CN107956882A - 一种多级圆盘磁流体密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多级圆盘磁流体密封装置，包括所述的多级圆盘磁流体密封装置，包括轴、外壳、左极靴环、中间极靴环、右极靴环、内永磁体环、外永磁体环；所述的左极靴环和右极靴环套装于外壳和轴之间；所述的左极靴环和右极靴环之间沿轴向间隔设置两个以上的永磁体环组；所述的每个永磁体环组之间通过中间极靴环隔开，所述的中间极靴环套装于外壳和轴之间。本发明能够解决现有单级圆盘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。

Description

一种多级圆盘磁流体密封装置
技术领域
本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种多级圆盘磁流体密封装置。
背景技术
工业上很多场合对密封要求很严格，尤其是要求密封无泄漏，而一般传统的机械密封件无法做到这一点。磁流体密封能很好地解决上述问题，磁流体密封技术相比于传统密封技术具有零泄漏率、无固体摩擦、寿命长、高可靠性等优点，已经被广泛的应用于各行各业中。这对工程密封具有重要意义。当磁性流体密封技术应用在大直径、高速及重载密封环境中，密封间隙内的磁性流体往往因为密封间隙过大而失效，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磁源的数量并改进极靴的形状，如对比文献1(公开号为 CN202332310U的专利)所述的密封装置和对比文献2(公开号为 CN205877200U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，但依旧满足不了高速重载场合较高密封性能的要求，仍有进一步提高的空间。
发明内容
本发明的目的是提供多级圆盘磁流体密封装置，从而解决现有单级圆盘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。
本发明的技术方案如下：
所述的多级圆盘磁流体密封装置，包括轴、外壳、左极靴环、中间极靴环、右极靴环、内永磁体环、外永磁体环；
所述的左极靴环和右极靴环套装于外壳和轴之间；所述的左极靴环和右极靴环之间沿轴向间隔设置两个以上的永磁体环组；所述的每个永磁体环组之间通过中间极靴环隔开，所述的中间极靴环套装于外壳和轴之间；
所述的每个永磁体环组包括相互对应的内永磁体环和外永磁体环；所述的内永磁体环设置于轴的外圆面上，所述的外永磁体环设置在外壳的内壁上；所述的内永磁体环和外永磁体环的轴向重合，内永磁体环的轴向宽度小于外永磁体环的轴向宽度，并且内永磁体环的外圆面和外永磁体环的内圆面之间留有空隙；所述的内永磁体环径向的正投影位于外永磁体环的内圆面区域的中间；
所述的左极靴环、右极靴环的内圆面上设有轴向极齿I，所述的轴向极齿I沿径向向轴的外圆面延伸，与轴I的外圆面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；所述的中间极靴环的外端面上设有径向极齿I，所述的径向极齿I沿轴向向内永磁体环的端面延伸，与内永磁体环的端面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；
所述的中间极靴环的内圆面上设有轴向极齿II，所述的轴向极齿II沿径向向轴的外圆面延伸，与轴I的外圆面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；所述的中间极靴环的两端的外端面上分别设有径向极齿II，所述的径向极齿II分别沿轴向向其两旁的内永磁体环的端面延伸，与内永磁体环的端面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中。
所述的左极靴环、右极靴环分别包括轴向环I和径向环I，所述的轴向环I的内圆面向轴方向延伸，与径向环I的外圆面的一端连接，轴向环I的外圆面与外壳的内圆面接触，轴向环I的端面与外永磁体环接触；所述的径向环I的另一端沿轴向内永磁体环的端面延伸；所述的轴向极齿I设于径向环I的内圆面上，所述的径向极齿I设于径向环I靠近内永磁体环的端面上。
