CN104482212A - 一种高真空磁耦合动密封传动装置及应用方法 - Google Patents

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Abstract

一种高真空磁耦合动密封传动装置及应用方法，是由：一号高真空隔离板、二号高真空隔离板、三号高真空隔离板、密封胶圈、杯形套、杯形转子、一号轴、转盘、一号轴永磁体S极、一号轴永磁体N极、二号轴、二号轴永磁体N极、二号轴永磁体S极、一号轴承、二号轴承、三号轴承、四号轴承、转动轴孔构成；用于隔离真空和大气，在真空和大气之间进行动力传输，减少了设备维护和保养，甚至可以终身免维护，杜绝了漏液漏气的可能性，减少了传动中的摩擦，提高了设备的可靠性和安全性能，保障真空室内与大气完全隔离，不存在漏气的可能性，达到真空室内外两侧在保证不会产生泄漏的前提下而传输动力的目的。

Description

一种高真空磁耦合动密封传动装置及应用方法
技术领域
本发明涉及动密封技术领域，尤其是一种高真空磁耦合动密封传动装置及应用方法。
背景技术
动密封技术一直是一个世界级的难题，在真空磁控溅射镀膜设备中，对动密封的要求很高，同时还要求耐温，以及在高真空环境中的动密封材质的稳定性能。较早期的动密封部件大多采用骨架密封，或者O型圈密封，有个别行业也采用炭环，将炭环表面加工成光洁面，将转轴上端的压环也加工成光洁面，让金属面和碳环表面的接触性摩擦来阻止两边的压差，价格比较低廉，耐高温性能好。但是磨损较大，受到震动或者冲击以后炭环容易断裂，密封性能不好，漏率大。在真空行业几乎没有应用实例。
骨架密封和O型圈密封则是采用多个密封圈或者O型圈串联在一起，一级一级减少压差，串联的密封圈越多，所能承受的压差也就相对较大，漏率相对减小，但是所受的阻力也就越大，摩擦和磨损也就越大，一般密封圈或者O型圈更换周期相对较短，这种密封一般运用在设备对真空度要求不是很高的场合，运行之后需要定期进行维护，更换密封件和传动轴。
随着最近磁流体的发明，使得动密封部件有了革命性的飞跃，磁流体内部是悬浮性液态磁液，液态磁液在多级环形通道内形成的多级磁环密封，逐级分压，在大气压和真空的动态密封中，能够发挥出比较好的密封性能，但是磁流体在封装的时候，磁液过多容易导致转轴阻尼系数太大，空载转动过程中负荷较重，无功损耗大。磁液过少则容易导致密封件寿命较短，可能导致漏气。在传动过程中，因为真空腔室内外温差较大，磁流体内部轴承属于紧配合，由于部件的热胀冷缩性能，容易出现轴承卡滞或者卡死等现象，后期很多增加了冷却水管道借助水冷却，当水温较低的时候还是易发轴承抱死，导致磁流体发生卡死现象，直接造成部件损坏不能正常运行。
鉴于上述原因，现有的动密封装置的结构需要改进。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种高真空磁耦合动密封传动装置及应用方法，用于隔离真空和大气，在真空和大气之间进行动力传输，减少了设备维护和保养，甚至可以终身免维护，杜绝了漏液漏气的可能性，减少了传动中的摩擦，提高了设备的可靠性和安全性能，保障真空室内与大气完全隔离，不存在漏气的可能性，达到真空室内外两侧在保证不会产生泄漏的前提下而传输动力的目的。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种高真空磁耦合动密封传动装置及应用方法，是由：一号高真空隔离板、二号高真空隔离板、三号高真空隔离板、密封胶圈、杯形套、杯形转子、一号轴、转盘、一号轴永磁体S极、一号轴永磁体N极、二号轴、二号轴永磁体N极、二号轴永磁体S极、一号轴承、二号轴承、三号轴承、四号轴承、转动轴孔构成；一号高真空隔离板与三号高真空隔离板之间设置二号高真空隔离板，一号高真空隔离板、二号高真空隔离板和三号高真空隔离板中部设置预留孔，一号高真空隔离板预留孔的直径小于二号高真空隔离板预留孔的直径，二号高真空隔离板预留孔的直径小于三号高真空隔离板预留孔的直径，二号高真空隔离板的一侧对应预留孔设置杯形转子，三号高真空隔离板的一侧对应预留孔设置杯形套，杯形套与杯形转子之间对应杯形套的预留孔设置主动旋转机构，杯形转子内对应一号高真空隔离板的预留孔设置被动旋转机构。
