CN103498939B - 一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置 - Google Patents
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Abstract
一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置，属于旋转轴的密封装置。解决了大间隙密封耐压能力低及可靠性差的问题。该密封装置的轴为阶梯轴，将密封组件的第一极靴、第二极靴与第三极靴右侧面或第二至第四阶梯的轴肩上加工出极齿，设计的极靴与阶梯轴的轴肩之间的轴向间隙宽度小于极靴与阶梯轴之间的径向间隙高度，实现提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置。本发明克服了大间隙磁性液体密封耐压能力低的缺点，实现了轴向泄漏通道向径向泄漏通道的转变，提高了大间隙条件下磁性液体密封的耐压能力和密封可靠性，扩大了其安全工作范围。因此，它是一种用于解决大间隙密封耐压能力低及可靠性差的理想密封装置。
Description
技术领域
本发明属于机械工程密封领域，特别涉及一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置
背景技术
对于径向密封间隙高度大于1mm的具有旋转轴机械设备的密封而言，传统的密封如填料或机械密封因转轴与外壳间的磨损导致密封的失效因此而无法满足零泄漏的要求。虽然新型的磁性液体密封技术具有零泄漏的优点，但因间隙较大使其密封耐压能力大大降低，，因此也无法满足较高密封性能和密封可靠性的要求。因此，提高大间隙条件下磁性液体密封性能和密封可靠性具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是，提供一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置，用于解决大间隙旋转设备的泄漏问题。
本发明的技术方案是：
一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置，该密封装置包括：
轴、外壳、第一、第二隔磁环、第一至第三极靴、第一至第三橡胶圈、第一、第二永磁体、第一、第二轴承、端盖、第一、第二卡簧。
所述的轴为一阶梯轴；
将第一、二、三橡胶圈分别安装在极靴外圆上的凹槽内；
在第一、第二隔磁环之间，顺序安装第一极靴、第一永磁体、第二极靴、第二永磁体、第三极靴，将磁性液体注入所述的第一、第二极靴内圆面上，构成密封组件，套在轴上；
密封组件的第一极靴、第二极靴与第三极靴右侧面上加工出极齿，极齿的数量一般为2～8个；
设计的极靴与阶梯的轴肩之间的轴向间隙宽度小于极靴与阶梯之间的径向间隙高度；
密封组件的第一极靴、第一永磁体、第二极靴、第三阶梯与第二阶梯形成第一级磁回路；
第二极靴、第二永磁体、第三极靴、第四阶梯与第三阶梯形成第二级磁回路；
再将第一、第二轴承分别安装在第一、第二隔磁环外侧的轴上，将第一、第二卡簧分别安装在轴左端的凹槽和右端的凹槽内；再将安装在轴上的密封组件安装在外壳内，通过端盖与外壳的螺纹连接压紧第二轴承外圈；
通过以上装配实现提高密封耐压能力和密封可靠性的磁性液体密封。
本发明的有益效果：
通过将磁性液体密封中的轴设计为阶梯轴，在极靴的右侧面或是在阶梯轴上的阶梯左侧面上加工出极齿，使阶梯轴上的阶梯与极靴之间的轴向间隙小于极靴与阶梯轴之间的径向间隙，从而使磁性液体固定在轴向密封间隙内。本发明克服了大间隙条件下磁性液体密封耐压能力低的缺点，实现了轴向泄漏通道向径向泄漏通道的转变，提高了大间隙条件下磁性液体密封的耐压能力和可靠性，扩大了其安全工作范围。因此，它是一种用于解决大间隙条件下旋转轴泄漏问题的理想密封方法。该种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置结构紧凑，易于安装。
