CN111810643A - 液态介质轴向密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液态介质轴向密封结构，液态介质轴向密封结构包括：旋转轴、轴承座、支撑轴承和密封组件。旋转轴的两端为轴内端和轴外端，旋转轴上设有第一轴肩。轴承座外套在旋转轴上，内壁上设有内凸环，在轴向上内凸环位于第一轴肩和轴外端之间。支撑轴承外套在旋转轴上且连接轴承座，支撑轴承止抵在内凸环的朝向轴外端的一侧。密封组件包括：动环、静环、轴承封盖和锁紧螺母，动环止抵在第一轴肩上，静环连接轴承座且止抵在内凸环上，轴承封盖连接轴承座且止抵在支撑轴承的外圈上，锁紧螺母旋接在旋转轴上且止抵在支撑轴承的内圈上。根据本发明实施例的液态介质轴向密封结构，密封组件的组合式配合密封效果好，且结构简单，维护方便。

Description

液态介质轴向密封结构

技术领域

本发明属于密封技术领域，尤其涉及一种液态介质轴向密封结构。

背景技术

目前市面大部分轴向密封主要使用O型圈或骨架密封圈做密封，轴向密封是应用较为广泛的一种密封结构，其原理为密封件静止不动,被密封机构旋转,如齿轮减速器的输入输出轴道的密封结构,主要以骨架密封圈为主。还有密封件与运动件同步运动的密封方式,如气\油缸的活塞环的安装方式,主要使用带唇内式密封件或活塞专用密封圈。但这样的使用方式对密封零件的加工精度要求和装配要求高，维护不便，有泄露隐患。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种液态介质轴向密封结构，所述液态介质轴向密封结构密封效果好，且结构简单，维护方便。

根据本发明实施例的液态介质轴向密封结构，包括：旋转轴，所述旋转轴的两端分别为轴内端和轴外端，所述旋转轴上设有第一轴肩；轴承座，所述轴承座外套在所述旋转轴上，所述轴承座的内壁上设有内凸环，在轴向上所述内凸环位于所述第一轴肩和所述轴外端之间；支撑轴承，所述支撑轴承外套在所述旋转轴上且连接所述轴承座，所述支撑轴承止抵在所述内凸环的朝向所述轴外端的一侧；密封组件，所述密封组件包括：动环、静环、轴承封盖和锁紧螺母，在轴向上所述动环和所述静环位于所述第一轴肩和所述内凸环之间，所述动环止抵在所述第一轴肩上，所述静环连接所述轴承座且止抵在所述内凸环上，所述轴承封盖和所述锁紧螺母位于所述支撑轴承的朝向所述轴外端的一侧，所述轴承封盖连接所述轴承座且止抵在所述支撑轴承的外圈上，所述锁紧螺母旋接在所述旋转轴上且止抵在所述支撑轴承的内圈上。

根据本发明实施例的液态介质轴向密封结构，动环、静环、支撑轴承和轴承封盖呈轴向排布在旋转轴上，整个结构紧凑，组装、维护方便，这样排布不仅使旋转轴和轴承座之间空隙呈迷宫状而加强密封效果，而且避免使结构整个径向尺寸过大。结合以锁紧螺母锁紧，即通过螺纹锁紧方式调节动静环压缩量，可以实现轴向密封和轴承的一体式安装。上述结构还能实现旋转轴、轴承座之间的轴向限位，保证液体在轴向驱动时的轴向密封效果。密封组件的各零件，可以采用标准件来完成组装，从而减少零件定制成分，提高售后维护的可替换性和便捷性。

