CN114658855B - 一种主轴真空防油雾动密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主轴真空防油雾动密封装置，包括：外壳；第一抽气口，设置于所述外壳上，以吸出滑动轴承工作侧产生的油雾；初级油雾处理结构，所述初级油雾处理结构位于滑动轴承与机室相邻侧，设置于所述外壳上；间隙密封结构，所述间隙密封结构在初级油雾处理结构上侧；磁流体密封结构，所述磁流体密封设置于间隙密封结构上侧；所述间隙密封结构与初级油雾处理结构之间设置有送气口和第二抽气口，所述送气口气体压力高于滑动轴承侧压力，第二抽气口抽气压力低于送气口压力，同时高于第一抽气口压力，使得空气在间隙密封环与挡油环之间形成流通。上述主轴真空防油雾动密封装置集防油雾、真空动密封功能于一体，具有维护简单、可靠性高的优点。

Description

一种主轴真空防油雾动密封装置

技术领域

本申请涉及主轴动密封技术领域，尤其涉及一种主轴真空防油雾动密封装置。

背景技术

为满足工程需求及科学研究对离心机更高离心加速度的需求，土工离心机的尺寸也随之增大，且旋转速度更高，随之而来的风阻功率增加，试验环境的振动加剧。为降低风阻功率、减小主机振动，保证超重力离心模拟试验的品质，需对主机室进行低气压处理。因此，为确保主机室的密闭性，需对机室和传动系统相关部位进行密封，除多处静密封外，还要在传动系统中的主轴和机架之间设置动密封，随着离心机在承载力及转速上的增加，常规土工离心机采用的机械轴承无论在尺寸上还是承载能力上均不能满足离心机主机的需求，离心机传动系统最终采用了水力发电机组类似的液压滑动轴承支承形式，这对主轴动密封在密封间隙上提出了更高的要求，且采用液压滑动轴承的水轮发电机组轴承油槽密封一直存在油雾逸出现象，因轴承结构、冷却方式和污染程度不同，治理方法各异，尚无根治的办法，经多方治理，效果并不理想，据目前情况看来油雾依然严重，逸出油雾对发电机运行环境造成了较大影响，因此要求离心机主轴的密封结构应具有大直径、高线速度、大间隙、易维护、长寿命的特点，且必须保证机室洁净的作业环境。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种主轴真空防油雾动密封装置，以解决相关技术中存在的大直径、高线速度、大间隙真空密封困难，以及油雾导致机室环境污染的问题。

根据本申请实施例，提供一种主轴真空防油雾动密封装置，包括：

外壳；

第一抽气口，设置于所述外壳上，以吸出滑动轴承工作侧产生的油雾；

初级油雾处理结构，所述初级油雾处理结构位于滑动轴承与机室相邻侧，设置于所述外壳上；

间隙密封结构，所述间隙密封结构在初级油雾处理结构上侧；

磁流体密封结构，所述磁流体密封设置于间隙密封结构上侧；

其中所述间隙密封结构与初级油雾处理结构之间设置有送气口和第二抽气口，所述送气口气体压力高于滑动轴承侧压力，第二抽气口抽气压力低于送气口压力，同时高于第一抽气口压力，使得空气在间隙密封环与挡油环之间形成流通。

可选的，所述外壳包括：

第一外壳，呈环状，所述第一抽气口设置于所述第一外壳上；

第二外壳，呈环状，固定在所述第一外壳的上端，且位于在所述间隙密封结构的上侧。

可选的，所述初级油雾处理结构包括：

挡油环，固定在所述第一外壳1的内侧，以防止过多油雾上逸。

可选的，所述的间隙密封结构由多个间隙密封环在第一外壳1上沿轴向排列组成，且在任意两个间隙密封环之间设置有第三抽气口，第三抽气口用于与外部真空泵连接。

可选的，所述的磁流体密封结构包括：

极靴和永磁铁，安装于第二外壳内。

可选的，当磁流体密封结构失效时，通过调整间隙密封环之间真空泵的抽速配置实现机室真空动密封。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

