CN115789222A - 一种齿轮箱用非接触式组合迷宫密封结构 - Google Patents

Abstract

一种齿轮箱用非接触式组合迷宫密封结构，属于齿轮箱用密封结构。为了解决齿轮箱采用接触式密封结构寿命较低，需定期更换，采用非接触密封结构成本高的问题。本发明的组合迷宫密封圈安装在齿轮箱与旋转轴相对的端口处，并同轴套在旋转轴上；阶梯式甩油环同轴套装在旋转轴上，组合迷宫密封圈上设置有若干圈同心设置的倾斜式圆环，相邻的两个倾斜式圆环之间形成一个径向迷宫集油槽，组合迷宫密封圈上开有若干圈轴向迷宫密封槽，在组合迷宫密封圈上开有一个回油孔，轴向迷宫密封槽与回油孔相通；阶梯式甩油环设置有若干个阶梯式台阶，每个阶梯式台阶与组合迷宫密封圈上的阶梯式集油槽一一相对设置。本发明主要用于齿轮箱与旋转轴的密封。

Description

一种齿轮箱用非接触式组合迷宫密封结构

技术领域

本发明属于齿轮箱用密封结构，尤其涉及一种齿轮箱用非接触式组合迷宫密封结构。

背景技术

密封是齿轮箱旋转轴输入及输出端必须使用的结构，用于将齿轮箱内的润滑油与外界隔离，避免发生泄漏；一般情况下分为接触式密封、非接触式密封及无轴封密封，接触式密封一般分为填料密封、涨圈密封及机械密封等，其结构主要是使用动圈与静圈相互接触，产生滑动摩擦，一般使用耐磨材料与接触面滑磨，达到密封效果，特点是寿命较低，需定期更换。非接触式密封一般分为迷宫密封、螺旋密封及离心密封等结构，同时可向其中添加流体介质达到密封效果，例如注入特殊气体、水等介质，密封主要原理是靠旋转轴的离心力或者动静件之间产生的压力差达到密封效果，由于动、静零部件之间不会发生接触，所以使用寿命长，一般不会出现磨损的情况。但是，在其中加入密封介质的情况下需增加特殊机构，在齿轮箱运行过程中持续工作，成本较高，不适合普通齿轮箱的应用，但若只采取普通的非接触密封方式，密封效果不佳，对于流量较大的齿轮箱或者转速较高的情况，还是存在漏油的情况，并且这种情况时有发生，由于普通的齿轮箱制造成本较低，需要寻找到一种结构简单，加工成本低的密封方式满足齿轮箱的密封要求。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：齿轮箱采用接触式密封，密封结构寿命较低，需定期更换，采用非接触密封结构，成本高，不适合普通齿轮箱的应用；进而一种齿轮箱用非接触式组合迷宫密封结构。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种齿轮箱用非接触式组合迷宫密封结构，它包括组合迷宫密封圈和阶梯式甩油环，所述的组合迷宫密封圈安装在齿轮箱与旋转轴相对的端口处，并同轴套在旋转轴上；所述的阶梯式甩油环同轴套装在旋转轴上，并靠近组合迷宫密封圈处设置，所述的阶梯式甩油环与组合迷宫密封圈之间留有一定的间隙；所述的组合迷宫密封圈朝向阶梯式甩油环的一侧端面上设置有若干圈同心设置的倾斜式圆环，相邻的两个倾斜式圆环之间形成一个径向迷宫集油槽，所述的组合迷宫密封圈与旋转轴相对的侧壁上开有若干圈轴向迷宫密封槽，所述的若干圈轴向迷宫密封槽同轴轴向设置，在组合迷宫密封圈上开有一个回油孔，所述的若干圈轴向迷宫密封槽与回油孔相通；所述的阶梯式甩油环朝向组合迷宫密封圈的一侧端面上由内向外设置有若干个阶梯式台阶，每个阶梯式台阶与组合迷宫密封圈上的阶梯式集油槽一一相对设置，并整体形成一个介质存贮密封腔，所述的回油孔与介质存贮密封腔相通。