所述的轴向环的外圆面上设有环形凹槽I，所述的环形凹槽I内设有密封圈I。
所述的中间极靴环包括轴向环II和径向环II，所述的轴向环II的内圆面向轴方向延伸，与径向环II的外圆面的中间连接，轴向环II的外圆面与外壳的内圆面接触，轴向环II的端面与外永磁体环接触；所述的径向环II的两端分别沿轴向两边的内永磁体环的端面延伸；所述的轴向极齿II设于径向环II的内圆面上，所述的径向极齿II分别设于径向环的两个端面上。
所述的轴向环II的外圆面上设有环形凹槽II，所述的环形凹槽II内设有密封圈II。
所述的多级圆盘磁流体密封装置，还包括左隔磁环和右隔磁环；所述的左隔磁环设于左极靴的左侧，紧贴外壳的内壁设置；所述的右隔磁环设于右极靴的右侧，紧贴外壳的内壁设置。
所述的多级圆盘磁流体密封装置，还包括左轴承和右轴承，所述的左轴承和右轴承分别套装于轴上，所述的左轴承设于左隔磁环的左侧，所述的右轴承设于右隔磁环的右侧。
所述的永磁体环组间隔设置2-10组。
所述的轴向极齿I、径向极齿I、轴向极齿II、径向极齿II分别为间隔排布的2~10个环形极齿组成。
所述的内永磁体环、外永磁体环均为轴向充磁型永磁体，内永磁体环、外永磁体环的磁力线方向相反。
所述的右轴承的右侧设有端盖，所述的端盖套装在轴上，将外壳右端封装起来，所述的右轴承和端盖之间填充有密封介质。
本发明通过多级内外永磁体环组合而成的磁流体密封装置，该密封装置的圆盘式转轴和多永磁体结构，极靴的轴向和径向均布开设环形极齿，将永磁体嵌入在极靴之间，在极靴与阶梯轴形成的径向和轴向密封间隙内注入磁流体，从而实现多级圆盘磁流体密封，能够解决大间隙条件下密封装置耐压能力不足的难题。
本发明在普通磁流体密封基础上，通过设置多级磁源及改进极靴上极齿的分布形式，使得磁场强度大大提高，从而使得磁流体密封耐压能力大大增强；圆盘式的密封结构可减小密封失效时磁流体的损失，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-轴，2-外壳，3-左极靴环，4-中间极靴环，5-右极靴环，6-内永磁体环，7-外永磁体环，8-轴向极齿I，9-径向极齿I，10-轴向极齿II，11-径向极齿II，12-轴向环I，13-径向环I，14-密封圈I，15-轴向环II，16-径向环II，17-密封圈II，18-左隔磁环，19-右隔磁环，20-左轴承，21-右轴承、22-端盖，23-密封介质。
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，所述的多级圆盘磁流体密封装置，包括轴1、外壳2、左极靴环3、中间极靴环4、右极靴环5、内永磁体环6、外永磁体环7；
所述的左极靴环3和右极靴环5套装于外壳2和轴1之间；所述的左极靴环3和右极靴环5之间沿轴向间隔设置两个以上的永磁体环组；所述的每个永磁体环组之间通过中间极靴环4隔开，所述的中间极靴环4套装于外壳2和轴1之间；
所述的每个永磁体环组包括相互对应的内永磁体环6和外永磁体环7；所述的内永磁体环6设置于轴1的外圆面上，所述的外永磁体环7设置在外壳2的内壁上；所述的内永磁体环6和外永磁体环7的轴向重合，内永磁体环6的轴向宽度小于外永磁体环7的轴向宽度，并且内永磁体环6的外圆面和外永磁体环7的内圆面之间留有空隙；所述的内永磁体环6径向的正投影位于外永磁体环7的内圆面区域的中间；
所述的左极靴环3、右极靴环5的内圆面上设有轴向极齿I8，所述的轴向极齿I8沿径向向轴1的外圆面延伸，与轴I1的外圆面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；所述的中间极靴环4的外端面上设有径向极齿I9，所述的径向极齿I9沿轴向向内永磁体环6的端面延伸，与内永磁体环6的端面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；
所述的中间极靴环4的内圆面上设有轴向极齿II10，所述的轴向极齿II10沿径向向轴1的外圆面延伸，与轴I1的外圆面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；所述的中间极靴环4的两端的外端面上分别设有径向极齿II11，所述的径向极齿II11分别沿轴向向其两旁的内永磁体环6的端面延伸，与内永磁体环6的端面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中。
