CN106015360B - 一种迷宫式磁流体密封装置 - Google Patents

一种迷宫式磁流体密封装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机械工程密封领域，具体指一种迷宫式磁流体密封装置，该装置包括轴、外壳、第一极靴环、第二极靴环、第三极靴环；所述的第一极靴环位于第二极靴环的左侧，第一极靴环的右端开设极齿I，第一极靴环的左端开设环形凹槽I，在环形凹槽I内安装永磁体I；第二极靴环的左端开设极齿II和极齿III，第二极靴环的右端开设环形凹槽II，在环形凹槽II内安装永磁体III；在第二极靴环外圆面安装第三极靴环，第三极靴环与第一极靴环之间留有空间，在该空间内安装永磁体II；极齿II位于第一极靴环最上端的极齿I的上方，极齿III位于第一极靴环最下端的极齿I的下方，极齿I伸入极齿II和极齿III组成的空间内。

Description

一种迷宫式磁流体密封装置
技术领域
本发明属于机械工程密封技术领域，具体涉及一种结构简单，自修复能力高的磁流体密封装置。
背景技术
普通磁流体密封装置承受外部的压力大于其额定承压时，磁流体密封发生失效，磁流体泄漏量较大导致其自修复能力较弱，即二次承压能力较低，从而降低了磁流体密封的可靠性，因此延阻磁流体的泄漏对于提高磁流体密封的耐压性能及其可靠性具有重要的意义。现有的密封装置在注入磁流体时大多为直通式迷宫密封结构，一旦发生泄漏，磁流体泄漏量较大，从而导致密封装置临界耐压能力和自修复能力的下降，极大地降低了密封的可靠性。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中的缺陷，设计一种可提高磁流体密封耐压能力，且自修复能力强的迷宫式磁流体密封装置。
本发明的技术方案如下：
一种迷宫式磁流体密封装置，包括轴、外壳、第一极靴环、第二极靴环、第三极靴环、永磁体I、永磁体II、永磁体III，所述的轴安装于外壳内，所述的轴和外壳的内壁横截面互为同心圆，所述的第一极靴环安装于外壳的内壁上，第一极靴环的内环面靠近轴，与轴之间留有间隙；
所述的第二极靴环安装于轴上，位于第一极靴环的右侧；所述的第三极靴环安装于外壳的内壁上，位于第一极靴环的右侧，第三极靴环的内环面位于第二极靴环的外环面外侧，第三极靴环的内环面与第二极靴环的外环面之间留有间隙；第三极靴环与第一极靴环之间留有空间，永磁体II安装于该空间内，永磁体II分别与第一极靴环和第三极靴环相接触；
所述的第一极靴环的右端面上间隔设置两个以上的极齿I，所述的极齿I向第二极靴环的左端面延伸，与第二极靴环的左端面之间留有间隙；第二极靴环的左端面上间隔设置极齿II和极齿III，所述的极齿II和极齿III向第一极靴环右端面延伸，与第一极靴环的右端面之间留有间隙；所述的极齿II位于第一极靴环最上端的极齿I的上方，所述的极齿III位于第一极靴环最下端的极齿I的下方；
所述的第一极靴环的左端面开设环形凹槽I，在环形凹槽I内安装永磁体I；所述的第二极靴环的右端面开设环形凹槽II，在环形凹槽II内安装永磁体III。
所述的永磁体I和永磁体III为径向充磁型永磁体，永磁体II为轴向充磁型永磁体。
所述的永磁体I和永磁体III的磁力线方向相反。
还包括隔磁环和轴承，在第一极靴环的左侧依次安装隔磁环和轴承；在第三极靴环的右侧依次安装隔磁环和轴承。
所述的隔磁环安装在外壳的内壁上。
所述的第一极靴环包括径向段和轴向段，径向段与轴向段为一体成型，轴向段垂直于径向段并与轴的轴向平行；所述的极齿I设于径向段的右端面上，所述的轴向段与第三极靴环之间留有空间，永磁体II安装于该空间内；所述的极齿II和极齿III对应径向段的右端面。
所述的极齿II也套装于轴上，极齿II的左端面的一部分与第一极靴环的右端面对应，它们之间留有间隙。