由上述实施例可知，本申请首先通过在滑动轴承侧设置了初级防油雾结构，可对滑动轴承侧产生的油雾上逸起到初步的阻挡作用，通过外壳上的第一抽气口将滑动轴承侧的油雾吸排出滑动轴承油槽，且保证滑动轴承侧的压力平衡；其次，通过初级防油雾结构与间隙密封结构之间设置送气口和抽气口的方法，送气口的压力稍高于滑动轴承侧可起到防止通过挡油环上逸的油雾继续上逸，且抽气口使得密封结构与挡油环之间的空气流通，尽快将腔室内停留的油雾吸收；继而，通过间隙密封结构多个间隙密封环之间设置的抽气口连接真空泵以及密封环轴向的节流作用，使得滑动轴承侧至机室的压力逐步降低，通过控制真空泵的能力以及间隙密封环的结构参数可在磁流体密封结构之前达到目标控制压力，保证磁流体密封的可靠性；最终，通过磁流体密封保证机室内达到密封需求压力以及压力的稳定，具有可靠性高，密封性能好的优点。本发明实施例采用真空防油雾动密封一体化的结构形式，无论是密封结构还是防油雾结构均为非金属接触式，对主轴无损伤，具有结构上无需维护，寿命长、轴向占用空间小的特点，且采用多种密封结构组合的形式，在主轴动密封的可靠性较高，可保证主轴转动系统工作的稳定性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的真空防油雾动密封一体化主轴动密封安装示意图。

图2是根据实施例2示出的真空防油雾动密封一体化主轴动密封结构示意图。

图中的附图标记有：

1-第一外壳；2-挡油环；3第一抽气口；4-第二抽气口；5-间隙密封环；6-螺栓；7-第二外壳；8-极靴；9-永磁体；10-第四抽气口；11-第三抽气口；12-送气口13-主轴。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

实施例1

参考图1，本发明实施例提供一种主轴真空防油雾动密封装置，包括：外壳、第一抽气口3、初级油雾处理结构、间隙密封结构、磁流体密封结构、送气口和第二抽气口，其中所述外壳作为整个主轴真空防油雾动密封装置的壳体部件，其余部件均安装在所述外壳上或内；所述第一抽气口3设置于所述外壳上，以吸出滑动轴承工作侧产生的油雾；所述初级油雾处理结构位于滑动轴承与机室相邻侧，设置于所述外壳上；所述间隙密封结构在初级油雾处理结构上侧；所述磁流体密封设置于间隙密封结构上侧；其中所述间隙密封结构与初级油雾处理结构之间设置有送气口12和第二抽气口4，所述送气口12气体压力高于滑动轴承侧压力，第二抽气口4抽气压力低于送气口12压力，同时高于第一抽气口3压力，使得空气在间隙密封环与挡油环之间形成流通。

由上述实施例可知，本申请首先通过在滑动轴承侧设置了初级防油雾结构，可对滑动轴承侧产生的油雾上逸起到初步的阻挡作用，通过外壳上的第一抽气口将滑动轴承侧的油雾吸排出滑动轴承油槽，且保证滑动轴承侧的压力平衡；其次，通过初级防油雾结构与间隙密封结构之间设置送气口和抽气口的方法，送气口的压力稍高于滑动轴承侧可起到防止通过挡油环上逸的油雾继续上逸，且抽气口使得密封结构与挡油环之间的空气流通，尽快将腔室内停留的油雾吸收；继而，通过间隙密封结构多个间隙密封环之间设置的抽气口连接真空泵以及密封环轴向的节流作用，使得滑动轴承侧至机室的压力逐步降低，通过控制真空泵的能力以及间隙密封环的结构参数可在磁流体密封结构之前达到目标控制压力，保证磁流体密封的可靠性；最终，通过磁流体密封保证机室内达到密封需求压力以及压力的稳定，具有可靠性高，密封性能好的优点。本发明实施例采用真空防油雾动密封一体化的结构形式，无论是密封结构还是防油雾结构均为非金属接触式，对主轴13无损伤，具有结构上无需维护，寿命长、轴向占用空间小的特点，且采用多种密封结构组合的形式，在主轴13动密封的可靠性较高，可保证主轴13转动系统工作的稳定性。

在一实施例中，所述外壳包括：第一外壳1和第二外壳7，所述第一外壳1呈环状，所述第一抽气口3设置于所述第一外壳1上；第二外壳7呈环状，通过螺栓6固定在所述第一外壳1的上端，且位于在所述间隙密封结构的上侧。

