CN101776151B - 一种往复轴磁性液体密封结构 - Google Patents

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Abstract

一种往复轴磁性液体密封结构，该结构包括：第一轴承、第一隔磁环、第一极靴、第一O型橡胶密封圈、永磁铁、第二O型橡胶密封圈、第二极靴、第二隔磁环、第二轴承依次紧靠外套的内凸台，将端盖用螺钉固定在外套上，压紧第二轴承。第二极靴(13)的内环面上设左、中、右三个台阶孔，N+1个弹性环(T)与梯形密封齿(C)间隔紧密排列在中间台阶孔中，N为1～8的正整数，用螺钉和挡圈(15)将间隔紧密排列的梯形密封齿和弹性环与第二极靴螺纹连接固定，其中N个梯形密封齿按其相同的内孔扩张方向排列；第一极靴(7)与第二极靴的结构完全相同。解决了往复轴磁性液体密封结构造成的磁性液体流失，密封寿命下降，泄漏率增加的问题。

Description

一种往复轴磁性液体密封结构
技术领域
本发明属于机械工程密封技术领域，特别适用于往复轴的密封。
背景技术
现有的往复轴磁性液体密封中，当往复轴以一定的速度和行程运动时，使密封齿下磁性液体发生变形，每一个密封齿上的磁性液体，会被带到往复轴运动方向上最前端的密封齿处，这样一来，当最前端密封齿下的磁场不足以束缚过量的磁性液体时，就会有相当多的磁性液体流失掉，造成密封寿命和密封耐压下降，被密封介质泄漏率增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，现有的往复轴磁性液体密封结构造成的磁性液体流失，造成密封寿命和密封耐压下降，被密封介质泄漏率增加。提供一种往复轴磁性液体密封结构。
本发明的技术方案：
一种往复轴磁性液体密封结构，该结构包括：第一轴承、第一隔磁环、第一极靴、第一O型橡胶密封圈、永磁铁、第二O型橡胶密封圈、第二极靴、第二隔磁环、第二轴承依次紧靠外套的内凸台，将端盖用螺钉固定在外套上，并压紧第二轴承；使用时，向永磁铁的内环面上注入磁性液体，将上述密封结构安装在镀聚四氟乙烯的往复轴上。
第二极靴的内环面上设左、中、右三个台阶孔，N+1个弹性环与梯形密封齿间隔紧密排列在中间台阶孔中，N为1～8的正整数，用螺钉和挡圈将间隔紧密排列的梯形密封齿和弹性环与第二极靴螺纹连接固定，其中N个梯形密封齿按其相同的内孔扩张方向排列。
第一极靴第与二极靴的结构完全相同。
梯形密封齿的齿形参数为：齿高2.5mm，齿宽0.5mm，倾斜角45度；弹性环厚0.5mm，内外直径差为2.52mm。
第一轴承和第二轴承采用相同型号的直线轴承。
本发明的有益效果是，将梯形密封齿和弹性环间隔排列在极靴内，用弹性环来避免了往复轴将磁性液体带至轴运动方向的最前端，造成的磁性液体流失，使得泄漏率低于10-11pal·m3/s，提高了密封寿命和密封耐压。
附图说明
图1N＝3的一种往复轴磁性液体密封结构图。
图2第一和第二极靴剖面图。
图3图2上A部分的局部放大图。
图4弹性环剖面图。
图5梯形密封齿剖面图。
图6N＝1的第一极靴和第二极靴上的剖面图。
图7第一和第二极靴上有八个密封齿时的剖面图。
图8N＝8的一种往复轴磁性液体密封结构图。
图中，往复轴1、螺纹孔2、外套3、第一直线轴承4、聚四氟乙烯膜5、第一隔磁环6、第一极靴7、第一O形橡胶密封圈8、梯形密封齿C、永磁铁10、弹性环T、第二O形橡胶密封圈12、第二极靴13、第二隔磁环14、挡圈15、第二直线轴承16、螺钉17、端盖18，螺钉19。
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：
实施方式一
一种往复轴磁性液体密封结构，该结构包括：第一轴承4、第一隔磁环6、第一极靴7、第一O型橡胶密封圈8、永磁铁10、第二O型橡胶密封圈12、第二极靴13、第二隔磁环14、第二轴承16依次紧靠外套3的内凸台，将端盖18用螺钉17固定在外套3上，并压紧第二轴承16；使用时，向永磁铁10的内环面上注入磁性液体，将上述密封结构安装在镀聚四氟乙烯5的往复轴1上。
第一轴承4和第二轴承16采用相同型号的直线轴承。
第一极靴7与第二极靴13的结构完全相同。
第一极靴7的内环面上设左、中、右三个台阶孔。
在第二极靴13的内环面中间的台阶孔中，依次紧密间隔排列第一弹性环T1、第一梯形密封齿C1、第二弹性环T2，见图3，用螺钉和挡圈15将间隔紧密排列的第一弹性环T1、第一梯形密封齿C1、第二弹性环T2与第二极靴13螺纹连接固定，见图6。
实施方式二
与实施方式一的区别在于，在第二极靴13的内环面上的中间台阶孔中间隔紧密排列第一弹性环T1、第一梯形密封齿C1、第二弹性环T2、第二梯形密封齿C2、第三弹性环T3、第三梯形密封齿C3和第四弹性环T4，见图2。
实施方式三
与实施方式一的区别在于，在第二极靴13的内环面上的中间台阶孔中间隔紧密排列第一弹性环T1、第一梯形密封齿C1、第二弹性环T2、……、第七梯形密封齿C7、第八弹性环T8、第八梯形密封齿C8、第九弹性环T9，见图7、8。
实施方式中所述的梯形密封齿C的齿形参数为：齿高2.5mm，齿宽0.5mm，倾斜角45度，见图5；弹性环厚0.5mm，内外直径差为2.52mm，见图4。
实施方式中所述的往复轴1的表面上，加工一个深度为0.1mm的凹槽，凹槽的轴向长度大于等于4×(所有梯形密封齿的厚度+所有弹性环的厚度)，在凹槽内镀一层厚度为0.1mm的聚四氟乙烯膜5。由于聚四氟乙烯具有不粘特性，所以减少了轴在往复运动时带走的磁性液体的量。
螺纹孔2是为了和其它装置相连而设计的。
外套3、第一、第二隔磁环6、14、端盖18都由非磁性材料制成，如不锈钢等；往复轴1的材料选用磁性材料，如45钢等；第一、第二极靴7、13和密封齿9的材料选用电工纯铁，弹性环11的材料为尼龙。
第一极靴7和第二极靴13的结构相同，在它们的外圆柱面上设置放置第一O形橡胶密封圈8和第二O形橡胶密封圈12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。
隔磁环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。
永磁铁10根据实际温度的要求选用钕铁硼或钐钴或铝镍钴材料，常温下选用钕铁硼，温度在300℃以上时选用钐钴，温度在400℃时选用铝镍钴。
磁性液体的种类一般真空密封时选用煤油或碳氢化合物或二酯类基载液，耐酸碱时选用氟碳基载液，低温下选用优质煤油或硅酸盐脂类或二酯类基载液。
使用实例：对直径为50mm的往复轴进行密封设计，在两轴承端面之间的轴的响应位置表面上，加工一个深度为0.1mm的凹槽，在凹槽处镀一层厚度为0.1mm的聚四氟乙烯材料的纳米减磨薄膜，采用6级极齿密封，极靴与轴的间隙为0.1mm，齿宽0.5mm，齿高2.5mm，弹性环宽0.5mm，齿倾斜角45°，注入15ml煤油基磁性液体，永磁铁选用钕铁硼材料，在往复轴的行程为200mm，转速为200rpm时，耐压为0.8atm，运行了1080个小时。

