CN113996216B - 具有气密结构的分散机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种具有气密结构的分散机，包括：分散桶、分散轮、驱动电机、驱动主轴、轴承座、密封组件；其中，密封组件包括：密封盘、静止环、随动环；其中，静止环至少部分设置于密封盘的密封盘孔中并与密封盘构成止转连接；驱动主轴穿过静止环孔且能相对静止环转动；静环气道包括沿中心轴线的径向延伸且能与引起通孔对接的径向气道和沿中心轴线的轴线延伸的轴向气道；随动环止转连接至驱动主轴以使随动环随驱动主轴同步转动；随动环外侧设有若干沿中心轴线的轴向排布的密封齿环。本申请的有益之处在于本申请的有益效果在于提供了一种既能保证主轴密封效果同时又能保证主轴散热的具有气密结构的分散机。

Description

具有气密结构的分散机

技术领域

本申请涉及混合机械领域，具体而言，涉及一种具有气密结构的分散机。

背景技术

高速分散机广泛应用于新能源行业、涂料行业、化妆品行业、食品行业、LED涂膜行业、柔性电路制造等。尤其对锂离子电池正负材料的分散制浆及各种纳米材料(如纳米氧化铝、纳米钛酸锂)等的分散，具有较高的分散效率及优异的分散品质。

当高速分散机运行时，高速分散的过程中物料会产生很大的离心力和飞溅，由于高速分散机转速带来的较强的离心力，物料容易沿着主轴附件间隙泄露到传动部分从而对设备运转带来不良影响。

在相关技术中，采用多层密封结构以屏蔽物料的泄露，但是由于高速分散机的驱动主轴转速较高，不能进行接触密封，密封效果较差。

在另一些相关技术中，如中国专利文献CN209370459U中所记载的技术，采用了一定压力气体从而实现气体密封的效果，这样可以不接触驱动主轴也能实现一定密封作用，但是该技术方案中的结构设计使其构成气膜密封的气体相对静置(为了保证相应的体积以带来足够的压力)，驱动主轴高速转动(每分钟上万转)时对气体进行摩擦产生热量，从而不利于驱动主轴的散热。

现在尚没有一种既能保证主轴密封效果同时又能保证主轴散热的分散机。

发明内容

本申请的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本申请的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

为了解决以上背景技术部分提到的技术问题，本申请的一些实施例提供了一种具有气密结构的分散机，包括：分散桶，用于容纳待分散处理的浆料；分散轮，转动的设置在分散桶的桶内空间中；驱动电机，用于驱动分散轮围绕一个中心轴线转动；驱动主轴，用于在驱动电机和分散轮之间构成传动；轴承座，用于安装供驱动主轴穿过的若干轴承，轴承座形成有容纳轴承的座内空间；密封组件，设置于分散桶和轴承座之间以防止分散桶中浆料进入轴承座的座内空间；其中，密封组件包括：密封盘，设有密封盘孔和若干沿中心轴线的径向延伸且与中心盘孔连通的导气通孔；静止环，设有静止环孔和若干设置在静止环孔周边的静环气道；随动环，设有随动环孔以供驱动主轴穿过随动环；其中，静止环至少部分设置于密封盘的密封盘孔中并与密封盘构成止转连接；驱动主轴穿过静止环孔且能相对静止环转动；静环气道包括沿中心轴线的径向延伸且能与导气通孔对接的径向气道和沿中心轴线的轴线延伸的轴向气道；随动环止转连接至驱动主轴以使随动环随驱动主轴同步转动；随动环外侧设有若干沿中心轴线的轴向排布的密封齿环；随动环设置在静止环和分散轮之间，静止环与随动环之间相距一定距离以使径向气道中的气流能流动至随动环的外侧。

