CN107830177A - 一种磁流体密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁流体密封装置，包括两端开口的外壳、密封组件和用于将密封组件压紧于外壳内的端盖；所述密封组件包括轴，所述轴通过轴承可转动地安装于外壳内，轴包括至少一个凹进部，轴的外侧安装有分瓣式极靴，凹进部位于分瓣式极靴围成的腔体内，所述分瓣式极靴的内壁形状与轴相应部分的外形相互匹配；分瓣式极靴上设有分别位于凹进部两侧的第一永磁体和第二永磁体；所述分瓣式极靴的内壁与轴的外壁之间留有间隙，所述分瓣式极靴内壁开设有极齿。本发明的装配简单，结构简单，磁流体密封耐压能力强；装置的二次承压能力和自修复能力强，在大间隙条件下的耐压能力和密封可靠性好，安全工作范围大，可满足高速重载等场合需求。

Description

一种磁流体密封装置
技术领域
本发明涉及一种磁流体密封装置。
背景技术
由于磁流体密封有着零泄漏、无磨损、低功耗等优点，目前在国外，它已经被广泛应用于真空密封、有毒气体密封和防尘等，解决了很多高密封要求的工程问题。磁流体的研究与应用有着广阔的应用前景，在许多未知的领域还有待开发。密封间隙内的磁性流体往往因为密封间隙过大而失效，因此提高大间隙条件下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增加磁流体密封磁路中极齿的数量并改进极靴的形状，如对比文献1(公开号为 CN205117706U的专利)所述的密封装置和对比文献2(公开号为 CN202332310U的专利)所述的密封装置。尽管以上文献所述的两种密封装置相对普通磁性流体密封性能得到极大的提高，但现有密封结构的密封性能仍有进一步提高的空间。
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。
相对普通单磁源磁性流体密封而言，有的现有密封装置改变轴为圆弧轴，增加了极齿的数量与轴的接触面积，同时使得磁液不容易流失，增加磁场力强度从而使得密封性能得到极大的提高，但使得轴的加工变得困难，且依旧满足不了高速重载场合较高密封性能的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁流体密封装置，从而解决现有单磁源磁流体密封装置存在的耐压性能低的难题，使得该密封技术成功应用于高速重载等领域中。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种磁流体密封装置，包括两端开口的外壳、密封组件和用于将密封组件压紧于外壳内的端盖；所述密封组件包括轴，所述轴通过轴承转动地安装于外壳内，所述轴包括至少一个凹进部，该凹进部的直径沿轴向先减小后增大，轴的外侧安装有分瓣式极靴，所述凹进部位于分瓣式极靴围成的腔体内，所述分瓣式极靴的内壁形状与轴相应部位的外形相互匹配；所述分瓣式极靴上设有分别位于凹进部两侧的第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体和第二永磁体相邻侧的磁极相同；所述分瓣式极靴与轴之间留有间隙，所述分瓣式极靴内壁上和/或轴上与分瓣式极靴内壁相对应的部位开设有极齿。
进一步地，所述凹进部的外壁为向轴的中心轴线凹进的环状曲面，形成凹圆弧结构，该结构与分瓣式极靴内壁形状匹配，两者共同形成凹圆弧轴磁流体密封结构。
进一步地，所述环状曲面的曲率半径为1-20mm，优选为5-15mm。
进一步地，所述第一永磁体的数量为2-10个；进一步地，所述第二永磁体的数量为2-10个。
