CN106224557B - 一种混合供磁型端面式磁性流体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合供磁型端面式磁性流体密封装置，包外壳、左极靴环、右极靴环、永磁体；所述的左极靴环安装于轴左前端的外壁上，所述的右极靴环安装于左极靴环之后的轴的外壁上；左极靴环的右端面沿轴的轴向设有两个以上的环形凹槽I，环形凹槽I内有轴向充磁型永磁体I，所述的相邻的两个环形凹槽I中的轴向充磁型永磁体I的极性相反；所述的右极靴环的左端面上设置有与环形凹槽I数量一致的极齿，极齿沿轴的轴向设置，对应环形凹槽I的位置；极齿之间为环形凹槽II，环形凹槽II内安装径向充磁型永磁体II，相邻的两个环形凹槽II内的径向充磁型永磁体II极性相反；轴向充磁型永磁体I和极齿之间设置有密封介质。本发明结构简单，密封效果好。

Description

一种混合供磁型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 ，具体涉及一种混合供磁型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，传统的密封方式已经难以满足某些特殊场合的密封要求，磁流体技术的发展推动了磁流体密封技术的发展，磁流体密封技术在密封领域正发挥越来越重要的作用。磁性流体密封是采用局部强磁场及磁性流体封堵密封间隙的一种先进动密封方法，现有磁性流体密封一般采用套装结构，主要由极靴环、永磁体、导磁轴或导磁环等部件组成，而密封结构的其聚磁结构主要由单侧极齿聚磁结构、对齿型磁性流体动密封结构、多级密封结构、离心式磁性流体密封结构。现有的这些密封结构，其密封环都是在极靴环或永磁体上开设极齿，使极齿与转轴之间形成密封间隙，而转轴在转动过程中会产生径向跳动，转轴的偏心会改变环形密封间隙的对称性，若转轴的偏心量过大，还有可能会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，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，不利于密封装置密封性能的稳定性。另外现有的密封装置永磁体到密封间隙的磁路较长，致使密封间隙内磁性流体受到的磁场力不强，在发生密封失效时磁性流体损失量大。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，旨在提供一种承压能力强，密封性能可靠的混合供磁型端面式磁性流体密封装置。

本发明的技术方案如下：

一种混合供磁型端面式磁性流体密封装置，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左前端的外壁上，所述的右极靴环安装于左极靴环之后的轴的外壁上；

所述的左极靴环的右端面沿轴的轴向设有两个以上的环形凹槽I，所述的环形凹槽I内有轴向充磁型永磁体I，所述的相邻的两个环形凹槽I中的轴向充磁型永磁体I的极性相反；所述的右极靴环的左端面上设置有与环形凹槽I数量一致的极齿，所述的极齿沿轴的轴向设置，对应环形凹槽I的位置；所述的极齿之间为环形凹槽II，所述的环形凹槽II内安装径向充磁型永磁体II，相邻的两个环形凹槽II内的径向充磁型永磁体II极性相反；所述的轴向充磁型永磁体I和极齿之间设置有密封介质。

本发明所说的混合供磁型端面式磁性流体密封装置还包括卡簧、隔磁环、轴承、定位环，所述的卡簧设置两个，分别位于左极靴环的右侧和右极靴环的左侧，用于对极靴环进行轴向定位，两个卡簧之间存在间隙；所述的隔磁环和轴承依次安装在右极靴环右侧的轴上；所述的轴承设置两个，两个轴承之间设置定位环。

所述的左极靴环的左端面上设置环形凹槽III，在环形凹槽III内安装橡胶圈。

所述的隔磁环包括内隔磁环和外隔磁环，内隔磁环安装于轴上，外隔磁环安装于外壳的内壁上，内隔磁环的外壁与外隔磁环的内壁之间存在间隙，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，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。

