CN105333154A - 一种用于旋转轴的流体密封结构 - Google Patents

Abstract

一种用于旋转轴的流体密封结构，其特征在于：主要由环形槽、旋转式流体驱动结构组成；环形槽设置在旋转轴上，环形槽的轴线与旋转轴的轴线重合；旋转式流体驱动结构位于环形槽内。所述的旋转式流体驱动结构可以是扇叶，也可以是沟槽，也可以是凸线。所述的旋转式流体驱动结构，其实体的径向顶点不超出旋转轴的表面。所述的环形槽所具有的与旋转轴表面相接的环状面中，至少有一个与旋转轴表面的面夹角为钝角。在旋转轴的非环形槽区域增加一条或多条螺旋槽，并使增加的螺旋槽与环形槽相通。本发明的结构简单，装配容易，实现成本低，寿命长。

Description

一种用于旋转轴的流体密封结构

技术领域

本发明涉及旋转轴的结构,具体涉及一种用于旋转轴的流体密封结构。

背景技术

现有的防止轴承所在容器的内部流体泄露的技术，主要有机械密封、迷宫式密封、离心力回油结构；机械密封原件的寿命短，常常需要维护，难以适应长时间连续高速旋转的环境；迷宫式对所用密封油有特定要求；离心力回油结构大多数由多个原件构成，组装麻烦。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足提出一种用于旋转轴的流体密封结构，该结构直接设置在旋转轴上。

本发明具有以下技术内容。

技术内容1、一种用于旋转轴的流体密封结构，其特征在于：主要由环形槽、旋转式流体驱动结构组成；环形槽设置在旋转轴上，环形槽的轴线与旋转轴的轴线重合；旋转式流体驱动结构位于环形槽内。

技术内容2：如技术内容1所述的一种用于旋转轴的流体密封结构，其特征在于：所述的旋转式流体驱动结构是扇叶，也可以是沟槽，也可以是凸线。

技术内容3：如技术内容1所述的一种用于旋转轴的流体密封结构，其特征在于：所述的旋转式流体驱动结构，其实体的径向顶点不超出旋转轴的表面。

技术内容4：如技术内容1所述的一种用于旋转轴的流体密封结构，其特征在于：所述的环形槽所具有的与旋转轴表面相接的环状面中，至少有一个与旋转轴表面的面夹角为钝角。

技术内容5：如技术内容1所述的一种用于旋转轴的流体密封结构，其特征在于：在旋转轴的非环形槽区域增加一条或多条螺旋槽，并使增加的螺旋槽与环形槽相连通。

技术内容说明及其有益效果。

技术内容说明1：如技术内容1所述的技术方案，其核心思想是：在旋转轴上设置环形槽，这个环形槽等同于在局部区域内旋转轴和轴套（广义的）之间缝隙的放大，形成一个低压区（相对无环形槽的区域），当流体通过旋转轴和轴套之间的缝隙流过的时候，会落入环形槽这个低压区内，在惯性力和流体驱动结构的驱动力的共同作用，从而在在环形槽斜面与旋转轴表面相接位置造成一个的环状高压区（如图5中标示100所指区域），依靠这个高压区的压力抵抗轴承所在容器的内部流体的压力，防止其泄露。旋转式流体驱动结构是指利用旋转运动来驱动流体运动的结构，比如风扇的扇叶，船的螺旋桨，直升飞机的螺旋桨。

技术内容说明2：如技术内容2所述，扇叶、沟槽、凸线是现有的旋转式流体驱动结构，他们转动时都能起到驱动流体运动的作用，比如：风扇，油压轴承的凸线，来福轴承的沟槽；其中“扇叶”是指“明显具有流体驱动作用面”的结构，而非单独指代“旋转时具有流体驱动作用的片状物”。旋转式流体驱动结构不论其是完全与环形槽壁完全接合还是留有空隙，只要其能驱动流体运动且位于环形槽内，都属于本发明所要保护的范畴（比如扇叶在高压环状区具有缺口，防止环状高压区被扇叶隔断）。

技术内容说明3：如技术内容3所述的“旋转式流体驱动结构实体的径向顶点不超出旋转轴的表面”,是指旋转式流体驱动结构实体表面所有的点到旋转轴轴线的距离都小于或等于旋转轴柱面到旋转轴轴线的距离，这样一来无需改动原有的轴套结构就可以将本发明实施后生产的轴直接应用到旧的机器上，可以方便的对旧机器进行升级。

技术内容说明4：如技术内容4所述,“环形槽所具有的与旋转轴表面相接的环状面中，至少有一个与旋转轴表面的面夹角为钝角”，该设计的意义在于更好的利用离心力，有利于高压环状区的形成。

技术内容说明5：如技术内容5所述的方案为本发明与来福轴承的结合，技术内容4所技术的方案与来福轴承明显不同之处在于：来福轴承的挡油槽内部不具备旋转式流体驱动结构。

技术内容说明6：熟知技术内容说明1-4可知，本发明为动密封技术，需要旋转轴转动才能达到密封目的，为了适应不同的应用场合，本发明可以配合其他密封技术使用，比如：通过设计使旋转轴不动时使用密封垫圈密封、旋转轴运动时利用本发明的结起密封作用，这样可以减少动密封垫圈磨损、延长了动密封垫圈寿命（比如动密封常用的O圈、唇圈）。