进一步地，径向气道被构造为一个盲孔。

进一步地，静止环孔的内径大于驱动主轴穿过静止环孔部分的外径以使静止环孔的内壁和驱动主轴的外壁之间形成供气流通过的气隙。

进一步地，密封盘在中心轴线的周向上的多个位置设有若干导气通孔。

进一步地，密封盘在中心轴线的轴向上的多个位置设有若干导气通孔。

进一步地，密封盘在一个径向气道的两侧设有两个轴向气道。

进一步地，所有密封齿环的最外缘相距中心轴线的距离相同。

进一步地，随动环形成有一个气流部以在随动环转动时产生离心气流。

进一步地，气流部包括一个与中心轴线倾斜相交的环形斜面和设置在环形斜面上的若干扰流筋。

进一步地，环形斜面与中心轴线所成的夹角的取值范围为35至45度。

本申请的有益效果在于：提供了一种既能保证主轴密封效果同时又能保证主轴散热的具有气密结构的分散机。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

另外，贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。

在附图中：

图1是根据本申请一种实施例的具有气密结构的分散机的整体示意图；

图2是图1所示的具有气密结构的分散机中的一部分的立体结构示意图；

图3是图1所示的具有气密结构的分散机中的一部分的结构的内部结构示意图；

图4是图1所示的具有气密结构的分散机中的一部分密封组件的立体结构示意图；

图5是图4所示的密封组件的分解结构示意图；

图6是图4所示的密封组件中密封盘的内部结构示意图；

图7是图4所示的密封组件中中间环的内部结构示意图；

图8是图4所示的密封组件中随动环的内部结构示意图；

图9是图4所示的密封组件中静止环的内部结构示意图；

图10是图4所示的密封组件的内部结构示意图；

图11是图10中一部分的局部放大示意图；

图12是图3中一部分的局部放大示意图；

图13是图12中一部分的局部放大示意图；

图14是根据本申请第二种实施例的具有气密结构的分散机中的一部分的内部结构示意图；

图15是图14中一部分的示意第一种气流流向的局部放大示意图；

图16是图14中一部分的示意第二种气流流向的局部放大示意图；

图17是图14中一部分的示意第三种气流流向的局部放大示意图；

图18是根据本申请第二种实施例的一部分密封组件的内部结构示意图；

图19是图4所示的密封组件中随动环的立体结构示意图；

图20是图4所示的密封组件中静止环的内部结构示意图；

图21是根据本申请第三种实施例的一部分密封组件的内部结构示意图；

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

参照图1至图3所示，分散机100包括分散桶101、分散轮102、驱动电机103、驱动主轴104、轴承座105以及密封组件20。

其中，分散桶101具有桶内空间1010，用于容纳待分散处理的浆料。分散轮102转动设置在桶内空间1010，分散轮102于驱动电机103驱动下围绕一个中心轴线C高速转动，从而对分散桶101的内的浆料进行分散；这里的中心轴线C相当于分散轮102或桶内空间1010的轴线。驱动主轴104用于在驱动电机103和分散轮102之间构成传动，具体而言，驱动主轴104一端与分散轮102构成止转连接，另一端通过联轴器与驱动电机103的输出轴连接。轴承座105用于安装供驱动主轴104穿过的若干轴承106，轴承座105形成有容纳轴承106的座内空间1050。

为了方便介绍，以下所指的“轴向”、“周向”和“径向”如果没有特殊说明，均是指以中心轴线C作为参照，即以中心轴线C为轴的“轴向”、“周向”和“径向”。

为了方便介绍，以下介绍的“上”、“下”以及“顶部”、“底部”等与竖直方向有关的方位均是以附图所示的状态放置时的相对位置关系，不应当理解为限制本申请的实质方案的绝对位置关系。

分散轮102高速旋转时会带动浆料飞溅，有些飞溅的浆料会沿着驱动主轴104进入到轴承座105等传动部分，对分散机正常运行带来影响。

为了改善驱动主轴104的附近的密封效果，分散机100中设有密封组件20，密封组件20设置于分散桶和轴承座105之间以防止分散桶中浆料进入轴承座的座内空间。

参照图3至图13所示，密封组件20主要包括：密封盘21、静止环22和随动环23。

其中，密封盘21设有密封盘孔211和若干沿中心轴线的径向延伸且与中心盘孔连通的导气通孔212。静止环22设有静止环孔221和若干设置在静止环孔221周边的静环气道222，静止环孔221的作用在于供驱动主轴104穿过。类似的，随动环23设有随动环孔233以供驱动主轴104穿过随动环23。

