CN103759018A - 一种用于密封液体的磁性液体密封装置 - Google Patents

一种用于密封液体的磁性液体密封装置 Download PDF

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一种用于密封液体的磁性液体密封装置，属于机械工程密封领域。构成该装置包括：弹簧座（1）、紧定螺钉（2）、转轴（3）、弹簧（4）、动环（5）、动环辅助密封圈（6）、第一隔磁环（7）、第一极靴辅助密封圈（8）、第一极靴（9）、环形永磁体（10）、非导磁螺钉（11）、第二极靴（12）、第二极靴辅助密封圈（13）、第二隔磁环（14）、静环（15）、静环辅助密封圈（16）、防转销（17）、螺纹端盖（18）、外壳（19）。磁性液体密封布置在端面，在被封液体与磁性液体接触面上两种液体的相对速度几乎为零，磁性液体与被封液体之间无剪切运动，有利于提高密封寿命。

Description

一种用于密封液体的磁性液体密封装置
技术领域
本发明属于机械工程密封领域。
背景技术
目前，磁性液体密封技术在密封液体时只适用于静密封。动密封用磁性液体密封液体时，由于在密封处磁性液体与被封液体之间相对速度较大，密封界面处易产生界面不稳定的现象，导致密封失效。现有磁性液体密封受到加工精度以及转轴跳动等的影响，密封处的半径间隙通常大于0.1mm，使得磁场对磁性液体的束缚力相对较小，密封寿命低。而机械密封在正常工况下密封液体时，密封间隙处也会发生泄漏现象，因而在实际应用中无法做到零泄漏，这使得在密封有毒有害液体时受到限制。除此之外，磁性液体密封不能耐高压，但能做到零泄漏，而机械密封能耐高压，但不能做到零泄漏。
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不能密封高压液体及机械密封装置在密封液体时无法做到零泄漏，因此提出一种用于密封液体的磁性液体密封装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于密封液体的磁性液体密封装置，构成该装置包括：弹簧座、紧定螺钉、转轴、弹簧、动环、动环辅助密封圈、第一隔磁环、第一极靴辅助密封圈、第一极靴、环形永磁体、非导磁螺钉、第二极靴、第二极靴辅助密封圈、第二隔磁环、静环、静环辅助密封圈、防转销、螺纹端盖、外壳。
该装置各部分之间的连接：
将环形永磁体装入第一极靴的内圆中，安装在第一极靴的内圆阶梯端面处；第二极靴装入环形永磁体内圆中，安装在环形永磁体的左侧端面处；第一极靴辅助密封圈装入第一极靴左侧凹形槽内；第二极靴辅助密封圈装入第二极靴左侧凹形槽内；第一极靴辅助密封圈、第一极靴、环形永磁体、第二极靴和第二极靴辅助密封圈构成磁性液体密封组件。
将第二隔磁环、磁性液体密封组件和第一隔磁环顺序装入动环右侧端面环形凹槽内；将非导磁螺钉穿过环形永磁体上通孔，并通过与动环环形凹槽端面螺纹孔的螺纹连接将磁性液体密封组件与动环固定；动环、磁性液体密封组件、第一隔磁环、第二隔磁环和非导磁螺钉构成动环组件。
静环辅助密封圈安装在静环右端外圆并与静环外圆阶梯端面接触；将装有静环辅助密封圈的静环从左端装入外壳中；将防转销安装到外壳和静环的销孔内，将静环轴向定位并固定在外壳内。
弹簧座安装在转轴上，紧定螺钉装入弹簧座的螺纹孔内，通过螺纹连接将弹簧座与转轴固定；将动环辅助密封圈安装在动环内圆凹形槽内，将装有动环辅助密封圈的动环组件安装在转轴上；弹簧右端安装在动环左端阶梯端面上，并与动环固定；弹簧左端安装在弹簧座右端阶梯端面上，并与弹簧座固定；弹簧处于压缩状态，动环右端阶梯端面与静环左端阶梯端面接触。
螺纹端盖通过螺纹连接与外壳固定。
动环和静环接触端面为阶梯形，接触端面靠近高压侧为机械密封，靠近低压侧为磁性液体密封。
动环（静环）密封端面靠近低压侧开有环形凹槽，将第二隔磁环、磁性液体密封组件和第一隔磁环依次装入环形凹槽内，非导磁螺钉将磁性液体密封组件固定在动环（静环）右（左）端环形凹槽内，磁性液体密封组件与静环（动环）在其端面的间隙处形成磁性液体密封。
非导磁螺钉穿过环形永磁体上通孔，并通过螺纹连接将磁性液体密封组件与动环固定。
第一极靴和第二极靴均在右端端面处开齿槽形成极齿。
环形永磁体是由N块的圆弧形永磁体拼接而成的放射状充磁环形永磁体，N可根据环形永磁体的内径大小确定。
