CN107654657B - 一种混合齿剖分式磁流体密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合齿剖分式磁流体密封装置，包括阶梯轴、外壳、极靴环、分瓣式非导磁体环、永磁体环；所述的外壳的内壁上设有分瓣式非导磁体环，所述的阶梯轴套装于分瓣式非导磁体环的内环面内，阶梯轴的各个外圆面与分瓣式非导磁体环的各个内环面相互对应；所述的分瓣式非导磁体环的各个内环面上分别设有相互接触的极靴环和永磁体环，所述的极靴环和永磁体环与对应的阶梯轴的外圆面之间留有空隙；所述的极靴环上设有极齿，所述的极齿沿径向向阶梯轴的外圆面或端面延伸，与阶梯轴的外圆面或端面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中。本发明能够解决现有密封装置存在的耐压性能较低及密封装置内磁场漏磁的难题。

Description

一种混合齿剖分式磁流体密封装置
技术领域
本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种混合齿剖分式磁流体密封装置。
背景技术
当磁流体密封技术应用在高速重载及高精度密封环境中，密封间隙内的磁流体往往因为密封间隙过大而失效，同时磁流体密封装置常会产生漏磁现象，使磁场强度减弱，导致密封性能的降低，因此提高大间隙磁流体密封的耐压性能和减少磁流体密封内磁场的漏磁是当前研究的热点问题。
提高大间隙下磁流体密封耐压性能的方法之一是通过改进磁流体密封结构，如对比文献1(公开号为CN203926794U的专利)所述的密封装置。尽管以上文献所述的密封装置相对普通磁流体密封性能得到极大的提高，但其密封性能仍旧达不到高速重载等特殊工况的高密封性能要求。
磁流体密封是利用永磁体在密封间隙内产生磁场力将磁流体牢牢固定在密封间隙内，抵抗两侧的压差，从而达到密封的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合齿剖分式磁流体密封装置，从而解决现有密封装置存在的耐压性能较低及密封装置内磁场漏磁的难题，使得该密封技术成功应用于高速重载等领域中。
本发明的技术方案如下：
所述的混合齿剖分式磁流体密封装置，包括阶梯轴、外壳、极靴环、分瓣式非导磁体环、永磁体环；
所述的外壳的内壁上设有分瓣式非导磁体环，所述的阶梯轴套装于分瓣式非导磁体环的内环面内，阶梯轴的各个外圆面与分瓣式非导磁体环的各个内环面相互对应；
所述的分瓣式非导磁体环的各个内环面上分别设有相互接触的极靴环和永磁体环，所述的极靴环和永磁体环与对应的阶梯轴的外圆面之间留有空隙；所述的极靴环上设有极齿，所述的极齿沿径向向阶梯轴的外圆面或端面延伸，与阶梯轴的外圆面或端面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中。
所述的阶梯轴包括中间轴和直径依次减小的多组次级轴，所述的次级轴沿中间轴的侧面排布，以中间轴的中间径向截面为分界左右对称。
所述的分瓣式非导磁体环的各个内环面上分别设有两个极靴环和一个永磁体环，所述的极靴环分别设于永磁体环的两侧。
所述的极齿包括轴向极齿和十字极齿；
所述的对应中间轴的两个极靴环上设置的均为轴向极齿，该轴向极齿沿径向向中间轴的外圆面延伸，与中间轴的外圆面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；
所述的对应次级轴的两个极靴环：远离中间轴方向上的极靴环设置的为轴向极齿，轴向极齿沿径向向次级轴的外圆面延伸，与次级轴的外圆面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；靠近中间轴方向上的极靴环设置的为十字极齿，十字极齿分别向次级轴的外圆面，以及次级轴或中间轴的端面延伸，与该外圆面和该端面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中。
所述的次级轴包括二级轴和三级轴，所述的中间轴的左右两侧分别依次设置二级轴和三级轴，所述的中间轴、二级轴、三级轴的直径依次减小；