进一步的，所述的轴向迷宫密封槽为两个。

进一步的，所述的若干圈倾斜式圆环由内向外为阶梯式布置。

进一步的，所述的倾斜式圆环分别为圆环一、圆环二和圆环三；所述圆环一的高度小于圆环二的高度，圆环二的高度小于圆环三的高度；所述的圆环一与圆环二之间形成一个径向迷宫集油槽一，圆环二与圆环三之间形成一个径向迷宫集油槽二，所述的径向迷宫集油槽一与径向迷宫集油槽二为阶梯式布置，形成阶梯式集油槽。

进一步的，所述径向迷宫集油槽一的深度小于径向迷宫集油槽二的深度。

进一步的，所述的圆环三与组合迷宫密封圈朝向阶梯式甩油环的端面之间形成径向迷宫集油槽三。

进一步的，所述的若干个阶梯式台阶分别为台阶一和台阶二，所述台阶二的高度小于台阶一的高度；所述的台阶一与圆环一和径向迷宫集油槽一相对设置，且台阶一与圆环一和圆环二的内侧壁之间形成狭小通道一，所述的台阶二与圆环二和径向迷宫集油槽二相对设置，且台阶二与圆环二和圆环三的内侧壁之间形成狭小通道二，所述的狭小通道一与狭小通道二形成介入流入通道与介质流出通道。

本发明与现有技术相比产生的有益效果是：

1、本发明设计了阶梯式倾斜径向迷宫密封结构，在径向迷宫密封中设计阶梯结构，与阶梯甩油环配合使用，同时径向迷宫密封倾斜设计，产生集油槽效果，防止各阶梯密封之间润滑介质串流，最后增加轴向密封结构，防止最后的润滑介质泄漏，最终实现润滑介质的阻隔，提高密封效果。

2、本发明设计了多层储油腔结构，可以有效防止齿轮箱运行时内部的流体润滑介质沿箱壁及旋转轴向外泄漏，是一项制造成本低、安装简便、可靠性高、密封效率高并且性能稳定的新技术，尤其在高速传动的场合特别适用。

3、本发明的密封结构主要应用于齿轮箱输入或输出轴端部的密封，相比传统的单一迷宫密封结构，可以获得良好的密封效果。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的组合迷宫密封结构密封原理图。

附图标记说明：1-迷宫密封圈；11-倾斜式圆环；111-圆环一；112-圆环二；113-圆环三；12-径向迷宫集油槽；121-径向迷宫集油槽一；122-径向迷宫集油槽二；123-径向迷宫集油槽三；13-轴向迷宫密封槽；14-回油孔；2-阶梯式甩油环；21-台阶一；22-台阶二；3-齿轮箱；4-旋转轴；5-介质存贮密封腔；6-狭小通道一；7-狭小通道二。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1和图2，本申请实施例提供一种齿轮箱用非接触式组合迷宫密封结构，其包括组合迷宫密封圈1和阶梯式甩油环2，所述的组合迷宫密封圈1通过螺栓安装在齿轮箱3与旋转轴4相对的端口处，并同轴套在旋转轴4上；所述的阶梯式甩油环2同轴套装在旋转轴4上，并靠近组合迷宫密封圈1处设置，所述的阶梯式甩油环2与组合迷宫密封圈1之间留有一定的间隙，保证旋转轴4在运行时不会与组合迷宫密封圈1发生摩擦。

参见图1，所述的组合迷宫密封圈1朝向阶梯式甩油环2的一侧端面上设置有若干圈同心设置的倾斜式圆环11，若干圈倾斜式圆环11由内向外为阶梯式布置，且相邻的两个倾斜式圆环11之间形成一个径向迷宫集油槽12，所述的组合迷宫密封圈1与旋转轴4相对的侧壁上开有若干圈轴向迷宫密封槽13，所述的若干圈轴向迷宫密封槽13同轴轴向设置，在组合迷宫密封圈1上开有一个回油孔14，所述的若干圈轴向迷宫密封槽13与回油孔14相通。

