CN105972219B - 一种交错齿端面式磁性流体密封装置 - Google Patents

一种交错齿端面式磁性流体密封装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机械工程密封领域，具体涉及一种交错齿端面式磁性流体密封装置，包括左极靴、中间极靴、右极靴、永磁体，所述的中间极靴的左端面开设极齿I和环形凹槽I,右端面开设极齿II和环形凹槽II；左极靴的右端面开设极齿III和环形凹槽III，右极靴的左端面开设极齿Ⅳ和环形凹槽Ⅳ，使中间极靴上的极齿I伸入左极靴的环形凹槽III内，左极靴的极齿III伸入中间极靴的环形凹槽I内，中间极靴的极齿II伸入右极靴的环形凹槽Ⅳ内，右极靴的极齿Ⅳ伸入中间极靴的环形凹槽II内；左极靴的左端面和右极靴的右端面上贴近轴处分别设置阶梯凹口，所述的永磁体装在阶梯凹口内。本发明的密封装置密封效果好，密封性能稳定。

Description

一种交错齿端面式磁性流体密封装置
技术领域
本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种交错齿端面式磁性流体密封装置。
背景技术
磁性流体密封耐压性能随着密封间隙的增大而显著降低。因此提高大间隙磁性流体密封的耐压性能是当前研究的热点问题之一。提高大间隙下磁性流体密封耐压性能的方法之一是通过改进磁性流体密封结构。现有的磁性流体密封装置通过设置迷宫密封结构，较传统的密封结构的密封性能有了很大的提高，但由于设置轴向密封环，转轴在转动过程中产生的径向跳动对密封性能的影响较大；另外，由于密封结构设置存在的缺陷，导致密封失效时磁性流体的泄漏量大，耐压性能较低，无法满足大间隙及高速等工况的要求。
发明内容
本发明旨在解决现有密封装置磁性流体泄漏量大，密封性能稳定性较低的难题，设计一种拆装方便，密封性能稳定可靠的交错齿端面式磁性流体密封装置。
本发明的技术方案如下：
一种交错齿端面式磁性流体密封装置，包括环状的左极靴、中间极靴、右极靴、永磁体，所述的中间极靴套装于轴上，中间极靴的左端面间隔开设极齿I，相邻两个极齿I之间开设环形凹槽I；右端面上间隔开设极齿II，相邻两个极齿II之间开设环形凹槽II；
所述的左极靴和右极靴分别设于中间极靴左右两侧的轴上；所述的左极靴的右端面上设置极齿III和环形凹槽III；所述的极齿III对应环形凹槽I设置，并伸入环形凹槽I内，极齿III的右端面与环形凹槽I底部之间留有间隙，在环形凹槽I内注入密封介质，在磁场力的作用下，密封介质吸附于极齿III的右端面上；所述的环形凹槽III对应极齿I设置，极齿I伸入环形凹槽III内，极齿I的左端面与环形凹槽III的底部之间留有间隙，在环形凹槽III内注入密封介质，在磁场力的作用下，密封介质吸附于极齿I的左端面上；
所述的右极靴的左端面上设置极齿Ⅳ和环形凹槽Ⅳ，所述的极齿Ⅳ对应环形凹槽II设置，并伸入环形凹槽II内，极齿Ⅳ的左端面与环形凹槽II的底部留有间隙，在环形凹槽II内注入密封介质，在磁场力的作用下，密封介质吸附于极齿Ⅳ的左端面上；所述的环形凹槽Ⅳ对应极齿II设置，极齿II伸入环形凹槽Ⅳ内，极齿II的右端面与环形凹槽Ⅳ的底部之间留有间隙，在环形凹槽Ⅳ内注入密封介质，在磁场力的作用下，密封介质吸附于极齿II的右端面上；
所述的左极靴的左端面和右极靴的右端面上贴近轴处分别设置阶梯凹口，所述的永磁体装在阶梯凹口内。
所述的极齿I和极齿II一一对称，所述的环形凹槽I和环形凹槽II分别一一对称。
本发明所述的密封装置还包括卡簧、隔磁环、外壳、轴承，所述的卡簧安装于中间极靴左右两侧的轴上，并靠紧中间极靴的左右端面；左极靴的左侧和右极靴的右侧分别依次安装隔磁环和轴承。
所述的隔磁环包括外隔磁环和内隔磁环，所述的外隔磁环安装于外壳的内壁，内隔磁环安装于轴上，外隔磁环的内壁与内隔磁环的外壁之间存在间隙，外隔磁环和内隔磁环的轴向长度相等。
