CN106224556A - 一种多磁源端面式磁性流体密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械工程密封领域，具体指一种多磁源端面式磁性流体密封装置，所述的多磁源端面式磁性流体密封装置设置于轴的前端，包括外壳、左极靴环、右极靴环、永磁体；左极靴环安装于轴前端的外壁上，右极靴环安装于左极靴环之后的轴的外壁上；左极靴环上远离轴的前端的端面上设置有多个与轴的轴向平行的极齿I，极齿I之间的间隙为凹槽I，右极靴环上靠近轴的前端的端面上开设有多个与轴的轴向平行的极齿II，极齿II之间的间隙为凹槽II；右极靴环与左极靴环上的极齿和凹槽相互呈镜像，左极靴环和右极靴环之间设有密封介质；凹槽I和凹槽II内分别安装有极性相反的永磁体，本发明结构简单，密封性能可靠。
Description
技术领域
本发明属于机械工程密封领域 ，具体涉及一种多磁源端面式磁性流体密封装置。
背景技术
随着经济的日益发展，工业设备等相关领域对密封性能要求越来越高。就磁流体轴密封而言，转轴与密封极齿之间的环形密封间隙大小对磁流体轴密封的承压能力具有重要的意义。这是因为环形密封间隙的略微增大将导致环形密封间隙处的漏磁明显增加，使磁场对环形密封间隙内充填的磁流体的磁吸引力降低，从而导致磁流体轴密封承压值降低。由于磁流体轴密封承压值对环形密封间隙大小十分敏感，若环形密封间隙增大 0.1mm可使磁流体轴密封承压值降低 10％以上，因此，环形密封间隙的少许增大就会导致磁流体轴密封承压值的明显下降。为保证磁流体轴密封具有足够的承压值，对于在使用中要求具有较高承压值的磁流体轴密封装置，在设计其密封结构时应尽量减小环形密封间隙的径向尺寸，通常将环形密封间隙的径向尺寸设计为 0.05～0.15mm。然而，较小的环形密封间隙尺寸会给磁流体轴密封装置各个密封部件的加工和安装带来很大的不便，既要增加密封部件机械加工的精度，同时还要提高密封部件的安装精度。因为当由于加工和安装精度不高导致转轴与密封极齿之间存在较明显的不同轴而偏心时，将使环形密封间隙径向尺寸在转轴的周向上分布不均而造成环形密封间隙在转轴一侧的径向尺寸明显增大，另一侧的径向尺寸减小。环形密封间隙径向尺寸明显增大会造成磁流体轴密封承压值明显降低，同时，密封间隙径向尺寸减小还极易造成转轴与密封极齿之间产生刚性接触导致刚性磨损，使环形密封间隙径向尺寸明显增大，从而引起磁流体轴密封承压能力降低。为避免上述问题的出现，有时不得不牺牲磁流体轴密封的承压能力而将环形密封间隙设计得较大。
因此，在磁流体密封设备技术领域，采用转轴与零件之间形成环形密封间隙需要避免转轴的径向跳动对密封间隙的影响，对设计精度要求较高，难以兼顾合理的密封间隙与密封承压值。
发明内容
本发明针对现有技术中的难题，提供一种多磁源端面式磁性流体密封装置，采用在极靴之间设置径向密封间隙的方法，有效减小转轴的径向跳动对密封性能的影响，提高极性流体密封的承压能力。
本发明的技术方案如下：
一种多磁源端面式磁性流体密封装置，所述的多磁源端面式磁性流体密封装置设置于轴的前端，包括外壳、左极靴环、右极靴环、永磁体，所述的左极靴环安装于轴前端的外壁上，所述的右极靴环安装于左极靴环之后的轴的外壁上；
所述的左极靴环上远离轴的前端的端面上设置有多个与轴的轴向平行的极齿I，极齿I之间的间隙为凹槽I，所述的右极靴环上靠近轴的前端的端面上开设有多个与轴的轴向平行的极齿II，极齿II之间的间隙为凹槽II；右极靴环与左极靴环上的极齿和凹槽相互呈镜像，左极靴环和右极靴环之间设有密封介质；