在一些实施例中，所述密封组件还包括：外套所述旋转轴且配合在所述轴承封盖上的第一密封圈。

具体地，所述轴承封盖为环形，所述轴承封盖的朝向所述轴外端的一侧设有内环槽，所述第一密封圈配合在所述内环槽内。

可选地，在轴向上所述锁紧螺母的至少部分位于所述轴承封盖和所述轴外端之间。

具体地，所述支撑轴承的所述内圈和所述锁紧螺母之间设有隔环，所述轴承封盖外套在所述隔环上。

在一些实施例中，所述轴承封盖通过多个第一螺钉连接固定在所述轴承座上。

在一些实施例中，所述旋转轴上设有第二轴肩，所述支撑轴承的内圈止抵在所述第二轴肩上。

可选地，所述支撑轴承为一对角接触球轴承。

在一些实施例中，液态介质轴向密封结构还包括：固定座，所述轴承座通过多个第二螺钉连接固定在所述固定座上。

具体地，所述固定座和所述轴承座之间设有第二密封圈。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的液态介质轴向密封结构的安装部位示意图。

图2是本发明一个实施例的液态介质轴向密封结构的截面图。

附图标记：

液态介质轴向密封结构100、

旋转轴1、轴内端11、轴外端12、第一轴肩13、第二轴肩14、

轴承座2、内凸环21、第一螺钉22、第二螺钉23、

支撑轴承3、内圈31、外圈32、

密封组件4、动环41、静环42、轴承封盖43、内环槽431、锁紧螺母44、隔环441、第一密封圈45、第二密封圈46、

固定座5。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“内”、“外”、“轴向”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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图2描述根据本发明实施例的液态介质轴向密封结构100。

本发明实施例的液态介质轴向密封结构100，如图1和图2所示，包括：旋转轴1、轴承座2、支撑轴承3和密封组件4。旋转轴1的两端分别为轴内端11和轴外端12，旋转轴1上设有第一轴肩13。轴承座2外套在旋转轴1上，轴承座2的内壁上设有内凸环21，在轴向上内凸环21位于第一轴肩13和轴外端12之间。支撑轴承3外套在旋转轴1上且连接轴承座2，支撑轴承3止抵在内凸环21的朝向轴外端12的一侧。

密封组件4包括：动环41、静环42、轴承封盖43和锁紧螺母44，在轴向上动环41和静环42位于第一轴肩13和内凸环21之间，动环41止抵在第一轴肩13上，静环42连接轴承座2且止抵在内凸环21上，轴承封盖43和锁紧螺母44位于支撑轴承3的朝向轴外端12的一侧，轴承封盖43连接轴承座2且止抵在支撑轴承3的外圈32上，锁紧螺母44旋接在旋转轴1上且止抵在支撑轴承3的内圈31上。

在本申请的方案中，支撑轴承3将旋转轴1支撑在轴承座2上旋转，旋转轴1的轴线构成整个液态介质轴向密封结构100的轴线，本文中提及的轴向指的是沿着该轴线的方向。为便于描述各部件的装配位置关系，本文中将旋转轴1的两端分别称为轴内端11和轴外端12，但这里并不是对轴内端11和轴外端12在产品上的具体位置进行具体限制。根据液态介质轴向密封结构100的具体应用环境的变化，轴内端11设在产品内而轴外端12露出，或者轴外端12设在产品内而轴内端11露出。为简化说明，下文中将液态介质轴向密封结构100的临近轴内端11的一侧假设为液态介质环境，将液态介质轴向密封结构100的临近轴外端12的一侧假设为空气介质环境，该液态介质轴向密封结构100在保证旋转轴1转动的前提下，可以防止液体溢出进入空气中。

密封组件4不仅可以起到密封作用，还可以配合支撑轴承3达到支撑、保护和调节作用。

其中，通过将动环41止抵在旋转轴1的第一轴肩13上，静环42连接轴承座2且止抵在内凸环21上，即动环41和静环42位于第一轴肩13和内凸环21之间，这使从第一轴肩13到内凸环21，旋转轴1和轴承座2之间构成迷宫型的空隙，从而形成防止液体沿旋转轴1溢出的第一道防线。轴承封盖43和锁紧螺母44配合支撑轴承3形成防止液体沿旋转轴1溢出的第二道防线，两道防线的组合使用，提高了密封效果。

