CN103574041A - 冷却槽与离心式组合的磁性液体旋转密封装置 - Google Patents

冷却槽与离心式组合的磁性液体旋转密封装置 Download PDF

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Abstract

冷却槽与离心式组合的磁性液体旋转密封装置，属于机械工程密封领域。解决了现有磁性液体密封装置在大直径、高转速场合中应用时，磁性液体温度过高以及磁性液体受离心力过大等原因造成的失效问题。该装置包括外壳、极靴、左橡胶密封圈、右橡胶密封圈、磁性液体、冷却剂、永磁体、轴套等零件。所述的磁性液体密封装置通过在轴套凸台上加工有极齿，在极靴上加工有冷却槽，降低了离心力和温度对磁性液体产生的影响。

Description

冷却槽与离心式组合的磁性液体旋转密封装置
技术领域
本发明属于机械工程密封领域。
背景技术
磁性液体密封技术由于其具有零泄漏、无磨损，寿命长，结构简单等优点逐渐被越来越多的行业所使用。现有磁性液体旋转密封装置典型结构如公开号为CN102518811A和公开号为CN202091519U的专利申请所述。现有的磁性液体旋转密封装置在大直径、高转速场合中应用时，由于磁性液体温度过高以及磁性液体所受离心力过大等原因常常会造成密封失效的问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，现有磁性液体密封装置在大直径、高转速场合中应用时，磁性液体温度过高以及磁性液体所受离心力过大所引起的失效。因此提供一种冷却槽与离心式组合的磁性液体旋转密封装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
冷却槽与离心式组合的磁性液体旋转密封装置，构成该装置包括：
外壳、极靴、左橡胶密封圈、右橡胶密封圈、磁性液体、冷却剂、永磁体、轴套；
构成该装置的各部分之间的连接：
将左第一橡胶密封圈安装在第一极靴外圆上的左侧凹槽内，将右第一橡胶密封圈安装在第一极靴外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第一极靴；继将左第二橡胶密封圈安装在第二极靴外圆上的左侧凹槽内，将右第二橡胶密封圈安装在第二极靴外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第二极靴；继将左第三橡胶密封圈安装在第三极靴外圆上的左侧凹槽内，将右第三橡胶密封圈安装在第三极靴外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第三极靴；以此类推至将左第n-2橡胶密封圈安装在第n-2极靴外圆上的左侧凹槽内，将右第n-2橡胶密封圈安装在第n-2极靴外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第n-2极靴；将左第n-1橡胶密封圈安装在第n-1极靴外圆上的左侧凹槽内，将右第n-1橡胶密封圈安装在第n-1极靴外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第n-1极靴；将左第n橡胶密封圈安装在第n极靴外圆上的左侧凹槽内，将右第n橡胶密封圈安装在第n极靴外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第n极靴；