本发明和已有技术相比所具有的有益效果：
本发明采用了将磁性液体密封与机械密封组合的密封方式，动环与静环之间接触端面为阶梯形，将机械密封布置在高压侧使其承受较高的压力，将磁性液体密封布置在低压侧，利用磁性液体可以承受低压的特点；机械密封在动环与静环接触时的间隙小于0.05mm，使得磁性液体密封处密封间隙小于0.05mm，密封间隙小，间隙处磁场强度大，对磁性液体的束缚力大，可以提高磁性液体密封液体的耐压能力；磁性液体密封布置在端面，在被封液体与磁性液体接触面上两种液体的相对速度几乎为零，磁性液体与被封液体之间无剪切运动，有利于提高密封寿命。
附图说明
图1为用于密封液体的磁性液体密封装配图。
图2为图1中I处局部放大图。
图3为用于密封液体的磁性液体密封装配图。图为静环密封端面开有环形凹槽，将磁性液体密封组件装在静环环形凹槽内。
图4为第一极靴主视图。
图5为第二极靴主视图。
图6为环形永磁体左视图。
图中：弹簧座1、紧定螺钉2、转轴3、弹簧4、动环5、动环辅助密封圈6、第一隔磁环7、第一极靴辅助密封圈8、第一极靴9、环形永磁体10、非导磁螺钉11、第二极靴12、第二极靴辅助密封圈13、第二隔磁环14、静环15、静环辅助密封圈16、防转销17、螺纹端盖18、外壳19。
具体实施方式
以附图1至6为具体实施方式对本发明作进一步说明：
一种用于密封液体的磁性液体密封装置，如图1、2所示，构成该装置包括：
弹簧座1、紧定螺钉2、转轴3、弹簧4、动环5、动环辅助密封圈6、第一隔磁环7、第一极靴辅助密封圈8、第一极靴9、环形永磁体10、非导磁螺钉11、第二极靴12、第二极靴辅助密封圈13、第二隔磁环14、静环15、静环辅助密封圈16、防转销17、螺纹端盖18、外壳19。
该装置各部分之间的连接：
将环形永磁体10装入第一极靴9的内圆中，安装在第一极靴9的内圆阶梯端面处；第二极靴12装入环形永磁体10内圆中，安装在环形永磁体10的左侧端面处；第一极靴辅助密封圈8装入第一极靴9左侧凹形槽内；第二极靴辅助密封圈13装入第二极靴12左侧凹形槽内；第一极靴辅助密封圈8、第一极靴9、环形永磁体10、第二极靴12和第二极靴辅助密封圈13构成磁性液体密封组件。
将第二隔磁环14、磁性液体密封组件和第一隔磁环7顺序装入动环5右侧端面环形凹槽内；将非导磁螺钉11穿过环形永磁体10上通孔，并通过与动环5环形凹槽端面螺纹孔的螺纹连接将磁性液体密封组件与动环5固定；动环5、磁性液体密封组件、第一隔磁环7、第二隔磁环14和非导磁螺钉11构成动环组件。
静环辅助密封圈16安装在静环15右端外圆并与静环15外圆阶梯端面接触；将装有静环辅助密封圈16的静环15从左端装入外壳19中；将防转销17安装到外壳19和静环15的销孔内，将静环15轴向定位并固定在外壳19内。
弹簧座1安装在转轴3上，紧定螺钉2装入弹簧座1的螺纹孔内，通过螺纹连接将弹簧座1与转轴3固定；将动环辅助密封圈6安装在动环5内圆凹形槽内，将装有动环辅助密封圈6的动环组件安装在转轴3上；弹簧4右端安装在动环5左端阶梯端面上，并与动环5固定；弹簧4左端安装在弹簧座1右端阶梯端面上，并与弹簧座1固定；弹簧处于压缩状态，动环5右端阶梯端面与静环15左端阶梯端面接触。
螺纹端盖18通过螺纹连接与外壳19固定。
动环5和静环15接触端面为阶梯形，接触端面靠近高压侧为机械密封，靠近低压侧为磁性液体密封；磁性液体密封间隙靠机械密封间隙保证。
动环5（静环15）密封端面靠近低压侧开有环形凹槽，如图2、3所示，将第二隔磁环14、磁性液体密封组件和第一隔磁环7依次装入环形凹槽内，非导磁螺钉11将磁性液体密封组件固定在动环5（静环15）右（左）端环形凹槽内，磁性液体密封组件与静环15（动环5）在其端面的间隙处形成磁性液体密封。
非导磁螺钉11穿过环形永磁体10上通孔，并通过螺纹连接将磁性液体密封组件与动环5固定。
第一极靴9和第二极靴12均在右端端面处开齿槽形成极齿，如图4、5所示。
环形永磁体10是由N块的圆弧形永磁体拼接而成的放射状充磁环形永磁体，如图6所示，N可根据环形永磁体10的内径大小确定。
磁性液体密封处的密封间隙h为1～50μm，取其端值或其中间值均可。
环形永磁体10选用铷铁硼材料。
第一极靴9、第二极靴12和静环15材料选用1Cr13。