所述的第二极靴环的内圆面上设置内螺纹，轴的中部设置与第二极靴环轴向长度一致的外螺纹，第二极靴环通过螺纹连接固定在轴上。
所述的极齿I的右端面与第二极靴环的左端面之间的间隙为0.1mm-5mm；所述的极齿II和极齿III的左端面与第一极靴环的右端面之间的间隙为0.1mm-5mm。
所述的第二极靴环的外圆面和第三极靴环的内圆面之间的间隙为0.1mm-5mm，所述的第一极靴环的内环面与轴之间的间隙为0.3-5mm。
本发明所述的密封装置的安装过程如下：第二极靴环从右侧旋入轴上设置有外螺纹的轴段，在第二极靴环右端面的环形凹槽II内安装永磁体III，在第二极靴环左端面的极齿II和极齿III之间的空间注入磁性流体；在第二极靴环右侧的外圆面上安装第三极靴环，使第三极靴环的右端与第二极靴环的右端齐平；在第二极靴环的外圆面上位于第三极靴环的左端安装永磁体II；在第一极靴环左端面的环形凹槽I内安装永磁体I，永磁体I的磁力线方向与永磁体III的磁力线方向相反，在第一极靴环的右端注入磁性流体，将第一极靴环从左侧安装在轴上，使第一极靴环上右端的极齿I伸入第二极靴环左端的极齿II和极齿III组成的空间内，第二极靴环左端的极齿II伸入最上方的极齿I与第一极靴环轴向段组成的空间内，极齿III伸入最下方的极齿I与轴组成的空间内；在第一极靴环的左侧依次安装隔磁环和轴承，在第二极靴环的右侧依次安装隔磁环和轴承；最后在轴上安装外壳，外壳可罩住上述安装于轴上的密封部件，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连接，端盖压紧位于右侧的轴承的外圈。
本发明所述的密封装置第二极靴环与轴通过螺纹连接，更好地实现了密封装置整体的轴向定位，且用螺纹连接的方式可防止待密封介质从机械连接处泄漏；本发明第一极靴环右端面和第二极靴环左端面的极齿形成迷宫密封结构，该迷宫密封结构可有效提高磁流体密封的二次承压能力；该密封装置在第一极靴环的左端面的中部和第二极靴环的右端面的中部安装径向充磁型的永磁体，同时在第二极靴环的外圆面上第一极靴环与第三极靴环之间安装轴向充磁型的永磁体，当被密封环境为高压介质时，径向充磁型永磁体产生的径向力可以使磁性流体抵抗来自由内向外泄漏介质的高压侧的压力，当被密封环境为真空条件时，轴向充磁型永磁体产生的轴向力可使磁性流体抵抗来自由外部向内泄漏的介质的压力，从而使该装置不仅可解决有压力介质的外泄漏问题，还可以解决真空环境的内泄漏问题；本发明通过设置径向充磁型永磁体和轴向充磁型永磁体相结合的形式，可以提高密封间隙内的磁场强度，从而提高磁流体密封耐压能力；本发明结构简单，利用最小的结构空间实现最大的密封作用。
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结构名称如下：1-轴，2-外壳，3-隔磁环，4-第一极靴环，41-极齿I，42-环形凹槽I，5-第三极靴环，6-第二极靴环，61-极齿II，62-极齿III，63-环形凹槽II，7-永磁体I，8-轴承，9-端盖，10-永磁体II，11-永磁体III。
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所示的迷宫式磁流体密封装置，包括轴1、外壳2、第一极靴环4、第二极靴环6、第三极靴环5、永磁体I7、永磁体II10、永磁体III11，所述的轴1安装于外壳2内，所述的轴1和外壳2的内壁横截面互为同心圆，所述的第一极靴环4安装于外壳2的内壁上，第一极靴环4的内环面靠近轴1，与轴1之间留有间隙；