所述的分瓣式非导磁体环的内环面上设有内环面I、内环面II、内环面III，所述的内环面I对应中间轴的外圆面，所述的内环面II对应二级轴的外圆面，所述的内环面III对应三级轴的外圆面。
所述的中间轴的两侧分别设置有直径依次递减的1-5组次级轴。
所述的混合齿剖分式磁流体密封装置，还包括左轴承和右轴承，所述的左轴承和右轴承分别设于分瓣式非导磁体环的两侧，套装于阶梯轴上。
所述的分瓣式非导磁体环的外圆面两侧上分别开设有设有凹槽，所述的凹槽内设有密封圈。
所述的永磁体为轴向充磁型永磁体。
本发明通过设计一种阶梯式转轴和分瓣式非导磁体，与阶梯轴的各个外圆面单独形成磁流体密封，各级阶梯轴组合形成不同纬度的磁流体密封，从而实现立体的多方位磁密封，大大加强了磁路中的磁通量，减少了在密封时磁场的漏磁，提高了大间隙条件下磁流体密封的耐压能力和密封可靠性，扩大了其安全工作范围。
本发明优选方案设置普通极齿和十字极齿相结合的方式，在普通极齿、十字形极齿与阶梯轴形成的径向和轴向密封间隙内注入磁流体，从而实现一种混合齿剖分式磁流体密封装置。进一步提升了磁流体密封效果，减少了在密封时磁场的漏磁，进一步提高了大间隙条件下磁流体密封的耐压能力和密封可靠性。
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-阶梯轴，2-外壳，3-极靴环，4-分瓣式非导磁体环，5-永磁体环，6-极齿，7-十字极齿，8-内环面I，9-内环面II，10-内环面III，11-左轴承，12-右轴承，13-凹槽，14-密封圈。
101-中间轴，102-二级轴，103-三级轴。
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， 所述的混合齿剖分式磁流体密封装置，包括阶梯轴1、外壳2、极靴环3、分瓣式非导磁体环4、永磁体环5；
所述的外壳2的内壁上设有分瓣式非导磁体环5，所述的阶梯轴1套装于分瓣式非导磁体环5的内环面内，阶梯轴1的各个外圆面与分瓣式非导磁体环5的各个内环面相互对应；
所述的分瓣式非导磁体环5的各个内环面上分别设有相互接触的极靴环3和永磁体环5，所述的极靴环3和永磁体环5与对应的阶梯轴1的外圆面之间留有空隙；所述的极靴环3上设有极齿，所述的极齿沿径向向阶梯轴1的外圆面或端面延伸，与阶梯轴1的外圆面或端面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中。
所述的阶梯轴1包括中间轴101和直径依次减小的多组次级轴，所述的次级轴沿中间轴101的侧面排布，以中间轴101的中间径向截面为分界左右对称。
所述的分瓣式非导磁体环5的各个内环面上分别设有两个极靴环3和一个永磁体环5，所述的极靴环3分别设于永磁体环5的两侧。
所述的极齿包括轴向极齿6和十字极齿7；
所述的对应中间轴101的两个极靴环3上设置的均为轴向极齿6，该轴向极齿6沿径向向中间轴101的外圆面延伸，与中间轴101的外圆面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；
所述的对应次级轴的两个极靴环3：远离中间轴101方向上的极靴环3设置的为轴向极齿6，轴向极齿6沿径向向次级轴的外圆面延伸，与次级轴的外圆面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；靠近中间轴101方向上的极靴环3设置的为十字极齿7，十字极齿7分别向次级轴的外圆面，以及次级轴或中间轴101的端面延伸，与该外圆面和该端面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中。
所述的次级轴包括二级轴102和三级轴103，所述的中间轴101的左右两侧分别依次设置二级轴102和三级轴103，所述的中间轴101、二级轴102、三级轴103的直径依次减小；
所述的分瓣式非导磁体环5的内环面上设有内环面I8、内环面II9、内环面III10，所述的内环面I8对应中间轴101的外圆面，所述的内环面II9对应二级轴102的外圆面，所述的内环面III10对应三级轴103的外圆面。