所述的凹槽I和凹槽II内分别安装有极性相反的永磁体，同时相邻的两个凹槽I内的永磁体极性相反，相邻两个凹槽II内的永磁体极性相反，所述的永磁体为径向充磁型永磁体。本发明所述的多磁源端面式磁性流体密封装置还包括卡簧、隔磁环、轴承、定位环，所述的卡簧用于固定左极靴环和右极靴环；所述的隔磁环、轴承、依次安装于右极靴环之后的轴的外壁上，所述的轴承设置两个，两个轴承之间设置定位环。
所述的隔磁环包括内隔磁环和外隔磁环，所述的内隔磁环安装于轴上，外隔磁环安装于外壳的内壁上，内隔磁环的外壁和外隔磁环的内壁之间留有间隙，内隔磁环和外隔磁环的轴向长度相等。
所述的定位环包括内定位环和外定位环，所述的内定位环安装于轴上，外定位环安装于外壳的内壁上，内定位环的外壁和外定位环的内壁之间存在间隙，内定位环和外定位环的轴向长度相等。
所述的左极靴环的靠近轴的前端的端面设置有凹槽III，在凹槽III内安装橡胶圈。
所述的左极靴环上极齿I的数量为2-8个，极齿I的径向高度为0.2-5mm；所述的凹槽I的轴向深度为0.7-30mm，凹槽I的径向高度为2-8mm。
所述的右极靴环上的极齿II的数量为2-8个，极齿II的径向高度为0.2-5mm；所述的凹槽II的轴向深度为0.7-30mm，凹槽II的径向高度为2-8mm。
所述的极齿I和极齿II相互对应的端面之间的距离为0.1-5mm。
本发明的安装过程如下：在左极靴环左端面的凹槽III内安装橡胶圈，在左极靴环的凹槽I内安装永磁体，使相邻的两个凹槽I内的永磁体极性相反，在右极靴环的凹槽II上安装永磁体，使相邻的两个凹槽II内的永磁体极性相反；再将右极靴环、卡簧、左极靴环按从右往左的顺序从左侧安装在轴上，在左极靴环的极齿I和右极靴环的极齿II形成的密封间隙处注入极性流体；将隔磁环、位于左侧的轴承、定位环、位于右侧的轴承按从左往右的顺序从右侧安装在轴上；再将外壳安装在轴上，使外壳左侧的内壁靠紧左极靴环的左端面，外壳罩住轴上的零件；最后通过端盖与外壳的螺纹连接压紧位于右侧的轴承的外圈。
本发明在极靴的端面上设置极齿，使极齿之间形成径向的密封间隙，有效减小转轴的径向跳动对密封间隙大小的影响，使密封间隙和密封性能更稳定；本发明在极靴上设置于极齿相对应的凹槽，在凹槽内安装极性相反的永磁体，使永磁体到极齿上的磁路缩短，使极齿上的极性流体受到的磁场强度增大，从而大大增强极性流体密封的承压能力；本发明在两个极靴之间设置卡簧，利用卡簧对极靴进行定位，配合外壳与端盖对轴上零件的轴向定位，使极靴上极齿之间的密封间隙保持稳定，从而使密封性能更可靠；本发明结构简单，易于拆装。
附图说明
图1为本发明所述的多磁源端面式磁性流体密封装置的整体结构示意图
图中各序号标示及相应的结构名称如下：1-轴，2-外壳，3-极齿I，4-凹槽I，5-凹槽II，6-极齿II，7-外隔磁环，8-内隔磁环，9-外定位环，10-内定位环，11-轴承，12-端盖，13-右极靴环，14-卡簧，15-永磁体，16-左极靴环，17-凹槽III。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种多磁源端面式磁性流体密封装置，所述的多磁源端面式磁性流体密封装置设置于轴1的前端，包括外壳2、左极靴环16、右极靴环13、永磁体15；左极靴环16安装于轴1前端的外壁上，右极靴环13安装于左极靴环16之后的轴1的外壁上；
所述的左极靴环16上远离轴1的前端的端面上设置有多个与轴1的轴向平行的极齿I3，极齿I3之间的间隙为凹槽I4，右极靴环13上靠近轴1的前端的端面上开设有多个与轴1的轴向平行的极齿II6，极齿II6之间的间隙为凹槽II5；右极靴环13与左极靴环16上的极齿和凹槽相互呈镜像，左极靴环16和右极靴环13之间设有密封介质；
