CN101776149A - 低温小直径磁性液体密封装置 - Google Patents
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Abstract
一种低温小直径磁性液体密封装置,该装置由第一轴承(6)、第一隔磁环(9)、装有O型密封圈的第一极靴(10)、永磁铁(13)、装有O型密封圈的第二极靴(15)、第二隔磁环(16)、第二轴承(17)依次紧靠外套(8)的凸台装入;将大端盖(19)用螺钉固定在外套上,压紧第二轴承;注入磁性液体,将安装有调整垫片(20)的导磁套(1)装入上述已装配的轴承和极靴的内孔,通过螺钉(4)和小端盖(5)固定。导磁套的外圆柱面上密封齿的齿形参数为:齿宽0.5mm,齿高2.5mm,槽宽1.5mm。在第一轴承和第一极靴间安装第一隔磁环;在第二轴承和第二极靴间安装第二隔磁环。解决了低温小直径条件下磁性液体密封问题。
Description
技术领域
本发明属于机械工程密封技术领域,特别适用于军工、船舶、航天航空等领域中温度在-40℃以下,密封轴径小于40mm的真空密封或压力密封。
背景技术
密封轴径在5~40mm的磁性液体旋转轴密封有许多实际应用,但绝大多数工作在温度0~20℃之间。而在某些特殊领域要求磁性液体长期工作在-40℃以下,这样的温度会使通常使用的磁性液体粘度发生较大的变化,而且由于轴径较小,允许设计磁路的空间较小,在加上密封组件周围轴承具有导磁性,所以磁路设计较为困难。这些问题在特殊领域中都需要迫切地解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,现有的磁性液体密封方法和结构不能适用于低温小直径的条件,提供一种低温小直径条件下的磁性液体密封装置。
本发明的技术方案:
一种低温小直径磁性液体密封装置,该装置包括小端盖、导磁套、外套、第一、第二O型密封圈、第一、第二轴承、调整垫片、第一、第二极靴、磁性液体、永磁铁、第一、二隔磁环、大端盖。
第一轴承、第一隔磁环、安装有第一O型密封圈的第一极靴、永磁铁、安装有第二O型密封圈的第二极靴、第二隔磁环、第二轴承依次紧靠外套的凸台装入;将大端盖用螺钉固定在外套上,压紧第二轴承;向永磁铁的内环面上注入磁性液体,将安装有调整垫片的导磁套装入上述已装配的轴承和极靴的内孔,在导磁套的小端通过螺钉和小端盖固定。
隔磁环使得极靴与轴承间形成一定宽度的空气隙,避免了轴承对磁路的影响,从而磁性液体在合理磁场的作用下吸附在密封齿的间隙中,形成可靠密封。
在导磁套的外圆柱面上设计两组密封齿,密封齿的齿形参数为:齿宽0.5mm,齿高2.5mm,槽宽1.5mm。
本发明的有益效果是,由于是在导磁套上设有密封齿及优化的齿形参数,形成优化磁路;设置了隔磁环,避免了轴承对磁路的影响;并选用优质煤油或硅酸盐酯类或二酯类的基载液和磁性颗粒粒径小于5nm的磁性液体,实现了低温-40℃以下小直径磁性液体密封,使得泄漏率低于10-11pal·m3/s,使用寿命长,而且装配方法简单,克服了原有密封的弊端。
附图说明
图1低温小直径磁性液体密封装置结构图。
图2低温小直径磁性液体密封装置导磁套剖面图。
图3导磁套上密封齿A、B的局部结构放大图。
图4第一和第二极靴剖面图。
图中:导磁套1、磁性液体2、密封齿3、螺钉4、小端盖5、第一轴承6、螺纹孔7、外套8、第一隔磁环9、第一极靴10、第一O型密封圈11、通孔12、永磁铁13、第二O型密封圈14、第二极靴15、第二隔磁环16、第二轴承17、螺钉18、大端盖19、调整垫片20、螺纹孔21、密封槽22。
具体实施方式
以附图为具体实施方式对本发明作进一步说明:
一种低温小直径磁性液体密封装置,该装置包括小端盖5、导磁套1、外套8、第一轴承6、第一隔磁环9、第一极靴10、第一O型密封圈11、第二O型密封圈14、第二极靴15、第二隔磁环16、第二轴承17、调整垫片20、磁性液体2、永磁铁13、大端盖19。