所述的左极靴环上的环形凹槽I的个数为2-8个，环形凹槽I的轴向深度为0.7-30mm，其径向高度为2-8mm。

所述的右极靴环上的极齿个数为2-8个，极齿的径向高度为2-8mm。

所述的右极靴环上的环形凹槽II的个数为1-7个，环形凹槽II的轴向深度为0.7-30mm，其径向高度为2-8mm。

所述的轴向充磁型永磁体I与极齿互相对应的端面之间的距离为0.1-5mm。

本发明的安装过程如下：将径向充磁型永磁体II安装在右极靴环左端面的环形凹槽II内，将轴向充磁型永磁体I安装在左极靴环右端面的环形凹槽I内，在左极靴环的左端面的环形凹槽III内安装橡胶圈，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，使右极靴环上的极齿和左极靴环上的轴向充磁型永磁体I相配合，形成密封间隙，在密封间隙内注入磁性流体；在右极靴环的右侧安装内隔磁环和外隔磁环；在隔磁环的右侧依次安装位于左侧的轴承、定位环、位于右侧的轴承；将外壳安装在轴上，使外壳左侧的内壁紧靠左极靴环的左端面，外壳罩住轴上安装好的各密封部件；最后在外壳的右端安装端盖，通过端盖与外壳的螺纹连接压紧位于右侧的轴承的外圈。

本发明使左极靴环上的轴向充磁永磁体和右极靴环上的极齿组成密封间隙，减小永磁体到磁性流体磁路，磁性流体受到的磁场力大，密封装置的承压能力大；本发明设置了轴向充磁型永磁体和径向充磁型永磁体，在密封失效时，密封间隙内的磁性流体同时受到轴向磁场力和径向磁场力的作用，有效减小磁性流体的损失量；本发明采用端面式的径向密封间隙，减小了转轴运转过程中产生的径向跳动对密封间隙的影响，使密封性能更稳定；本发明在左极靴环的右侧和右极靴环的左侧分别设置卡簧，以对极靴环进行轴向定位，配合端盖和外壳对轴上零件的轴向定位，使左极靴环和右极靴环之间的轴向定位稳定，进而使两个极靴环之间的密封间隙稳定，密封性能更可靠；本发明结构设计简单，易于拆装。

附图说明

图1为本发明所述混合供磁型端面式磁性流体密封装置结构示意图

图中各序号标示及对应的结构名称如下：1-轴，2-外壳，3-环形凹槽III，4-左极靴环，5-永磁体I，6-极齿，7-右极靴环，8-外隔磁环，9-内隔磁环，10-轴承，11-端盖，12-内定位环，13-外定位环，14-卡簧，15-环形凹槽II，16-永磁体II，17-环形凹槽I。

具体实施方式

下面结合附图利用实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，一种混合供磁型端面式磁性流体密封装置，包括外壳2、左极靴环4、右极靴环7、永磁体；

所述的左极靴环4安装于轴1左前端的外壁上，所述的右极靴环7安装于左极靴环4之后的轴1的外壁上；

所述的左极靴环4的右端面沿轴1的轴向设有两个环形凹槽I17，所述的环形凹槽I17内有轴向充磁型永磁体I5，所述的相邻的两个环形凹槽I17中的轴向充磁型永磁体I5的极性相反；所述的右极靴环7的左端面上设置有与环形凹槽I17数量一致的极齿6，所述的极齿6沿轴1的轴向设置，对应环形凹槽I17的位置；所述的极齿6之间为环形凹槽II15，所述的环形凹槽II15内安装径向充磁型永磁体II16，相邻的两个环形凹槽II15内的径向充磁型永磁体II16极性相反；所述的轴向充磁型永磁体I5和极齿6之间设置有密封介质。

本实施例所述的混合供磁型端面式磁性流体密封装置还包括卡簧14、隔磁环、轴承10、定位环，所述的卡簧14设置两个，分别位于左极靴环4的右侧和右极靴环7的左侧，用于对极靴环进行轴向定位，两个卡簧14之间存在间隙；所述的隔磁环和轴承10依次安装在右极靴环7右侧的轴1上；所述的轴承10设置两个，两个轴承之间设置定位环。

所述的左极靴环4的左端面上设置环形凹槽III3，在环形凹槽III3内安装橡胶圈。

所述的隔磁环包括内隔磁环9和外隔磁环8，内隔磁环9安装于轴上，外隔磁环8安装于外壳2的内壁上，内隔磁环9的外壁与外隔磁环8的内壁之间存在间隙，内隔磁环9和外隔磁环8的轴向长度相等。

所述的定位环包括内定位环12和外定位环13，内定位环12安装于轴上，外定位环13安装于外壳2的内壁上，内定位环12的外壁和外定位环13的内壁之间存在间隙，内定位环12和外定位环13的轴向长度相等。