所述的凹槽I4和凹槽II5内分别安装有极性相反的永磁体15，同时相邻的两个凹槽I4内的永磁体15极性相反，相邻两个凹槽II5内的永磁体15极性相反，永磁体15为径向充磁型永磁体。
本实施例所述的多磁源端面式磁性流体密封装置还包括卡簧14、隔磁环、轴承11、定位环，所述的卡簧14用于固定左极靴环16和右极靴环13；所述的隔磁环、轴承11依次安装于右极靴环13之后的轴1的外壁上，所述的轴承11设置两个，两个轴承之间设置定位环。
所述的隔磁环包括内隔磁环8和外隔磁环7，内隔磁环8安装于轴上，外隔磁环7安装于外壳2的内壁上，内隔磁环8的外壁和外隔磁环7的内壁之间留有间隙，内隔磁环8和外隔磁环7的轴向长度相等。
所述的定位环包括内定位环10和外定位环9，内定位环10安装于轴上，外定位环9安装于外壳2的内壁上，内定位环10的外壁和外定位环9的内壁之间存在间隙，内定位环10和外定位环9的轴向长度相等。
所述的左极靴环16的靠近轴1的前端的端面设置有凹槽III17，在凹槽III17内安装橡胶圈。
所述的左极靴环16上极齿I3的数量为2个，极齿I3的径向高度为0.2mm；所述的凹槽I4的轴向深度为0.7mm，凹槽I4的径向高度为2mm。
所述的右极靴环13上的极齿II6的数量为2个，极齿II6的径向高度为0.2mm；所述的凹槽II5的轴向深度为0.7mm，凹槽II5的径向高度为2mm。
所述的极齿I3和极齿II6相互对应的端面之间的距离为0.1mm。
本实施例所述的多磁源端面式磁性流体密封装置的安装过程如下：在左极靴环16左端面的凹槽III17内安装橡胶圈，在左极靴环16的凹槽I4内安装永磁体15，使相邻的两个凹槽I4内的永磁体15极性相反，在右极靴环13的凹槽II5上安装永磁体15，使相邻的两个凹槽II5内的永磁体极性相反；再将右极靴环15、卡簧14、左极靴环16按从右往左的顺序从左侧安装在轴1上，在左极靴环16的极齿I3和右极靴环13的极齿II6形成的密封间隙处注入极性流体；将隔磁环、位于左侧的轴承11、定位环、位于右侧的轴承11按从左往右的顺序从右侧安装在轴1上；再将外壳2安装在轴1上，使外壳2左侧的内壁靠紧左极靴环16的左端面，外壳2罩住轴1上的零件；最后通过端盖12与外壳的螺纹连接压紧位于右侧的轴承11的外圈。
实施例2
如图1所示，一种多磁源端面式磁性流体密封装置，所述的多磁源端面式磁性流体密封装置设置于轴1的前端，包括外壳2、左极靴环16、右极靴环13、永磁体15；左极靴环16安装于轴1前端的外壁上，右极靴环13安装于左极靴环16之后的轴1的外壁上；
所述的左极靴环16上远离轴1的前端的端面上设置有多个与轴1的轴向平行的极齿I3，极齿I3之间的间隙为凹槽I4，右极靴环13上靠近轴1的前端的端面上开设有多个与轴1的轴向平行的极齿II6，极齿II6之间的间隙为凹槽II5；右极靴环13与左极靴环16上的极齿和凹槽相互呈镜像，左极靴环16和右极靴环13之间设有密封介质；
所述的凹槽I4和凹槽II5内分别安装有极性相反的永磁体15，同时相邻的两个凹槽I4内的永磁体15极性相反，相邻两个凹槽II5内的永磁体15极性相反，永磁体15为径向充磁型永磁体。
本实施例所述的多磁源端面式磁性流体密封装置还包括卡簧14、隔磁环、轴承11、定位环，所述的卡簧14用于固定左极靴环16和右极靴环13；所述的隔磁环、轴承11依次安装于右极靴环13之后的轴1的外壁上，所述的轴承11设置两个，两个轴承之间设置定位环。