在一实施例中，所述初级油雾处理结构包括：挡油环2，固定在所述第一外壳1的内侧，以防止过多油雾上逸。

具体地，所述挡油环可根据轴向尺寸限制和需求沿轴向多级布置，可较有效的利用有限的轴向空间实现密封及防油雾需求。

在一实施例中，所述的间隙密封结构由多个间隙密封环5在第一外壳1上沿轴向排列组成，相邻间隙密封环5轴向存在间隙，所述间隙密封环5可具有不同的尺寸，在任意两个间隙密封环之间设置有第三抽气口，第三抽气口用于与外部真空泵连接。所述间隙密封环5布置在挡油环2上方。

挡油环2与间隙密封环5之间设置了低压气体通道，起到防止滑动轴承侧油雾上逸的作用，并在外壳上开设有通气管路及时疏通滑动轴承产生的油雾；同时采用多道不同尺寸的间隙密封环，每两道间隙密封环之间设置抽气管路，在各级间隙密封起到节流减压的作用的同时，可实现较大限度的利用轴向密封尺寸获得机室密封压力保证磁流体密封的可靠性。

在一实施例中，所述的磁流体密封结构包括：极靴8和永磁铁9，安装于第二外壳7内。

当磁流体密封结构失效时，通过调整间隙密封环之间真空泵的抽速配置实现机室真空动密封。

为保证机室环境的干净，挡油环设置在动密封下侧，在挡油环2上方的第一外壳1上设置有低压的送气口12，通入稍高于正常大气压力的空气，可起到防止滑动轴承侧油雾上逸到机室内的作用。

在一实施例中，所述任意两个间隙密封环5之间设置有抽气口可实现较大限度的利用轴向密封尺寸获得较低的机室密封压力。具体的，三个间隙密封环轴向布置，两个间隙密封环之间分别设置有第三抽气孔11和第四抽气孔10。

进一步的，多个间隙密封环3的轴向尺寸可根据需要进行配置，配合安装于抽气孔位置真空泵的选择可实现不同的机室压力。

在一实施例中，所述的磁流体密封结构装配于第二外壳7内，通过间隙密封环5的逐级减压使得磁流体密封压力降低，经磁流体密封后可实现较低的机室压力。

本发明实施例1提供的一种主轴13真空防油雾动密封装置的工作原理如下：

滑动轴承侧在工作过程中会产生油雾充满轴承侧腔室，挡油环2及间隙密封环5之间通有低气压送气孔12，低压送气孔12通入的空气压力略高于滑动轴承腔压力，在气流的作用下防止油雾通过挡油环2进入间隙密封环5，同时抽气泵通过在壳体一1上设置的油雾抽气口4实时的抽出油雾并净化处理。在轴向依次布置的每两个间隙密封环5之间设置有抽气口连接真空泵，可逐级降低密封环处的压力，最终实现磁流体密封前压力的控制，通过配置不同的间隙密封环长度可使得机室压力达到低压需求，结构优化可起到降低真空泵能耗的作。最终通过后置级磁流体密封作用达到较低的机室压力。

实施例2

如图2所示，采用防油雾结构及间隙密封结构组合的方式实现主轴13的真空动密封，轴向间隙密封环采用变间隙结构，通过与抽气口真空泵的匹配实现机室内压力的控制。

由上述实施例可知，本申请在间隙密封环5与挡油环之间设置低压送气孔，通入稍高于滑动轴承侧空气压力的空气，同时在滑动轴承侧的外壳上开设油雾吸油口，在防止油雾外溢的同时及时疏导滑动轴承侧产生的油雾。采用多级间隙密封环，在间隙密封环之间配置真空泵可起到提高磁流体密封能力和可靠性的目的。其次，单独采用间隙密封时，采用变间隙结构可在配置相同的真空泵时得到较低的机室压力，也就是说保持相同机室压力所需的能耗更低，且采用一体化结构，可有效利用轴向密封空间。无论挡油环结构还是密封结构均为非接触式，对主轴13无损伤。本发明实施例采用动密封和防油雾一体化结构可解决轴向尺寸有限制、机室有低气压和防油雾泄漏要求的主轴13动密封。具有结构紧凑、能耗小、寿命长、可靠性高的优点。

