CN107956881B - 一种交错式磁流体密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种交错式磁流体密封装置，包括中空的壳体、转轴、第一永磁体，每一个第一永磁体两侧分别设有极靴，在转轴上周向开设有至少一个第三凹槽，每一个第三凹槽内设有第三永磁体；在每一个极靴的内圆面上周向开设有至少一个第四凹槽，每一个第四凹槽内设有第四永磁体；第三永磁体和第四永磁体是径向充磁型永磁环，且二者极性相反；第三永磁体的外圆面与极靴内圆面之间存在第三间隙；第四永磁体的内圆面与转轴外表面之间存在第四间隙；第三永磁体与第四永磁体沿轴向交替错开分布；第三、第四间隙处注有磁流体。本发明通过结构改进，增加了间隙内的磁场强度，提高了磁性流体密封的耐压能力和密封性能。

Description

一种交错式磁流体密封装置
技术领域
本发明属于密封技术，具体涉及一种交错式磁流体密封装置。
背景技术
磁流体密封具有密封件之间无固体摩擦、密封件使用寿命长、可实现零泄漏等优点。
现有的磁流体密封结构一般包括带中空腔的壳体、转轴，转轴和壳体之间设置永磁体和极靴进行磁流体密封，极靴内圈设有极齿。
该种结构主要存在如下缺陷：
1.在转轴外表面，进行磁流体密封的区域段均是光轴段，一旦磁流体发生泄漏，会导致完全泄漏，密封失效。
2.如果采用的是单级密封，则供磁能力弱，磁密封性能差，难以达到真空密封的要求；如果采用多级密封，能提高密封性能，但效果不明显，且达不到高速等场合的需求，适用范围窄。而且，采用多级密封会使得设备尺寸大，占用空间。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种具有高密封性能和高耐压性能的交错式磁流体密封装置。
本发明解决问题的技术方案是：一种交错式磁流体密封装置，包括中空的壳体、设置于壳体内腔的转轴，在转轴外表面与壳体内壁之间的径向方向上设有至少一个轴向充磁型第一永磁体，每一个第一永磁体两侧分别设有极靴，在转轴上周向开设有至少一个第三凹槽，每一个第三凹槽内设有第三永磁体；在每一个极靴的内圆面上周向开设有至少一个第四凹槽，每一个第四凹槽内设有第四永磁体；
所述第三永磁体和第四永磁体是径向充磁型永磁环，且二者极性相反；第三永磁体的外圆面伸出第三凹槽，第三永磁体的外圆面与极靴内圆面之间存在第三间隙；第四永磁体的内圆面伸出第四凹槽，第四永磁体的内圆面与转轴外表面之间存在第四间隙；
第三永磁体与第四永磁体沿轴向交替错开分布；
第三、第四间隙处注有磁流体。
上述方案中，第四永磁体充当了极靴的极齿角色，采用交错式的布置，一旦磁流体泄露，能够很好的阻挡磁流体，大大减少了磁流体的损失。而且第三、第四永磁体形成独立的磁回路，相对于现有技术增加了磁回路数量，增加了磁场强度，提高了磁密封性能和耐压性能。
进一步的，在转轴径向方向上、正对每一个第一永磁体的位置处设有盘状轴，盘状轴直径大于转轴直径，且盘状轴位于其所对应的第一永磁体两侧的极靴之间；
在每一个极靴的朝向盘状轴的端面上设有至少一个极齿，在盘状轴的端面上对应所述极齿位置处周向设有与极齿数量相同的第二永磁体；所述第二永磁体是轴向充磁型永磁环；第二永磁体与其所对应的极齿之间存在第二间隙，第二间隙处注有磁流体；
第二永磁体位于第一永磁体与其两侧的极靴构成的磁回路中，且第二永磁体的磁场方向与其所在的磁回路方向相同。
上述进一步改进的方案，通过设置第二永磁体，减少了第一永磁体的磁回路长度，增加了磁回路数量，增加了磁场强度，从而提高了磁性流体密封的耐压能力和密封性能，能够减少在密封失效时磁性流体的损失量。
盘状轴的设计，由于有台肩阻挡，一旦失效不会导致所有磁流体全泄漏，进一步减少了在密封失效时磁性流体的损失。
优选的，在每一个极靴的朝向盘状轴的端面上周向开设有与极齿数量相同的第二凹槽，所述第二永磁体埋设于第二凹槽内。