附图说明
图1为一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置的示意图。
图2为图1的a处的局部放大图。
图3为另一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置示意图。
图4为图3的b处的局部放大图。
图5为图3的阶梯轴示意图。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步说明。
实施方式一
一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置，如图1所示，该密封装置包括：轴1、外壳2、第一、第二隔磁环6、10、第一至第三极靴7-1、7-2、7-3、第一至第三橡胶圈8-1、8-2、8-3、第一、二永磁体9-1、9-2、第一、二轴承5、11、端盖12、第一、第二卡簧3、13。
所述的轴1为一阶梯轴，阶梯轴的材料为2cr13不锈钢。
所述的外壳2的材料为非导磁不锈钢。
所述的第一至第三极靴7-1、7-2、7-3的材料为2cr13不锈钢。
所述的第一、二永磁体9-1、9-2的材料均为钕铁硼材料。
在第一极靴、第二极靴与第三极靴右侧面上加工出极齿，极齿的数量一般为2～8个
将第一至第三橡胶圈8-1、8-2、8-3分别安装在第一至第三极靴7-1、7-2、7-3外圆上的凹槽内；
在第一、第二隔磁环6、10之间，顺序安装第一极靴7-1、第一永磁体9-1、第二极靴7-2、第二永磁体9-2、第三极靴7-3，将磁性液体注入所述的第一、第二极靴内圆面上，构成密封组件，套在轴上；
第一至第三极靴（7-1、7-2、7-3）的内孔为锥孔，锥度大小为1：5～1:0.5,锥孔与轴（1）之间的间隙为1～10mm；
设计的密封组件的极靴与阶梯的轴肩之间的轴向间隙宽度小于极靴与阶梯之间的径向间隙高度；
所述的磁性液体为机油基磁性液体、酯基磁性液体或硅油基磁性液体，具体选用哪种磁性液体由被密封的介质以及其两侧压力差决定,但这不是本发明的重点。
通过以上装配实现提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置。
所述的阶梯轴的第一阶梯1-1轴向长度为第一隔磁环6的轴向长度、第一极靴7-1的轴向最大长度、第一极靴7-1极齿的右侧面与第二阶梯的轴肩左侧面的距离之和；
阶梯轴的第二阶梯1-2轴向长度为第一永磁体9-1的轴向长度和第二极靴7-2的轴向最大长度之和；
阶梯轴的第三阶梯1-3轴向长度为第二永磁体9-2的轴向长度和第三极靴7-3的轴向最大长度之和；
阶梯轴的第四阶梯1-4轴向长度为第二隔磁环13的长度与第三极靴7-3右侧面和第四阶梯1-4轴肩左侧面距离之和的差值。
相邻两个阶梯的轴径之差均为6～60mm。
所述的第一至第三极靴7-1、7-2、7-3上的极齿右侧面与第二阶梯至第四阶梯1-2、1-3、1-4的左侧面的轴向间隙宽度Lg均为0.05～1.5mm。
实施方式二
一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置，如图3所示，该密封装置包括：轴1、外壳2、第一、第二隔磁环6、10、第一至第三极靴7-1、7-2、7-3、第一至第三橡胶圈8-1、8-2、8-3、第一、二永磁体9-1、9-2、第一、二轴承5、11、端盖12、第一、第二卡簧3、13。
所述的轴1为一阶梯轴，阶梯轴的材料为2cr13不锈钢。
所述的外壳2的材料为非导磁不锈钢。
所述的第一至第三极靴7-1、7-2、7-3的材料为2cr13不锈钢。
所述的第一、二永磁体9-1、9-2的材料均为钕铁硼材料。
在第一极靴、第二极靴与第三极靴右侧面上加工出极齿，极齿的数量一般为2～8个