所述的中间轴101的两侧分别设置有直径依次递减的2组次级轴。
所述的混合齿剖分式磁流体密封装置，还包括左轴承11和右轴承12，所述的左轴承11和右轴承12分别设于分瓣式非导磁体环3的两侧，套装于阶梯轴1上。
所述的分瓣式非导磁体环3的外圆面两侧上分别开设有设有凹槽13，所述的凹槽13内设有密封圈14。
所述的永磁体5为轴向充磁型永磁体。

Claims (5)

1.一种混合齿剖分式磁流体密封装置，包括阶梯轴（1）、外壳（2）、极靴环（3）、分瓣式非导磁体环（4）、永磁体环（5），其特征在于：
所述的外壳（2）的内壁上设有分瓣式非导磁体环（4），所述的阶梯轴（1）套装于分瓣式非导磁体环（4）的内环面内，阶梯轴（1）的各个外圆面与分瓣式非导磁体环（4）的各个内环面相互对应；
所述的分瓣式非导磁体环（4）的各个内环面上分别设有相互接触的极靴环（3）和永磁体环（5），所述的极靴环（3）和永磁体环（5）与对应的阶梯轴（1）的外圆面之间留有空隙；所述的极靴环（3）上设有极齿，所述的极齿沿径向向阶梯轴（1）的外圆面或端面延伸，与阶梯轴（1）的外圆面或端面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；
所述的阶梯轴（1）包括中间轴（101）和直径依次减小的多组次级轴，所述的次级轴沿中间轴（101）的侧面排布，以中间轴（101）的中间径向截面为分界左右对称；
所述的分瓣式非导磁体环（4）的各个内环面上分别设有两个极靴环（3）和一个永磁体环（5），所述的极靴环（3）分别设于永磁体环（5）的两侧；
所述的极齿包括轴向极齿（6）和十字极齿（7）；
对应中间轴（101）的两个极靴环（3）上设置的均为轴向极齿（6），该轴向极齿（6）沿径向向中间轴（101）的外圆面延伸，与中间轴（101）的外圆面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；
对应次级轴的两个极靴环（3）：远离中间轴（101）方向上的极靴环（3）设置的为轴向极齿（6），轴向极齿（6）沿径向向次级轴的外圆面延伸，与次级轴的外圆面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；靠近中间轴（101）方向上的极靴环（3）设置的为十字极齿（7），十字极齿（7）分别向次级轴的外圆面，以及次级轴或中间轴（101）的端面延伸，与该外圆面和该端面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；
还包括左轴承（11）和右轴承（12），所述的左轴承（11）和右轴承（12）分别设于分瓣式非导磁体环（4）的两侧，套装于阶梯轴（1）上。
2.如权利要求1所述的混合齿剖分式磁流体密封装置，其特征在于：
所述的次级轴包括二级轴（102）和三级轴（103），所述的中间轴（101）的左右两侧分别依次设置二级轴（102）和三级轴（103），所述的中间轴（101）、二级轴（102）、三级轴（103）的直径依次减小；
所述的分瓣式非导磁体环（4）的内环面上设有内环面I（8）、内环面II（9）、内环面III（10），所述的内环面I（8）对应中间轴（101）的外圆面，所述的内环面II（9）对应二级轴（102）的外圆面，所述的内环面III（10）对应三级轴（103）的外圆面。
3.如权利要求1所述的混合齿剖分式磁流体密封装置，其特征在于：所述的中间轴（101）的两侧分别设置有直径依次递减的1-5组次级轴。
4.如权利要求1所述的混合齿剖分式磁流体密封装置，其特征在于：所述的分瓣式非导磁体环（4）的外圆面两侧上分别开设有设有凹槽（13），所述的凹槽（13）内设有密封圈（14）。
5.如权利要求1所述的混合齿剖分式磁流体密封装置，其特征在于：所述的永磁体环（5）为轴向充磁型永磁体。
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