所述的带橡胶密封圈的第一极靴装入外壳内孔中，将第一永磁体安装在带橡胶密封圈的第一极靴的右端面，将第一轴套装入转轴中，与转轴一起从右至左装入所述带橡胶密封圈的第一极靴、第一永磁体装配后形成的内孔中；将带橡胶密封圈的第二极靴安装在第一永磁体的右端面，将第二永磁体安装在带橡胶密封圈的第二极靴的右端面，将第二轴套安装在第一轴套的右端面；继将带橡胶密封圈的第三极靴安装在第二永磁体的右端面，将第三永磁体安装在带橡胶密封圈的第三极靴的右端面，将第三轴套安装在第二轴套的右端面；以此类推至将带橡胶密封圈的第n-2极靴安装在第n-3永磁体的右端面，将第n-2永磁体安装在带橡胶密封圈的第n-2极靴的右端面，将第n-2轴套安装在第n-3轴套的右端面；继将带橡胶密封圈的第n-1极靴安装在第n-2永磁体的右端面，将第n-1永磁体安装在带橡胶密封圈的第n-1极靴的右端面，将第n-1轴套安装在第n-2轴套的右端面；将带橡胶密封圈的第n极靴安装在第n-1永磁体的右端面；
第一轴套、第二轴套、第三轴套，以此类推第n-2轴套、第n-1轴套外圆加工有凸台，凸台两侧加工有极齿与齿槽；当处于停车或者低转速工况时，磁性液体位于极齿与极靴之间的间隙内进行密封；当处于高转速工况时，磁性液体由于离心力的影响，移动至永磁体与轴套凸台之间的间隙内，起到密封作用；
第一轴套、第二轴套、第三轴套，以此类推第n-2轴套、第n-1轴套内径完全相同，形成的轴套内径与转轴的外径过盈配合；
其中轴套数量不宜过多，n在2～7范围内选取；
所述第一至第n极靴的外圆均加工有环形冷却槽；
第一极靴的冷却槽位置、第二极靴的冷却槽位置、第三极靴的冷却槽位置，以此类推至第n-2极靴的冷却槽位置、第n-1极靴的冷却槽位置、第n极靴的冷却槽位置分别与外壳的冷却剂进出口位置相对应；在转轴长期高速旋转工况下，通过冷却剂的流动进行热传导，从而降低了磁性液体的温度；
第一至第n-1永磁体，相邻永磁铁之间的磁极极性相同；
第一至第n-1轴套和第一至第n极靴的材料均选用导磁性能良好的材料，如电工纯铁；外壳选用非导磁材料，如不锈钢或铝型材料；冷却剂选用热导率大的液体或气体，热导率越大冷却效果越好，如纯水或氢气；
第一至第n-1轴套的轴向定位采用通常的机械定位方式，如卡簧或垫圈；第一至第n极靴的轴向定位采用通常的机械定位方式，如卡簧或垫圈。
本发明和已有技术相比所具有的有益效果：
通过在轴套凸台上加工极齿，避免了随着转速的增加离心力过大的问题；通过在极靴上加工冷却槽，从而降低了在长期工作运行中磁性液体的温度。
附图说明
图1冷却槽与离心式组合的磁性液体旋转密封装置结构图。
图2n为1时冷却槽与离心式组合的磁性液体旋转密封装置结构图。
图3对轴套与极靴采用机械定位方式的结构图。
图1中：外壳（1）、第一极靴（2-1）、第一轴套（3-1）、第一永磁体（6-1）、第二极靴（2-2）、第二轴套（3-2）、第二永磁体（6-2）、第二极靴（2-3）、第n-2极靴（2-（n-2））、第n-2轴套（3-（n-2））、第n-2永磁体（6-（n-2））、第n-1极靴（2-（n-1））、第n-1轴套（3-（n-1））、第n-1永磁体（6-（n-1））、第n极靴（2-n）、左第一橡胶密封圈（8-1）、第一冷却槽（9-1）、右第一橡胶密封圈（10-1）、左第二橡胶密封圈（8-2）、第二冷却槽（9-2）、右第二橡胶密封圈（10-2）、左第三橡胶密封圈（8-3）、第三冷却槽（9-3）、第n-2冷却槽（9-（n-2））、右第n-2橡胶密封圈（10-（n-2））、左第n-1橡胶密封圈（8-（n-1））、第n-1冷却槽（9-（n-1））、右第n-1橡胶密封圈（10-（n-1））、左第n橡胶密封圈（8-n）、第n冷却槽（9-n）、右第n橡胶密封圈（10-n）。
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：
