凸台，5、润滑油腔，6、润滑油池，7、轴承外圈，8、轴承滚子，9、轴承内圈，10、间隙，11、润滑油流动通道，12、润滑油输入通道，13、顶盖，14、底座，15、润滑油轴向通道，16、润滑油垂直输出通道，17、润滑油水平输出通道。

具体实施方式

下面根据附图具体说明本发明的实施方式。

一种轴承座密封方法，轴承座包括用于形成迷宫式密封的密封盘和侧盖，密封盘2上一体连接有若干个同轴设置的环状凸台，侧盖1上开设有若干个与环状凸台一一对应匹配的环形凹槽，密封方法包括如下步骤：

步骤一、在环状凸台上开设若干个沿环状凸台的径向延伸的气流孔，若干个气流孔沿环状凸台的圆周方向均匀分布，且气流孔的轴线与环状凸台的轴线之间的夹角为锐角；

步骤二、在轴承开始工作后，密封盘随轴承内圈转动并带动气流孔转动，气流孔内形成沿环状凸台的轴向向外的压力，该压力作用在密封盘和侧盖之间的润滑油上避免润滑油外漏。

一种基于上述轴承座密封方法的轴承座密封结构，包括密封盘2和侧盖1，侧盖1上固定设置有若干个环状凸台4，两个环状凸台4均与轴承同轴设置，且环状凸台4的断面呈长方形。密封盘2上开设有两个环状凹槽，环状凹槽与环状凸台4一一对应匹配，且环状凹槽与环状凸台4之间留有间隙10。若干个环状凸台4中，半径最小的一个环状凸台4上开设有多个气流孔3，气流孔3沿密封盘2的径向贯通该环状凸台4的内壁和外壁，气流孔3与密封盘2轴线之间的夹角为锐角，优选为60°。

轴承开始工作之后，密封盘2跟随轴承转动，用于对轴承进行润滑的润滑油在离心力作用下进入到密封盘2与侧盖1之间的间隙10内，并沿间隙10流动。根据丹尼尔·伯努利在1726年提出的“伯努利原理”：动能+重力势能+压力势能=常数，可以知道，等高流动时，流速大，压力就小。因此，当密封盘2随轴承转动时，气流孔3也在高速转动，因为气流孔3外端的线速度要高于气流孔3内端的线速度，所以在气流孔3内端与气流孔3外端之间会产生一个压差，在压差的作用下，气流孔3内形成气流，气流从密封盘2中心向外侧对间隙10内的润滑油产生压力，从而截断润滑油，避免润滑油沿间隙10流出，实现密封的目的。而且因为气流孔3内外两端之间的压差取决于密封盘2的转动速度和气流孔3的直径，其中气流孔3的直径不受其他因素影响，气流孔3的截面积大小保持不变，当密封盘2转速稳定的情况下，压差不受间隙10大小的影响，所以压差能够保持稳定，进而提供稳定的气流和压力，提高密封的稳定性。

气流孔3的设计在保证密封盘强度的基础上不易过小，过小将导致流量过小，效果不明显，也不宜过大，过大将导致压力不足，不能完成对润滑油的阻拦，作为一种优选方案，气流孔3的直径设置为1mm。

本密封结构不仅拥有间隙密封的优点，也解决了间隙密封存在的缺陷。由于气流孔3的存在，密封盘2和侧盖1的加工精度不必很高，且间隙10比单一的间隙密封所需间隙更宽，降低了加工难度、生产成本和对环境的要求，同时方便安装，还避免了在工作中密封盘2与侧盖1的摩擦。

如图1和2所示，一种应用了上述轴承座密封结构的轴承座，包括支撑结构和设置在支撑结构两侧的密封结构，其中支撑结构包括上下设置的顶盖13和底座14，密封结构为权利要求2~5中任一项的轴承座密封结构，密封结构中的密封盘2与轴承围合出润滑油腔5，润滑油腔5与间隙10相连通。在侧盖1的下部开设有凹槽，侧盖1与底座14围合出润滑油池6，润滑油池6与润滑油腔5相连通。