这里，轴承封盖43连接轴承座2且止抵在支撑轴承3的外圈32上，使支撑轴承3夹在了内凸环21和轴承封盖43之间，实现了支撑轴承3相对轴承座2的轴向定位。当支撑轴承3受到轴向压力时，可以通过内凸环21和轴承封盖43转移到轴承座2上。通过密封组件4与支撑轴承3的配合，也限制了旋转轴1相对轴承座2的相对位移，当旋转轴1受到朝向轴外端12的轴向力时，由于静环42止抵在内凸环21上，因此轴承座2承受了上述轴向力；当旋转轴1受到朝向轴内端11的轴向力时，由于支撑轴承3止抵在内凸环21上，因此轴承座2也承受了上述轴向力。这种结构对于能够实现轴向推进液体时的轴向密封效果，保证零部件装配间的密封效果。

由于锁紧螺母44旋接在旋转轴1上且止抵在支撑轴承3的内圈31上，因此当锁紧螺母44旋紧时，通过支撑轴承3压紧内凸环21，使内凸环21与第一轴肩13之间轴向长度缩小，从而压紧动环41、静环42，因此锁紧螺母44可以进行预紧调节。

本申请的方案中，动环41、静环42、支撑轴承3和轴承封盖43呈轴向排布在旋转轴11上，整个结构紧凑，组装、维护方便，这样排布不仅使旋转轴1和轴承座2之间空隙呈迷宫状而加强密封效果，而且避免使结构整个径向尺寸过大。结合以锁紧螺母44锁紧，即通过螺纹锁紧方式调节动静环压缩量，可以实现轴向密封和轴承的一体式安装。上述结构还能实现旋转轴1、轴承座2之间的轴向限位，保证液体在轴向驱动时的轴向密封效果。密封组件4的各零件，可以采用标准件来完成组装，从而减少零件定制成分，提高售后维护的可替换性和便捷性。

这种液态介质轴向密封结构100应用到涉及液体轴向推进的输送设备中时，其密封效果会非常惊艳，保证了液体在轴向驱动时的轴向密封效果，而且组装、维护方便。

在一些具体实施例中，如图2所示，密封组件4还包括：外套旋转轴1且配合在轴承封盖43上的第一密封圈45。

第一密封圈45可保护支撑轴承3，维持支撑轴承3所在空间的密封性，阻碍灰尘水滴等进入支撑轴承3，降低支撑轴承3受到的运动干扰，提高支撑轴承3的使用寿命。可选地，第一密封圈45为骨架密封圈。

在一些具体实施例中，可采用带密封结构的轴承代替第一密封圈45，带密封结构的轴承同样可以起到降低灰尘和水滴等物进入轴承中，提高轴承使用受用的效果。

具体地，如图2所示，轴承封盖43为环形，轴承封盖43的朝向轴外端12的一侧设有内环槽431，第一密封圈45配合在内环槽431内。

第一密封圈45位于内环槽431内，被锁紧螺母44阻挡，提高第一密封圈45的工作稳定性。

可选地，如图2所示，在轴向上锁紧螺母44的至少部分位于轴承封盖43和轴外端12之间。

锁紧螺母44提供预紧力，锁紧螺母44与旋转轴1配合的部分设有螺纹，锁紧螺母44可在螺纹部位旋转，可通过将锁紧螺母44旋紧，提供预紧力，将密封组件4、轴承座2和轴承座2封盖压紧，保证轴向密封效果。