所述的永磁体为径向充磁型永磁体，左极靴上的永磁体和右极靴上的永磁体极性相反。
所述的左极靴和右极靴的外圆面上分别设置环形凹槽Ⅴ。
所述的极齿I的数量为2-8个，极齿I的径向高度为0.2-7mm；环形凹槽I的数量为1-7个，环形凹槽I的轴向深度为1-25mm，径向高度0.8-10mm；所述的极齿II与极齿I的数量、尺寸相同，环形凹槽II的与环形凹槽I的数量、尺寸相同。
所述的极齿III的数量为2-8个，极齿III的径向高度为0.2-7mm；环形凹槽III的数量为2-8个，其轴向深度为1-25mm，径向高度为0.8~10mm；所述的极齿Ⅳ与极齿III的数量、尺寸相同，环形凹槽Ⅳ与环形凹槽III的数量、尺寸相同。
所述的极齿I的左端面与环形凹槽III的底部之间的间隙为0.1-5mm；极齿II的右端面与环形凹槽Ⅳ的底部之间的间隙为0.1-5mm。
本发明的密封装置的安装过程如下：将中间极靴安装在轴的中部，在中间极靴左端面的环形凹槽I和右端面的环形凹槽II内注入密封介质，密封介质为磁性流体；在左极靴和右极靴外圆面的环形凹槽Ⅴ内分别安装橡胶圈，在左极靴和右极靴上的梯形凹口内分别安装永磁体；在左极靴右端面的环形凹槽III内注入密封介质，在右极靴左端面的环形凹槽Ⅳ内注入密封介质，该密封介质为磁性流体；在中间极靴的左侧依次安装卡簧、左极靴、隔磁环、轴承，在中间极靴的右侧依次安装卡簧、右极靴、隔磁环、轴承，使中间极靴上的极齿I伸入环形凹槽III内，极齿II伸入环形凹槽Ⅳ内，使左极靴上的极齿III伸入环形凹槽I内，右极靴上的极齿Ⅳ伸入环形凹槽II内，在轴上安装外壳，外壳罩住上述安装于轴上的零件，外壳左端的内壁靠紧位于左侧的轴承，外壳的右端与端盖通过螺纹进行连接，端盖压紧位于右侧的轴承的外圈。
本发明在中间极靴极左极靴和右极靴上均设置极齿和环形凹槽，使中间极靴的极齿位于左极靴和右极靴的环形凹槽内，使左极靴和右极靴的极齿位于中间极靴的环形凹槽内，并分别在环形凹槽内注入磁性流体，形成交错齿端面式的密封结构，这种结构大大减小了密封失效时磁性流体的损失，提高了大间隙条件下磁性流体密封的耐压能力，扩大了其安全工作范围；在左极靴和右极靴的端面上安装永磁体，只需从磁性流体密封结构的两端进行供磁，可达到节约磁能的目的；本发明的结构简单，拆装方便。
附图说明
图1为本发明所述的密封装置的结构示意图
图中各序号标示及对应的名称如下：1-轴，2-外壳，3-轴承，4-阶梯凹口，5-左极靴，51-极齿III，52-环形凹槽III，6-中间极靴，61-极齿I，62-环形凹槽I，63-极齿II，64环形凹槽II，7右极靴，71-极齿Ⅳ，72-环形凹槽Ⅳ，8-外隔磁环，9-内隔磁环，10端盖，11-永磁体，12-卡簧，13-环形凹槽Ⅴ。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示的一种交错齿端面式磁性流体密封装置，包括环状的左极靴5、中间极靴6、右极靴7、永磁体11，所述的中间极靴6套装于轴1上，中间极靴6的左端面间隔开设极齿I61，相邻两个极齿I61之间开设环形凹槽I62；右端面上间隔开设极齿II63，相邻两个极齿II63之间开设环形凹槽II64；
所述的左极靴5和右极靴7分别设于中间极靴6左右两侧的轴1上；所述的左极靴5的右端面上设置极齿III51和环形凹槽III52；所述的极齿III51对应环形凹槽I62设置，并伸入环形凹槽I62内，极齿III51的右端面与环形凹槽I62底部之间留有间隙；所述的环形凹槽III52对应极齿I61设置，极齿I61伸入环形凹槽III52内，极齿I61的左端面与环形凹槽III52的底部之间留有间隙；
