CN111917245B - 密封结构、电机和机床 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种密封结构、电机和机床，包括壳体和冷却套，所述壳体套设在所述冷却套外，以形成冷却组件，所述冷却组件的第一端上设置有密封槽，所述密封结构还包括密封件和挤压件，所述密封件设置在所述密封槽内，所述挤压件挤压在所述密封件上，以使所述密封件抵触在所述壳体和所述冷却套上，以密封所述壳体与所述冷却套的相接处。本申请提供一种密封结构、电机和机床，不需要密封圈与壳体过盈配合，能够保证良好密封效果的同时，便于冷却套难以装配和维修，进而缩短了主轴电机的生产周期。

Description

密封结构、电机和机床

技术领域

本申请属于密封结构技术领域，具体涉及一种密封结构、电机和机床。

背景技术

现有机床主轴电机的冷却多采用通过液体循环进行热量交换的方式，为防止冷却液体向外溢出，需要主轴冷却套与壳体具有严格的密封性。目前，通过O形橡胶密封圈对主轴电机冷却套进行密封是常规的密封方式，如图1所示。影响橡胶密封圈密封效果的因素主要是密封圈对壳体的挤压力，即密封圈与壳体配合的过盈量，过盈量越大密封效果越好，但是会导致冷却套难以装配和维修。

主轴电机是一种高精密部件，通过密封圈以满足理想密封效果往往会伴随着主轴冷却套装配难度加大和主轴拆卸维修难度加大的缺点，从而导致主轴电机测试和生产周期长。因此，急需一种密封结构，以解决理想密封状态中伴随的不良效果。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种密封结构、电机和机床，不需要密封圈与壳体过盈配合，能够保证良好密封效果的同时，便于冷却套难以装配和维修，进而缩短了主轴电机的生产周期。

为了解决上述问题，本申请提供了一种密封结构，包括壳体和冷却套，所述壳体套设在所述冷却套外，以形成冷却组件，所述冷却组件的第一端上设置有密封槽，所述密封结构还包括密封件和挤压件，所述密封件设置在所述密封槽内，所述挤压件挤压在所述密封件上，以使所述密封件抵触在所述壳体和所述冷却套上，以密封所述壳体与所述冷却套的相接处。

优选地，所述冷却套的第一端的周向外壁上设置有缩径段，所述缩径段与所述壳体的内壁围成所述密封槽。

优选地，所述缩径段包括第一壁面，所述第一壁面的一端与所述壳体相接，所述密封件抵触在所述第一壁面上。

优选地，所述挤压件包括挤压端，所述挤压端与所述密封件相接触，以挤压所述密封件，使所述密封件抵触在所述第一壁面和所述壳体的内壁上。

优选地，所述挤压端包括平面段和第一斜面段，所述平面段与所述第一斜面段成角度设置，所述平面段与所述第一壁面平行设置，所述第一斜面段与所述密封件相对设置，所述第一斜面段与所述密封件相接。

优选地，所述平面段与所述第一斜面段所成的夹角为c，120°≤c≤150°。

优选地，所述挤压件安装至压紧位置时，所述密封件密封所述壳体与所述冷却套的相接处，当挤压件位于压紧位置时，所述平面段与所述第一壁面之间具有间隙。

优选地，所述平面段与所述第一壁面之间的垂直距离大于1mm。

优选地，所述挤压件包括连接段，所述连接段与所述冷却套的第一端的端面平行设置，当挤压件位于压紧位置时，所述连接段与所述冷却套的第一端的端面之间具有间隙。

优选地，所述连接段朝向所述冷却套的外壁与所述冷却套的第一端的端面之间的垂直距离大于1mm。

优选地，所述密封件为密封圈，所述密封圈的横截面为圆形，所述第一斜面段远离所述平面段的一端与所述第一壁面的垂直距离为f，所述密封圈的横截面的直径为d，

优选地，所述缩径段还包括第二壁面，所述第二壁面设置在所述第一壁面远离所述壳体的一侧相接，所述挤压件还包括第二斜面段，所述第二斜面段位于所述平面段远离所述第一斜面段的一侧，所述第二斜面段与所述第二壁面相贴合，所述第二壁面与所述冷却套的横截面所成的角度为h，170°＞h＞135°。

优选地，所述挤压件包括连接段，所述连接段贴合在所述冷却套的第一端的端面上。

本申请的另一方面，提供了一种电机，包括如上述的密封结构。

本申请的另一方面，提供了一种机床，包括如上述的密封结构。

有益效果

本发明的实施例中所提供的一种密封结构、电机和机床，不需要密封圈与壳体过盈配合，能够保证良好密封效果的同时，便于冷却套难以装配和维修，进而缩短了主轴电机的生产周期。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为本申请实施例1的挤压件未挤压密封件时的结构示意图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为本申请实施例1的挤压件挤压密封件时的密封槽处的放大图；