具体地，结合实施实例1说明真空防油雾动密封装置的工作过程。在滑动轴承工作过程中，由于温度的升高以及主轴13运动搅拌的作用使得滑动轴承油槽内产生一定的油雾，在挡油环2的阻挡作用下，大部分的油雾处于滑动轴承侧，通过壳体一1上的第一抽气口3将油雾抽到外部可进一步通过外置油雾处理装置进行净化处理，通挡油环2和第一抽气口3的联合作用下可起到消除大部分油雾的目的，剩余少量的油雾仍有上逸到挡油环2上方的可能性。通过在挡油环2与间隙密封环5之间的送气口12通入稍高于油槽压力的气体，可起到阻挡少量通过挡油环2上逸的油雾进一步进入间隙密封的作用，同时设置了第二抽气口4可使得上逸的油雾通过抽气口4排出，且防止油雾在密封环2上侧凝集，通过上述方法可达到油雾基本处理干净的目的。进一步的，采用多个间隙密封环5依次排列并相邻两密封环连接真空泵的方式，可使得压力通过密封环与轴之间的间隙的节流作用得到逐步的降低，在磁流体密封前达到所需的控制压力，由于采用间隙密封结构，对轴无损耗，特别适用于大摆度的主轴13动密封结构具有较高的安全可靠性。经过间隙密封环5的降压作用，采用磁流体密封时可使得机室达到更高的真空度，且商量的油雾可融入磁流体密封液中，保证机室内的压力稳定和洁净的工作环境。间隙密封结构可为轴向密封长度不同的间隙密封环依次排列组成，在设计时通过和真空泵的匹配，自身可达到实现机室密封压力的目的，一旦在磁流体密封失效时，可通过调整密封环5之间的真空泵抽速达到控制机室压力的目的，保证土工离心机的安全。由上述可知，本主轴13真空防油雾动密封装置具有防油雾、密封可靠性高的优点，可保证土工离心机的运行安全，且可实现机室环境的清洁。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种主轴真空防油雾动密封装置，其特征在于，包括：

外壳；

第一抽气口，设置于所述外壳上，以吸出滑动轴承侧产生的油雾；

初级油雾处理结构，所述初级油雾处理结构位于滑动轴承与机室相邻侧，设置于所述外壳上，所述初级油雾处理结构包括挡油环；

间隙密封结构，所述间隙密封结构在初级油雾处理结构上侧，所述间隙密封结构由多个间隙密封环依次排列组成，且在任意两个间隙密封环之间设置有第三抽气口，第三抽气口用于与外部真空泵连接，以达到实现机室密封压力的目的；

磁流体密封结构，所述磁流体密封结构设置于间隙密封结构上侧；

在所述磁流体密封结构失效时，所述间隙密封结构配合所述真空泵起到真空动密封的目的；

其中所述间隙密封结构与初级油雾处理结构之间设置有送气口和第二抽气口，所述送气口气体压力高于滑动轴承侧压力，第二抽气口抽气压力低于送气口压力，同时高于第一抽气口压力，使得空气在间隙密封环与挡油环之间形成流通。

2.根据权利要求1所述的一种主轴真空防油雾动密封装置，其特征在于，所述外壳包括：

第一外壳，呈环状，所述第一抽气口设置于所述第一外壳上；

第二外壳，呈环状，固定在所述第一外壳的上端，且位于在所述间隙密封结构的上侧。

3.根据权利要求2所述的一种主轴真空防油雾动密封装置，其特征在于，所述挡油环固定在所述第一外壳的内侧，以防止过多油雾上逸。

4.根据权利要求2所述的一种主轴真空防油雾动密封装置，其特征在于，所述间隙密封结构由多个间隙密封环在第一外壳上沿轴向排列组成，且在任意两个间隙密封环之间设置有第三抽气口，第三抽气口用于与外部真空泵连接。

5.根据权利要求2所述的一种主轴真空防油雾动密封装置，其特征在于，所述磁流体密封结构包括：

极靴和永磁铁，安装于第二外壳内。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种主轴真空防油雾动密封装置，其特征在于，当磁流体密封结构失效时，通过调整间隙密封环之间真空泵的抽速配置实现机室真空动密封。