所述的右极靴7的左端面上设置极齿Ⅳ71和环形凹槽Ⅳ72，所述的极齿Ⅳ71对应环形凹槽II64设置，并伸入环形凹槽II64内，极齿Ⅳ71的左端面与环形凹槽II64的底部留有间隙；所述的环形凹槽Ⅳ72对应极齿II63设置，极齿II63伸入环形凹槽Ⅳ72内，极齿II63的右端面与环形凹槽Ⅳ72的底部之间留有间隙；
所述的左极靴5的左端面和右极靴7的右端面上贴近轴1处分别设置阶梯凹口4，所述的永磁体11装在阶梯凹口4内。
所述的极齿I61和极齿II63一一对称，所述的环形凹槽I62和环形凹槽II64分别一一对称。
本发明所述的密封装置还包括卡簧12、隔磁环、外壳2、轴承3，所述的卡簧12安装于中间极靴6左右两侧的轴1上，并靠紧中间极靴6的左右端面；左极靴5的左侧和右极靴7的右侧分别依次安装隔磁环和轴承3。
所述的隔磁环包括外隔磁环8和内隔磁环9，所述的外隔磁环8安装于外壳2的内壁，内隔磁环9安装于轴1上，外隔磁环8的内壁与内隔磁环9的外壁之间存在间隙，外隔磁环8和内隔磁环9的轴向长度相等。
所述的永磁体11为径向充磁型永磁体，左极靴5上的永磁体和右极靴7上的永磁体极性相反。
所述的左极靴5和右极靴7的外圆面上分别设置环形凹槽Ⅴ13。
所述的极齿I61的数量为2-8个，极齿I61的径向高度为0.2-7mm；环形凹槽I62的数量为1-7个，环形凹槽I62的轴向深度为1-25mm，径向高度0.8-10mm；所述的极齿II63与极齿I61的数量、尺寸相同，环形凹槽II64的与环形凹槽I62的数量、尺寸相同。
所述的极齿III51的数量为2-8个，极齿III51的径向高度为0.2-7mm；环形凹槽III52的数量为2-8个，其轴向深度为1-25mm，径向高度为0.8~10mm；所述的极齿Ⅳ71与极齿III51的数量、尺寸相同，环形凹槽Ⅳ72与环形凹槽III52的数量、尺寸相同。
所述的极齿I61的左端面与环形凹槽III52的底部之间的间隙为0.1-5mm；极齿II63的右端面与环形凹槽Ⅳ72的底部之间的间隙为0.1-5mm。
本发明的密封装置的安装过程如下：将中间极靴6安装在轴1的中部，在中间极靴6左端面的环形凹槽I62和右端面的环形凹槽II64内注入密封介质，密封介质为磁性流体；在左极靴5和右极靴7外圆面的环形凹槽Ⅴ13内分别安装橡胶圈，在左极靴5和右极靴7上的梯形凹口4内分别安装永磁体11；在左极靴5右端面的环形凹槽III52内注入密封介质，在右极靴7左端面的环形凹槽Ⅳ72内注入密封介质，该密封介质为磁性流体；在中间极靴6的左侧依次安装卡簧12、左极靴5、隔磁环、轴承3，在中间极靴6的右侧依次安装卡簧12、右极靴7、隔磁环、轴承3，使中间极靴6上的极齿I61伸入环形凹槽III52内，极齿II63伸入环形凹槽Ⅳ72内，使左极靴5上的极齿III51伸入环形凹槽I62内，右极靴7上的极齿Ⅳ71伸入环形凹槽II64内，在轴1上安装外壳2，外壳2罩住上述安装于轴1上的零件，外壳2左端的内壁靠紧位于左侧的轴承3，外壳2的右端与端盖10通过螺纹进行连接，端盖10压紧位于右侧的轴承3的外圈。

Claims (10)

1.一种交错齿端面式磁性流体密封装置，包括环状的左极靴（5）、中间极靴（6）、右极靴（7）、永磁体（11），其特征在于：
所述的中间极靴（6）套装于轴（1）上，中间极靴（6）的左端面间隔开设极齿I（61），相邻两个极齿I（61）之间开设环形凹槽I（62）；右端面上间隔开设极齿II（63），相邻两个极齿II（63）之间开设环形凹槽II（64）；
所述的左极靴（5）和右极靴（7）分别设于中间极靴（6）左右两侧的轴（1）上；所述的左极靴（5）的右端面上设置极齿III（51）和环形凹槽III（52）；所述的极齿III（51）对应环形凹槽I（62）设置，并伸入环形凹槽I（62）内，极齿III（51）的右端面与环形凹槽I（62）底部之间留有间隙；所述的环形凹槽III（52）对应极齿I（61）设置，极齿I（61）伸入环形凹槽III（52）内，极齿I（61）的左端面与环形凹槽III（52）的底部之间留有间隙；