所述的隔磁环包括内隔磁环8和外隔磁环7，内隔磁环8安装于轴上，外隔磁环7安装于外壳2的内壁上，内隔磁环8的外壁和外隔磁环7的内壁之间留有间隙，内隔磁环8和外隔磁环7的轴向长度相等。
所述的定位环包括内定位环10和外定位环9，内定位环10安装于轴上，外定位环9安装于外壳2的内壁上，内定位环10的外壁和外定位环9的内壁之间存在间隙，内定位环10和外定位环9的轴向长度相等。
所述的左极靴环16的靠近轴1的前端的端面设置有凹槽III17，在凹槽III17内安装橡胶圈。
所述的左极靴环16上极齿I3的数量为4个，极齿I3的径向高度为3mm；所述的凹槽I4的轴向深度为15mm，凹槽I4的径向高度为5mm。
所述的右极靴环13上的极齿II6的数量为4个，极齿II6的径向高度为3mm；所述的凹槽II5的轴向深度为15mm，凹槽II5的径向高度为5mm。
所述的极齿I3和极齿II6相互对应的端面之间的距离为3mm。
本实施例所述的多磁源端面式磁性流体密封装置的安装过程如实施例1所述。
实施例3
如图1所示，一种多磁源端面式磁性流体密封装置，所述的多磁源端面式磁性流体密封装置设置于轴1的前端，包括外壳2、左极靴环16、右极靴环13、永磁体15；左极靴环16安装于轴1前端的外壁上，右极靴环13安装于左极靴环16之后的轴1的外壁上；
所述的左极靴环16上远离轴1的前端的端面上设置有多个与轴1的轴向平行的极齿I3，极齿I3之间的间隙为凹槽I4，右极靴环13上靠近轴1的前端的端面上开设有多个与轴1的轴向平行的极齿II6，极齿II6之间的间隙为凹槽II5；右极靴环13与左极靴环16上的极齿和凹槽相互呈镜像，左极靴环16和右极靴环13之间设有密封介质；
所述的凹槽I4和凹槽II5内分别安装有极性相反的永磁体15，同时相邻的两个凹槽I4内的永磁体15极性相反，相邻两个凹槽II5内的永磁体15极性相反，永磁体15为径向充磁型永磁体。。
本实施例所述的多磁源端面式磁性流体密封装置还包括卡簧14、隔磁环、轴承11、定位环，所述的卡簧14用于固定左极靴环16和右极靴环13；所述的隔磁环、轴承11依次安装于右极靴环13之后的轴1的外壁上，所述的轴承（11）设置两个，两个轴承之间设置定位环。
所述的隔磁环包括内隔磁环8和外隔磁环7，内隔磁环8安装于轴上，外隔磁环7安装于外壳2的内壁上，内隔磁环8的外壁和外隔磁环7的内壁之间留有间隙，内隔磁环8和外隔磁环7的轴向长度相等。
所述的定位环包括内定位环10和外定位环9，内定位环10安装于轴上，外定位环9安装于外壳2的内壁上，内定位环10的外壁和外定位环9的内壁之间存在间隙，内定位环10和外定位环9的轴向长度相等。
所述的左极靴环16的靠近轴1的前端的端面设置有凹槽III17，在凹槽III17内安装橡胶圈。
所述的左极靴环16上极齿I3的数量为8个，极齿I3的径向高度为5mm；所述的凹槽I4的轴向深度为30mm，凹槽I4的径向高度为8mm。
所述的右极靴环13上的极齿II6的数量为8个，极齿II6的径向高度为5mm；所述的凹槽II5的轴向深度为30mm，凹槽II5的径向高度为8mm。
所述的极齿I3和极齿II6相互对应的端面之间的距离为5mm。
本实施例所述的多磁源端面式磁性流体密封装置的安装过程如实施例1所述。
Claims (10)
1.一种多磁源端面式磁性流体密封装置，所述的多磁源端面式磁性流体密封装置设置于轴（1）的前端，包括外壳（2）、左极靴环（16）、右极靴环（13）、永磁体（15），其特征在于：
所述的左极靴环（16）安装于轴（1）前端的外壁上，所述的右极靴环（13）安装于左极靴环（16）之后的轴（1）的外壁上；