具体而言，静止环22至少部分设置于密封盘21的密封盘孔211中并与密封盘21构成止转连接；驱动主轴104穿过静止环孔221且能相对静止环22转动；静环气道222包括沿中心轴线的径向延伸且能与导气通孔212对接的径向气道2221和沿中心轴线的轴线延伸的轴向气道2222。

随动环23止转连接至驱动主轴104以使随动环23随驱动主轴104同步转动；随动环23外侧设有若干沿中心轴线的轴向排布的密封齿环231；随动环23设置在静止环22和分散轮之间，静止环22与随动环23之间相距一定距离以使径向气道2221中的气流能流动至随动环23的外侧。

如图12和图13所示，采用以上的方案，将外部气源对接至导气通孔212从而引入用于气体密封的气流，然后导气通孔212将气流引入至静环气道222从而产生向随动环23流动的气流，向随动环23流动的气流向随动环23外侧流动，此时由于密封齿环231对气流的缓滞影响，使气流在该处形成一个动态的“气膜”，即气流并非不流动但是仍能在随动环23的外侧保证一定的气体压强从而实现气体密封作用。同时由于静止环22和随动环23之间的间隙，使得从静环气道222流出的气体可以沿着静止环孔221内壁和驱动主轴104之间的间隙流动，从而对驱动主轴104进行散热同时又使气体在该处间隙形成另一个动态的“气膜”加强气体密封效果，因为最终目标使物料不经过间隙进入到轴承座105中。在上述过程中，即使第一处位于随动环23外侧的“气膜”处压力较大，由于气体可以向静止环22与驱动主轴104的间隙处的“气膜”流动并不会造成气体静止堆积造成温度越来越高的问题，并且第一处“气膜”压力越大，第二处“气膜”压力也随之增大，同时气流流动越强，从而对驱动主轴104的散热效果越好，从解决了以往静态气膜遇到的气体压力小时密封效果不好、气体压力大时主轴摩擦气体生热影响散热的技术矛盾，在进行有效气体密封的同时又实现了对驱动主轴104散热，并且气体压力与散热效果是正向相关的。

静止环22和随动环23区别在于，静止环22相对密封盘21是静止的，而随动环23相对密封盘21是转动的，随动环23套装在驱动主轴104上随着驱动主轴104同步转动。

作为具体方案，所有密封齿环231的最外缘相距中心轴线的距离相同，换言之，即密封齿环231相对随动环23基体的外壁的高度是相同，这样好处在于便于加工且密封齿环231本身在随动环23转动时不对周边气体进行扰动。当然在某些特定情况下，密封齿环231也可以具有不同的高度，比如可以与密封环孔的内壁构成迷宫密封。密封齿环231与随动环23一体形成。

作为更具体的方案，为了使随动环23更好的套装在驱动主轴104上并与之同步转动，在随动环23和驱动主轴104之间还设有一个中间环24，优先将中间环24套装在驱动主轴104上，然后再将随动环23套装在中间环24处。中间环24可以被构造为一个环节结构且其内侧环壁具有一个环形槽以安装一个密封环，中间环24本身具有一定塑形或弹性以能够紧密套装在驱动主轴104外侧。

为了能与中间环24配合，随动环23的随动环孔233被构造为一个阶梯孔，从而在套装在中间环24外侧时在轴向上也能中间环24的端面所定位。

作为具体方案，为了更好对驱动主轴104进行间隙密封，密封组件20还包括一个套装在驱动主轴104处的骨架油封25和密封盖26，其中密封盖26用于支撑骨架油封25，骨架油封25和密封盖26用于构成防止分散桶内空间飞溅的第一道密封，其中密封盖26形成的盖孔大于驱动主轴104在该处外径，主要是靠骨架油封25的油封结构实现密封，骨架油封25为本领域常用部件，在此不加赘述。本申请以上方案所形成的两道“气膜”是对骨架油封25构成的密封的补充和备份。