具体地，如图2所示，支撑轴承3的内圈31和锁紧螺母44之间设有隔环441，轴承封盖43外套在隔环441上。

隔环441与旋转轴1的摩擦力更小，轴承封盖43与隔环441的摩擦力也较小，轴承座2封盖一部分止抵在支撑轴承3的外圈32上，使得轴承封盖43可与支撑轴承3一齐转动，提供轴向限位。轴承座2封盖与支撑轴承3的接触面较小，只与支撑轴承3的外圈32相接触，对支撑轴承3的受力不均，通过增设隔环441，隔环441止抵在支撑轴承3的内圈31上，通过锁紧螺母44将支撑轴承3压紧，对支撑轴承3的施力均匀，将轴向密封紧固，提高液态介质轴向密封结构100的密封能力。隔环441的受力均匀，能够将轴承座2封盖的力均匀传导到旋转轴1上，并且能对旋转轴1起到一定的保护作用，当轴承座2封盖对隔环441施加的力过久，导致隔环441产生形变时，可单独更换隔环441，而不必将旋转轴1整体进行更换，隔环441相比于旋转轴1更方便更换，可降低维修更换成本，维护方便。

在一些具体实施例中，如图2所示，轴承封盖43通过多个第一螺钉22连接固定在轴承座2上。

轴承封盖43与轴承座2为分体式结构，通过螺钉连接固定，若轴承封盖43与轴承座2为一体式结构，虽然有利于支撑轴承3的密封，但是支撑轴承3的装配与拆卸都较为困难，在某一零件损坏后，往往需要全部拆卸重装，对后续的维护造成不便。因此相比于将轴承封盖43与轴承座2设计为一体式的结构，通过螺钉将轴承封盖43固定在轴承座2上的设计，装配与维护更加方便。

在一些具体实施例中，如图2所示，旋转轴1上设有第二轴肩14，支撑轴承3的内圈31止抵在第二轴肩14上。

旋转轴1的第二轴肩14位于旋转轴1的中间段，支撑轴承3的内圈31止抵在第二轴肩14上，第二轴肩14为支撑轴承3的限位，将支撑轴承3卡固在相应位置，与轴承座2封盖一起限定支撑轴承3的位置，防止其横向窜动，提高支撑轴承3的工作稳定性。

可选地，如图2所示，支撑轴承3为一对角接触球轴承。

一对角接触球轴承反向设置，反向设置的角接触球轴承可以轴向两个方向的轴向负荷，即可以承受旋转轴1的轴内端11到轴外端12的轴向负荷，也可以承受旋转轴1的轴外端12到轴内端11的轴向负荷，提高支撑轴承3对旋转轴1的双向定位，限制旋转轴1的轴向两方向位移。

在一些具体实施例中，如图2所示，液态介质轴向密封结构100还包括：固定座5，轴承座2通过多个第二螺钉23连接固定在固定座5上。

固定座5为液态轴向密封结构的底座，固定座5为矩形，其中心部限定出轴承座2的安装部位。可以理解的是，固定座5也与液态介质接触，为了防止液态介质泄露，固定座5与轴承座2的安装贴合面并非为简易的平面，而是设计为有多个凸起面的迷宫结构，增加固定座5也轴承座2的贴合面积，提高固定座5与轴承座2的密封效果，固定座5与轴承座2的贴合结构面可根据使用环境的不同进行变形设计，提高密封效果。

具体地，如图2所示，固定座5和轴承座2之间设有第二密封圈46。

第二密封圈46可降低液态介质的泄露，提高轴承座2与固定座5之间的密封性。在一些具体实施例中，第二密封圈46为O型圈，在另一些具体实施例中，第二密封圈46为石棉密封垫片。

