CN114673729B - 一种用于轴承座的组合式迷宫密封结构 - Google Patents

一种用于轴承座的组合式迷宫密封结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及的一种用于轴承座的组合式迷宫密封结构包括套装在中心轴上的轴套、衬套，以及将轴套和衬套连接在一起来使二者能同步随中心轴旋转的销。轴承座固定在墙板上且其上设有型孔，衬套装在轴承座的型孔内。衬套的一端与轴承的一端相对，另一端延伸至轴承座外。轴套的一端与衬套延伸到轴承座外的一端相对且销设在该两相对端之间。型孔的孔壁上形成有第一型槽，衬套的侧壁上形成有第二型槽。第一型槽与第二型槽能够相连通且能够配合形成曲折连通的通道结构。本专利解决了罗茨鼓风机中心轴的轴承座处密封结构密封效果不好、不可靠稳定，易造成轴承过热的问题。

Description

一种用于轴承座的组合式迷宫密封结构
技术领域
本发明涉及罗茨鼓风机中心轴上安装的轴承座密封结构领域，具体涉及一种用于安装在中心轴上的与轴承座配合的组合式迷宫密封结构。
背景技术
如图1所示，在罗茨风机的中心轴100上装配的轴承座(图示的常规轴承座20)与常规轴套10配合使用时，需要在常规轴套10外配置V型圈30，用于密封处理常规轴承座20与常规轴套10配合面部分，同时在常规轴承座20内配置有油封40结构。通用轴承座20用螺栓固定在墙板200上。轴承300背离常规轴套10的另一端配置有止动垫圈500、圆螺母400和压盖600(图1中未示出，见图2)。
常规轴套10会随着中心轴100作旋转运动，配置上述结构是为防止轴承座内润滑油脂大量泄漏，而影响轴承座的正常运行。以往在常规轴承座的尾部配置的密封结构主要为油封+V型圈结构，此种密封结构为接触式密封结构，这样的密封结构主要存在以下两方面的问题。
(1)受配件加工形成有误差的影响，V型圈与常规轴承座的端面不能很好地接触。但如要起到好的防尘和防漏作用，则要求V型圈必须与常规轴承座端面形成好的接触；
(2)装配后，要求V型圈与常规轴承座相接触，V型圈被安装到常规轴套上，常规轴承座被固定在墙板上，因为常规轴套与中心轴会一起旋转，则势必会造成V型圈与常规轴承座接触面间有相对滑动摩擦，在旋转过程中有摩擦发热问题、磨损问题，不能可靠、稳定地达到防尘和防漏作用。
(3)常规轴承座与油封结构配合来实现密封功能，且油封与中心轴是过盈配合关系，油封与常规轴承座是过渡配合关系。这样，中心轴在旋转时会与油封产生接触摩擦，在高速旋转的状态下容易产生大量的热量而导致轴承有过热问题。
发明内容
针对罗茨鼓风机中心轴上配置的轴承座密封存在的问题，本发明提供了一种用于轴承座的组合式迷宫密封结构，来解决中心轴的轴承座处密封结构密封效果不好，不可靠稳定，易造成轴承过热的问题。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种用于轴承座的组合式迷宫密封结构，包括套装在中心轴上的轴套、衬套，以及将所述轴套和所述衬套连接在一起来使二者同步随所述中心轴旋转的销。
轴承座固定在墙板上且其上设有型孔，所述衬套装在所述轴承座的型孔内。
所述衬套的一端与轴承的一侧端面接触，另一端延伸至所述轴承座的型孔外。
所述轴套的一端与所述衬套延伸到所述轴承座外部的一端相对且所述销设在该两相对端之间。
所述轴承座的型孔面上形成有沿轴向分布的第一型槽，所述衬套的与所述轴承座的型孔相对的侧壁上形成有第二型槽。
所述第一型槽与所述第二型槽能够相连通且能够形成迷宫结构。所谓迷宫结构，即第一型槽与第二型槽能够对接匹配成自衬套的一端或者说自型孔的一端向衬套的另一端或者说自型孔的另一端延伸方向上的曲折连通的通道(复杂通道)，使得诸如液体之类的流体较难地能够从入口端流到出口端。
进一步，所述轴承座上设有回油槽，该回油槽的两端纵贯在所述第一型槽在轴向上的两侧。
进一步，所述衬套延伸到所述轴承座外的一端上形成有沿径向向外延伸的环状凸缘，该环状凸缘的边缘处形成有挡油环部。所述轴承座朝向所述挡油环部的端面上形成有与所述挡油环部匹配的端面槽，使得所述挡油环部的端部能够探入到所述端面槽中。