技术内容说明7：熟知技术内容说明1-5后可知，本发明是一种密封技术，依靠在旋转轴上设置本发明所提出的结构来实现旋转密封，由于本发明所提出的一种用于旋转轴的流体密封结构，只要其环形槽被盖住，就可以起到密封作用，所以本说明书中提到轴套应该理解为“覆盖在旋转轴之外的结构”，而不应该将其限定在平常所指的用于承受旋转轴转动轴套。本发明应用时可以配合其他承重轴承使用。

技术内容说明8：熟知技术内容说明1-7后可知，本发明应用时可以只在旋转轴上设置一个本发明提出的一种用于旋转轴的流体密封结构，也可以在旋转轴的轴向上排列多个本发明提出的一种用于旋转轴的流体密封结构，增强动密封效果。

本发明的创造性在于：运用流体的运动规律，利用“在环形槽内设置旋转式流体驱动结构”这一技术特征，实现了“提高动密封效果”的技术效果，本发明的原理中“利用环形槽内旋转式流体驱动结构产生一个环状高压区来防止流体泄漏”，是本领域技术人员难以想到。

本发明的有益效果是：本发明的结构简单，装配容易，实现成本低，寿命长。

附图说明

图1是本发明的实施实例1的示意图。

图2是图1的剖面图。

图3是本发明的实施实例1和轴套配合的示意图。

图4是实施实例1的密封原理示意图。

图5是本发明的实施实例2的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图1-3对本发明的具体实施方式进行说明。

实施实例1、如图1-3所示为本发明的实施实例1，为本发明在一个旋转轴体上的应用，本实施实例重复使用了多个本发明一种用于旋转轴的流体密封结构，上下各3个，他们朝旋转轴的两个不同方向产生多个环状高压区，为了视图的清晰简洁，示意图上没有对明显重复的结构进行重复说明。

如图1-2所示旋转轴1上具有截面为梯形的环形槽10，环形槽10内具有扇叶11。

如图3所示为旋转轴1和轴套2的配合示意图，环形槽10位于轴套2所覆盖区域内。为了图示的简洁、清晰该图没有画出其应用环境和支承结构，这些结构对于本领域技术人员而言是常见的，没有必要画出。

如图4为本实施实例的原理示意图，当流体通过旋转轴1和轴套2之间的缝隙流过的时候，会落入环形槽10这个低压区内，在惯性力和扇叶11的共同驱动下，环形槽内10的流体会沿环形槽的环状面12（截面几何图形斜边所在面）朝旋转轴柱面运动，从而在环形槽11斜面与旋转轴1表面相接位置处造成一个的环状高压区100，该环状高压区100的轴线为直线并与旋转轴轴线重合；环形槽10所具有的环状面12与旋转轴1的表面14之间夹角13为钝角。

实施实例2、如图5所示，旋转轴3上具有本发明一种用于旋转轴的流体密封结构，其环形槽斜面上有弯曲凸线31、弯曲沟槽32，和实施实例1一样弯曲凸线31和弯曲沟槽32在随旋转轴3转动时都具有流体驱动的能力，他们都属于旋转式流体驱动结构。

实施实例3、在实施实例2的基础上进行等价变换，将凸线31和沟槽32，替换为单条的螺旋凸线，和单条的螺旋沟槽。

实施实例4、在实施实例1的基础上，将减少本发明的结构的数量，将本发明提出的一种用于旋转轴的流体密封结构的数量减少为1。

实施实例5、在实施实例1的基础上，在旋转轴表面增加一条螺旋槽，并使螺旋槽与环形槽10相通。

实施实例6、在实施实例1的基础上，在旋转轴表面增加多条平行的螺旋槽，并使螺旋槽与环形槽10相通。平行螺旋槽的概念参照平行曲线。

Claims (5)

1.一种用于旋转轴的流体密封结构，其特征在于：主要由环形槽、旋转式流体驱动结构组成；环形槽设置在旋转轴上，环形槽的轴线与旋转轴的轴线重合；旋转式流体驱动结构位于环形槽内。

2.如权利要求1所述的一种用于旋转轴的流体密封结构，其特征在于：所述的旋转式流体驱动结构是扇叶，也可以是沟槽，也可以是凸线。

3.如权利要求1所述的一种用于旋转轴的流体密封结构，其特征在于：所述的旋转式流体驱动结构，其实体的径向顶点不超出旋转轴的表面。

4.如权利要求1所述的一种用于旋转轴的流体密封结构，其特征在于：所述的环形槽所具有的与旋转轴表面相接的环状面中，至少有一个与旋转轴表面的面夹角为钝角。

5.如权利要求1所述的一种用于旋转轴的流体密封结构，其特征在于：在旋转轴的非环形槽区域增加一条或多条螺旋槽，并使增加的螺旋槽与环形槽相连通。