所述的主动旋转机构由一号轴、转盘、一号轴永磁体S极、一号轴永磁体N极、三号轴承、四号轴承构成；一号轴一侧设置三号轴承与四号轴承，三号轴承与四号轴承之间设置转盘，转盘上以一号轴为轴心线对称设置一号轴永磁体S极和一号轴永磁体N极，所述的三号轴承设置在杯形转子底部的外侧，所述的四号轴承设置在杯形套底部的预留孔内。
所述的被动旋转机构由二号轴、二号轴永磁体N极、二号轴永磁体S极、一号轴承、二号轴承构成；二号轴一侧设置一号轴承与二号轴承，一号轴承与二号轴承之间二号轴的上下方对称设置二号轴永磁体N极和二号轴永磁体S极，二号轴通过一号高真空隔离板中部的预留孔，所述的一号轴承和二号轴承分别设置在杯形转子内的上下方。
所述的一号高真空隔离板、二号高真空隔离板与三号高真空隔离板上设置密封胶圈槽，密封胶圈槽内设置密封胶圈。
所述的一号轴的大气端设置转动轴孔，二号轴的真空端设置转动轴孔。
所述杯形转子内的底部与二号轴的一端对应设置，杯形转子底部的外侧与一号轴的一端对应设置。
一号轴大气端的转动轴孔与真空室外的传动电机动力输出轴连接，二号轴真空端的转动轴孔与真空室内的传动轮转动系统动力输入轴连接，三号轴承和四号轴承使一号轴固定在杯形套与杯形转子之间，一号轴转动带动转盘转动，转盘转动带动一号轴永磁体S极和一号轴永磁体N极同时转动，根据磁体同极相斥、异极相吸的原理，一号轴与二号轴不接触，主动旋转机构旋转带动被动旋转机构旋转，使一号轴和二号轴达到同步旋转，二号轴带动真空室内的传动轮转动系统动力输入轴旋转；一号高真空隔离板、二号高真空隔离板、三号高真空隔离板通过密封胶圈合并在一起，保障真空室内与大气完全隔离。
通过调整转盘上一号轴永磁体S极与一号轴永磁体N极的距离，控制主动旋转机构与被动旋转机构的磁场强度。
通过调整主动旋转机构一号轴的转速，对被动旋转机构二号轴的转速进行控制。
所述的一号轴永磁体S极和一号轴永磁体N极为4500-5800高斯的钐钴磁铁，所述的二号轴永磁体N极和二号轴永磁体S极为5000-5800高斯的钐钴磁铁，一号轴的转速为20-300转/分钟。
本发明的有益效果是：一号轴大气端的转动轴孔与真空室外的传动电机动力输出轴连接，二号轴真空端的转动轴孔与真空室内的传动轮转动系统动力输入轴连接，三号轴承和四号轴承使一号轴固定在杯形套与杯形转子之间，一号轴转动带动转盘转动，转盘转动带动一号轴永磁体S极和一号轴永磁体N极同时转动，根据磁体同极相斥、异极相吸的原理，一号轴与二号轴不接触，主动旋转机构旋转带动被动旋转机构旋转，使一号轴和二号轴达到同步旋转，二号轴带动真空室内的传动轮转动系统动力输入轴旋转；一号高真空隔离板、二号高真空隔离板、三号高真空隔离板通过密封胶圈合并在一起，保障真空室内与大气完全隔离，不存在漏气的可能性，达到真空室内外两侧在保证不会产生泄漏的前提下而传输动力的目的。
与传统的动密封装置相比较，本发明用于隔离真空和大气，在真空和大气之间进行动力传输，减少了设备维护和保养，甚至可以终身免维护，杜绝了漏液漏气的可能性，减少了传动中的摩擦，提高了设备的可靠性和安全性能。
本发明使传动轴真空室内外分成两根，真空部件腔体和大气传动部件完全隔离开，通过改变永磁体顽校力的大小和两套永磁体部件之间的距离来调整内外扭距达到不同设备的设计要求。精加工的杯形套是用于防止真空泄漏的密封部件，二号轴通过一号轴承和二号轴承与杯形转子连接，一号轴通过四号轴承与杯形套连接，通过三号轴承与杯形转子连接，杯形套将真空室与部件内外完全隔离开，做到内外完全密封的高精度动密封，从根本上突破和解决了现有技术的不足和漏气的问题，以达到高真空度和超高真空度，在后期的高端产品研发中有着不可估量的价值，是真空设备中动密封组件的又一次革命性的技术突破。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是，总装结构示意图；