进一步，在所述衬套与所述中心轴的配合面间，靠近所述轴套的一侧设有O型密封圈。
进一步，在所述轴套与所述中心轴的配合面间设有O型密封圈。
进一步，所述挡油环部与所述衬套上的环状凸缘之间为分体结构。所述环状凸缘的侧壁形成为外锥面。所述挡油环部朝向所述衬套的一端端面上形成有沉孔且该沉孔的孔壁形成为内锥面。所述环状凸缘能够插入所述挡油环部上的沉孔内，使所述外锥面与所述内锥面形成间隙配合关系。在所述外锥面与所述内锥面间设有密封圈。
需要强调的是：所述挡油环部可以是与衬套的环状凸缘一体的整体结构，也可以是与环状凸缘为分体的结构；所述挡油环部可以理解为作为衬套的一部分结构，也可以理解为作为轴承座的一部分结构(特别是为与环状凸缘成分体式结构的方案的情形)，挡油环部作为装在轴承座上的一部分结构时，挡油环部的一端与端面槽对应匹配，另一端朝向环状凸缘与衬套对应匹配。
进一步，在所述外锥面上绕圆周相间均布设有多个滚珠a，在所述内锥面上绕圆周相间均布设有多个滚珠b。所述衬套的轴心线与所述挡油环部的轴心线重合时，过所述滚珠a外顶端的切线与过所述滚珠b外底端的切线相对平行。
所述环状凸缘插入所述挡油环部的沉孔内时，所述滚珠a的外顶端能够与所述滚珠b的外底端接触且能够借助所述滚珠a与所述滚珠b间的相对滚动使一圈滚珠a错位移动到一圈滚珠b的内侧。
进一步，相邻两滚珠a间的间距不大于所述滚珠b的外径，相邻两滚珠b间的间距不大于所述滚珠a的外径。
本发明的有益效果是：本专利通过对轴承座和衬套间配合结构的改进，有效的改进了罗茨风机中心轴配合的轴承座的密封结构，有助于解决罗茨鼓风机中心轴的轴承座处密封结构密封效果不好，不可靠稳定，易造成轴承过热的问题，解决了轴承座过热问题，有助于提高轴承寿命。
附图说明
图1为当前在中心轴上装配使用的轴承座密封结构的剖面结构示意图。
图2为本专利方案下，中心轴上装配使用的轴承座密封结构的剖面结构示意图。
图3为图2中圆圈处的局部放大结构示意图。
图4为本专利方案中衬套的实施例一结构示意图(剖面)。
图5为本专利方案中衬套的实施例二结构示意图(剖面)。
图6为对图5所示衬套实施方案的局部改进结构的配合状态演进过程示意图。
图7为对图6所示实施方案下，在内锥面上设置的滚珠b的分布示意图。
图中：100中心轴，200墙板，300轴承，400圆螺母，500止动垫圈，600压盖；
10常规轴套，20常规轴承座，30V型圈，40油封；
1轴套，2轴承座，21第一型槽，22回油槽，23端面槽，3衬套，31第二型槽，32挡油环部，33外锥面，34内锥面，35滚珠a，36滚珠b，37密封圈，4销，5O型密封圈。
具体实施方式
说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图2所示的一种用于轴承座的组合式迷宫密封结构，包括套装在中心轴100上的轴套1、衬套3，以及将所述轴套1和所述衬套3连接在一起来使二者同步随所述中心轴100旋转的销4。与以往一样，轴承座2是固定在墙板200上的。而且在所述轴承座2上设有型孔，所述衬套3装在该所述轴承座2的型孔内。这样的设计，使得所述中心轴100与所述轴承座2形成了非接触式的配合关系。
可使所述轴承座2与墙板200间也为间隙配合并配置上O型密封圈。
装配后，所述衬套3的内端与轴承300的左端面接触，所述衬套3的外端延伸至所述轴承座2的型孔外。
所述轴承300的右端配置有圆螺母400、止动垫圈500和压盖600(可参照以往技术)。
所述轴套1的右端与所述衬套3延伸到所述轴承座2外部的一端(即衬套3的左端)相对。所述销4设在所述轴套1与所述衬套3相对的两端之间，来防止所述轴套1与所述衬套3产生相对转动。