进一步地，所述极齿包括第一极齿和/或第二极齿，第一极齿设置于第一永磁体和第二永磁体外侧的分瓣式极靴内壁上和/或轴上与分瓣式极靴内壁相对应的部分，第二极齿设置于凹进部的外壁上和/或分瓣式极靴内壁与凹进部外壁相对应的部分。优选地，所述极齿包括第一极齿和第二极齿。其中，第一永磁体和第二永磁体外侧是指第一永磁体和第二永磁体远离凹进部的一侧。
进一步地，所述极齿包括1-20个第二极齿，优选为5-15个。
进一步地，所述极齿为方形极齿，优选为正方形极齿，正方形极齿容易加工，而且密封耐压能力强。
进一步地，所述凹进部与分瓣式极靴之间的间隙大小为0.05-5mm，优选为0.1-4mm。
进一步地，所述分瓣式极靴的外壁上设有多个沿轴向分布的环状凹槽，所述环状凹槽内设有密封圈。优选地，密封圈的数量为2-10个。
进一步地，所述分瓣式极靴左、右两侧的壳体内分别设有第一隔磁环和第二隔磁环。
进一步地，所述分瓣式极靴包括多块子极靴，所述多块子极靴依次组合形成与轴、壳体匹配的分瓣式极靴。
进一步地，所述轴承的数量为两个，分别为第一轴承和第二轴承，且分别设置于分瓣式极靴左、右两侧。显然，本发明的轴承数量也可为两个以上，可根据需要设定。
进一步地，所述端盖可拆卸地固定于外壳右端。优选地，所述端盖通过螺纹固定于外壳右端。
优选地，可在分瓣式极靴内壁的内圆环面和向轴的中心轴线凸起的环状曲面上开设极齿，同时将永磁体嵌入在极靴内，在分瓣式极靴与轴形成的径向和圆弧形方向密封间隙内注入磁流体，从而实现一种凹圆弧轴磁流体密封。
本发明在普通磁流体密封基础上，通过设计带有凹进部的轴的特殊结构，改进极靴上的极齿的分布形式，从而使得装配简单，结构简单，使得磁流体密封耐压能力大大增强；带凹进部轴的密封结构可减小密封失效时磁流体的损失，增加密封装置的二次承压能力和自修复能力；进一步提高大间隙条件下磁性流体密封装置的耐压能力和密封可靠性，扩大其安全工作范围，使之能满足高速重载等场合需求。
附图说明
图1是本发明第一种实施方式的磁流体密封装置的剖面结构示意图。
图2是沿图1中A-A线的剖视图。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
如图1所示，一种磁流体密封装置，包括两端开口的外壳2、密封组件和用于将密封组件压紧于外壳2内的端盖10；所述密封组件包括轴1，所述轴1通过轴承可转动地安装于外壳2内，所述轴1包括至少一个凹进部101，该凹进部101的直径沿轴向先减小后增大，轴1的外侧安装有分瓣式极靴8，所述凹进部101位于分瓣式极靴8围成的腔体内，所述分瓣式极靴8的内壁形状与轴1相应部分的外形相互匹配；所述分瓣式极靴8上设有分别位于凹进部101两侧的第一永磁体7和第二永磁体11，所述第一永磁体7和第二永磁体11相邻侧的磁极相同；所述分瓣式极靴8的内壁与轴1的外壁之间留有间隙，所述分瓣式极靴8内壁上开设有极齿。
其中，所述凹进部101的外壁为向轴的中心轴线凹进的环状曲面，所述环状曲面的曲率半径为5mm。
所述极齿包括第一极齿6和第二极齿9，第一极齿6设置于第一永磁体7和第二永磁体11外侧的分瓣式极靴8内壁上，第二极齿9设置于分瓣式极靴8内壁与凹进部101外壁相对应的部分。
所述凹进部101与分瓣式极靴8之间的间隙大小为0.3mm。
所述分瓣式极靴8的外壁上设有2个沿轴向分布的环状凹槽，所述2个环状凹槽内分别设有从左至右依次分布的第一密封圈5和第二密封圈10。
所述分瓣式极靴8左、右两侧的壳体内分别设有第一隔磁环4和第二隔磁环12。