所述的左极靴环4上的环形凹槽I17的个数为2个，环形凹槽I17的轴向深度为0.7mm，其径向高度为2mm。

所述的右极靴环7上的极齿6个数为2个，极齿6的径向高度为2mm。

所述的右极靴环7上的环形凹槽II15的个数为1个，环形凹槽II15的轴向深度为0.7mm，其径向高度为2mm。

所述的轴向充磁型永磁体I5与极齿6互相对应的端面之间的距离为0.1mm。

本实施例所述的混合供磁型端面式磁性流体密封装置的安装过程如下：将径向充磁型永磁体II16安装在右极靴环7左端面的环形凹槽II15内，将轴向充磁型永磁体I5安装在左极靴环4右端面的环形凹槽I17内，在左极靴环4的左端面的环形凹槽III3内安装橡胶圈，再将右极靴环7、卡簧14、左极靴环4按从右往左的顺序从左侧安装在轴1上，使右极靴环7上的极齿6和左极靴环4上的轴向充磁型永磁体I5相配合，形成密封间隙，在密封间隙内注入磁性流体；在右极靴环7的右侧安装内隔磁环9和外隔磁环8；在隔磁环的右侧依次安装位于左侧的轴承10、定位环、位于右侧的轴承10；将外壳2安装在轴1上，使外壳2左侧的内壁紧靠左极靴环4的左端面，外壳2罩住轴1上安装好的各密封部件；最后在外壳2的右端安装端盖11，通过端盖11与外壳2的螺纹连接压紧位于右侧的轴承10的外圈。

实施例2

如图1所示，一种混合供磁型端面式磁性流体密封装置，包括外壳2、左极靴环4、右极靴环7、永磁体；

所述的左极靴环4安装于轴1左前端的外壁上，所述的右极靴环7安装于左极靴环4之后的轴1的外壁上；

所述的左极靴环4的右端面沿轴1的轴向设有三个环形凹槽I17，所述的环形凹槽I17内有轴向充磁型永磁体I5，所述的相邻的两个环形凹槽I17中的轴向充磁型永磁体I5的极性相反；所述的右极靴环7的左端面上设置有与环形凹槽I17数量一致的极齿6，所述的极齿6沿轴1的轴向设置，对应环形凹槽I17的位置；所述的极齿6之间为环形凹槽II15，所述的环形凹槽II15内安装径向充磁型永磁体II16，相邻的两个环形凹槽II15内的径向充磁型永磁体II16极性相反；所述的轴向充磁型永磁体I5和极齿6之间设置有密封介质。

本实施例所述的混合供磁型端面式磁性流体密封装置还包括卡簧14、隔磁环、轴承10、定位环，所述的卡簧14设置两个，分别位于左极靴环4的右侧和右极靴环7的左侧，用于对极靴环进行轴向定位，两个卡簧14之间存在间隙；所述的隔磁环和轴承10依次安装在右极靴环7右侧的轴1上；所述的轴承10设置两个，两个轴承之间设置定位环。

所述的左极靴环4的左端面上设置环形凹槽III3，在环形凹槽III3内安装橡胶圈。

所述的隔磁环包括内隔磁环9和外隔磁环8，内隔磁环9安装于轴上，外隔磁环8安装于外壳2的内壁上，内隔磁环9的外壁与外隔磁环8的内壁之间存在间隙，内隔磁环9和外隔磁环8的轴向长度相等。

所述的定位环包括内定位环12和外定位环13，内定位环12安装于轴上，外定位环13安装于外壳2的内壁上，内定位环12的外壁和外定位环13的内壁之间存在间隙，内定位环12和外定位环13的轴向长度相等。

所述的左极靴环4上的环形凹槽I17的个数为3个，环形凹槽I17的轴向深度为10mm，其径向高度为4mm。

所述的右极靴环7上的极齿6个数为3个，极齿6的径向高度为4mm。

所述的右极靴环7上的环形凹槽II15的个数为2个，环形凹槽II15的轴向深度为10mm，其径向高度为4mm。

所述的轴向充磁型永磁体I5与极齿6互相对应的端面之间的距离为1.5mm。

本实施例所述的混合供磁型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，一种混合供磁型端面式磁性流体密封装置，包括外壳2、左极靴环4、右极靴环7、永磁体；

