CN107882999A - 一种磁源嵌入式磁流体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁源嵌入式磁流体密封装置，包括轴、外壳、极靴、磁流体和永磁体，其特征在于，轴穿过并延伸至外壳的两端之外，外壳的内表面设置有至少两个极靴，极靴为圆环状结构，相邻两个极靴之间设置有环状的第一永磁体，第一永磁体为轴向充磁型永磁体，轴穿过极靴的内孔，极靴的内圆面具有多个并列的第一环形凹槽，第一环形凹槽内设置有环形的第二永磁体，第二永磁体为径向充磁型永磁体，相邻的两个第二永磁体的磁力线相反，第二永磁体和轴之间具有密封间隙，密封间隙内设有磁流体。本发明使得磁流体密封耐压能力大大增强，克服现有密封装置无法实现高速重载等特殊工况下高密封性能要求的难题。

Description

一种磁源嵌入式磁流体密封装置

技术领域

本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种可在高速重载工况下保持良好密封性能的磁源嵌入式磁流体密封装置。

背景技术

磁流体密封装置, 当应用在高速重载及高精度密封环境中，密封间隙内的磁性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，因此提高大间隙磁性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仍需解决的的热点问题.

提高大间隙下磁性流体密封耐压性能的方法之一是通过改进磁性流体密封结构，如对比文献 (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性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；本发明的目的是提供一种用永磁体充当径向极齿的阶梯式磁流体的密封装置，能够解决磁流体密封耐压性能低的难题，使得这种密封技术能够在高速重载领域中能够发挥良好的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁源嵌入式磁流体密封装置，从而解决现有密封装置存在的耐压性能较低的难题，使得该密封技术成功应用于高速重载等领域中。

一种磁源嵌入式磁流体密封装置，包括轴、外壳、极靴、磁流体和永磁体，其特征在于，所述轴穿过并延伸至外壳的两端之外，所述外壳的内表面设置有至少两个极靴，所述极靴为圆环状结构，相邻两个极靴之间设置有环状的第一永磁体，所述第一永磁体为轴向充磁型永磁体，所述轴穿过所述极靴的内孔，所述极靴的内圆面具有多个并列的第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内设置有环形的第二永磁体，所述第二永磁体为径向充磁型永磁体，相邻的两个第二永磁体的磁力线相反，所述第二永磁体和所述轴之间具有密封间隙，所述密封间隙内设有所述磁流体。

进一步地，所述轴上位于相邻两个所述极靴之间还具有阶梯，所述阶梯的直径大于轴的直径，所述极靴对应于所述阶梯的轴肩设置有并列的多个环状的轴向极齿，所述阶梯两侧的所述轴肩上均对应于所述轴向极齿设置有环状的第二环形凹槽，所述第二环形凹槽内设置有第三永磁体，所述第三永磁体为轴向充磁型永磁体，径向方向和轴向方向上相邻的两个第三永磁体的磁力线均相反，所述轴向极齿和第三永磁体之间具有密封间隙，所述密封间隙内设有所述磁流体。

进一步地，所述第二永磁体的内径小于所述极靴的内径。

进一步地，所述的第二永磁体、第三永磁体均为分瓣式的永磁体，由多块大小相等的分瓣组成。

进一步地，所述极靴的外圆面上的凹槽内设置有密封圈，所述密封圈用于密封极靴外圆面和外壳内表面之间的间隙。

进一步地，还包括两个轴承和两个隔磁环，所述的两个隔磁环分别设在最左侧的极靴的左端面和最右侧的极靴的右端面上，两个轴承安装于轴上，分别设在左侧隔磁环的左侧和右侧隔磁环的右侧，轴承的外圈与外壳的内表面接触。

进一步地，所述第一永磁体的数量为2-6个。

进一步地，所述密封间隙的大小为0.05-3mm。

进一步地，所述轴向极齿的截面分别为正方形或长方形。

进一步地，所述极靴的轴向极齿并列设置有2-8个。

本发明通过将极靴内环面上的凹槽内安装(嵌入)径向永磁体，同时在轴中间位置径向方向开设凹槽，凹槽内设置(嵌入)轴向充磁永磁体，并与极靴端面上开设的极齿相配合，在径向和轴向密封间隙内注入磁流体，从而实现一种磁源嵌入式磁流体密封装置。该发明通过这样的设计可以大大减少磁回路的长度，增加密封间隙内的磁场强度，同时也能够减少磁性流体的损失量，大大提高了磁性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。

附图说明

图1为本发明磁源嵌入式磁流体密封装置示意图。

图中：轴1、外壳2、轴承3、隔磁环4、端盖5、极靴6、密封圈7、第一永磁体8、第二永磁体9、阶梯10、轴向极齿11、第三永磁体12。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

参见图1，一种磁源嵌入式磁流体密封装置，包括轴1、外壳2、极靴6、磁流体和第一永磁体8，所述轴1穿过并延伸至外壳2的两端之外，所述外壳2的内表面设置有至少两个极靴6，所述极靴6为圆环状结构，相邻两个极靴6之间设置有环状的第一永磁体8，所述第一永磁体8为轴向充磁型永磁体，所述轴1穿过所述极靴6的内孔，所述极靴6的内圆面具有多个轴向方向上并列的第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内设置有环形的第二永磁体9，所述第二永磁体9为径向充磁型永磁体，相邻的两个第二永磁体9的磁力线相反，所述第二永磁体9和所述轴1之间具有密封间隙，所述密封间隙内设有所述磁流体。图1中示出了具有两个极靴6和一个第一永磁体8的情形，但是极靴6和第一永磁体8均可以沿着轴向设置有两个以上，相邻两个极靴6之间设置第一永磁体8。轴1的材料优选为2cr13不锈钢，外壳2的材料优选为非导磁不锈钢，极靴6的材料优选为2cr13不锈钢。

