CN1455117A - 一种用于马达的轴承保护装置 - Google Patents

Abstract

一种保护带转轴马达的轴承保护装置。马达包括装在转轴上的轴承，轴承的一侧靠近马达，另一侧远离马达。靠近所述轴承远离侧的支承件布置在所述转轴的周围。一锁紧件布置在所述转轴周围，该锁紧件和支承件在转轴的周围形成一环形空腔。不用润滑的密封圈被限定或者被压缩在环形空腔中，以防止水气沿转轴向轴承迁移。该密封圈最好是用发泡聚四氟乙烯制成的。在其它可供选择的实施例中允许密封圈以多种方式相对于轴承设置和固定。

Description

一种用于马达的轴承保护装置

技术领域

本发明属于真空旁路马达的技术领域。本发明特别涉及旁路马达的轴承保护系统，这种旁路马达用于可收集水的真空吸尘器，比如用来收集溅出物或水基地毯清洁剂的吸尘器。具体地说，本发明涉及一种可防止水分或潮湿空气与轴承接触的轴承保护系统，其中，该保护系统不会污染真空系统运转使用的工作空气。

背景技术

目前，某些类型的清洁设备在使用中会遇到水分或水气。具体地说，干/湿型真空吸尘器，如通常所说的通用真空吸尘器和地毯清洁器，工作在从清洁表面吸取的是碎屑与空气和水分的混合物的环境下。为了防止潮湿空气进入抽真空的马达中，一般要使用旁路马达。众所周知，在旁路马达/风扇组合件中，由工作空气风扇产生的工作空气用马达传送，但工作空气与马达是完全隔离的。马达本身带有单独的马达冷却风扇，可以吸取冷却空气到马达的转子和定子上。在任何情况下，工作空气和马达冷却空气所走的路径都完全是分开的而不会混合，除非在排气区域中有混合的可能。

旁路马达一般带有在马达/风扇转轴一端的工作空气风扇，叶片在风扇外壳中旋转。风扇外壳的一端设有进气口，在外壳的圆周或圆周面上带有若干彼此隔开的排气口或切向排气管。进气孔与清洁装置的真空室相通，而排气口与环境空气相通。风扇外壳形成有叶片在里面旋转的腔室。一旦腔室中的压力增大，里面的空气最终便会流向排气口。因此，工作空气风扇从真空室中抽取潮湿空气并将其排放到环境空气中。

已经发现，尤其是在工作空气中水气比较多的情况下，水气会迁移到马达外壳中而引起故障。具体地说，这些故障一般发生在转轴上安装轴承的地方。水气与轴承接触并最终使润滑油脂失效和损失，造成轴承生锈，接着使轴承发生故障而锁住马达转轴，于是使马达烧坏。

已经有了许多试图防止水气进入轴承区域的改进设计。其中的一种改进将油脂和/或机油润滑的合成橡胶密封圈布置在气流通道和轴承之间的转轴上。由于马达转轴一般以很高的速度旋转，所以需要有润滑剂。然而，潮湿空气中可能带有一定量的高效清洁剂，可以使油脂乳化，使润滑材料变干并侵蚀密封圈，使水气最终沿转轴迁移到轴承中。此外，清洁剂会与润滑油混合，然后从周围的排气口排出，使得使用吸尘器的地板上产生油污或油渍。这会烦扰用户并被认为是吸尘器的一种主要产品缺陷。因此，用合成橡胶密封圈作为轴承保护系统已经被认为不是很有效。

另一种改进是使用弹簧偏压的碳-石墨-陶瓷密封圈。这通常只用在低速运转的密封圈磨损碎屑的排出并不是一个问题的特殊应用场合。碳-石墨-陶瓷密封圈在磨损时会产生“粉尘”，使得黑色的细微碎屑沾污所清洁的区域。

另一种使工作空气风扇与马达隔绝的更加有效的方法是使用空气密封轴承保护系统。这种系统利用了在轴承区域内的正压力，使得工作空气通道中的污染物远离轴承。这种系统已经被证明可以提高轴承的总寿命。在这种系统中，由独立风扇吸入的空气通过风扇支架中的孔进入。这会在马达的下(风扇端)轴承周围产生速度压力，使得在工作过程中水气能够远离轴承。空气在挡片后面进入，而当空气离开时，该区域中的速度压力使水气远离轴承。有一个橡胶止回阀用来在静止或不工作的状态下防止水气返回马达中。虽然空气密封轴承保护系统已经被证明是有效的，但需要增大和加长马达外壳，因此使加工成本显著增加。