所述的第二极靴环6安装于轴1上，位于第一极靴环4的右侧；所述的第三极靴环5安装于外壳2的内壁上，位于第一极靴环4的右侧，第三极靴环5的内环面位于第二极靴环6的外环面外侧，第三极靴环5的内环面与第二极靴环6的外环面之间留有间隙；第三极靴环5与第一极靴环4之间留有空间，永磁体II10安装于该空间内，永磁体II10分别与第一极靴环4和第三极靴环5相接触；
所述的第一极靴环4的右端面上间隔设置两个以上的极齿I41，所述的极齿I41向第二极靴环6的左端面延伸，与第二极靴环6的左端面之间留有间隙；第二极靴环6的左端面上间隔设置极齿II61和极齿III62，所述的极齿II61和极齿III62向第一极靴环4的右端面延伸，与第一极靴环4的右端面之间留有间隙；所述的极齿II61位于第一极靴环4最上端的极齿I41的上方，所述的极齿III62位于第一极靴环4最下端的极齿I41的下方；
所述的第一极靴环4的左端面开设环形凹槽I42，在环形凹槽I42内安装永磁体I7；所述的第二极靴环6的右端面开设环形凹槽II63，在环形凹槽II63内安装永磁体III11。
所述的永磁体I7和永磁体III11为径向充磁型永磁体，永磁体II10为轴向充磁型永磁体。
所述的永磁体I7和永磁体III11的磁力线方向相反。
还包括隔磁环3和轴承8，在第一极靴环4的左侧依次安装隔磁环3和轴承8；在第三极靴环5的右侧依次安装隔磁环3和轴承8。
所述的隔磁环3安装在外壳2的内壁上。
所述的第一极靴环4包括径向段和轴向段，径向段与轴向段为一体成型，轴向段垂直于径向段并与轴1的轴向平行；所述的极齿I41设于径向段的右端面上，所述的轴向段与第三极靴环5之间留有空间，永磁体II10安装于该空间内；所述的极齿II61和极齿III62对应径向段的右端面。
所述的极齿II62也套装于轴1上，极齿II62的左端面的一部分与第一极靴环4的右端面对应，它们之间留有间隙。
所述的第二极靴环6的内圆面上设置内螺纹，轴1的中部设置与第二极靴环6轴向长度一致的外螺纹，第二极靴环6通过螺纹连接固定在轴1上。
所述的极齿I41的右端面与第二极靴环6的左端面之间的间隙为0.1mm-5mm；所述的极齿II61和极齿III62的左端面与第一极靴环4的右端面之间的间隙为0.1mm-5mm。
所述的第二极靴环6的外圆面和第三极靴环5的内圆面之间的间隙为0.1mm-5mm，所述的第一极靴环4的内环面与轴1之间的间隙为0.3-5mm。
本发明所述的密封装置的安装过程如下：第二极靴环6从右侧旋入轴1上设置有外螺纹的轴段，在第二极靴环6右端面的环形凹槽II63内安装永磁体III11，在第二极靴环6左端面的极齿II61和极齿III62之间的空间注入磁性流体；在第二极靴环6右侧的外圆面上安装第三极靴环5，使第三极靴环5的右端与第二极靴环6的右端齐平；在第二极靴环6的外圆面上位于第三极靴环5的左端安装永磁体II10；在第一极靴环4左端面的环形凹槽I42内安装永磁体I7，永磁体I7的磁力线方向与永磁体III11的磁力线方向相反，在第一极靴环4的右端注入磁性流体，将第一极靴环4从左侧安装在轴1上，使第一极靴环4上右端的极齿I41伸入第二极靴环6左端的极齿II61和极齿III62组成的空间内，第二极靴环6左端的极齿II61伸入最上方的极齿I41与第一极靴环4轴向段组成的空间内，极齿III62伸入最下方的极齿I41与轴1组成的空间内；在第一极靴环4的左侧依次安装隔磁3环和轴承8，在第二极靴环6的右侧依次安装隔磁环3和轴承8；最后在轴1上安装外壳2，外壳2可罩住上述安装于轴1上的密封部件，外壳2左端的内壁靠紧位于左侧的轴承8，外壳2的右端与端盖9通过螺纹连接，端盖9压紧位于右侧的轴承8的外圈。

Claims (10)

1.一种迷宫式磁流体密封装置，包括轴（1）、外壳（2）、第一极靴环（4）、第二极靴环（6）、第三极靴环（5）、永磁体I（7）、永磁体II（10）、永磁体III（11），所述的轴（1）安装于外壳（2）内，所述的轴（1）和外壳（2）的内壁横截面互为同心圆，其特征在于：