所述轴承座2的型孔面上形成有沿轴向分布的第一型槽21，所述衬套3的与所述轴承座2的型孔相对的侧壁上形成有第二型槽31。装配后，所述第一型槽21与所述第二型槽31能够相连通且能够形成迷宫结构。所谓迷宫结构，即第一型槽与第二型槽能够对接匹配成自衬套的一端或者说自型孔的一端向衬套的另一端或者说自型孔的另一端延伸方向上的曲折连通的通道(即迷宫状通道)，使得诸如液体之类的流体较难地能够从一端(入口端)流到另一端(出口端)。
如图2至图5所示，所述第一型槽21沿轴向相间分布，截面呈梯形，槽内绕圆周相间设有挡块。所述第二型槽31亦沿轴向分布，截面呈三角状。多个所述第二型槽31或单个或两个连贯成一组，而且各组形成相间分布的状态。装配后，各第一型槽21与一组第二型槽31对应匹配，而使所述第一型槽21与所述第二型槽31在轴向上(图示的左右方向上)形成曲折贯通的通道。
可在所述轴承座2上设回油槽22，该回油槽22的左右两端纵贯在所述第一型槽21在轴向上的两侧，能够将溢流到外侧的润滑油脂向内引流回去。
所述衬套3延伸到所述轴承座2外的一端上形成有沿径向向外延伸的环状凸缘，该环状凸缘的边缘处形成有挡油环部32。所述轴承座2朝向所述挡油环部32的端面上形成有与所述挡油环部32匹配的端面槽23，使得所述挡油环部32的端部能够插入到所述端面槽23中。
所述挡油环部32的作用，一方面是阻止内部的轴承润滑油泄露出去，另一方面是阻止外部的异物或者水进入内部。
所述轴套1、衬套3、轴承300、止动垫圈500、圆螺母400顺次连接，所述衬套3与所述轴承座2之间形成为迷宫式间隙配合关系，所述轴承座2与所述衬套3间的配合内孔上加工有迷宫状沟槽结构。
如图2所示，所述衬套3上形成的迷宫状结构，与所述轴承座2上的迷宫状结构一起配合使用。
所述衬套3与所述中心轴100间为间隙配合。在所述衬套3与所述中心轴100的配合面间，靠近所述轴套1的一侧(图示的左端侧)设有O型密封圈5。所述衬套3的轴孔中部位置对应在所述中心轴100的轴肩处，形成定位，即如图2所示，所述衬套3的轴孔形成为二阶通孔，该二阶通孔的孔径能分别与所述中心轴100的轴肩两侧外径对应匹配。所述衬套3朝向轴承300的一端(内端)形成有环形凸台，该环形凸台的外径小于衬套3的外径。
一般所述轴套1与所述中心轴100间也为间隙配合。在所述轴套1与所述中心轴100的配合面间亦设有O型密封圈。
所述衬套3左端形成环状凸缘上的挡油环部32，如图2至图5所示的挡油环部32，其外周面为(自左向右收敛的)锥形环面。所述衬套3和中心轴100能同步旋转，挡油环部32向右延伸的自由端深入到在所述轴承座2左端面上设置的端面槽23内，能起到对外防尘、防水和对内防润滑油脂外漏的作用。
为使挡油环部32更好地发挥作用，所述挡油环部32与所述端面槽23间易配合得紧密些，可使所述挡油环部32与所述端面槽23的相对面间为接触配合。为减小衬套3相对轴承座2旋转时，挡油环部32与端面槽23间因存有相对移动而产生显著的摩擦热。可将所述挡油环部32与所述衬套3上的环状凸缘设为分体结构。如图5至图7所示，所述环状凸缘的侧壁形成为外锥面33(锥形环面)。所述挡油环部32朝向所述衬套3的一端(左端)端面上形成有沉孔且该沉孔的孔壁形成为内锥面34(锥形环面)。所述环状凸缘能够插入所述挡油环部32上的沉孔内，使所述外锥面33与所述内锥面34形成间隙配合关系。在所述外锥面33与所述内锥面34间设有密封圈37。
为保证衬套3上的环状凸缘与挡油环部32间配合的紧密性，同时防止在外锥面33与内锥面34间的间隙在运行时不稳定，时长会有间隙增大的状态，可做如下设计：
在所述外锥面33上绕圆周相间均布设有多个滚珠a35，在所述内锥面34上绕圆周相间均布设有多个滚珠b36。所述衬套3的轴心线与所述挡油环部32的轴心线重合时，过所述滚珠a35外顶端的切线(图6所示的O1---O1)与过所述滚珠b外底端的切线(图6所示的O2---O2)相对平行,，两条平行线间的垂直间距应控制在较小的范围内，避免出现挡油环部与环状凸缘间存在装配困难的局面，即难以将一圈滚柱b由一圈滚柱a的右侧移动到该圈滚柱a的左侧，即作如图6所示的状态变化。