基于上述理由，显然在本技术领域中需要有一种耐用和有效的不用油基润滑剂的干式密封圈，而且在密封圈损坏时不会排出可污染所清洁表面的粉尘或微粒。

发明内容

因此本发明的一个目的是要提供一种用于马达的轴承保护装置。

本发明的另一个目的是要提供一种用于马达的装置，所述马达带有安装在轴承中的转轴，其中所述转轴带动工作空气风扇旋转而产生与轴承和马达保持隔开的工作气流。应当意识到可以通过一风扇尾架来实现分隔，该风扇尾架可以或者不可以与导流器相连。

本发明的还有一个目的是要提供一种如上所述的装置，其中在锁紧件和支承件之间固定有一个干式不用润滑的密封圈，以显著增加轴承的使用寿命，从而增加马达的使用寿命。密封圈的内孔与转轴或有关旋转部件的外表面至少摩擦接合。

本发明的还有一个目的是要提供一种如上所述的装置，其中干式用润滑的密封圈可以用发泡聚四氟乙烯这样的材料制成，可以不受水分和清洁材料的影响，而且在过度磨损后也不会破裂。

本发明的还有一个目的是要提供一种如上所述的装置，其中密封圈的外圆周被挤压，使密封圈的内圆周伸展以增加与转轴的接触。

本发明的还有一个目的是要提供一种如上所述的装置，其中密封圈布置在轴承和工作空气通道之间。密封圈的内表面可以与转轴平行或垂直接触，这取决于哪个位置可使马达组合件具有最佳性能。

通过下面的详细说明将使本发明的上述和其它的目的变得更加清楚，这些目的是通过一种用于带转轴马达的轴承保护装置来实现的，所述装置包括：安装在所述转轴上的轴承，该轴承的一侧靠近所述马达，另一侧远离所述马达；靠近所述轴承远离侧并围绕所述转轴设置的支承件；布置在所述转轴周围的一锁紧件，其中锁紧件和支承件在转轴的周围形成一环形空腔；和限定在所述环形空腔中不用润滑的密封圈，该密封圈可防止水气沿转轴向轴承迁移。

本发明的其它特征是通过带有轴承保护系统的马达组合件来得到的，该轴承保护系统包括：带有旋转轴的马达，使轴承保持在转轴上的支架，固定到支架上的卡子，和限定在支架和卡子之间的密封圈，该密封圈可防止水气向轴承迁移。

通过下面的说明将使本发明的这些和其它的目的，以及优于现有技术形式之处变得更加清楚，这些目的和优点通过下文的说明和公布的改进措施得以实现。

附图说明

为了彻底理解本发明的目的、技术和构造，应当参考下面的详细说明和附图，其中：

图1是根据本发明制造的马达组合件的局部剖开正视图；

图2是用于马达组合件并根据本发明的基本原理制造的轴承保护系统的局部剖视详图；

图2A是根据本发明的密封圈的正视图；

图3是本发明的一种可供选择的轴承保护系统的局部剖视图；

图3A是本发明的另一种可供选择的轴承保护系统的局部剖视图；

图3B是本发明的又一种可供选择实施例的局部剖视图；

图4是本发明还有的一种可供选择实施例的局部剖视图；和

图5示出了具有另一种可供选择的布置方式的密封圈详图。

具体实施方式

图1中用数字10表示根据本发明基本原理制造的的旁路马达组合件。马达组合件10包括马达12，其中设置了有运转关系的定子14和转子16。当通电时，马达12驱动转轴18旋转。转轴18的外径20必须保持在严格的制造公差内。