所述的左极靴环4安装于轴1左前端的外壁上，所述的右极靴环7安装于左极靴环4之后的轴1的外壁上；

所述的左极靴环4的右端面沿轴1的轴向设有五个环形凹槽I17，所述的环形凹槽I17内有轴向充磁型永磁体I5，所述的相邻的两个环形凹槽I17中的轴向充磁型永磁体I5的极性相反；所述的右极靴环7的左端面上设置有与环形凹槽I17数量一致的极齿6，所述的极齿6沿轴1的轴向设置，对应环形凹槽I17的位置；所述的极齿6之间为环形凹槽II15，所述的环形凹槽II15内安装径向充磁型永磁体II16，相邻的两个环形凹槽II15内的径向充磁型永磁体II16极性相反；所述的轴向充磁型永磁体I5和极齿6之间设置有密封介质。

本实施例所述的混合供磁型端面式磁性流体密封装置还包括卡簧14、隔磁环、轴承10、定位环，所述的卡簧14设置两个，分别位于左极靴环4的右侧和右极靴环7的左侧，用于对极靴环进行轴向定位，两个卡簧14之间存在间隙；所述的隔磁环和轴承10依次安装在右极靴环7右侧的轴1上；所述的轴承10设置两个，两个轴承之间设置定位环。

所述的左极靴环4的左端面上设置环形凹槽III3，在环形凹槽III3内安装橡胶圈。

所述的隔磁环包括内隔磁环9和外隔磁环8，内隔磁环9安装于轴上，外隔磁环8安装于外壳2的内壁上，内隔磁环9的外壁与外隔磁环8的内壁之间存在间隙，内隔磁环9和外隔磁环8的轴向长度相等。

所述的定位环包括内定位环12和外定位环13，内定位环12安装于轴上，外定位环13安装于外壳2的内壁上，内定位环12的外壁和外定位环13的内壁之间存在间隙，内定位环12和外定位环13的轴向长度相等。

所述的左极靴环4上的环形凹槽I17的个数为5个，环形凹槽I17的轴向深度为20mm，其径向高度为6mm。

所述的右极靴环7上的极齿6个数为5个，极齿6的径向高度为6mm。

所述的右极靴环7上的环形凹槽II15的个数为1-7个，环形凹槽II15的轴向深度为20mm，其径向高度为6mm。

所述的轴向充磁型永磁体I5与极齿6互相对应的端面之间的距离为3mm。

本实施例所述的混合供磁型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4

如图1所示，一种混合供磁型端面式磁性流体密封装置，包括外壳2、左极靴环4、右极靴环7、永磁体；

所述的左极靴环4安装于轴1左前端的外壁上，所述的右极靴环7安装于左极靴环4之后的轴1的外壁上；

所述的左极靴环4的右端面沿轴1的轴向设有八个环形凹槽I17，所述的环形凹槽I17内有轴向充磁型永磁体I5，所述的相邻的两个环形凹槽I17中的轴向充磁型永磁体I5的极性相反；所述的右极靴环7的左端面上设置有与环形凹槽I17数量一致的极齿6，所述的极齿6沿轴1的轴向设置，对应环形凹槽I17的位置；所述的极齿6之间为环形凹槽II15，所述的环形凹槽II15内安装径向充磁型永磁体II16，相邻的两个环形凹槽II15内的径向充磁型永磁体II16极性相反；所述的轴向充磁型永磁体I5和极齿6之间设置有密封介质。

本实施例所述的混合供磁型端面式磁性流体密封装置还包括卡簧14、隔磁环、轴承10、定位环，所述的卡簧14设置两个，分别位于左极靴环4的右侧和右极靴环7的左侧，用于对极靴环进行轴向定位，两个卡簧14之间存在间隙；所述的隔磁环和轴承10依次安装在右极靴环7右侧的轴1上；所述的轴承10设置两个，两个轴承之间设置定位环。