进一步地，所述第二永磁体9的内径小于所述极靴6的内径。

进一步地，所述轴1上位于相邻两个所述极靴6之间还具有阶梯10，所述阶梯10的直径大于轴1的直径，所述极靴6对应于所述阶梯10的轴肩设置有径向方向上并列的多个环状的轴向极齿11，所述阶梯10两侧的所述轴肩上均对应于所述轴向极齿11设置有环状的第二环形凹槽，所述第二环形凹槽内设置有第三永磁体12，所述第三永磁体12为轴向充磁型永磁体，径向方向和轴向方向上相邻的两个第三永磁体12的磁力线均相反，所述轴向极齿11和第三永磁体12之间具有密封间隙，所述密封间隙内设有所述磁流体。本发明通过多个极靴、多个永磁体形成多重磁流体密封，每一个极靴又形成两个方位的磁流体密封，大大地增强了密封的效果，从而使得磁流体密封耐压能力大大增强。

进一步地，所述的第二永磁体9、第三永磁体12均为分瓣式的永磁体，由多块大小相等的分瓣组成；所述极靴6为分瓣式的极靴，由多块大小相等的分瓣组成。

进一步地，所述极靴6的外圆面上的凹槽内设置有密封圈7，所述密封圈7用于密封极靴6外圆面和外壳内表面之间的间隙。

进一步地，磁源嵌入式磁流体密封装置还包括两个轴承3和两个隔磁环4，所述的两个隔磁环4分别设在最左侧的极靴6的左端面和最右侧的极靴6的右端面上，两个轴承3安装于轴1上，分别设在左侧隔磁环4的左侧和右侧隔磁环4的右侧，轴承3的外圈与外壳2的内表面接触。

进一步地，所述密封间隙的大小为0.05-3mm。

进一步地，所述轴向极齿11的截面分别为正方形或长方形。

进一步地，所述极靴的轴向极齿11并列设置有2-8个，设置在所述极靴6上的第二永磁体9的数量为2-8。

本发明的磁源嵌入式磁流体密封装置，其安装过程如下：将密封圈7安装在极靴6外圆面上的凹槽内，将第二永磁体9安装在极靴6内圆面上第一环形凹槽内，将多个极靴6和第一永磁体8分别对应于阶梯10安装在轴1上，将磁流体注入第二永磁体9与轴1、轴向极齿12与第三永磁体12形成的密封间隙内，将隔磁环4、轴承3分别安装在左右两侧的极靴6的外侧形成密封组件，将密封组件安装在外壳2内，左侧的轴承3的外圈抵接于外壳2的定位部，右侧的轴承3的外圈抵接与端盖5，端盖5与外壳2的内表面螺纹连接，实现一种多磁源阶梯式磁流体密封。

最后应说明的是：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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种磁源嵌入式磁流体密封装置，包括轴、外壳、极靴、磁流体和永磁体，其特征在于，所述轴穿过并延伸至外壳的两端之外，所述外壳的内表面设置有至少两个极靴，所述极靴为圆环状结构，相邻两个极靴之间设置有环状的第一永磁体，所述第一永磁体为轴向充磁型永磁体，所述轴穿过所述极靴的内孔，所述极靴的内圆面具有多个并列的第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内设置有环形的第二永磁体，所述第二永磁体为径向充磁型永磁体，相邻的两个第二永磁体的磁力线相反，所述第二永磁体和所述轴之间具有密封间隙，所述密封间隙内设有所述磁流体。

2.根据权利要求1所述的一种磁源嵌入式磁流体密封装置，其特征在于，所述轴上位于相邻两个所述极靴之间还具有阶梯，所述阶梯的直径大于轴的直径，所述极靴对应于所述阶梯的轴肩设置有并列的多个环状的轴向极齿，所述阶梯两侧的所述轴肩上均对应于所述轴向极齿设置有环状的第二环形凹槽，所述第二环形凹槽内设置有第三永磁体，所述第三永磁体为轴向充磁型永磁体，径向方向和轴向方向上相邻的两个第三永磁体的磁力线均相反，所述轴向极齿和第三永磁体之间具有密封间隙，所述密封间隙内设有所述磁流体。

3.根据权利要求1所述的一种磁源嵌入式磁流体密封装置，其特征在于，所述第二永磁体的内径小于所述极靴的内径。

4.根据权利要求2所述的一种磁源嵌入式磁流体密封装置，其特征在于，所述的第二永磁体、第三永磁体均为分瓣式的永磁体，由多块大小相等的分瓣组成。

5.根据权利要求1所述的一种磁源嵌入式磁流体密封装置，其特征在于，所述极靴的外圆面上的凹槽内设置有密封圈，所述密封圈用于密封极靴外圆面和外壳内表面之间的间隙。

6.根据权利要求1所述的一种磁源嵌入式磁流体密封装置，其特征在于，还包括两个轴承和两个隔磁环，所述的两个隔磁环分别设在最左侧的极靴的左端面和最右侧的极靴的右端面上，两个轴承安装于轴上，分别设在左侧隔磁环的左侧和右侧隔磁环的右侧，轴承的外圈与外壳的内表面接触。

7.根据权利要求1所述的一种磁源嵌入式磁流体密封装置，其特征在于，所述第一永磁体的数量为2-6个。

8.根据权利要求1所述的一种磁源嵌入式磁流体密封装置，其特征在于，所述密封间隙的大小为0.05-3mm。

9.根据权利要求1所述的一种磁源嵌入式磁流体密封装置，其特征在于，所述轴向极齿的截面分别为正方形或长方形。

10.根据权利要求1所述的一种磁源嵌入式磁流体密封装置，其特征在于，所述极靴的轴向极齿并列设置有2-8个。