旁路马达组合件10主要用来使以数字22表示的工作空气风扇组合件运转。工作空气风扇组合件22包括连接在转轴18上的工作空气风扇26。该组合件22可以包括若干紧固件31固定在风扇尾架30上的导流器28。罩板32布置在导流器28和尾架30上，并包围工作空气风扇26。罩板32一端的中心位置带有窥视孔36。若干排气口38环绕罩板32的外圆周布置。当工作空气风扇26旋转时，数字40表示的工作空气被吸入窥视孔36中。工作空气，取决于其最终用途，可以包含带有清洗液或类似物质的潮湿空气。工作空气40沿轴向被吸入到工作空气风扇26中，然后沿半径方向从排气口38中排出。应当认识到，取决于最终用途，旁路马达组合件10可以是垂直或水平取向的。已经发现当马达组合件10水平取向时，水气沿转轴18迁移的可能性会大大增加，而当垂直取向时，水气会自然地向窥视孔36迁移而离开马达12。

风扇组合件22的另一端有围绕转轴18的整流子尾架50。载荷弹簧52安放在整流子尾架50和整流子轴承54之间，其中整流子轴承54由转轴18支承。马达组合件10还可以包括一冷却风扇56，用来将空气送到定子14和转子16上以冷却工作中的马达12。本领域的技术人员应当意识到由冷却风扇56产生的冷却空气是单独的，与工作空气风扇26传送的工作空气无关。

总体上参见图1，具体地见图2，数字60表示的轴承保护系统由转轴18支承并布置在工作空气风扇组合件22和马达12之间。螺母62将工作空气风扇26固定在转轴18的一端。风扇垫圈64加在螺母62和风扇26的下盘状叶片之间。因此，当转轴18旋转时，工作空气风扇26沿同一个方向旋转。轴承63以本技术领域中众所周知的方式安置在转轴18上。轴承63的功能是确保转轴18在工作过程中能平稳和自由地转动。设置在轴承63和工作空气风扇26之间转轴18上的是轴承保护系统60的各元件，用来保证由工作空气风扇传送的任何潮湿空气都不会沿转轴或其它任何连接部分迁移而影响轴承63的工作。因此，将风扇垫圈64布置在工作空气风扇26和螺母62之间。转轴垫圈66布置在工作空气风扇26的下面而形成对工作空气风扇的结构支撑。间隔块68安置在转轴垫圈66和轴承63的内圆周面之间。应当认识到间隔块68是压配合在转轴18上的，因而被限定在转轴垫圈66和轴承63之间，而且当马达12通电时与转轴18一起旋转。如果潮湿的工作空气没有被风扇26排出，将可能积聚在风扇的下侧和导流器28之间。因此，在本实施例中，水气的任何迁移都是沿间隔块68的外表面而不是转轴18的外表面进行。

轴承63另一侧的内圆周面或内座圈由轴阶72支承。因此，当螺母62拧紧时，轴承保护系统60被锁定在螺母62和轴阶72之间。如上所述，可帮助沿半径方向散布工作空气的导流器28包括布置在间隔块68外表面周围的导流器锁紧圈74。导流器锁紧圈74也可以被称作夹紧件或固定件。导流器28包括一导流器内孔76，其直径大于间隔块外表面78的直径。因此，在内孔76和间隔块外表面78之间形成一导流器间隙80。

尾架30包括可以被称作支承件的尾架环84。尾架环84的内表面86和间隔块的外表面78之间形成间隙88。在尾架环84和导流器锁紧圈74之间形成一空腔90。

数字100表示的一密封圈放置在空腔90中，并被夹持或限定在导流器锁紧圈74和尾架环84之间。密封圈100最好是用发泡聚四氟乙烯(E-PTFE)制成，比如由W.L.Gore联合公司生产以商标Gore-Tex销售的发泡聚四氟乙烯。密封圈100是干式的，因为它不带有用来包围旋转部件的密封圈中所常见的润滑油。如图2A中清楚所示，密封圈100是一个比较扁平的部件102，带有通孔104。密封圈100带有外表面106和内表面108，其中内表面108的直径一般略小于间隔块外表面78的直径。因而该内表面与间隔块外表面78形成干涉配合或摩擦配合。内表面是通过冲切(冲孔)、激光切割、或高压水流切割方法形成的。本领域的技术人员应当意识到内表面108必须是与间隔块外表面同心，使得内表面108与间隔块外表面、转轴、或所包围的部件之间不会形成间隙。密封圈100的厚度可以大于锁紧圈74和尾架环84之间的间距。本领域的技术人员应当知道发泡聚四氟乙烯密封圈能够耐高温变形，因此转轴的旋转不会对其密封性能产生不利影响。而且，这种材料十分有弹性，能够承受施加到它上面的应力和应变。如果厚度110略大于锁紧圈74和尾架环84之间的间距，当密封圈被限定在它们之间时，其外圆周面轻微受压。这使得密封圈的内圆周面膨胀到导流器间隙80以及支架间隙88中，并进一步与间隔块接合。这更加促进了密封圈内表面和间隔块外表面之间的干涉配合。位于尾架环84下面的是支承垫圈114，支承垫圈114又支承在位于轴承63外圆周面或外座圈处的支承垫圈缓冲垫116上。