任一侧盖1的顶部均开设有沿侧盖1的轴向延伸的润滑油输入通道12，润滑油输入通道12通过一个开设在侧盖1内的润滑油流动通道11与润滑油腔5相连通。底座14内还开设有用于将润滑油腔5内的润滑油输出至轴承座外的润滑油输出通道。润滑油输出通道包括开设在底座14内的润滑油轴向通道15，在底座14内还开设有垂直向下延伸的润滑油垂直输出通道16和润滑油水平输出通道17，润滑油垂直输出通道16与润滑油轴向通道15相连通，润滑油水平输出通道17与润滑油垂直输出通道16相连通。润滑油垂直输出通道16向下贯通底座14，在润滑油垂直输出通道16的下端设置有密封螺栓。

使用时，顶盖13和底座14将轴承外圈7固定，润滑油依次从润滑油输入通道12和润滑油流动通道11进入到润滑油腔5中，然后在轴承的转动下进入到轴承转子8与轴承内圈9之间对轴承进行润滑。润滑过程中，部分润滑油进入到密封盘2与侧盖1之间的间隙10中，并沿着间隙10向密封盘2的中心流动，由气流孔3将这部分润滑油截断，避免其外漏。润滑油池6的作用是在轴承座内润滑油出现波动的时候，对润滑油起到一个缓冲的作用，从而减少密封结构的负担，避免润滑油外漏。润滑油在对轴承进行润滑之后，从润滑油流出通道流出，可以对流出的润滑油进行过滤、冷却等操作，实现润滑油的循环使用。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.轴承座密封结构，包括密封盘（2）和侧盖（1），其特征在于：所述密封盘（2）上固定设置有若干个环状凸台（4），若干个环状凸台（4）均与轴承同轴设置；所述侧盖（1）上开设有若干个环状凹槽，环状凹槽与所述环状凸台（4）一一对应匹配，且环状凹槽与环状凸台（4）之间留有间隙（10）；所述若干个环状凸台（4）中，半径最小的一个环状凸台（4）上开设有多个气流孔（3），气流孔（3）沿所述密封盘（2）的径向贯通该环状凸台（4）的内壁和外壁，且气流孔（3）与密封盘（2）轴线之间的夹角为锐角。

2.如权利要求1所述的轴承座密封结构，其特征在于：所述气流孔（3）与所述密封盘（2）轴线之间的夹角为60°。

3.如权利要求1所述的轴承座密封结构，其特征在于：所述环状凸台（4）设置为两个。

4.如权利要求1所述的轴承座密封结构，其特征在于：所述环状凸台（4）的断面呈长方形。

5.轴承座，包括支撑结构和设置在支撑结构两侧的密封结构，其中支撑结构包括上下设置的顶盖（13）和底座（14），其特征在于：所述密封结构为权利要求1~4中任一项所述的轴承座密封结构，密封结构中的密封盘（2）与轴承围合出润滑油腔（5），润滑油腔（5）与所述间隙（10）相连通；所述侧盖（1）与所述底座（14）围合出润滑油池（6），润滑油池（6）与所述润滑油腔（5）相连通。

6.如权利要求5所述的轴承座，其特征在于：任一所述侧盖（1）的顶部均开设有沿侧盖（1）的径向延伸的润滑油输入通道（12），润滑油输入通道（12）通过一个开设在侧盖（1）内的润滑油流动通道（11）与所述润滑油腔（5）相连通。

7.如权利要求5所述的轴承座，其特征在于：所述底座（14）内还开设有用于将所述润滑油腔（5）内的润滑油输出至轴承座外的润滑油输出通道。

8.如权利要求7所述的轴承座，其特征在于：所述润滑油输出通道包括开设在所述底座（14）内的润滑油轴向通道（15），在底座（14）内还开设有垂直向下延伸的润滑油垂直输出通道（16）和润滑油水平输出通道（17），润滑油垂直输出通道（16）与润滑油轴向通道（15）相连通，润滑油水平输出通道（17）与润滑油垂直输出通道（16）相连通。

9.如权利要求8所述的轴承座，其特征在于：所述润滑油垂直输出通道（16）向下贯通所述底座（14），在润滑油垂直输出通道（16）的下端设置有密封螺栓。

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