所述的右极靴（7）的左端面上设置极齿Ⅳ（71）和环形凹槽Ⅳ（72），所述的极齿Ⅳ（71）对应环形凹槽II（64）设置，并伸入环形凹槽II（64）内，极齿Ⅳ（71）的左端面与环形凹槽II（64）的底部留有间隙；所述的环形凹槽Ⅳ（72）对应极齿II（63）设置，极齿II（63）伸入环形凹槽Ⅳ（72）内，极齿II（63）的右端面与环形凹槽Ⅳ（72）的底部之间留有间隙；
所述的左极靴（5）的左端面和右极靴（7）的右端面上贴近轴（1）处分别设置阶梯凹口（4），所述的永磁体（11）装在阶梯凹口（4）内。
2.如权利要求1所述的交错齿端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的极齿I（61）和极齿II（63）一一对称，所述的环形凹槽I（62）和环形凹槽II（64）分别一一对称。
3.如权利要求1所述的交错齿端面式磁性流体密封装置，其特征在于：还包括卡簧（12），所述的卡簧（12）安装于中间极靴（6）左右两侧的轴（1）上，并靠紧中间极靴（6）的左右端面。
4.如权利要求1所述的交错齿端面式磁性流体密封装置，其特征在于：还包括隔磁环、外壳（2）、轴承（3），左极靴（5）的左侧和右极靴（7）的右侧分别依次安装隔磁环和轴承（3）。
5.如权利要求4所述的交错齿端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的隔磁环包括外隔磁环（8）和内隔磁环（9），所述的外隔磁环（8）安装于外壳（2）的内壁，内隔磁环（9）安装于轴（1）上，外隔磁环（8）的内壁与内隔磁环（9）的外壁之间存在间隙，外隔磁环（8）和内隔磁环（9）的轴向长度相等。
6.如权利要求1所述的交错齿端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的永磁体（11）为径向充磁型永磁体，左极靴（5）上的永磁体和右极靴（7）上的永磁体极性相反。
7.如权利要求1所述的交错齿端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的左极靴（5）和右极靴（7）的外圆面上分别设置环形凹槽Ⅴ（13）。
8.如权利要求1所述的交错齿端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的极齿I（61）的数量为2-8个，极齿I（61）的径向高度为0.2-7mm；环形凹槽I（62）的数量为1-7个，环形凹槽I（62）的轴向深度为1-25mm，径向高度0.8-10mm；所述的极齿II（63）与极齿I（61）的数量、尺寸相同，环形凹槽II（64）的与环形凹槽I（62）的数量、尺寸相同。
9.如权利要求1所述的交错齿端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的极齿III（51）的数量为2-8个，极齿III（51）的径向高度为0.2-7mm；环形凹槽III（52）的数量为2-8个，其轴向深度为1-25mm，径向高度为0.8~10mm；所述的极齿Ⅳ（71）与极齿III（51）的数量、尺寸相同，环形凹槽Ⅳ（72）与环形凹槽III（52）的数量、尺寸相同。
10.如权利要求1所述的交错齿端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的极齿I（61）的左端面与环形凹槽III（52）的底部之间的间隙为0.1-5mm；极齿II（63）的右端面与环形凹槽Ⅳ（72）的底部之间的间隙为0.1-5mm。
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