CN107906208B - 一种凸圆弧型磁流体密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种凸圆弧型磁流体密封装置，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，所述轴位于所述外壳内的部分具有至少一个圆环，所述圆环的外圆面呈凸圆弧状，所述的外壳的内表面设置有至少两个极靴，相邻两个极靴之间设置有环状的永磁体，所述极靴为圆环状结构，位于所述圆环和外壳之间的极靴的内圆面呈凹圆弧状，所述极齿和轴之间的密封间隙内设有所述磁流体。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

一种凸圆弧型磁流体密封装置
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凸圆弧型磁流体密封装置。
背景技术
磁流体密封相比较于传统的机械密封，有其特有的优点，实现了无泄漏、无磨损密封，并且能使用在高速转动的工况下，其特点主要包括:密封程度高，在压差允许范围内及静态、动态两种情况下，基本可以实现完全无泄漏密封;磁流体密封状况下，动件与静件之间不直接接触，属于非接触式密封，无机械磨损，且寿命长，磁流体易补充;密封的同时又有润滑作用，故无需外加润滑系统;密封两边都可以受压，密封没有方向性，防内漏和外漏一样有效;对轴的跳动、偏心和表面光洁度等要求都不高;对环境没有特殊要求，也不产生污染，可用于防尘、压差和真空密封;磁流体密封具有破裂自修复的特性;磁流体密封可靠性高，使用年限长。但是，尽管磁流体密封可以解决无泄漏，高速密封等传统难以解决的问题，但是磁流体密封仍然存在问题。磁流体由于其本身的性质和在各个不同领域的应用，使得磁流体密封具有很大的发展空间。
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磁源的数量并改进极靴的形状，如对比文献1(公开号为 CN204387332U的专利)所述的密封装置和对比文献2(公开号为 CN105351738A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；本发明的目的是提供一种凸圆弧型磁流体密封装置，从而解决现有单磁源磁流体密封装置和多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。
发明内容
本发明的目的是提供一种凸圆弧型磁流体密封装置，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。
一种凸圆弧型磁流体密封装置，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，所述轴位于所述外壳内的部分具有至少一个圆环，所述圆环的外圆面呈凸圆弧状，所述的外壳的内表面设置有至少两个极靴，所述的极靴设于对应环的位置上，或者设于对应圆环的两侧的位置上，相邻两个极靴之间设置有环状的永磁体，所述极靴为圆环状结构，位于所述圆环和外壳之间的极靴的内圆面呈凹圆弧状，所述极齿和轴之间的密封间隙内设有所述磁流体。
进一步地，所述极靴的内圆面和/或对应于极靴位置的轴的侧面上设置有环状的极齿，所述极齿和轴之间、极齿与极靴之间或者极齿之间具有密封间隙。
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，位于所述圆环和外壳之间的所述极靴为分瓣式的极靴，由多块大小相等的分瓣组成。
进一步地，位于所述圆环和外壳之间的所述极靴为分体式的极靴，由关于径向平面对称的两部分组成。
进一步地，所述凸圆弧型磁流体密封装置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，所述永磁体的数量为2-10个，所述永磁体为轴向充磁型永磁体，相邻的两个永磁体的磁力线方向相反。
进一步地，所述密封间隙的大小为0.05-5mm。
进一步地，所述极靴的极齿或轴对应于每个极靴设置的极齿并列设置有2-10个。
本发明在单级磁流体密封基础上，通过设置多级磁源及改进极靴上极齿的分布形式，改变转轴的结构，从而使得磁流体密封耐压能力大大增强；凸圆弧轴的密封结构可减小磁流体的损失，增加了密封装置的二次承压能力和自修复能力。进一步提高了大间隙条件下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为本发明凸圆弧型磁流体密封装置的结构示意图。
图中：轴1、外壳2、轴承3、隔磁环4、端盖5、极靴6、密封圈7、永磁体8、圆环9、极齿10。