将第一至第三橡胶圈8-1、8-2、8-3分别安装在第一至第三极靴7-1、7-2、7-3外圆上的凹槽内；
在第一、第二隔磁环6、10之间，顺序安装第一极靴7-1、第一永磁体9-1、第二极靴7-2、第二永磁体9-2、第三极靴7-3，将磁性液体注入所述的第一、第二极靴内圆面上，构成密封组件，套在轴上；
第一至第三极靴（7-1、7-2、7-3）的内孔为锥孔，锥度大小为1：5～1:0.5,锥孔与轴（1）之间的径向间隙高度为1～10mm；
调整密封组件的极靴右侧面与阶梯轴肩极齿左侧面之间的轴向间隙宽度，使其小于极靴与阶梯之间的径向间隙高度；
所述的磁性液体为机油基磁性液体、酯基磁性液体或硅油基磁性液体，具体选用哪种磁性液体由被密封的介质以及其两侧压力差决定,但这不是本发明的重点。
通过以上装配实现提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置。
所述的阶梯轴的第一阶梯1-1轴向长度为第一隔磁环6的轴向长度、第一极靴7-1的轴向长度、第一极靴7-1的右侧面与第二阶梯的轴肩左侧面的距离之和；
阶梯轴的第二阶梯1-2轴向长度为第一永磁体9-1的轴向长度和第二极靴7-2的轴向最大长度之和；
阶梯轴的第三阶梯1-3轴向长度为第二永磁体9-2的轴向长度和第三极靴7-3的轴向最大长度之和；
阶梯轴的第四阶梯1-4轴向长度为第二隔磁环13的长度与第三极靴7-3右侧面和第四阶梯1-4极齿左侧面距离之和的差值；
相邻两个阶梯的轴径之差均为6～60mm。
所述的第二至第四阶梯1-2、1-3、1-4轴肩上的极齿左侧面与第一至第三极靴7-1、7-2、7-3右侧面的轴向间隙宽度Lg均为0.05～1.5mm。
Claims (8)
1.一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置，该密封装置包括：
轴(1)、外壳(2)、第一隔磁环(6)、第二隔磁环(10)、第一极靴(7-1)、第二极靴(7-2)、第三极靴(7-3)、第一永磁体(9-1)、第二永磁体(9-2)、第一橡胶圈(8-1)、第二橡胶圈(8-2)、第三橡胶圈(8-3)、第一轴承(5)、第二轴承(11)、端盖(12)、第一卡簧(3)、第二卡簧(13)；
将第一橡胶圈(8-1)安装在第一极靴(7-1)外圆上的凹槽内，将第二橡胶圈(8-2)安装在第二极靴(7-2)外圆上的凹槽内，将第三橡胶圈(8-3)安装在第三极靴(7-3)外圆上的凹槽内；
在第一隔磁环(6)、第二隔磁环(10)之间，顺序安装第一极靴(7-1)、第一永磁体(9-1)、第二极靴(7-2)、第二永磁体(9-2)、第三极靴(7-3)，将磁性液体注入所述的第一、第二极靴内圆面上，构成密封组件，套在轴(1)上；
再将第一轴承(5)、第二轴承(11)分别安装在第一隔磁环(6)、第二隔磁环(10)外侧的轴上，将第一卡簧(3)、第二卡簧(13)分别安装在轴(1)左端的凹槽(4-1)和右端的凹槽(4-2)内；再将安装在轴(1)上的密封组件安装在外壳(2)内，通过端盖(12)与外壳(2)的螺纹连接压紧第二轴承(11)外圈；
其特征是：
所述的轴(1)为一阶梯轴；
所述的密封组件的第一极靴(7-1)安装在阶梯轴的第一阶梯(1-1)的外圆上；第二极靴(7-2)安装在阶梯轴的第二阶梯(1-2)的外圆上；第三极靴(7-3)安装在阶梯轴的第三阶梯(1-3)的外圆上；
所述的密封组件的第一极靴(7-1)、第二极靴(7-2)与第三极靴(7-3)右侧面或第二阶梯(1-2)、第三阶梯(1-3)与第四阶梯(1-4)的轴肩上加工出极齿，设计的极靴与阶梯的轴肩之间的轴向间隙宽度小于极靴与阶梯之间的径向间隙高度；
所述的密封组件的第一极靴(7-1)、第一永磁体(9-1)、第二极靴(7-2)、第三阶梯(1-3)与第二阶梯(1-2)形成第一级磁回路；