图1中：一号高真空隔离板1、二号高真空隔离板2、三号高真空隔离板3、密封胶圈4、杯形套5、杯形转子6、一号轴7、转盘8、一号轴永磁体S极9、一号轴永磁体N极10、二号轴11、二号轴永磁体N极12、二号轴永磁体S极13、一号轴承14、二号轴承15、三号轴承16、四号轴承17、转动轴孔18。
具体实施方式
下面结合实施例与具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1
一号高真空隔离板1与三号高真空隔离板3之间设置二号高真空隔离板2，一号高真空隔离板1、二号高真空隔离板2和三号高真空隔离板3中部设置预留孔，一号高真空隔离板1预留孔的直径小于二号高真空隔离板2预留孔的直径，二号高真空隔离板2预留孔的直径小于三号高真空隔离板3预留孔的直径，二号高真空隔离板2的一侧对应预留孔设置杯形转子6，三号高真空隔离板3的一侧对应预留孔设置杯形套5，杯形套5与杯形转子6之间对应杯形套5的预留孔设置主动旋转机构，杯形转子6内对应一号高真空隔离板1的预留孔设置被动旋转机构。
实施例2
所述的主动旋转机构由一号轴7、转盘8、一号轴永磁体S极9、一号轴永磁体N极10、三号轴承16、四号轴承17构成；一号轴7一侧设置三号轴承16与四号轴承17，三号轴承16与四号轴承17之间设置转盘8，转盘8上以一号轴7为轴心线对称设置一号轴永磁体S极9和一号轴永磁体N极10，所述的三号轴承16设置在杯形转子6底部的外侧，所述的四号轴承17设置在杯形套5底部的预留孔内。
实施例3
所述的被动旋转机构由二号轴11、二号轴永磁体N极12、二号轴永磁体S极13、一号轴承14、二号轴承15构成；二号轴11一侧设置一号轴承14与二号轴承15，一号轴承14与二号轴承15之间二号轴11的上下方对称设置二号轴永磁体N极12和二号轴永磁体S极13，二号轴11通过一号高真空隔离板1中部的预留孔，所述的一号轴承14和二号轴承15分别设置在杯形转子6内的上下方。
实施例4
所述的一号高真空隔离板1、二号高真空隔离板2与三号高真空隔离板3上设置密封胶圈槽，密封胶圈槽内设置密封胶圈4。
实施例5
所述的一号轴7的大气端设置转动轴孔18，二号轴11的真空端设置转动轴孔18。
实施例6
所述杯形转子6内的底部与二号轴11的一端对应设置，杯形转子6底部的外侧与一号轴7的一端对应设置。
实施例7
一号轴7大气端的转动轴孔18与真空室外的传动电机动力输出轴连接，二号轴11真空端的转动轴孔18与真空室内的传动轮转动系统动力输入轴连接，三号轴承16和四号轴承17使一号轴7固定在杯形套5与杯形转子6之间，一号轴7转动带动转盘8转动，转盘8转动带动一号轴永磁体S极9和一号轴永磁体N极10同时转动，根据磁体同极相斥、异极相吸的原理，一号轴7与二号轴11不接触，主动旋转机构旋转带动被动旋转机构旋转，使一号轴7和二号轴11达到同步旋转，二号轴11带动真空室内的传动轮转动系统动力输入轴旋转；一号高真空隔离板1、二号高真空隔离板2、三号高真空隔离板3通过密封胶圈4合并在一起，保障真空室内与大气完全隔离。
实施例8
通过调整转盘8上一号轴永磁体S极9与一号轴永磁体N极10的距离，控制主动旋转机构与被动旋转机构的磁场强度。
实施例9
通过调整主动旋转机构一号轴7的转速，对被动旋转机构二号轴11的转速进行控制。
实施例10
所述的一号轴永磁体S极9和一号轴永磁体N极10为4500-5800高斯的钐钴磁铁，所述的二号轴永磁体N极12和二号轴永磁体S极13为5000-5800高斯的钐钴磁铁，一号轴7的转速为20-300转/分钟。

Claims (10)

1.一种高真空磁耦合动密封传动装置，是由：一号高真空隔离板(1)、二号高真空隔离板(2)、三号高真空隔离板(3)、密封胶圈(4)、杯形套(5)、杯形转子(6)、一号轴(7)、转盘(8)、一号轴永磁体S极(9)、一号轴永磁体N极(10)、二号轴(11)、二号轴永磁体N极(12)、二号轴永磁体S极(13)、一号轴承(14)、二号轴承(15)、三号轴承(16)、四号轴承(17)、转动轴孔(18)构成；其特征在于：一号高真空隔离板(1)与三号高真空隔离板(3)之间设置二号高真空隔离板(2)，一号高真空隔离板(1)、二号高真空隔离板(2)和三号高真空隔离板(3)中部设置预留孔，一号高真空隔离板(1)预留孔的直径小于二号高真空隔离板(2)预留孔的直径，二号高真空隔离板(2)预留孔的直径小于三号高真空隔离板(3)预留孔的直径，二号高真空隔离板(2)的一侧对应预留孔设置杯形转子(6)，三号高真空隔离板(3)的一侧对应预留孔设置杯形套(5)，杯形套(5)与杯形转子(6)之间对应杯形套(5)的预留孔设置主动旋转机构，杯形转子(6)内对应一号高真空隔离板(1)的预留孔设置被动旋转机构。
