Уплотнение шпиндельного узла Советский патент 1991 года по МПК F16J15/44 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям автономных шпиндельных узлов на опорах качения, например алмазно-расточные головки с ременным приводом вращения.

Целью изобретения является повышение надежности уплотнений путем обеспечения независимости его установки относительно шпиндельного узла в окружном направлении.

На фиг, 1-4 показаны варианты исполнения предлагаемого уплотнения.

Уплотнение шпиндельного узла (фиг. 1) содержит корпус 1 с кольцевой камерой 2, а также втулку 3 с коническим выступом 4 диаметра DI и входной уплотняющей поверхностью 5 диаметра D2, переходящей в торовую поверхность 6, кольцевой участок 7 и далее кольцевую канавку 8 диаметра Оз. Конический выступ втулки 4 совместно с прилегающей к нему конической поверхностью корпуса 9 образует коническую уплот- нительную щель 10. Входная уплотняющая поверхность корпуса 11 сопрягается со стенкой 12 и переходит в кольцевую камеру

2. Входная уплотняющая поверхность корпуса 11 может плавно переходить на участке 13(на ширине А, меньшей, чем ширина кольцевой канавки В, фиг. 2) в коническую поверхность 14, а также входная уплотняющая поверхность корпуса 11 выполнена сопрягающейся с торовой поверхностью 15 (фиг. 4), касательная к которой в конце участка параллельна касательной, проведенной к выполненному кольцевому участку, соединяющему входную уплотняющую поверхность 5 втулки 3 и кольцевую канавку 8. При этом расстояние между касательными не превышает ширины кольцевой канавки, а длина цилиндрического участка входной уплотняющей поверхности корпуса выполнена равной длине цилиндрического участка входной уплотняющей поверхности втулки. Кольцевой участок 7 может быть выполнен, кроме того, в виде усеченного конуса (фиг. 3 и 4). Уплотняющие поверхности втулки 5 и корпуса 11 образуют входную уплотнительную щель 16 (фиг. 1).

Уплотнение шпиндельного узла работает следующим образом.

сл

о

СА 00

О

со

При отсутствии вращения шпинделя, поток смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) дросселируется во входной уплотни- тельной щели 16, образованной уплотняющими поверхностями втулки 5 и корпуса 11. Скоростной напор потока СОЖ при этом уменьшается. Далее внутрь уплотнения капли СОЖ могут проникать тремя путями: путем стекания по входной уплотняющей поверхности втулки 5 или корпуса 11, а также путем разбрызгивания при выходе из входной уплотнительной щели 16. Для ликвидации нежелательного разбрызгивания капель СОЖ применяется торовая поверхность втулки 6. При этом капли СОЖ стекают по кольцевому участку 7 и отводятся кольцевой канавкой 8 (глубиной 8 - 10 мм) в нижнюю часть уплотнения. В тех случаях, когда капли СОЖ продолжают перемещаться по входной уплотняющей поверхности корпуса 11, они попадают в кольцевую камеру 2 и также стекают в нижнюю часть уплотнения, из которой утечки возвращаются обратно во внешнюю среду, что обусловлено главным образом, разностью диаметров входной уплотняющей поверхности D2 и конического выступа втулки DL

Для того, чтобы капли СОЖ, перемещающиеся по входной уплотняющей поверхности корпуса 11. не отрывались от нее и не попадали в коническую уплотнительную щель 10, входная уплотняющая поверхность 11 плавно сопрягается на участке 13с конической поверхностью 14. Наклон этой конической поверхности 14 обеспечивает безотрывное течение капель по внутренней поверхности корпуса, а также последующий сбор и отвод утечек кольцевой камерой 2. Для повышения надежности безотрывного стекания капель СОЖ поторовой поверхности втулки 6, последняя может плавно сопрягаться с кольцевым участком 7, выполненным в виде усеченного конуса, (фиг. 3).

В тех случаях, когда СОЖ подается в зону резания под высоким давлением, дросселирующий эффект входной уплотнительной щели 16 может быть недостаточным, что может привести к появлению разбрызгивания капель СОЖ на выходе уплотнительной щели 16. Для ликвидации этого явления излишек скоростного напора СОЖ гасится торовой поверхностью корпуса 15 (фиг. 4).

При этом основная часть утечки направляется вдоль поверхности кольцевого участка 7. Для увеличения этого эффекта коническая поверхность 14 может быть выполнена с обратным направлением конусности. При

вращении шпинделя утечки СОЖ отводятся из уплотнения центробежными силами, действующими на жидкость при вовлечении ее во вращательное движение. При этом капли СОЖ, отрываясь под действием центробежных сил от конического выступа втулки 4, попадают на коническую поверхность 14 и далее, отражаясь от нее и приобретая осевую составляющую скорости, направленную навстречу внешнему перепаду

давления, отводятся из уплотнения во внешнюю среду.

Формула изобретения

1. Уплотнение шпиндельного узла, содержащее корпус с кольцевой камерой и втулку с кольцевой канавкой и коническим выступом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, входные уплотняющие поверхности втулки и корпуса

соответственно плавно сопряжены с поверхностью кольцевой канавки и выполненной с наклонной стенкой с кольцевой камерой на длине, меньшей ширины кольцевой канавки.

2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что входная уплотняющая поверхность корпуса выполнена сопрягающейся с торовой поверхностью, касательная к которой в конце участка параллельна касательной, проведенной к выполненному кольцевому участку, соединяющему входную уплотняющую поверхность втулки и кольцевую канавку, причем расстояние между касательными не превышает ширины

кольцевой канавки, а длина цилиндрического участка входной уплотняющей поверхности корпуса выполнена равной длине цилиндрического участка входной уплотняющей поверхности втулки.

511 16 6 j

I I

Фиг.1

//

/J

Фи. 2

Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнительным устройствам шпиндельных узлов. Цель изобретения - повышение надежности уплотнения. Уплотнение содержит корпус с кольцевой камерой и втулку с коническим выступом. Входные уплотняющие поверхности втулки и корпуса соответственно плавно сопряжены с поверхностью кольцевой канавки и выполненной с наклонной стенкой кольцевой камерой на длине, меньшей ширины кольцевой кзнавки. 1 з. п. ф- лы, 4 ил,

/

2222

x7