第二极靴(7-2)、第二永磁体(9-2)、第三极靴(7-3)、第四阶梯(1-4)与第三阶梯(1-3)形成第二级磁回路，实现磁性液体密封；
通过以上装配实现提高密封耐压能力和密封可靠性的磁性液体密封。
2.根据权利要求1所述的一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置，其特征是：
所述的第一极靴(7-1)、第二极靴(7-2)、第三极靴(7-3)的内孔为锥孔，锥度大小为1：5～1：0.5，锥孔与轴(1)之间的径向间隙高度为1～10mm。
3.根据权利要求1所述的一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置，其特征是：
所述的第一极靴(7-1)、第二极靴(7-2)、第三极靴(7-3)右侧面与第二阶梯(1-2)、第三阶梯(1-3)、第四阶梯(1-4)轴肩相配合的位置处加工出极齿，极齿数量为2～8个。
4.根据权利要求1所述的一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置，其特征是：
所述的第二阶梯(1-2)、第三阶梯(1-3)、第四阶梯(1-4)的轴肩，与第一极靴(7-1)、第二极靴(7-2)、第三极靴(7-3)右侧面相配合的位置处加工出极齿，极齿数量为2～8个。
5.根据权利要求3所述的一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置，其特征是：
所述的阶梯轴的第一阶梯(1-1)轴向长度为第一隔磁环(6)的轴向长度、第一极靴(7-1)的轴向最大长度、第一极靴(7-1)极齿的右侧面与第二阶梯的轴肩左侧面的距离三者长度之和；
阶梯轴的第二阶梯(1-2)轴向长度为第一永磁体(9-1)的轴向长度和第二极靴(7-2)的轴向最大长度之和；
阶梯轴的第三阶梯(1-3)轴向长度为第二永磁体(9-2)的轴向长度和第三极靴(7-3)的轴向最大长度之和；
阶梯轴的第四阶梯(1-4)轴向长度为第二隔磁环(10)的长度与第三极靴(7-3)右侧面和第四阶梯(1-4)轴肩左侧面距离的差值；
相邻两个阶梯的轴径之差相同且均为6～60mm。
6.根据权利要求4所述的一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置，其特征是：
所述的阶梯轴的第一阶梯(1-1)轴向长度为第一隔磁环(6)的轴向长度、第一极靴(7-1)的轴向长度、第一极靴(7-1)的右侧面与第二阶梯的轴肩左侧面的距离三者长度之和；
阶梯轴的第二阶梯(1-2)轴向长度为第一永磁体(9-1)的轴向长度和第二极靴(7-2)的轴向长度之和；
阶梯轴的第三阶梯(1-3)轴向长度为第二永磁体(9-2)的轴向长度和第三极靴(7-3)的轴向长度之和；
阶梯轴的第四阶梯(1-4)轴向长度为第二隔磁环(10)的长度与第三极靴(7-3)右侧面和第四阶梯(1-4)极齿左侧面距离的差值；
相邻两个阶梯的轴径之差相同且均为6～60mm。
7.根据权利要求3所述的一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置，其特征是：
所述的第一极靴(7-1)、第二极靴(7-2)、第三极靴(7-3)上的极齿右侧面与第二阶梯(1-2)、第三阶梯(1-3)、第四阶梯(1-4)的左侧面的轴向间隙宽度Lg均为0.05～1.5mm。
8.根据权利要求4所述的一种提高磁性液体密封耐压能力和密封可靠性的密封装置，其特征是：
所述的第二阶梯(1-2)、第三阶梯(1-3)、第四阶梯(1-4)轴肩上的极齿左侧面与第一极靴(7-1)、第二极靴(7-2)、第三极靴(7-3)右侧面的轴向间隙宽度Lg均为0.05～1.5mm。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160210 Termination date: 20200827 |