Claims (2)

1.一种用于密封液体的磁性液体密封装置，构成该装置包括： 
弹簧座（1）、紧定螺钉（2）、转轴（3）、弹簧（4）、动环（5）、动环辅助密封圈（6）、第一隔磁环（7）、第一极靴辅助密封圈（8）、第一极靴（9）、环形永磁体（10）、非导磁螺钉（11）、第二极靴（12）、第二极靴辅助密封圈（13）、第二隔磁环（14）、静环（15）、静环辅助密封圈（16）、防转销（17）、螺纹端盖（18）、外壳（19）； 
该装置各部分之间的连接： 
将环形永磁体（10）装入第一极靴（9）的内圆中，安装在第一极靴（9）的内圆阶梯端面处；第二极靴（12）装入环形永磁体（10）内圆中，安装在环形永磁体（10）的左侧端面处；第一极靴辅助密封圈（8）装入第一极靴（9）左侧凹形槽内；第二极靴辅助密封圈（13）装入第二极靴（12）左侧凹形槽内；第一极靴辅助密封圈（8）、第一极靴（9）、环形永磁体（10）、第二极靴（12）和第二极靴辅助密封圈（13）构成磁性液体密封组件； 
将第二隔磁环（14）、磁性液体密封组件和第一隔磁环（7）顺序装入动环（5）右侧端面环形凹槽内；将非导磁螺钉（11）穿过环形永磁体（10）上通孔，并通过与动环（5）环形凹槽端面螺纹孔的螺纹连接将磁性液体密封组件与动环（5）固定；动环（5）、磁性液体密封组件、第一隔磁环（7）、第二隔磁环（14）和非导磁螺钉（11）构成动环组件； 
静环辅助密封圈（16）安装在静环（15）右端外圆并与静环（15）外圆阶梯端面接触；将装有静环辅助密封圈（16）的静环（15）从左端装入外壳（19）中；将防转销（17）安装到外壳（19）和静环（15）的销孔内，将静环（15）轴向定位并固定在外壳（19）内； 
弹簧座（1）安装在转轴（3）上，紧定螺钉（2）装入弹簧座（1）的螺纹 孔内，通过螺纹连接将弹簧座（1）与转轴（3）固定；将动环辅助密封圈（6）安装在动环（5）内圆凹形槽内，将装有动环辅助密封圈（6）的动环组件安装在转轴（3）上；弹簧（4）右端安装在动环（5）左端阶梯端面上，并与动环（5）固定；弹簧（4）左端安装在弹簧座（1）右端阶梯端面上，并与弹簧座（1）固定；弹簧处于压缩状态，动环（5）右端阶梯端面与静环（15）左端阶梯端面接触； 
螺纹端盖（18）通过螺纹连接与外壳（19）固定； 
其特征在于：动环（5）和静环（15）接触端面为阶梯形，接触端面靠近高压侧为机械密封，靠近低压侧为磁性液体密封； 
动环（5）（静环（15））密封端面靠近低压侧开有环形凹槽，将第二隔磁环（14）、磁性液体密封组件和第一隔磁环（7）依次装入环形凹槽内，非导磁螺钉（11）将磁性液体密封组件固定在动环（5）（静环（15））右（左）端环形凹槽内，磁性液体密封组件与静环（15）（动环（5））在其端面的间隙处形成磁性液体密封。 
2.根据权利要求书1所述的一种用于密封液体的磁性液体密封装置，其特征在于：非导磁螺钉（11）穿过环形永磁体（10）上通孔，并通过螺纹连接将磁性液体密封组件与动环（5）固定； 
环形永磁体（10）是由N块的圆弧形永磁体拼接而成的放射状充磁环形永磁体，N可根据环形永磁体（10）的内径大小确定。 
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