轴承保护系统60的初期试验显示轴承的寿命增加了。相信密封材料能够能够挡住水气而不会沿间隔块外表面产生任何迁移。而且，密封圈是用不需要润滑的材料制成，因此接触流经工作空气风扇的潮湿空气可能携带的清洁材料时，不会产生分解。因此，大大地降低了由于密封圈润滑剂或润滑材料分解对清洁表面产生损害的可能性。

现在参见图3，另一种可供选择的轴承保护系统用数字120表示。与前一个实施例一样，轴承保护系统通过一锁紧螺母(未示出)固定在马达转轴18上。在这个实施例中，间隔块128包括靠近风扇下侧的凸缘130。与凸缘130相对的是支承在轴承138内圆周面上的间隔块端部134。轴承138内圆周面的另一侧支承在属于马达转轴18一部分的转轴凸缘140上。

底部支架144固定住轴承座圈138的外表面。轴承138内圈压紧在转轴18上。具体地说，底部支架144包括套146，套内表面148包围住轴承138外表面的主要部分。套146与转轴18之间形成一间隙150。套146还有套外表面152和向内延伸的套边缘154。在套边缘154的下侧和轴承138的外圆周面之间可以放置若干支承缓冲垫155。密封圈100布置在起支承件作用的套边缘154上。钢垫圈158同心布置在密封圈100上。为了限定密封圈100和垫圈158，将压盖160安置在它们上面。压盖160有侧面162，其内径略小于套外表面152的直径。压盖包括基本上垂直于侧面162延伸的扁平部分164，其上的通孔166大于转轴18的外径。压盖160使垫圈158和密封圈100固定就位，因此其内径与间隔块外表面132相符。换句话说，压盖160是压配合在套146上的，从而使密封圈100和垫圈158固定就位。垫圈158形成均匀一致的平面以帮助夹住和压紧密封圈的外圆周面。应当意识到也可以不使用钢垫圈158。本实施例的功能基本上与前一个实施例相同，虽然其支承结构稍有不同。

现在参见图3A，提供了另一种可供选择的实施例，其中未设置支承垫圈和压盖。在这个实施例中，只靠底部支架144来夹住密封圈100和金属垫圈158，其中金属垫圈158在本实施例中起支承件的作用。密封圈100可以轻微受压以加强其内表面与间隔块外表面132之间的干涉配合。

本发明的基本原理也适用于采用带伸长内座圈139的轴承的马达组合件。如图3B中清楚所示，轴承138布置在转轴18上，使内座圈139的端部与间隔块端部134接触。与前一个实施例一样，套146限定轴承138。在这个实施例中，套边缘154将密封圈100和垫圈158限定在轴承138上。具体地说，密封圈的内表面108与伸长内座圈139的外表面接触。因此，任何接触间隔块和伸长内座圈139的潮湿空气都被密封圈100挡回。

现在参见图4，还有一种可供选择的轴承保护系统用数字170表示。这一实施例最有可能用在靠近马达整流子的马达转轴的另一端。于是，转轴18贯穿马达外壳172。轴承174压配合在转轴18的外表面上。底部支架178在限定轴承174的同时固定到外壳172上。底部支架178带有将轴承174保持在转轴18上的支承面180。底部支架178还包括一带有支架圆孔184的台阶182。布置在台阶182和轴承174外圆周面之间的是支承缓冲垫186。密封圈100放置在台阶182的外表面上，其内孔直接靠着转轴18的外表面。

压盖160布置在底部支架178上，具体地说是布置在台阶182上。压盖160可以使密封圈100的厚度略微受压缩，因而密封圈的内孔与转轴18的外表面相符，如上面所描述的那样。