第一轴承6、第一隔磁环9、安装有第一O型密封圈11的第一极靴10、永磁铁13、安装有第二O型密封圈14的第二极靴15、第二隔磁环16、第二轴承17依次紧靠外套8的凸台装入;将大端盖19用螺钉18固定在外套8上,压紧第二轴承17;向永磁铁13的内环面上注入磁性液体2,将安装有调整垫片20的导磁套1装入上述已装配轴承和极靴的内孔,在导磁套1的小端通过螺钉4和小端盖5固定。
为了装配简单和保护密封齿,在导磁套1的外圆柱面上设计两组密封齿3,密封齿的齿形参数为:齿宽0.5mm,齿高2.5mm,槽宽1.5mm,见图2和图3。
在第一轴承6和第一极靴10之间,安装第一隔磁环9。在第二轴承17和第二极靴15之间,安装第二隔磁环。第一和第二轴承型号相同。第一隔磁环9和第二隔磁环16的外径和第一、二轴承(6、16)的外径相等。
注入的磁性液体2在磁场的作用下,吸附在两组密封齿3与第一和第二极靴(10、15)的间隙中,形成可靠密封。
本装置使用的磁性液体的基载液选用优质煤油或硅酸盐酯类或二酯类,它们在-40℃时仍具有良好的流动性,磁性液体中磁性颗粒的粒径小于5nm,适合于低温使用。
调整垫片20在装配时调整轴向距离。
增加隔磁环是为了将轴承和极靴分开一段距离,它们之间的空气隙增大了两者间磁路的磁阻,防止磁力线过多地进入轴承而引起密封间隙内磁场强度的降低。
第一极靴10和第二极靴15尺寸结构相同,见图4。在极靴的外圆柱面上设放置O型密封圈的槽,在极靴的一个端面设计一个沉孔,用作固定永磁铁,另一个端面设一个凸台,用作放置隔磁环。第一极靴10和第二极靴15材料选用电工纯铁。
为了实现密封装置轴径小于40mm,温度在-40℃以下条件下的密封,密封齿3的齿形参数为:齿宽0.5mm,齿高2.5mm,槽宽1.5mm,见图3。A和B两处的齿形结构相同,见图2、3。第一极靴10和第二极靴15与导磁套1上密封齿3之间的间隙为0.1mm,该结构每级的密封能力能达到0.5大气压。而且选用优质煤油或硅酸盐酯类或二酯类的基载液和磁性颗粒粒径小于5nm的磁性液体,保证在-40℃以下磁性液体良好的流动性,实现可靠密封。
螺纹孔7、通孔12和螺纹孔21是为了和其它装置相连而设计的。
密封槽22是为了使用该密封装置而设计的。
外套8、调整垫片20、大端盖19、螺钉4和螺钉18都由不锈钢材料制成。
导磁套材料为45钢。
第一和第二隔磁环的材料为硬铝。
永磁铁选用钕铁硼材料。
使用实例:对直径为20mm的旋转轴进行真空密封设计,采用12级极靴密封,极靴与导磁套上齿的间隙为0.1mm,齿宽0.5mm,齿高2.5mm,槽宽1.5mm,磁性液体为优质煤油基四氧化三铁胶体,四氧化三铁的粒径为4nm,永磁铁选用钕铁硼材料。该装置在-40℃时,气体泄漏率小于10-11pal·m3/s,且煤油漏磁问题。
密封装置同样适用于温度在-40℃下,密封轴径小于40mm的正压密封。
Claims (2)
1.一种低温小直径磁性液体密封装置,该装置包括小端盖、导磁套、外套、O型密封圈、轴承、调整垫片、极靴、磁性液体、永磁铁、大端盖;第一轴承(6)、安装有第一O型密封圈(11)的第一极靴(10)、永磁铁(13)、安装有第二O型密封圈(14)的第二极靴(15)、第二轴承(17)依次紧靠外套(8)的凸台装入;将大端盖(19)用螺钉(18)固定在外套(8)上,压紧第二轴承(17);向永磁铁(13)的内环面上注入磁性液体(2),将安装有调整垫片(20)的导磁套(1)装入上述已装配的轴承和极靴的内孔,在导磁套(1)的小端通过螺钉(4)和小端盖(5)固定;
其特征在于:在导磁套(1)的外圆柱面上设计两组密封齿(3),密封齿的齿形参数为:齿宽0.5mm,齿高2.5mm,槽宽1.5mm;
在第一轴承(6)和第一极靴(10)之间,安装第一隔磁环(9);在第二轴承(17)和第二极靴(15)之间,安装第二隔磁环(16)。
2.根据权利要求1所述的一种低温小直径磁性液体密封装置,其特征在于:所述的磁性液体(2)的基载液选用优质煤油或硅酸盐酯类或二酯类,磁性颗粒的粒径小于5nm。
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