下面参考图1和图2描述一个具体实施例中液态介质轴向密封结构100的结构和工作原理。

液态介质轴向密封结构100包括：旋转轴1、轴承座2、支撑轴承3、密封组件4和固定座5。旋转轴1可绕自身的轴线旋转，旋转轴1上设有多个轴肩。轴承座2外套在旋转轴1上，轴承座2的内壁上设有内凸环21，内凸环21位于旋转轴1的第二轴肩14上，支撑轴承3为对向设置的一对角接触球轴承，支撑轴承3配合在旋转轴1和轴承座2之间，止抵在第二轴肩14相邻内凸环21设置。密封组件4包括：动环41、静环42、轴承封盖43、隔环441和锁紧螺母44，静环42配合在轴承座2上为静止不动件，动环41固套在旋转轴1的第一轴肩13上，可与旋转轴1一齐转动，动环41与静环42紧密贴合，保持密封面的良好贴合，防止液态介质外泄，轴承封盖43位于支撑轴承3的朝向轴外端12一侧，轴承封盖43将支撑轴承3固定在空间内，轴承封盖43的一端止抵在角接触球轴承的外圈32上，轴承封盖43通过螺钉与轴承座2连接固定，隔环441止抵在支撑轴承3的内圈31上，锁紧螺母44止抵在隔环441上，隔环441和锁紧螺母44提供支撑轴承3的轴向限位，提供轴向密封的预紧力。固定座5与液体介质贴合，轴承座2通过螺钉连接固定在固定座5上。在轴承封盖43和旋转轴1之间设有骨架式密封圈，可以防尘，提高支撑轴承3的密封性，在轴承座2和固定座5之间设有O型圈，提高密封性。

动静环实现轴向密封，轴承封盖43和锁紧螺母44提供轴向限位，骨架式密封圈和O型圈提供密封性，液态介质轴向密封结构100中部件的组合式设计使得密封效果好，零件配合分布合理，便于拆卸和维修，安装方便。

根据本发明实施例的液态介质轴向密封结构的其他构成例如动环、静环和角接触球轴承等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种液态介质轴向密封结构，其特征在于，包括：

旋转轴，所述旋转轴的两端分别为轴内端和轴外端，所述旋转轴上设有第一轴肩；

轴承座，所述轴承座外套在所述旋转轴上，所述轴承座的内壁上设有内凸环，在轴向上所述内凸环位于所述第一轴肩和所述轴外端之间；

支撑轴承，所述支撑轴承外套在所述旋转轴上且连接所述轴承座，所述支撑轴承止抵在所述内凸环的朝向所述轴外端的一侧；

密封组件，所述密封组件包括：动环、静环、轴承封盖和锁紧螺母，在轴向上所述动环和所述静环位于所述第一轴肩和所述内凸环之间，所述动环止抵在所述第一轴肩上，所述静环连接所述轴承座且止抵在所述内凸环上，所述轴承封盖和所述锁紧螺母位于所述支撑轴承的朝向所述轴外端的一侧，所述轴承封盖连接所述轴承座且止抵在所述支撑轴承的外圈上，所述锁紧螺母旋接在所述旋转轴上且止抵在所述支撑轴承的内圈上。

2.根据权利要求1所述的液态介质轴向密封结构，其特征在于，所述密封组件还包括：外套所述旋转轴且配合在所述轴承封盖上的第一密封圈。

3.根据权利要求2所述的液态介质轴向密封结构，其特征在于，所述轴承封盖为环形，所述轴承封盖的朝向所述轴外端的一侧设有内环槽，所述第一密封圈配合在所述内环槽内。

4.根据权利要求1所述的液态介质轴向密封结构，其特征在于，在轴向上所述锁紧螺母的至少部分位于所述轴承封盖和所述轴外端之间。

5.根据权利要求4所述的液态介质轴向密封结构，其特征在于，所述支撑轴承的所述内圈和所述锁紧螺母之间设有隔环，所述轴承封盖外套在所述隔环上。

6.根据权利要求1所述的液态介质轴向密封结构，其特征在于，所述轴承封盖通过多个第一螺钉连接固定在所述轴承座上。

7.根据权利要求1所述的液态介质轴向密封结构，其特征在于，所述旋转轴上设有第二轴肩，所述支撑轴承的内圈止抵在所述第二轴肩上。

8.根据权利要求1所述的液态介质轴向密封结构，其特征在于，所述支撑轴承为一对角接触球轴承。

9.根据权利要求1所述的液态介质轴向密封结构，其特征在于，还包括：固定座，所述轴承座通过多个第二螺钉连接固定在所述固定座上。

10.根据权利要求9所述的液态介质轴向密封结构，其特征在于，所述固定座和所述轴承座之间设有第二密封圈。

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