作为具体方案，密封组件还包括毛毡271和毡座272，它们均被构造为环形结构，其中毡座272的顶端形成有环形槽，毛毡271设置在环形槽中。毛毡271作用在于防止轴承座105中异物或者润滑油等进入到密封环中影响气体密封的结构或空间。毛毡271并不能组织轴承座105内空间气体和密封环之间的气体交换。毡座272的内圈和驱动主轴104之间设有间隙，从而能使气流通过该间隙。

作为一种可选方案，静环气道222中的径向气道2221被构造为一个盲孔；轴向气道2222被构造为一个对接到径向气道2221的阶梯孔。这样的好处在于，引导进入静环气道222中气流不会直接冲击从而提高所形成的气膜的动态稳定性。作为进一步的改进方案，轴向气道2222对接到径向气道2221的中段而非端部，这样可以进一步环节气流流动冲击。

另外，径向气道2221虽然可以设置任意平行径向(360度中任意一个方向)，但从加工角度而言，所有径向气道2221的延伸方向均是其所在处指向圆心(中心轴线的投影)的一个具体的径向方向。

作为优选方案，为了实现动态“气膜”和散热效果，静止环孔221的内径大于驱动主轴104穿过静止环孔221部分的外径以使静止环孔221的内壁和驱动主轴104的外壁之间形成供气流通过的气隙。并且气隙尺寸不能过小从而影响气体的流动性。

作为一种可选方案，密封盘21在中心轴线的周向上的多个位置设有若干导气通孔212，这样可以在周向上均匀形成“气膜”。

参照图14所示，作为一种扩展方案，密封盘21在中心轴线的轴向上的多个位置设有若干导气通孔212，213，比如不仅在对应静环气道处形成导气通孔212，还可以在对应随动环23外侧的密封齿环231处形成导气通孔213，这样可以直接将气体输送到随动环23外侧形成对应的“气膜”，增加随动环处的气流压力，提高密封效果。并且，这两个导气通孔212，213可以分别对应到不同的外部气源从而调整气流流向和压力分布，在驱动主轴104的不同转速时适配不同气体压力分布。

参照图14至图17所示，比如，在驱动主轴104的低速时(比如5000rpm)，仅仅打开静环气道处的导气通孔212(以下成为上导气通孔212)的气源，而随动环23外侧的导气通孔231(以下成为下导气通孔213)的气源处于关闭状态(此时相当于没有该处的导气通孔213，图15中导气通孔213处标记的“×”指示关闭状态)，具体气流流动如前所述；随着驱动主轴104的速度提高(比如15000rpm),此时需要提高散热效果，可以关闭上导气通孔212(图16中导气通孔214处标记的“×”指示关闭状态)，而打开下导气通孔213增加由下至上的气流，或者使下导气通孔213的气源气压大于上导气通孔212的气源气压实现类似效果；在驱动主轴104全速时(比如20000rpm)时，使上导气通孔212和下导气通孔213均打开并均具有较高的气压值，在保障气体密封所需气压同时加强气流对驱动主轴104的散热效果。

作为另一种扩展方案，如图18至图20所示，密封盘21在一个径向气道2221的两侧设有两个轴向气道2222，2223，这两个轴向气道2222，2223均与径向气道2221连通，从而使径向气道2221引入气流能同时向上和向下流动，向下的轴向气道2222将气体导向随动环23的端面处，向上的轴向气道2223将气流导向静止环22上端面从而直接在静止环22的上方对驱动主轴104进行散热，这样可以补充从静止环22和随动环23之间流动至驱动主轴104周边的气流流量，改善散热效果。

作为另一种扩展方案，随动环23形成有一个气流部232以在随动环23转动时产生离心气流。这样好处在于，在随动环23转速越高时，由于离心作用，随动环23外侧的气体压力越大，形成的“气膜”效果越好，同时由于其转动本身就产生负压源，可以不在静环气道222处设置主动气源而只将其作为气流入口(当然需要设置过滤装置)，从而不必借助外部气源。

如图21所示，在方案时，区别之前的气体流向，气体可以静环气道222被吸引至随动环23的外围然后在随动环23的外围形成“气膜”，为了保证气体流动性，可以在下导气通孔212处设置一个压力阀，在达到一定压力时进行一定的压力释放(可以脉冲式的开关通道进行压力释放，可以根据驱动主轴104转速，也可以根据压力设定)，即保证了构成“气膜”的气体压力稳定，同时又保证了气体流动性。