参见图1，所述的倾斜式圆环11分别为圆环一111、圆环二112和圆环三113；所述圆环一111的高度小于圆环二112的高度，圆环二112的高度小于圆环三113的高度；所述的圆环一111与圆环二112之间形成一个径向迷宫集油槽一121，圆环二112与圆环三113之间形成一个径向迷宫集油槽二122，圆环三113与组合迷宫密封圈1朝向阶梯式甩油环2的端面之间形成径向迷宫集油槽三123；所述的径向迷宫集油槽一121与径向迷宫集油槽二122为阶梯式布置，形成阶梯式集油槽；所述径向迷宫集油槽一121的深度小于径向迷宫集油槽二122的深度。

参见图1，所述的阶梯式甩油环2朝向组合迷宫密封圈1的一侧端面上由内向外设置有若干个阶梯式台阶，每个阶梯式台阶与组合迷宫密封圈1上的阶梯式集油槽一一相对设置，并整体形成一个介质存贮密封腔5，所述的回油孔14与介质存贮密封腔5相通；所述的若干个阶梯式台阶分别为台阶一21和台阶二22，所述台阶二22的高度小于台阶一21的高度；所述的台阶一21与圆环一111和径向迷宫集油槽一121相对设置，且台阶一21与圆环一111和圆环二112的内侧壁之间形成狭小通道一6，所述的台阶二22与圆环二112和径向迷宫集油槽二122相对设置，且台阶二22与圆环二112和圆环三113的内侧壁之间形成狭小通道二7，所述的狭小通道一6与狭小通道二7形成介入流入通道与介质流出通道。

在本实施例中，所述的组合迷宫密封圈1作为静环使用，所述的阶梯式甩油环2作为动环使用，在旋转轴4上安装本密封结构的动环，在动环上设置3层离心结构，当轴系高速旋转时，通过离心结构旋转产生的离心力，将润滑介质甩出；在静环上，与动环离心结构对应的位置处，设置三个储油腔(径向迷宫集油槽一121、径向迷宫集油槽二122与径向迷宫集油槽三123)，需要注意的是，动环的离心结构与静环的储油腔需配对使用，离心结构甩出的润滑介质会落入静环上的储油腔内，每个储油腔分为上层储油结构及下层储油结构，甩入上层储油结构的润滑介质会流入下层储油结构，下层储油结构的润滑介质向底部流动时，不会反流回离心结构，同时在储油腔底部设有排油孔，润滑介质最终通过排油孔排除密封结构，达到密封效果。

在本实施例中，通过径向迷宫集油槽12与轴向迷宫密封槽13的密封结构的组合，将润滑介质阻挡在齿轮箱3的内部，与外界大气隔离开来。

以下对本发明的工作过程做进一步的说明，以进一步展示本发明的工作原理和优点：

所述的旋转轴4与阶梯式甩油环2一同旋转时，齿轮箱3内部的润滑介质会沿不同路径流经本密封结构，一是沿箱壁流淌的润滑介质会被径向迷宫集油槽三123阻挡，并沿圆周方向流回箱体底部；二是沿旋转轴4流淌的润滑介质会被阶梯式甩油环2甩出，不会进入密封结构中；三是齿轮箱3运转产生的溅射润滑介质会沿狭小通道二7进入本密封结构中，进入密封结构中的润滑介质会分别流入径向迷宫集油槽一121、狭小通道一6和径向迷宫集油槽二122中，由于狭小通道二7与狭小通道一6的间隙较小，润滑介质的通过率很低，通过层层阻隔，最后流入轴向迷宫密封槽13的润滑介质会大大减少，被阻隔的润滑介质会流入径向迷宫集油槽一121和径向迷宫集油槽二122中，径向迷宫集油槽一121和径向迷宫集油槽二122中的润滑介质通过底部的狭小通道一6与狭小通道二7流回箱体内部；即使存在少量润滑介质流入轴向迷宫密封槽13中，也会被其密封结构阻隔，最后通过底部的回油孔14沿底部的狭小通道一6与狭小通道二7流回箱体内部。经过多次的阻隔，使润滑流体难于泄漏，同时配合阶梯式甩油环各级阶梯旋转产生的离心效果，最终以达到密封的效果。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (7)