图5为本申请实施例2的结构示意图。

附图标记表示为：

1、壳体；2、冷却套；21、第一壁面；22、第二壁面；3、密封件；4、挤压件；41、挤压端；411、平面段；412、第一斜面段；42、第二斜面段；43、连接段；c、平面段与第一斜面段所成的夹角；f、第一斜面段远离平面段的一端与第一壁面的垂直距离；h、第二壁面与冷却套的横截面所成的角度。

具体实施方式

结合参见图2至图4所示，根据本申请的实施例1，一种密封结构，包括壳体1和冷却套2，壳体1套设在冷却套2外，以形成冷却组件，冷却组件的第一端上设置有密封槽，密封结构还包括密封件3和挤压件4，密封件3设置在密封槽内，挤压件4挤压在密封件3上，以使密封件3抵触在壳体1和冷却套2上，以密封壳体1与冷却套2的相接处。通过设置挤压件4，能够对密封件3施加压力，使密封件3抵触在壳体1和冷却套2上，对壳体1与冷却套2的相接处起到密封作用，不需要现有技术中密封圈与壳体1过盈配合，能够保证良好密封效果的同时，便于冷却套2难以装配和维修，进而缩短了主轴电机的生产周期。

进一步的，密封槽为环形。

进一步的，密封件3为橡胶制成或者金属材料制成，金属材料应包括钢、铜、铝等可加工金属，金属表面可镀上树脂(如酚醛树脂、环氧树脂)和可镀金属。

具体的，本实施例1中，密封件3为橡胶制成。

进一步的，壳体1和冷却套2套接在一起后大致为圆环柱体结构，密封槽成圆环形沿冷却组件的周向设置在冷却组件的第一端的端面上。

进一步的，密封件3为O形密封圈，密封件3放置在密封槽内，且不受挤压件4压力的情况下，也能够与壳体1和冷却套2相接触。挤压件4挤压密封件3后，密封件3沿壳体1的径向和轴向产生形变，进而更为紧密的与密封件3和挤压件4相抵触，进而密封壳体1与冷却套2的相接处。

现有技术中，影响橡胶密封圈密封效果的因素还包括密封圈与壳体1的接触面积，即密封圈密封圈的层数与其直径，密封圈层数越多、直径越大密封效果越佳，但是多层密封圈的设计会加大主轴零件的加工难度和装配难度，而且在装配的过程中密封圈容易产生错位，降低了密封效果和密封圈寿命。本实施例1中，仅通过一个密封圈即可保证良好密封效果，降低了主轴零件的加工难度和装配难度，避免在装配的过程中密封圈产生错位，增加了密封效果和密封圈寿命。

冷却套2的第一端的周向外壁上设置有缩径段，缩径段与壳体1的内壁围成密封槽，为密封件3提供了密封位置。

进一步的，缩颈段的外径小于冷却套2处缩颈段外其他位置的外径，即缩颈段的外壁向内凹陷，形成阶梯形，阶梯形与壳体1的内壁围成一个横截面大致为U形的密封槽。

进一步的，密封槽的开口沿冷却套2的轴线向外。如图2所示，密封槽的开口朝上，挤压件4从上往下运动，进而挤压件4的一部分插入密封槽内，对密封件3产生挤压。

进一步的，密封件3用于密封缩颈段与壳体1内壁的相接位置。

缩径段包括第一壁面21，第一壁面21的一端与壳体1相接，密封件3抵触在第一壁面21上。

进一步的，如图3所示，第一壁面21为冷却套2第一端的外壁中大致沿冷却套2的径向向内延伸的壁面。

具体的，本实施中，第一壁面21所在的平面与冷却套2的中轴线垂直，同时，第一壁面21也与壳体1的内壁垂直设置。

进一步的，密封件3同时抵触在第一壁面21和壳体1的内壁上。

挤压件4包括挤压端41，挤压端41与密封件3相接触，以挤压密封件3，使密封件3抵触在第一壁面21和壳体1的内壁上，通过设置挤压端41，以实现挤压件4对密封件3的挤压。

进一步的，挤压端41为挤压件4伸入密封槽内的一部分中的底面。

本实施例1中，挤压端41包括平面段411和第一斜面段412，平面段411与第一斜面段412成角度设置，平面段411与第一壁面21平行设置，第一斜面段412与密封件3相对设置，第一斜面段412与密封件3相接，通过设置第一斜面段412，且使第一斜面段412与密封件3相接，能够对密封件3向着壳体1内壁与第一壁面21的相接处施力，更能使密封件3沿壳体1的径向和轴向产生形变，保证了密封效果。