优选的，每一个极靴的极齿设有至少两个；与极齿对应的环状第二永磁体中，相邻两个第二永磁体的磁极的极性相反。
进一步的，在盘状轴上，距离第一永磁体最近的两个第二永磁体与第一永磁体的磁极的极性相反。
规定磁极的方向，是为了使增加的永磁体的磁场方向其所在的磁回路方向相同，以增强磁场。
优选的，第二间隙、第三间隙、第四间隙大小各自为0.05～3mm。
优选的，所述极靴上的极齿个数为2～8个。
进一步的，所述第三永磁体和第四永磁体为分瓣式永磁体。
极靴外圆面与壳体内壁之间通过密封圈密封。
在最外侧的两个极靴的外侧面上均设有隔磁环；
所述转轴为阶梯轴，转轴与壳体通过轴承装配连接，所述轴承包括与转轴的台肩抵接的第一轴承和第二轴承；所述壳体内腔一端设有台阶，第一轴承另一端面与该台阶抵接，第二轴承通过端盖压紧密封于壳体内腔；所述第一轴承和第二轴承分别设置于最外侧的两个极靴外侧。
本发明通过结构改进，扩大了安全工作范围，能够满足高速等场合需求，其具体显著效果表现在：
1. 采用交错式的布置，一旦磁流体泄露，能够很好的阻挡磁流体，减少磁流体的损失，而且第三、第四永磁体形成独立的磁回路，相对于现有技术增加了磁回路数量；同时，通过设置第二永磁体，减少了第一永磁体的磁回路长度，增加了磁回路数量，增加了间隙内的磁场强度。上述改进的结构实现了在径向和轴向方向上均能进行磁流体密封的功能，从而提高了磁性流体密封的耐压能力和密封性能，能够减少在密封失效时磁性流体的损失量。
2.盘状轴的设计，由于有台肩阻挡，一旦失效不会导致所有磁流体全泄漏，进一步减少了在密封失效时磁性流体的损失。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明密封装置剖面图。
图中：1-转轴，2-壳体，3-第一轴承，4-隔磁环，5-极靴， 6-第一永磁体，7-极齿，8-盘状轴，9-第二永磁体，10-密封圈，11-第三永磁体，12-第二轴承，13-台阶，14-端盖,15-第四永磁体。
具体实施方式
如图1所示，一种交错式磁流体密封装置，包括中空的壳体2、设置于壳体2内腔的转轴1，在转轴1外表面与壳体2内壁之间的径向方向上设有一个轴向充磁型第一永磁体6，第一永磁体6两侧分别设有极靴5。
在转轴1上周向开设有至少一个第三凹槽，每一个第三凹槽内设有第三永磁体11。
在每一个极靴5的内圆面上周向开设有至少一个第四凹槽，每一个第四凹槽内设有第四永磁体15。
所述第三永磁体11和第四永磁体15是径向充磁型分瓣式永磁环，且二者极性相反。
第三永磁体11的外圆面伸出第三凹槽，第三永磁体11的外圆面与极靴5内圆面之间存在第三间隙。第四永磁体15的内圆面伸出第四凹槽，第四永磁体15的内圆面与转轴1外表面之间存在第四间隙。
第三永磁体11与第四永磁体15沿轴向交替错开分布。
第三、第四间隙处注有磁流体。
在转轴1径向方向上、正对第一永磁体6的位置处设有盘状轴8，盘状轴8直径大于转轴1直径，且盘状轴8位于其所对应的第一永磁体6两侧的极靴5之间。
在每一个极靴5的朝向盘状轴8的端面上设有至少两个极齿7，在盘状轴8的端面上对应所述极齿7位置处周向设有与极齿数量7相同的第二永磁体9。在每一个极靴5的朝向盘状轴8的端面上周向开设有与极齿7数量相同的第二凹槽，所述第二永磁体9埋设于第二凹槽内。
所述第二永磁体9是轴向充磁型永磁环。
第二永磁体9与其所对应的极齿7之间存在第二间隙，第二间隙处注有磁流体。
第二永磁体9位于第一永磁体6与其两侧的极靴5构成的磁回路中，且第二永磁体9的磁场方向与其所在的磁回路方向相同。
与极齿7对应的环状第二永磁体9中，相邻两个第二永磁体9的磁极的极性相反。在盘状轴8上，距离第一永磁体6最近的两个第二永磁体9与第一永磁体6的磁极的极性相反。
第二间隙、第三间隙、第四间隙大小各自为0.05～3mm。