虽然上述实施例中密封圈100的内表面基本上平行于转轴18或其它旋转件的外表面，但是应当意识到内表面108也可以布置成基本上垂直于旋转件，如图5所示。此密封圈100利用其平直表面的一部分与转轴18接合。当然，密封圈的内部在任何一个方向上都可以被弯曲。普遍认为这种结构与转轴接合的表面积可以更多，因此能够提供防止水气沿转轴18表面迁移的额外保护。

根据上述说明，本发明轴承保护系统的优点是十分明显的。主要是，该系统可有效地防止水气进入马达组合件尤其是轴承中。已经发现马达的使用寿命显著提高。该系统还采用了不受清洁液影响、并具有极好的热稳定性和尺寸稳定性的材料(发泡聚四氟乙烯)。因而，密封圈100不会随着时间的过去而退化，而且使用带轴承保护系统马达的装置也不会直接损害所清洁的表面。

因此，能够看出通过上述构造和方法已经达到了本发明的目的。尽管根据专利法规，这里只提出和详细介绍了本发明的最佳方式和优选实施例，但是应当知道本发明并不局限于上述内容或受上述内容的局限。因此，对本发明真实范围和宽度的理解应该通过参考所附权利要求书作出。

Claims (10)

1.一种用于带转轴马达的轴承保护装置，所述装置包括：

安装在所述转轴上的轴承，所述轴承的一侧靠近所述马达，另一侧远离所述马达；

靠近所述轴承远离侧并围绕所述转轴设置的一支承件；

围绕所述转轴设置的一锁紧件，所述锁紧件和所述支承件在所述转轴的周围形成一环形空腔；和

限定在所述环形空腔中不用润滑的密封圈，所述密封圈可防止水气沿所述转轴向所述轴承迁移；

其特征在于，所述锁紧件和所述支承件形成相对所述转轴的间隙，压缩所述锁紧件和所述支承件之间的所述不用润滑的密封圈使所述间隙中的所述密封圈扩展。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述不用润滑的密封圈的厚度大于所述支承件和所述锁紧件之间间距，所述密封圈在所述支承件和所述锁紧件之间至少受到轻微压缩，与所述转轴摩擦接合。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述不用润滑的密封圈包括：

一扁平部分，设有形成了内表面的通孔，所述内表面的位置基本上平行于所述转轴。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述不用润滑的密封圈包括：

一扁平部分，设有形成了内表面的通孔，所述内表面的位置基本上垂直于所述转轴。

5.根据权利要求1所述的装置，还包括：

固定到所述转轴上的螺母；

限定在所述螺母和所述轴承之间的间隔块，所述间隔块与所述转轴一起旋转，所述间隔块具有外径；

所述不用润滑的密封圈有带有内径的通孔，所述内径与所述间隔块的所述外径摩擦接合，其中所述支承件和所述锁紧件形成相对所述间隔块的间隙，压缩所述不用润滑的密封圈使所述间隙中的密封圈扩展；和

设置在所述支承件和所述轴承之间的支承垫圈，其中，所述支承件是可使所述轴承靠在所述转轴上的套，所述锁紧件是固定所述套的螺母，可将所述不用润滑的密封圈限定在其中间。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述支承件是带有台阶的底部支架，所述台阶具有外径，而所述锁紧件是可固定到所述台阶上的压盖，可将所述不用润滑的密封圈限定在中间，所述不用润滑的密封圈带有内径的通孔，所述内径与所述转轴的外径摩擦接合。

7.一种带有轴承保护系统的马达组件，包括：

带有旋转轴的马达；

使所述轴承保持在所述转轴上的支架；

固定到所述支架上的夹具；和

限定在所述支架和所述夹具之间的密封圈，所述密封圈可防止水气向所述轴承迁移，所述密封圈包括平坦部分，其设置了带有内径的通孔，所述平坦部分具有内圆周面，所述夹具和所述支架压缩所述平坦部分，以便增加所述平坦部分在所述内圆周面的厚度，减小所述内径。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述密封圈是发泡聚四氟乙烯，是不用润滑而且是防水的。

9.根据权利要求7所述的装置，还包括：

安装在所述转轴上并可与所述转轴一起旋转的间隔块，所述间隔块具有外径，而所述密封圈的内径至少略微小于所述间隔块的外径，以便进行摩擦接合。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述转轴具有外径，而所述密封圈的内径至少略微小于所述转轴外径，以便进行摩擦接合。

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