进一步的，密封件3位于第一斜面段412的法线方向上。

平面段411与第一斜面段412所成的夹角为c，120°≤c≤150°，保证密封件3沿壳体1的径向和轴向产生形变。

进一步的，平面段411与第一斜面段412所成夹角中的钝角为c。

优选地，c的角度为135°。

挤压件4安装至压紧位置时，密封件3密封壳体1与冷却套2的相接处，当挤压件4位于压紧位置时，平面段411与第一壁面21之间具有间隙，避免因在挤压件4移动到压紧位置前，平面段411已经与第一壁面21相抵触，导致挤压件4无法继续对密封件3进行压缩，密封件3没有达到最大变形量，最终导致密封效果不佳。

进一步的，挤压件4处于压紧位置时，密封件3在要求范围内形变量达到最大。

平面段411与第一壁面21之间的垂直距离大于1mm，保证了挤压件4能够将密封件3压紧至要求的最大形变量。

挤压件4包括连接段43，连接段43与冷却套2的第一端的端面平行设置，当挤压件4位于压紧位置时，连接段43与冷却套2的第一端的端面之间具有间隙，同样为了避免因在挤压件4移动到压紧位置前，连接段43与冷却套2的第一端的端面相抵触，导致挤压件4无法继续对密封件3进行压缩，密封件3没有达到要求的最大变形量，最终导致密封效果不佳。

进一步的，挤压件4包括连接段43和伸入段，连接段43垂直于冷却套2的轴向设置，伸入段设置在连接段43上，伸入段突出于连接段43朝向冷却套2一侧的外壁，以使伸入段能够伸入至密封槽内，对密封件3进行挤压。

进一步的，挤压端41位于伸入段上。

进一步的，本实施例中，连接段43上设置有螺栓孔，冷却套2的第一端的端面上也设置有螺栓孔，挤压件4通过螺栓连接在冷却套2上，并通过螺栓的旋拧对密封件3施加压力。

进一步的，当螺栓对挤压件4和冷却套2的锁紧力消失时，挤压件4只存在来自密封件3的单方向受力，所以挤压件4易拆卸下来，装配时只需将挤压件4锁紧固定即可。密封件3与壳体1和冷却套2不存在约束关系，壳体1与冷却套2为间隙配合，所以密封结构的整个拆卸和装配过程非常容易实现。

连接段43朝向冷却套2的外壁与冷却套2的第一端的端面之间的垂直距离大于1mm，保证了挤压件4能够将密封圈压紧至要求的最大形变量。

密封件3为密封圈，密封圈的横截面为圆形，第一斜面段412远离平面段411的一端与第一壁面21的垂直距离为f，密封圈的横截面的直径为d，

保证挤压件4能够更好的对密封件3进行挤压，使密封件3达到要求的最大变形量。

进一步的，密封件3的横截面形状可为圆形、正方形和半圆半正方形，横截面属性可为实心或者空心。根据密封要求和装配要求可从材料、形状和横截面属性三个方面进行密封圈的选型。本实施例中，密封件3的横截面为圆形。

进一步的，第一斜面段412远离平面段411的一端与第一壁面21的垂直距离，也即第一斜面段412与第一壁面21的最大垂直距离。

缩径段还包括第二壁面22，第二壁面22设置在第一壁面21远离壳体1的一侧相接，挤压件4还包括第二斜面段42，第二斜面段42位于平面段411远离第一斜面段412的一侧，第二斜面段42与第二壁面22相贴合，第二壁面22与冷却套2的横截面所成的角度为h，170°＞h＞135°。通过使第二斜面段42与第二壁面22相贴合，实现了第二斜面段42与第二壁面22的机械密封，进一步保证了冷却套2与外界环境的隔离。再者，将第二斜面段42和第二壁面22设置为斜面，即挤压件4与冷却套2的接触面为斜面，使挤压件4的拆装过程中，阻碍运动约束小，进而便于挤压件4的拆装。

进一步的，第二壁面22与冷却套2的横截面所成的角度中的钝角为h。

进一步的，第二斜面段42与第二壁面22平行设置。

进一步的，第二斜面段42与第二壁面22紧密贴合，保证了密封性。

进一步的，第二斜面段42与与冷却套2的横截面所成的角度也为h。

冷却组件还包括第二端，冷却组件的第二端及设置在第二端上的挤压件4与冷却组件的第一端完全对称设置，保证了冷却组件的两端均得到有效密封。

本实施例的另一方面，提供了一种电机，包括如上述的密封结构。

本实施例的另一方面，提供了一种机床，包括如上述的密封结构。

实施例2

如图5所示，与实施例1的不同之处在于，挤压件4的连接段43贴合在冷却套2的第一端的端面上，使连接段43与冷却套2的第一端的端面产生机械密封，此时，第二斜面段42与第二壁面22可以为分离状态。