冷却槽与离心式组合的磁性液体旋转密封装置，如图1，该密封装置包括：外壳1、第一极靴2-1、第一轴套3-1、第一永磁体6-1、第二极靴2-2、第二轴套3-2、第二永磁体6-2、第二极靴2-3、第n-2极靴2-（n-2）、第n-2轴套3-（n-2）、第n-2永磁体6-（n-2）、第n-1极靴2-（n-1）、第n-1轴套3-（n-1）、第n-1永磁体6-（n-1）、第n极靴2-n、左第一橡胶密封圈8-1、第一冷却槽9-1、右第一橡胶密封圈10-1、左第二橡胶密封圈8-2、第二冷却槽9-2、右第二橡胶密封圈10-2、左第三橡胶密封圈8-3、第三冷却槽9-3、第n-2冷却槽9-（n-2）、右第n-2橡胶密封圈10-（n-2）、左第n-1橡胶密封圈8-（n-1）、第n-1冷却槽9-（n-1）、右第n-1橡胶密封圈10-（n-1）、左第n橡胶密封圈8-n、第n冷却槽9-n、右第n橡胶密封圈10-n。
构成该装置的各部分之间的连接：
将左第一橡胶密封圈（8-1）安装在第一极靴（2-1）外圆上的左侧凹槽内，将右第一橡胶密封圈（10-1）安装在第一极靴（2-1）外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第一极靴；继将左第二橡胶密封圈（8-2）安装在第二极靴（2-2）外圆上的左侧凹槽内，将右第二橡胶密封圈（10-2）安装在第二极靴（2-2）外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第二极靴；继将左第三橡胶密封圈（8-3）安装在第三极靴（2-3）外圆上的左侧凹槽内，将右第三橡胶密封圈安装在第三极靴（2-3）外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第三极靴；以此类推至将左第n-2橡胶密封圈安装在第n-2极靴（2-（n-2））外圆上的左侧凹槽内，将右第n-2橡胶密封圈（10-（n-2））安装在第n-2极靴（2-（n-2））外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第n-2极靴；将左第n-1橡胶密封圈（8-（n-1））安装在第n-1极靴（2-（n-1））外圆上的左侧凹槽内，将右第n-1橡胶密封圈（10-（n-1））安装在第n-1极靴（2-（n-1））外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第n-1极靴；将左第n橡胶密封圈（8-n）安装在第n极靴（2-n）外圆上的左侧凹槽内，将右第n橡胶密封圈（10-n）安装在第n极靴（2-n）外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第n极靴；
所述的带橡胶密封圈的第一极靴装入外壳1内孔中，将第一永磁体6-1安装在带橡胶密封圈的第一极靴的右端面，将第一轴套3-1装入转轴7中，与转轴一起从右至左装入所述带橡胶密封圈的第一极靴、第一永磁体6-1装配后形成的内孔中；将带橡胶密封圈的第二极靴安装在第一永磁体6-1的右端面，将第二永磁体6-2安装在带橡胶密封圈的第二极靴的右端面，将第二轴套3-2安装在第一轴套3-1的右端面；继将带橡胶密封圈的第三极靴安装在第二永磁体6-2的右端面，将第三永磁体安装在带橡胶密封圈的第三极靴的右端面，将第三轴套安装在第二轴套3-2的右端面；以此类推至将带橡胶密封圈的第n-2极靴安装在第n-3永磁体的右端面，将第n-2永磁体6-（n-2）安装在带橡胶密封圈的第n-2极靴的右端面，将第n-2轴套3-（n-2）安装在第n-3轴套的右端面；继将带橡胶密封圈的第n-1极靴安装在第n-2永磁体6-（n-2）的右端面，将第n-1永磁体6-（n-1）安装在带橡胶密封圈的第n-1极靴的右端面，将第n-1轴套3-（n-1）安装在第n-2轴套3-（n-2）的右端面；将带橡胶密封圈的第n极靴安装在第n-1永磁体6-（n-1）的右端面；
第一至第n-1永磁体选用铷铁硼；
磁性液体的种类根据密封气体和环境温度的不同选择不同基液的磁性液体。