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1-2，一种凸圆弧型磁流体密封装置，包括轴1、外壳2、极靴6、磁流体和永磁体8，其特征在于，所述轴1穿过并延伸至外壳2的两端之外，所述轴1位于所述外壳2内的部分具有至少一个圆环9，所述圆环9的外圆面呈凸圆弧状，所述的外壳2的内表面设置有至少两个极靴6，相邻两个极靴6之间设置有环状的永磁体8，所述极靴6为圆环状结构，位于所述圆环9和外壳2之间的极靴6的内圆面呈凹圆弧状，所述极靴6和轴1之间的密封间隙内设有所述磁流体。图1中示出了轴1具有两个圆环9的情况，密封装置除了对应于圆环9的位置设置有极靴6之外，也可以在对应于轴1的其他位置（如图1中圆环9的两侧）设置极靴6。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，所述极靴6的内圆面和/或对应于极靴6位置的轴1的侧面上设置有环状的极齿10，所述极齿10和轴1之间、极齿10与极靴6之间或者极齿10之间具有密封间隙。极齿起到聚磁作用，提高了密封效果。图1中示出了极靴6上具有极齿的情况，但是该极齿6也可以设置在轴1（圆环9）上，或者在轴1和极靴6上同时对应设置。
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2内表面之间的间隙。
进一步地，参见图2，位于所述圆环9和外壳2之间的所述极靴6为分瓣式的极靴，由多块大小相等的分瓣组成。
进一步地，位于所述圆环9和外壳2之间的所述极靴6为分体式的极靴，由关于径向平面对称的两部分组成，所述径向平面垂直于轴1的轴线。
进一步地，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安装于轴上，分别设在左侧隔磁环的左侧和右侧隔磁环的右侧，轴承3的外圈与外壳2的内表面接触。
进一步地，所述永磁体8的数量为2—10个，所述永磁体8为轴向充磁型永磁体，相邻的两个永磁体的磁力线方向相反。
进一步地，所述密封间隙的大小为0.05—5mm。
进一步地，所述极靴6的极齿10或轴对应于每个极靴6设置的极齿10并列设置有2—10个。
本发明的凸圆弧型磁流体密封装置，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，将多个极靴6和永磁体8分别对应于阶梯轴的阶梯设置顺序安装在轴1上，将磁流体注入极靴6与轴1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，实现一种凸圆弧型磁流体密封。
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。
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 (8)

1.一种凸圆弧型磁流体密封装置，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，所述轴位于所述外壳内的部分具有至少一个圆环，所述圆环的外圆面呈凸圆弧状，所述的外壳的内表面设置有至少两个极靴，所述的极靴设于对应环的位置上，或者设于对应圆环的两侧的位置上，相邻两个极靴之间设置有环状的永磁体，所述极靴为圆环状结构，位于所述圆环和外壳之间的极靴的内圆面呈凹圆弧状；
所述极靴的内圆面和/或对应于极靴位置的轴的侧面上设置有环状的极齿，所述极齿和轴之间、极齿与极靴之间或者极齿之间具有密封间隙；
所述极齿和轴之间的密封间隙内设有所述磁流体。
2.根据权利要求1所述的一种凸圆弧型磁流体密封装置，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。
3.根据权利要求1所述的一种凸圆弧型磁流体密封装置，其特征在于，位于所述圆环和外壳之间的所述极靴为分瓣式的极靴，由多块大小相等的分瓣组成。
4.根据权利要求1所述的一种凸圆弧型磁流体密封装置，其特征在于，位于所述圆环和外壳之间的所述极靴为分体式的极靴，由关于径向平面对称的两部分组成。
5.根据权利要求1所述的一种凸圆弧型磁流体密封装置，其特征在于，所述凸圆弧型磁流体密封装置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。
6.根据权利要求1所述的一种凸圆弧型磁流体密封装置，其特征在于，所述永磁体的数量为2-10个，所述永磁体为轴向充磁型永磁体，相邻的两个永磁体的磁力线方向相反。
7.根据权利要求1所述的一种凸圆弧型磁流体密封装置，其特征在于，所述密封间隙的大小为0.05-5mm。
8.根据权利要求1所述的一种凸圆弧型磁流体密封装置，其特征在于，所述极靴的极齿或轴对应于每个极靴设置的极齿并列设置有2-10个。
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