所述的第一极靴环（4）安装于外壳（2）的内壁上，第一极靴环（4）的内环面靠近轴（1），与轴（1）之间留有间隙；
所述的第二极靴环（6）安装于轴（1）上，位于第一极靴环（4）的右侧；所述的第三极靴环（5）安装于外壳（2）的内壁上，位于第一极靴环（4）的右侧，第三极靴环（5）的内环面位于第二极靴环（6）的外环面外侧，第三极靴环（5）的内环面与第二极靴环（6）的外环面之间留有间隙；第三极靴环（5）与第一极靴环（4）之间留有空间，永磁体II（10）安装于该空间内，永磁体II（10）分别与第一极靴环（4）和第三极靴环（5）相接触；
所述的第一极靴环（4）的右端面上间隔设置两个以上的极齿I（41），所述的极齿I（41）向第二极靴环（6）的左端面延伸，与第二极靴环（6）的左端面之间留有间隙；第二极靴环（6）的左端面上间隔设置极齿II（61）和极齿III（62），所述的极齿II（61）和极齿III（62）向第一极靴环（4）的右端面延伸，与第一极靴环（4）的右端面之间留有间隙；所述的极齿II（61）位于第一极靴环（4）最上端的极齿I（41）的上方，所述的极齿III（62）位于第一极靴环（4）最下端的极齿I（41）的下方；
所述的第一极靴环（4）的左端面开设环形凹槽I（42），在环形凹槽I（42）内安装永磁体I（7）；所述的第二极靴环（6）的右端面开设环形凹槽II（63），在环形凹槽II（63）内安装永磁体III（11）。
2.如权利要求1所述的迷宫式磁流体密封装置，其特征在于：所述的永磁体I（7）和永磁体III（11）为径向充磁型永磁体，永磁体II（10）为轴向充磁型永磁体。
3.如权利要求1或2所述的迷宫式磁流体密封装置，其特征在于：所述的永磁体I（7）和永磁体III（11）的磁力线方向相反。
4.如权利要求1所述的迷宫式磁流体密封装置，其特征在于：还包括隔磁环（3）和轴承（8），在第一极靴环（4）的左侧依次安装隔磁环（3）和轴承（8）；在第三极靴环（5）的右侧依次安装隔磁环（3）和轴承（8）。
5.如权利要求4所述的迷宫式磁流体密封装置，其特征在于：所述的隔磁环（3）安装在外壳（2）的内壁上。
6.如权利要求1所述的迷宫式磁流体密封装置，其特征在于：所述的第一极靴环（4）包括径向段和轴向段，径向段与轴向段为一体成型，轴向段垂直于径向段并与轴（1）的轴向平行；所述的极齿I（41）设于径向段的右端面上，所述的轴向段与第三极靴环（5）之间留有空间，永磁体II（10）安装于该空间内；所述的极齿II（61）和极齿III（62）对应径向段的右端面。
7.如权利要求6所述的迷宫式磁流体密封装置，其特征在于：所述的极齿II（62）也套装于轴（1）上，极齿II（62）的左端面的一部分与第一极靴环（4）的右端面对应，它们之间留有间隙。
8.如权利要求1所述的迷宫式磁流体密封装置，其特征在于：所述的第二极靴环（6）的内圆面上设置内螺纹，轴（1）的中部设置与第二极靴环（6）轴向长度一致的外螺纹，第二极靴环（6）通过螺纹连接固定在轴（1）上。
9.如权利要求1所述的迷宫式磁流体密封装置，其特征在于：所述的极齿I（41）的右端面与第二极靴环（6）的左端面之间的间隙为0.1mm-5mm；所述的极齿II（61）和极齿III（62）的左端面与第一极靴环（4）的右端面之间的间隙为0.1mm-5mm。
10.如权利要求1所述的迷宫式磁流体密封装置，其特征在于：所述的第二极靴环（6）的外圆面和第三极靴环（5）的内圆面之间的间隙为0.1mm-5mm，所述的第一极靴环（4）的内环面与轴（1）之间的间隙为0.3-5mm。
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