Claims (5)

1.冷却槽与离心式组合的磁性液体旋转密封装置，构成该装置包括： 
外壳（1）、极靴、左橡胶密封圈、右橡胶密封圈、磁性液体、冷却剂、永磁体、轴套； 
构成该装置的各部分之间的连接： 
将左第一橡胶密封圈（8-1）安装在第一极靴（2-1）外圆上的左侧凹槽内，将右第一橡胶密封圈（10-1）安装在第一极靴（2-1）外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第一极靴；继将左第二橡胶密封圈（8-2）安装在第二极靴（2-2）外圆上的左侧凹槽内，将右第二橡胶密封圈（10-2）安装在第二极靴（2-2）外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第二极靴；继将左第三橡胶密封圈（8-3）安装在第三极靴（2-3）外圆上的左侧凹槽内，将右第三橡胶密封圈安装在第三极靴（2-3）外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第三极靴；以此类推至将左第n-2橡胶密封圈安装在第n-2极靴（2-（n-2））外圆上的左侧凹槽内，将右第n-2橡胶密封圈（10-（n-2））安装在第n-2极靴（2-（n-2））外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第n-2极靴；将左第n-1橡胶密封圈（8-（n-1））安装在第n-1极靴（2-（n-1））外圆上的左侧凹槽内，将右第n-1橡胶密封圈（10-（n-1））安装在第n-1极靴（2-（n-1））外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第n-1极靴；将左第n橡胶密封圈（8-n）安装在第n极靴（2-n）外圆上的左侧凹槽内，将右第n橡胶密封圈（10-n）安装在第n极靴（2-n）外圆上的右侧凹槽内，形成带橡胶密封圈的第n极靴； 
所述的带橡胶密封圈的第一极靴装入外壳（1）内孔中，将第一永磁体（6-1）安装在带橡胶密封圈的第一极靴的右端面，将第一轴套（3-1）装入转轴（7）中，与转轴一起从右至左装入所述带橡胶密封圈的第一极靴、第一永磁体（6-1）装配后形成的内孔中；将带橡胶密封圈的第二极靴安装在第一永磁体（6-1）的右 端面，将第二永磁体（6-2）安装在带橡胶密封圈的第二极靴的右端面，将第二轴套（3-2）安装在第一轴套（3-1）的右端面；继将带橡胶密封圈的第三极靴安装在第二永磁体（6-2）的右端面，将第三永磁体安装在带橡胶密封圈的第三极靴的右端面，将第三轴套安装在第二轴套（3-2）的右端面；以此类推至将带橡胶密封圈的第n-2极靴安装在第n-3永磁体的右端面，将第n-2永磁体（6-（n-2））安装在带橡胶密封圈的第n-2极靴的右端面，将第n-2轴套（3-（n-2））安装在第n-3轴套的右端面；继将带橡胶密封圈的第n-1极靴安装在第n-2永磁体（6-（n-2））的右端面，将第n-1永磁体（6-（n-1））安装在带橡胶密封圈的第n-1极靴的右端面，将第n-1轴套（3-（n-1））安装在第n-2轴套（3-（n-2））的右端面；将带橡胶密封圈的第n极靴安装在第n-1永磁体（6-（n-1））的右端面； 
其特征在于： 
第一轴套（3-1）、第二轴套（3-2）、第三轴套，以此类推第n-2轴套（3-（n-2））、第n-1轴套（3-（n-1））外圆加工有凸台，凸台两侧加工有极齿与齿槽； 
第一轴套（3-1）、第二轴套（3-2）、第三轴套，以此类推第n-2轴套（3-（n-2））、第n-1轴套（3-（n-1））内径完全相同，轴套内径与转轴（7）的外径过盈配合； 
其中轴套数量不宜过多，n在2～7范围内选取。 
2.根据权利要求1所述的一种磁性液体旋转密封装置，其特征在于： 
所述第一至第n极靴的外圆均加工有环形冷却槽； 
外壳（1）加工有n个进冷却剂通孔和n个出冷却剂通孔； 
第一极靴（2-1）的冷却槽（9-1）位置、第二极靴（2-2）的冷却槽（9-2）位置、第三极靴（2-3）的冷却槽（9-3）位置，以此类推至第n-2极靴（2-（n-2））的冷却槽（9-（n-2））位置、第n-1极靴（2-（n-1））的冷却槽（9-（n-1））位置、第n极靴（2-n）的冷却槽（9-n）位置分别与外壳（1）的冷却剂进出口位 置相对应。 
3.根据权利要求1所述的一种磁性液体旋转密封装置，其特征在于： 
第一至第n-1永磁体，相邻永磁铁之间的磁极极性相同。 
4.根据权利要求1所述的一种磁性液体旋转密封装置，其特征在于： 
第一至第n-1轴套和第一至第n极靴的材料均选用导磁性能良好的材料，如电工纯铁；外壳（1）选用非导磁材料，如不锈钢或铝型材料；冷却剂选用热导率大的液体或气体，如纯水或氢气。 
5.根据权利要求1所述的一种磁性液体旋转密封装置，其特征在于： 
第一至第n-1轴套的轴向定位采用通常的机械定位方式，如卡簧或垫圈；第一至第n极靴的轴向定位采用通常的机械定位方式，如卡簧或垫圈。 
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