1.一种齿轮箱用非接触式组合迷宫密封结构，其特征在于：它包括组合迷宫密封圈(1)和阶梯式甩油环(2)，所述的组合迷宫密封圈(1)安装在齿轮箱(3)与旋转轴(4)相对的端口处，并同轴套在旋转轴(4)上；所述的阶梯式甩油环(2)同轴套装在旋转轴(4)上，并靠近组合迷宫密封圈(1)处设置，所述的阶梯式甩油环(2)与组合迷宫密封圈(1)之间留有一定的间隙；

所述的组合迷宫密封圈(1)朝向阶梯式甩油环(2)的一侧端面上设置有若干圈同心设置的倾斜式圆环(11)，相邻的两个倾斜式圆环(11)之间形成一个径向迷宫集油槽(12)，所述的组合迷宫密封圈(1)与旋转轴(4)相对的侧壁上开有若干圈轴向迷宫密封槽(13)，所述的若干圈轴向迷宫密封槽(13)同轴轴向设置，在组合迷宫密封圈(1)上开有一个回油孔(14)，所述的若干圈轴向迷宫密封槽(13)与回油孔(14)相通；所述的阶梯式甩油环(2)朝向组合迷宫密封圈(1)的一侧端面上由内向外设置有若干个阶梯式台阶，每个阶梯式台阶与组合迷宫密封圈(1)上的阶梯式集油槽一一相对设置，并整体形成一个介质存贮密封腔(5)，所述的回油孔(14)与介质存贮密封腔(5)相通。

2.根据权利要求1所述的一种齿轮箱用非接触式组合迷宫密封结构，其特征在于：所述的轴向迷宫密封槽(13)为两个。

3.根据权利要求2所述的一种齿轮箱用非接触式组合迷宫密封结构，其特征在于：所述的若干圈倾斜式圆环(11)由内向外为阶梯式布置。

4.根据权利要求3所述的一种齿轮箱用非接触式组合迷宫密封结构，其特征在于：所述的倾斜式圆环(11)分别为圆环一(111)、圆环二(112)和圆环三(113)；所述圆环一(111)的高度小于圆环二(112)的高度，圆环二(112)的高度小于圆环三(113)的高度；所述的圆环一(111)与圆环二(112)之间形成一个径向迷宫集油槽一(121)，圆环二(112)与圆环三(113)之间形成一个径向迷宫集油槽二(122)，所述的径向迷宫集油槽一(121)与径向迷宫集油槽二(122)为阶梯式布置，形成阶梯式集油槽。

5.根据权利要求4所述的一种齿轮箱用非接触式组合迷宫密封结构，其特征在于：所述径向迷宫集油槽一(121)的深度小于径向迷宫集油槽二(122)的深度。

6.根据权利要求5所述的一种齿轮箱用非接触式组合迷宫密封结构，其特征在于：所述的圆环三(113)与组合迷宫密封圈(1)朝向阶梯式甩油环(2)的端面之间形成径向迷宫集油槽三(123)。

7.根据权利要求6所述的一种齿轮箱用非接触式组合迷宫密封结构，其特征在于：所述的若干个阶梯式台阶分别为台阶一(21)和台阶二(22)，所述台阶二(22)的高度小于台阶一(21)的高度；所述的台阶一(21)与圆环一(111)和径向迷宫集油槽一(121)相对设置，且台阶一(21)与圆环一(111)和圆环二(112)的内侧壁之间形成狭小通道一(6)，所述的台阶二(22)与圆环二(112)和径向迷宫集油槽二(122)相对设置，且台阶二(22)与圆环二(112)和圆环三(113)的内侧壁之间形成狭小通道二(7)，所述的狭小通道一(6)与狭小通道二(7)形成介入流入通道与介质流出通道。

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