如图2所示，所述分瓣式极靴8包括上、下2块子极靴，所述2块子极靴组合形成与轴1、壳体2匹配的分瓣式极靴8。
所述轴承的数量为两个，分别为第一轴承3和第二轴承13，且分别设置于分瓣式极靴8左、右两侧。
所述端盖14通过螺纹固定于外壳2右端。
本实施例的磁流体密封装置的装配过程如下：
（1）先将第一永磁体7、第二永磁体11同时安装在轴1外侧相应的位置固定；
（2）将分瓣式极靴8的两块子极靴从轴1上、下两侧同时安装到轴1外侧相应的位置；
（3）将第一密封圈5、第二密封圈10同时安装在分瓣式极靴8外圆面上的环状凹槽内；
（4）将磁流体注入在分瓣式极靴8与轴1形成的密封间隙内；
（5）将第一隔磁环4、第一轴承3从轴的左侧安装在轴1上；
（6）将第二隔磁环12、第二轴承13从轴的右侧安装在轴1上，形成密封组件；
（7）将密封组件安装在外壳2内，通过端盖14与外壳2的螺纹连接压紧第二轴承13的外圈；实现一种凹圆弧轴磁流体密封。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种磁流体密封装置，包括两端开口的外壳（2）、密封组件和用于将密封组件压紧于外壳（2）内的端盖（10）；所述密封组件包括轴（1），所述轴（1）通过轴承转动地安装于外壳（2）内，其特征在于，所述轴（1）包括至少一个凹进部（101），该凹进部（101）的直径沿轴向先减小后增大，轴（1）的外侧安装有分瓣式极靴（8），所述凹进部（101）位于分瓣式极靴（8）围成的腔体内，所述分瓣式极靴（8）的内壁形状与轴（1）相应部位的外形相互匹配；所述分瓣式极靴（8）上设有分别位于凹进部（101）两侧的第一永磁体（7）和第二永磁体（11），所述第一永磁体（7）和第二永磁体（11）相邻侧的磁极相同；所述分瓣式极靴（8）与轴（1）之间留有间隙，所述分瓣式极靴（8）内壁上和/或轴（1）上与分瓣式极靴（8）内壁相对应的部位开设有极齿。
2.根据权利要求1所述的磁流体密封装置，其特征在于，所述凹进部（101）的外壁为向轴的中心轴线凹进的环状曲面。
3.根据权利要求2所述的磁流体密封装置，其特征在于，所述环状曲面的曲率半径为1-20mm。
4.根据权利要求1所述的磁流体密封装置，其特征在于，所述极齿包括第一极齿（6）和/或第二极齿（9），第一极齿（6）设置于第一永磁体（7）和第二永磁体（11）外侧的分瓣式极靴（8）内壁上和/或轴（1）上与分瓣式极靴（8）内壁相对应的部分，第二极齿（9）设置于凹进部（101）的外壁上和/或分瓣式极靴（8）内壁与凹进部（101）外壁相对应的部分。
5.根据权利要求1所述的磁流体密封装置，其特征在于，所述极齿为方形极齿。
6.根据权利要求1-5任一项所述的磁流体密封装置，其特征在于，所述凹进部（101）与分瓣式极靴（8）之间的间隙大小为0.05-5mm。
7.根据权利要求1-5任一项所述的磁流体密封装置，其特征在于，所述分瓣式极靴（8）的外壁上设有多个沿轴向分布的环状凹槽，所述环状凹槽内设有密封圈。
8.根据权利要求1-5任一项所述的磁流体密封装置，其特征在于，所述分瓣式极靴（8）左、右两侧的壳体内分别设有第一隔磁环（4）和第二隔磁环（12）。
9.根据权利要求1-5任一项所述的磁流体密封装置，其特征在于，所述轴承的数量为两个，分别为第一轴承（3）和第二轴承（13），且分别设置于分瓣式极靴（8）左、右两侧。
10.根据权利要求1-5任一项所述的磁流体密封装置，其特征在于，所述端盖（14）可拆卸地固定于外壳（2）右端。
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