Claims (2)

1.一种往复轴磁性液体密封结构，该结构包括：第一轴承、第一隔磁环、第一极靴、第一O型橡胶密封圈、永磁铁、第二O型橡胶密封圈、第二极靴、第二隔磁环、第二轴承依次紧靠外套的内凸台，将端盖用螺钉固定在外套上，并压紧第二轴承；使用时，向永磁铁的内环面上注入磁性液体，将上述密封结构安装在镀聚四氟乙烯的往复轴上；
其特征在于：
第二极靴(13)的内环面上设左、中、右三个台阶孔，N+1个弹性环(T)与梯形密封齿(C)间隔紧密排列在中间台阶孔中，N为1～8的正整数，用螺钉和挡圈(15)将间隔紧密排列的梯形密封齿(C)和弹性环(T)与第二极靴(13)螺纹连接固定，其中N个梯形密封齿(C)按其相同的内孔扩张方向排列；
第一极靴(7)与第二极靴(13)的结构完全相同；
梯形密封齿(C)的齿形参数为：齿高2.5mm，齿宽0.5mm，倾斜角45度；弹性环(T)的厚度为0.5mm，内外直径差为2.52mm。
2.根据权利要求1所述的一种往复轴磁性液体密封结构，其特征在于：第一轴承(4)和第二轴承(16)采用相同型号的直线轴承。
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