极靴5外圆面与壳体2内壁之间通过密封圈10密封。
在最外侧的两个极靴5的外侧面上均设有隔磁环4。
所述转轴1为阶梯轴，转轴1与壳体2通过轴承装配连接，所述轴承包括与转轴1的台肩抵接的第一轴承3和第二轴承12；所述壳体2内腔一端设有台阶13，第一轴承3另一端面与该台阶13抵接，第二轴承12通过端盖14压紧密封于壳体2内腔。所述第一轴承3和第二轴承12分别设置于最外侧的两个极靴5外侧。

Claims (7)

1.一种交错式磁流体密封装置，包括中空的壳体（2）、设置于壳体（2）内腔的转轴（1），在转轴（1）外表面与壳体（2）内壁之间的径向方向上设有至少一个轴向充磁型第一永磁体（6），每一个第一永磁体（6）两侧分别设有极靴（5），其特征在于：在转轴（1）上周向开设有至少一个第三凹槽，每一个第三凹槽内设有第三永磁体（11）；在每一个极靴（5）的内圆面上周向开设有至少一个第四凹槽，每一个第四凹槽内设有第四永磁体（15）；
所述第三永磁体（11）和第四永磁体（15）是径向充磁型永磁环，且二者极性相反；第三永磁体（11）的外圆面伸出第三凹槽，第三永磁体（11）的外圆面与极靴（5）内圆面之间存在第三间隙；第四永磁体（15）的内圆面伸出第四凹槽，第四永磁体（15）的内圆面与转轴（1）外表面之间存在第四间隙；
第三永磁体（11）与第四永磁体（15）沿轴向交替错开分布；
第三、第四间隙处注有磁流体；在转轴（1）径向方向上、正对每一个第一永磁体（6）的位置处设有盘状轴（8），盘状轴（8）直径大于转轴（1）直径，且盘状轴（8）位于其所对应的第一永磁体（6）两侧的极靴（5）之间；
在每一个极靴（5）的朝向盘状轴（8）的端面上设有至少一个极齿（7），在盘状轴（8）的端面上对应所述极齿（7）位置处周向设有与极齿（7）数量相同的第二永磁体（9）；所述第二永磁体（9）是轴向充磁型永磁环；第二永磁体（9）与其所对应的极齿（7）之间存在第二间隙，第二间隙处注有磁流体；
第二永磁体（9）位于第一永磁体（6）与其两侧的极靴（5）构成的磁回路中，且第二永磁体（9）的磁场方向与其所在的磁回路方向相同；在每一个极靴（5）的朝向盘状轴（8）的端面上周向开设有与极齿（7）数量相同的第二凹槽，所述第二永磁体（9）埋设于第二凹槽内；每一个极靴（5）的极齿（7）设有至少两个；与极齿（7）对应的环状第二永磁体（9）中，相邻两个第二永磁体（9）的磁极的极性相反。
2.根据权利要求1所述的交错式磁流体密封装置，其特征在于：在盘状轴（8）上，距离第一永磁体（6）最近的两个第二永磁体（9）与第一永磁体（6）的磁极的极性相反。
3.根据权利要求1所述的交错式磁流体密封装置，其特征在于：第二间隙、第三间隙、第四间隙大小各自为0.05～3mm。
4.根据权利要求1所述的交错式磁流体密封装置，其特征在于：所述极靴（5）上的极齿（7）个数为2～8个。
5.根据权利要求1所述的交错式磁流体密封装置，其特征在于：所述第三永磁体（11）和第四永磁体（15）为分瓣式永磁体。
6.根据权利要求1所述的交错式磁流体密封装置，其特征在于：极靴（5）外圆面与壳体（2）内壁之间通过密封圈（10）密封。
7.根据权利要求1所述的交错式磁流体密封装置，其特征在于：在最外侧的两个极靴（5）的外侧面上均设有隔磁环（4）；
所述转轴（1）为阶梯轴，转轴（1）与壳体（2）通过轴承装配连接，所述轴承包括与转轴（1）的台肩抵接的第一轴承（3）和第二轴承（12）；所述壳体（2）内腔一端设有台阶（13），第一轴承（3）另一端面与该台阶（13）抵接，第二轴承（12）通过端盖（14）压紧密封于壳体（2）内腔；所述第一轴承（3）和第二轴承（12）分别设置于最外侧的两个极靴（5）外侧。
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