所述的左极靴环4的左端面上设置环形凹槽III3，在环形凹槽III3内安装橡胶圈。

所述的隔磁环包括内隔磁环9和外隔磁环8，内隔磁环9安装于轴上，外隔磁环8安装于外壳2的内壁上，内隔磁环9的外壁与外隔磁环8的内壁之间存在间隙，内隔磁环9和外隔磁环8的轴向长度相等。

所述的定位环包括内定位环12和外定位环13，内定位环12安装于轴上，外定位环13安装于外壳2的内壁上，内定位环12的外壁和外定位环13的内壁之间存在间隙，内定位环12和外定位环13的轴向长度相等。

所述的左极靴环4上的环形凹槽I17的个数为8个，环形凹槽I17的轴向深度为30mm，其径向高度为8mm。

所述的右极靴环7上的极齿6个数为8个，极齿6的径向高度为8mm。

所述的右极靴环7上的环形凹槽II15的个数为7个，环形凹槽II15的轴向深度为0.7-30mm，其径向高度为8mm。

所述的轴向充磁型永磁体I5与极齿6互相对应的端面之间的距离为5mm。

本实施例所述的混合供磁型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)

1.一种混合供磁型端面式磁性流体密封装置，包括外壳（2）、左极靴环（4）、右极靴环（7）、永磁体；其特征在于：

所述的左极靴环（4）安装于轴（1）左前端的外壁上，所述的右极靴环（7）安装于左极靴环（4）之后的轴（1）的外壁上；

所述的左极靴环（4）的右端面沿轴（1）的轴向设有两个以上的环形凹槽I（17），所述的环形凹槽I（17）内有轴向充磁型永磁体I（5），所述的相邻的两个环形凹槽I（17）中的轴向充磁型永磁体I（5）的极性相反；所述的右极靴环（7）的左端面上设置有与环形凹槽I（17）数量一致的极齿（6），所述的极齿（6）沿轴（1）的轴向设置，对应环形凹槽I（17）的位置；所述的极齿（6）之间为环形凹槽II（15），所述的环形凹槽II（15）内安装径向充磁型永磁体II（16），相邻的两个环形凹槽II（15）内的径向充磁型永磁体II（16）极性相反；所述的轴向充磁型永磁体I（5）和极齿（6）之间设置有密封介质。

2.如权利要求1所述的混合供磁型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）设置两个，分别位于左极靴环（4）的右侧和右极靴环（7）的左侧，用于对极靴环进行轴向定位，两个卡簧（14）之间存在间隙。

3.如权利要求1所述的混合供磁型端面式磁性流体密封装置，其特征在于：还包括隔磁环、轴承（10）、定位环，所述的隔磁环和轴承（10）依次安装在右极靴环（7）右侧的轴（1）上；所述的轴承（10）设置两个，两个轴承之间设置定位环。

4.如权利要求3所述的混合供磁型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（9）和外隔磁环（8），内隔磁环（9）安装于轴上，外隔磁环（8）安装于外壳（2）的内壁上，内隔磁环（9）的外壁与外隔磁环（8）的内壁之间存在间隙，内隔磁环（9）和外隔磁环（8）的轴向长度相等。

5.如权利要求4所述的混合供磁型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（12）和外定位环（13），内定位环（12）安装于轴上，外定位环（13）安装于外壳（2）的内壁上，内定位环（12）的外壁和外定位环（13）的内壁之间存在间隙，内定位环（12）和外定位环（13）的轴向长度相等。

6.如权利要求1所述的混合供磁型端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的左极靴环（4）上的环形凹槽I（17）的个数为2-8个，环形凹槽I（17）的轴向深度为0.7-30mm，其径向高度为2-8mm。

7.如权利要求1所述的混合供磁型端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的右极靴环（7）上的极齿（6）个数为2-8个，极齿（6）的径向高度为2-8mm。

8.如权利要求1所述的混合供磁型端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的右极靴环（7）上的环形凹槽II（15）的个数为1-7个，环形凹槽II（15）的轴向深度为0.7-30mm，其径向高度为2-8mm。

9.如权利要求1所述的混合供磁型端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的轴向充磁型永磁体I（5）与极齿（6）互相对应的端面之间的距离为0.1-5mm。

10.如权利要求1所述的混合供磁型端面式磁性流体密封装置，其特征在于：所述的左极靴环（4）的左端面上设置环形凹槽III（3），在环形凹槽III（3）内安装橡胶圈。