作如图6所示的状态变化时，即所述环状凸缘插入所述挡油环部32的沉孔内时，所述滚珠a35的外顶端能够与所述滚珠b36的外底端接触且能够借助所述滚珠a35与所述滚珠b36间的相对滚动使一圈滚珠a35错位移动到一圈滚珠b36的内侧。所述滚珠a35、所述滚珠b36均浸润有油脂。
当所述衬套3与中心轴100同步旋转时，挡油环部32与衬套3的环状凸缘之间会存在相对旋转动作，这样在所述挡油环部32与所述轴承座2之间便不存在相对转动的情况了。优选地，相邻两滚珠a35间的间距不大于所述滚珠b36的外径，相邻两滚珠b36间的间距不大于所述滚珠a35的外径，这样能够保证挡油环部32与衬套3的环状凸缘间形成紧密且可靠的连接关系。
在本专利的保护范围内，涵盖了所述挡油环部作为轴承座的一部分来与衬套的环状凸缘部分匹配的方案。具体地，在实施时可将挡油环部作为轴承座的一部分，(用螺钉或螺栓)装在端面槽外，挡油环部的环体可以是将端面槽的槽口堵住的形式。同样，要求所述环状凸缘能够插入所述挡油环部内，使所述环状凸缘的外锥面与所述挡油环部的内锥面相对匹配，形成间隙配合关系，并在所述外锥面与所述内锥面间设有密封圈。
上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种用于轴承座的组合式迷宫密封结构，其特征为：包括套装在中心轴上的轴套、衬套，以及将所述轴套和所述衬套连接在一起来使二者能同步随所述中心轴旋转的销；
轴承座固定在墙板上且其上设有型孔，所述衬套装在所述轴承座的型孔内；
所述衬套的一端与轴承的一端相对，另一端延伸至所述轴承座外；所述轴套的一端与所述衬套延伸到所述轴承座外的一端相对且所述销设在所述轴套与所述衬套相对的两相对端之间；
所述型孔的孔壁上形成有第一型槽，所述衬套的侧壁上形成有第二型槽；所述第一型槽与所述第二型槽能够相连通且能够配合形成曲折连通的通道结构；
所述衬套延伸到所述轴承座外的一端上形成有沿径向向外延伸的环状凸缘，该环状凸缘的边缘处形成有挡油环部；所述轴承座朝向所述挡油环部的端面上形成有与所述挡油环部匹配的端面槽，使得所述挡油环部的端部能够探入到所述端面槽中；
所述挡油环部与所述衬套上的环状凸缘之间为分体结构；所述环状凸缘的侧壁形成为外锥面；所述挡油环部朝向所述衬套的一端端面上形成有沉孔且该沉孔的孔壁形成为内锥面；所述环状凸缘能够插入所述挡油环部上的沉孔内，使所述外锥面与所述内锥面形成间隙配合关系；在所述外锥面与所述内锥面间设有密封圈。
2.根据权利要求1所述的一种用于轴承座的组合式迷宫密封结构，其特征为：所述轴承座上设有回油槽，该回油槽的两端纵贯在所述第一型槽在轴向上的两侧。
3.根据权利要求1所述的一种用于轴承座的组合式迷宫密封结构，其特征为：在所述衬套与所述中心轴的配合面间，靠近所述轴套的一侧设有O型密封圈。
4.根据权利要求3所述的一种用于轴承座的组合式迷宫密封结构，其特征为：在所述轴套与所述中心轴的配合面间设有O型密封圈。
5.根据权利要求1所述的一种用于轴承座的组合式迷宫密封结构，其特征为：在所述轴套与所述中心轴的配合面间设有O型密封圈。
6.根据权利要求1所述的一种用于轴承座的组合式迷宫密封结构，其特征为：在所述外锥面上绕圆周相间均布设有多个滚珠a，在所述内锥面上绕圆周相间均布设有多个滚珠b；所述衬套的轴心线与所述挡油环部的轴心线重合时，过所述滚珠a外顶端的切线与过所述滚珠b外底端的切线相对平行；
所述环状凸缘插入所述挡油环部的沉孔内时，所述滚珠a的外顶端能够与所述滚珠b的外底端接触且能够借助所述滚珠a与所述滚珠b间的相对滚动使一圈滚珠a错位移动到一圈滚珠b的内侧。
7.根据权利要求6所述的一种用于轴承座的组合式迷宫密封结构，其特征为：相邻两滚珠a间的间距不大于所述滚珠b的外径，相邻两滚珠b间的间距不大于所述滚珠a的外径。
8.根据权利要求1所述的一种用于轴承座的组合式迷宫密封结构，其特征为：在所述衬套与所述中心轴的配合面间，靠近所述轴套的一侧设有O型密封圈，和/或在所述轴套与所述中心轴的配合面间设有O型密封圈。
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