[发明专利]一种离心辅助密封的高速轴系

说明书

本发明提供一种离心辅助密封的高速轴系，本发明在旋转轴内部设计离心通风孔，利用离心作用，结合伯努利原理在高速转子上设计离心通风通道，其中密封腔、回油腔等处的油气混合物吸入通风口处回转半径较小，且无严重空气离心效应，附近空间压力较大；而排出通风口位于较大回转半径的轴肩等处，且设计凹槽增加空气离心效应，附近空间压力较小，从而实现油气混合物排出与吸入通风口处的压差，将密封腔、回油腔等处的油气混合物排到压力更小的通风口处，提高回油通畅性，缓解轴头法兰与密封处之间负压影响，利于难回油位置的回油，减少轴承搅油损耗。

技术领域

本发明属于机械传动与密封领域，具体涉及一种离心辅助密封的高速轴系。

背景技术

高速转子设计过程中，需重点考虑轴系的转子动力学设计，一般为获得较高的一阶临界转速，需严格控制轴头法兰端面与附近支撑轴承中心的距离，并严格控制轴头法兰及外挂质量，并且高速转子密封处的线速度一般可以达到50-70m/s。综合以上原因，高速转子密封设计往往受到空间局促、高线速度限制，并且还需克服轴头法兰高速运转带来负压的不利影响，这就给高速转子的密封设计带来了挑战。

目前，应用在高速转子的密封结构有接触式密封与非接触式密封。接触密封具备泄露量小等优点，但其会带来磨损、发热等不利影响：应用的极限线速度受密封材料限制，目前最高应用的限速度为50m/s左右，同时使用温度也受密封材料限制，并且对轴的表面硬度及光洁度有要求，接触密封在使用寿命、使用成本等方面有限制；非接触密封对使用温度及轴表面硬度及光洁度要求低，其使用温度及密封的寿命几乎不受限制，但其密封设计复杂，一般对泄漏量要求严格的非接触密封往往需引入气膜或液膜来实现更好的密封效果，从而进一步增加了设计复杂程度。

目前对于密封处线速度超过50m/s的高速转子，一般采用非接触密封，实际应用中发现采用常规非接触密封设计的高速轴系在速度相对较低时，非接触密封泄漏量较少，但随着应用的速度进一步升高，由于轴头法兰高速运转带来负压的影响，泄漏量增大。若引入气膜或液膜来辅助非接触密封会提高密封效果，但会增加结构复杂程度，提高使用成本及降低维护性。

发明内容

本发明的目的在于利用利用离心作用，结合伯努利原理设计通风口，通过简单可靠的离心辅助密封结构，提高回油通畅性，缓解轴头法兰与密封处之间负压影响一种离心辅助密封的高速轴系。

一种离心辅助密封的高速轴系，包括静止结构组件和高速转子组件。所述静止结构组件包括后支点轴承衬套、后支点轴承外环压环、闷盖、轴承外环喷油隔环、前支点轴承衬套前支点轴承外环压环和非接触密封，后支点轴承衬套在后支点轴承外环压环上，前支点轴承衬套在前支点轴承外环压环上，所述高速转子组件包括齿轮轴、支撑主轴轴承、轴承内环隔环、中心离心通风孔堵头、后支点轴承锁紧螺母组件、轴头法兰、轴头法兰锁紧螺母和甩油环，配磨轴承内环隔环与轴承外环喷油隔环使4个支撑主轴轴承两两O型配对，轴头法兰附近的前支点轴承组在轴头法兰锁紧螺母、甩油环、前支点轴承外环压环的夹紧作用下限制轴向移动，轴头法兰在轴头法兰锁紧螺母的压紧力下进行轴向推进，通过锥配合实现与齿轮轴的高精度连接，将轴头法兰外径设置为密封面。

进一步地，所述高速转子组件中心上设置有中心通风孔，前后均用螺堵进行密封；多个内径为d1的排出通风口均布在人字齿中建的退刀槽轴肩处，外径D1在排出通风口沿旋转方向的后侧有半径为R的搅风槽。

进一步地，所述搅风槽加强离心效应，搅风槽内部的I区域为低压区，排出通风口在I区压力最低区域，中心通风孔内的油气混合物在负压作用下被吸出，吸出的油气混合物同时可辅助冷却齿轮。

本发明的有益效果在于：