本实施例中，挤压端41为平面，不设置第一斜面段412，也可以实现对密封件3的挤压，使密封件3抵触在壳体1和冷却套2上，对壳体1与冷却套2的相接处起到密封作用。

本实施例中，挤压件4还包括安装段，安装段上设置有螺钉孔，壳体1的第一端的端面上设置有螺钉孔，通过在螺钉孔内安装螺栓，使挤压件4与壳体1相连接，并对密封件3施加压力。

本发明的实施例中所提供的一种密封结构、电机和机床，不需要密封圈与壳体1过盈配合，能够保证良好密封效果的同时，便于冷却套2难以装配和维修，进而缩短了主轴电机的生产周期。

冷却液体在冷却套2循环冷却的过程中，如果冷却液体向外溢出只能通过壳体1与冷却套2的配合间隙中溢出，通过设置静密封和机械密封，有效保证了密封性。静密封即为O型密封圈密封，其密封性与密封接触面积和其接触压力正相关，也就是与密封件3压缩量和其弹性模量成正相关。在此密封结构中，密封件3的变形量与此密封结构变量值f和d成正相关，密封件3材料属性可自行选择，因此，在不影响密封件3寿命的前提下，通过f与d的合理选择可将密封件3的压缩量实现至最大，其密封性也可实现至最大。机械密封的密封性与其密封接触面积大小、接触压力大小和接触面粗糙度成正相关，即可通过挤压件4的锁紧力和接触面加工精度以实现机械密封的密封性。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种密封结构，其特征在于，包括壳体(1)和冷却套(2)，所述壳体(1)套设在所述冷却套(2)外，以形成冷却组件，所述冷却组件的第一端上设置有密封槽，所述密封结构还包括密封件(3)和挤压件(4)，所述密封件(3)设置在所述密封槽内，所述挤压件(4)挤压在所述密封件(3)上，以使所述密封件(3)抵触在所述壳体(1)和所述冷却套(2)上，以密封所述壳体(1)与所述冷却套(2)的相接处；

所述冷却套(2)的第一端的周向外壁上设置有缩径段，所述缩径段与所述壳体(1)的内壁围成所述密封槽；所述缩径段包括第一壁面(21)，所述第一壁面(21)的一端与所述壳体(1)相接，所述密封件(3)抵触在所述第一壁面(21)上；所述挤压件(4)包括挤压端(41)，所述挤压端(41)与所述密封件(3)相接触，以挤压所述密封件(3)，使所述密封件(3)抵触在所述第一壁面(21)和所述壳体(1)的内壁上；

所述挤压端(41)包括平面段(411)和第一斜面段(412)，所述平面段(411)与所述第一斜面段(412)成角度设置，所述平面段(411)与所述第一壁面(21)平行设置，所述第一斜面段(412)与所述密封件(3)相对设置，所述第一斜面段(412)与所述密封件(3)相接；所述缩径段还包括第二壁面(22)，所述第二壁面(22)设置在所述第一壁面(21)远离所述壳体(1)的一侧相接，所述挤压件(4)还包括第二斜面段(42)，所述第二斜面段(42)位于所述平面段(411)远离所述第一斜面段(412)的一侧，所述第二斜面段(42)与所述第二壁面(22)相贴合，所述第二壁面(22)与所述冷却套(2)的横截面所成的角度为h，170°＞h＞135°。

2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述平面段(411)与所述第一斜面段(412)所成的夹角为c，120°≤c≤150°。

3.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述挤压件(4)安装至压紧位置时，所述密封件(3)密封所述壳体(1)与所述冷却套(2)的相接处，当挤压件(4)位于压紧位置时，所述平面段(411)与所述第一壁面(21)之间具有间隙。

4.根据权利要求3所述的密封结构，其特征在于，所述平面段(411)与所述第一壁面(21)之间的垂直距离大于1mm。

5.根据权利要求3所述的密封结构，其特征在于，所述挤压件(4)包括连接段(43)，所述连接段(43)与所述冷却套(2)的第一端的端面平行设置，当挤压件(4)位于压紧位置时，所述连接段(43)与所述冷却套(2)的第一端的端面之间具有间隙。

6.根据权利要求5所述的密封结构，其特征在于，所述连接段(43)朝向所述冷却套(2)的外壁与所述冷却套(2)的第一端的端面之间的垂直距离大于1mm。

7.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述密封件(3)为密封圈，所述密封圈的横截面为圆形，所述第一斜面段(412)远离所述平面段(411)的一端与所述第一壁面(21)的垂直距离为f，所述密封圈的横截面的直径为d，

8.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述挤压件(4)包括连接段(43)，所述连接段(43)贴合在所述冷却套(2)的第一端的端面上。

9.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的密封结构。

10.一种机床，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的密封结构。

Images