所述的左极靴环（16）上远离轴（1）的前端的端面上设置有多个与轴（1）的轴向平行的极齿I（3），极齿I（3）之间的间隙为凹槽I（4），所述的右极靴环（13）上靠近轴（1）的前端的端面上开设有多个与轴（1）的轴向平行的极齿II（6），极齿II（6）之间的间隙为凹槽II（5）；右极靴环（13）与左极靴环（16）上的极齿和凹槽相互呈镜像，左极靴环（16）和右极靴环（13）之间设有密封介质；
所述的凹槽I（4）和凹槽II（5）内分别安装有极性相反的永磁体（15），同时相邻的两个凹槽I（4）内的永磁体（15）极性相反，相邻两个凹槽II（5）内的永磁体（15）极性相反。
2.如权利要求1所述的多磁源端面式磁性流体密封装置，其特征在于：还包括卡簧（14），所述的卡簧（14）用于固定左极靴环（16）和右极靴环（13）。
3.如权利要求1所述的多磁源端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的永磁体（15）为径向充磁型永磁体。
4.如权利要求1所述的多磁源端面式磁性流体密封装置，其特征在于：还包括隔磁环、轴承（11）、定位环，所述的隔磁环、轴承（11）依次安装于右极靴环（13）之后的轴（1）的外壁上；所述的轴承（11）设置两个，两个轴承之间设置定位环。
5.如权利要求4所述的多磁源端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的隔磁环包括内隔磁环（8）和外隔磁环（7），所述的内隔磁环（8）安装于轴上，外隔磁环（7）安装于外壳（2）的内壁上，内隔磁环（8）的外壁和外隔磁环（7）的内壁之间留有间隙，内隔磁环（8）和外隔磁环（7）的轴向长度相等。
6.如权利要求5所述的多磁源端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的定位环包括内定位环（10）和外定位环（9），所述的内定位环（10）安装于轴上，外定位环（9）安装于外壳（2）的内壁上，内定位环（10）的外壁和外定位环（9）的内壁之间存在间隙，内定位环（10）和外定位环（9）的轴向长度相等。
7.如权利要求1所述的多磁源端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的左极靴环（16）的靠近轴（1）的前端的端面设置有凹槽III（17），在凹槽III（17）内安装橡胶圈。
8.如权利要求1所述的多磁源端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的左极靴环（16）上极齿I（3）的数量为2-8个，极齿I（3）的径向高度为0.2-5mm；所述的凹槽I（4）的轴向深度为0.7-30mm，凹槽I（4）的径向高度为2-8mm。
9.如权利要求1所述的多磁源端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的右极靴环（13）上的极齿II（6）的数量为2-8个，极齿II（6）的径向高度为0.2-5mm；所述的凹槽II（5）的轴向深度为0.7-30mm，凹槽II（5）的径向高度为2-8mm。
10.如权利要求1所述的多磁源端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的极齿I（3）和极齿II（6）相互对应的端面之间的距离为0.1-5mm。
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