2.根据权利要求1所述的一种高真空磁耦合动密封传动装置，其特征在于：所述的主动旋转机构由一号轴(7)、转盘(8)、一号轴永磁体S极(9)、一号轴永磁体N极(10)、三号轴承(16)、四号轴承(17)构成；一号轴(7)一侧设置三号轴承(16)与四号轴承(17)，三号轴承(16)与四号轴承(17)之间设置转盘(8)，转盘(8)上以一号轴(7)为轴心线对称设置一号轴永磁体S极(9)和一号轴永磁体N极(10)，所述的三号轴承(16)设置在杯形转子(6)底部的外侧，所述的四号轴承(17)设置在杯形套(5)底部的预留孔内。
3.根据权利要求1所述的一种高真空磁耦合动密封传动装置，其特征在于：所述的被动旋转机构由二号轴(11)、二号轴永磁体N极(12)、二号轴永磁体S极(13)、一号轴承(14)、二号轴承(15)构成；二号轴(11)一侧设置一号轴承(14)与二号轴承(15)，一号轴承(14)与二号轴承(15)之间二号轴(11)的上下方对称设置二号轴永磁体N极(12)和二号轴永磁体S极(13)，二号轴(11)通过一号高真空隔离板(1)中部的预留孔，所述的一号轴承(14)和二号轴承(15)分别设置在杯形转子(6)内的上下方。
4.根据权利要求1所述的一种高真空磁耦合动密封传动装置，其特征在于：所述的一号高真空隔离板(1)、二号高真空隔离板(2)与三号高真空隔离板(3)上设置密封胶圈槽，密封胶圈槽内设置密封胶圈(4)。
5.根据权利要求1所述的一种高真空磁耦合动密封传动装置，其特征在于：所述的一号轴(7)的大气端设置转动轴孔(18)，二号轴(11)的真空端设置转动轴孔(18)。
6.根据权利要求1所述的一种高真空磁耦合动密封传动装置，其特征在于：所述杯形转子(6)内的底部与二号轴(11)的一端对应设置，杯形转子(6)底部的外侧与一号轴(7)的一端对应设置。
7.一种高真空磁耦合动密封传动装置的应用方法，其特征在于：一号轴(7)大气端的转动轴孔(18)与真空室外的传动电机动力输出轴连接，二号轴(11)真空端的转动轴孔(18)与真空室内的传动轮转动系统动力输入轴连接，三号轴承(16)和四号轴承(17)使一号轴(7)固定在杯形套(5)与杯形转子(6)之间，一号轴(7)转动带动转盘(8)转动，转盘(8)转动带动一号轴永磁体S极(9)和一号轴永磁体N极(10)同时转动，根据磁体同极相斥、异极相吸的原理，一号轴(7)与二号轴(11)不接触，主动旋转机构旋转带动被动旋转机构旋转，使一号轴(7)和二号轴(11)达到同步旋转，二号轴(11)带动真空室内的传动轮转动系统动力输入轴旋转；一号高真空隔离板(1)、二号高真空隔离板(2)、三号高真空隔离板(3)通过密封胶圈(4)合并在一起，保障真空室内与大气完全隔离。
8.根据权利要求7所述的一种高真空磁耦合动密封传动装置的应用方法，其特征在于：通过调整转盘(8)上一号轴永磁体S极(9)与一号轴永磁体N极(10)的距离，控制主动旋转机构与被动旋转机构的磁场强度。
9.根据权利要求7所述的一种高真空磁耦合动密封传动装置的应用方法，其特征在于：通过调整主动旋转机构一号轴(7)的转速，对被动旋转机构二号轴(11)的转速进行控制。
10.根据权利要求7所述的一种高真空磁耦合动密封传动装置的应用方法，其特征在于：所述的一号轴永磁体S极(9)和一号轴永磁体N极(10)为4500-5800高斯的钐钴磁铁，所述的二号轴永磁体N极(12)和二号轴永磁体S极(13)为5000-5800高斯的钐钴磁铁，一号轴(7)的转速为20-300转/分钟。
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