如图19所示，作为更具体优选方案，气流部232包括一个与中心轴线倾斜相交的环形斜面2321和设置在环形斜面2321上的若干扰流筋2322。扰流筋2322可以设置为流线形，从而有效的对驱动气流。

作为优选方案，经过检测，如果环形斜面2321的角度交平则无法保证气流轴向流动的动力，如果角度较陡，则会影响扰流筋2322的驱动气流的效率，因此，环形斜面2321的斜面角度需要保证在一定角度范围，作为优选，环形斜面2321与中心轴线所成的夹角的取值范围为35至45度。这样既可以满足轴向气流流动的动力需要，又便于布置扰流筋2322并保证驱动气流的效率。

以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种具有气密结构的分散机，包括：

分散桶，用于容纳待分散处理的浆料；

分散轮，转动的设置在所述分散桶的桶内空间中；

驱动电机，用于驱动所述分散轮围绕一个中心轴线转动；

驱动主轴，用于在所述驱动电机和所述分散轮之间构成传动；

轴承座，用于安装供所述驱动主轴穿过的若干轴承，所述轴承座形成有容纳所述轴承的座内空间；

其特征在于：

所述具有气密结构的分散机还包括：

密封组件，设置于所述分散桶和所述轴承座之间以防止所述分散桶中浆料进入所述轴承座的座内空间；

其中，所述密封组件包括：

密封盘，设有密封盘孔和若干沿所述中心轴线的径向延伸且与所述中心盘孔连通的导气通孔；

静止环，设有静止环孔和若干设置在所述静止环孔周边的静环气道；

随动环，设有随动环孔以供所述驱动主轴穿过所述随动环；

其中，所述静止环至少部分设置于所述密封盘的密封盘孔中并与所述密封盘构成止转连接；所述驱动主轴穿过所述静止环孔且能相对所述静止环转动；所述静环气道包括沿所述中心轴线的径向延伸且能与所述导气通孔对接的径向气道和沿所述中心轴线的轴线延伸的轴向气道；

所述随动环止转连接至所述驱动主轴以使所述随动环随所述驱动主轴同步转动；所述随动环外侧设有若干沿所述中心轴线的轴向排布的密封齿环；所述随动环设置在所述静止环和所述分散轮之间，所述静止环与所述随动环之间相距一定距离以使所述径向气道中的气流能流动至所述随动环的外侧。

2.根据权利要求1所述的具有气密结构的分散机，其特征在于：

所述径向气道被构造为一个盲孔。

3.根据权利要求1所述的具有气密结构的分散机，其特征在于：

所述静止环孔的内径大于所述驱动主轴穿过所述静止环孔部分的外径以使所述静止环孔的内壁和所述驱动主轴的外壁之间形成供气流通过的气隙。

4.根据权利要求1所述的具有气密结构的分散机，其特征在于：

所述密封盘在所述中心轴线的周向上的多个位置设有若干所述导气通孔。

5.根据权利要求1所述的具有气密结构的分散机，其特征在于：

所述密封盘在所述中心轴线的轴向上的多个位置设有若干所述导气通孔。

6.根据权利要求1所述的具有气密结构的分散机，其特征在于：

所述密封盘在一个所述径向气道的两侧设有两个所述轴向气道。

7.根据权利要求1所述的具有气密结构的分散机，其特征在于：

所有所述密封齿环的最外缘相距所述中心轴线的距离相同。

8.根据权利要求1所述的具有气密结构的分散机，其特征在于：

所述随动环形成有一个气流部以在所述随动环转动时产生离心气流。

9.根据权利要求8所述的具有气密结构的分散机，其特征在于：

所述气流部包括一个与所述中心轴线倾斜相交的环形斜面和设置在所述环形斜面上的若干扰流筋。

10.根据权利要求9所述的具有气密结构的分散机，其特征在于：

所述环形斜面与所述中心轴线所成的夹角的取值范围为35至45度。

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