所述的左极靴环3、右极靴环5分别包括轴向环I12和径向环I13，所述的轴向环I12的内圆面向轴1方向延伸，与径向环I13的外圆面的一端连接，轴向环I12的外圆面与外壳2的内圆面接触，轴向环I12的端面与外永磁体环7接触；所述的径向环I13的另一端沿轴向内永磁体环6的端面延伸；所述的轴向极齿I8设于径向环I13的内圆面上，所述的径向极齿I9设于径向环I13靠近内永磁体环6的端面上。
所述的轴向环12的外圆面上设有环形凹槽I23，所述的环形凹槽I23内设有密封圈I14。
所述的中间极靴环4包括轴向环II15和径向环II16，所述的轴向环II15的内圆面向轴1方向延伸，与径向环16II的外圆面的中间连接，轴向环II15的外圆面与外壳2的内圆面接触，轴向环II15的端面与外永磁体环7接触；所述的径向环II16的两端分别沿轴向两边的内永磁体环6的端面延伸；所述的轴向极齿II10设于径向环II16的内圆面上，所述的径向极齿II11分别设于径向环16的两个端面上。
所述的轴向环II15的外圆面上设有环形凹槽II17，所述的环形凹槽II17内设有密封圈Ⅲ18。
所述的多级圆盘磁流体密封装置，还包括左隔磁环19和右隔磁环20；所述的左隔磁环19设于左极靴3的左侧，紧贴外壳2的内壁设置；所述的右隔磁环20设于右极靴5的右侧，紧贴外壳2的内壁设置。
所述的多级圆盘磁流体密封装置，还包括左轴承21和右轴承22，所述的左轴承21和右轴承22分别套装于轴1上，所述的左轴承21设于左隔磁环19的左侧，所述的右轴承22设于右隔磁环20的右侧。
所述的永磁体环组间隔设置2-10组。
所述的轴向极齿I8、径向极齿I9、轴向极齿II10、径向极齿II11分别为间隔排布的2~10个环形极齿组成。
所述的内永磁体环6、外永磁体环7均为轴向充磁型永磁体，内永磁体环6、外永磁体环7的磁力线方向相反。
所述的右轴承21的右侧设有端盖22，所述的端盖22套装在轴1上，将外壳2右端封装起来，所述的右轴承21和端盖22之间填充有密封介质23。

Claims (9)

1.一种多级圆盘磁流体密封装置，包括轴（1）、外壳（2）、左极靴环（3）、中间极靴环（4）、右极靴环（5）、内永磁体环（6）、外永磁体环（7），其特征在于：
所述的左极靴环（3）和右极靴环（5）套装于外壳（2）和轴（1）之间；所述的左极靴环（3）和右极靴环（5）之间沿轴向间隔设置两个以上的永磁体环组；所述的每个永磁体环组之间通过中间极靴环（4）隔开，所述的中间极靴环（4）套装于外壳（2）和轴（1）之间；
所述的每个永磁体环组包括相互对应的内永磁体环（6）和外永磁体环（7）；所述的内永磁体环（6）设置于轴（1）的外圆面上，所述的外永磁体环（7）设置在外壳（2）的内壁上；所述的内永磁体环（6）和外永磁体环（7）的轴向重合，内永磁体环（6）的轴向宽度小于外永磁体环（7）的轴向宽度，并且内永磁体环（6）的外圆面和外永磁体环（7）的内圆面之间留有空隙；所述的内永磁体环（6）径向的正投影位于外永磁体环（7）的内圆面区域的中间；
所述的左极靴环（3）、右极靴环（5）的内圆面上设有轴向极齿I（8），所述的轴向极齿I（8）沿径向向轴（1）的外圆面延伸，与轴I（1）的外圆面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；所述的中间极靴环（4）的外端面上设有径向极齿I（9），所述的径向极齿I（9）沿轴向向内永磁体环（6）的端面延伸，与内永磁体环（6）的端面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；
所述的中间极靴环（4）的内圆面上设有轴向极齿II（10），所述的轴向极齿II（10）沿径向向轴（1）的外圆面延伸，与轴I（1）的外圆面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中；所述的中间极靴环（4）的两端的外端面上分别设有径向极齿II（11），所述的径向极齿II（11）分别沿轴向向其两旁的内永磁体环（6）的端面延伸，与内永磁体环（6）的端面之间留有间隙，磁流体设于该间隙中。
2.如权利要求1所述的多级圆盘磁流体密封装置，其特征在于：所述的左极靴环（3）、右极靴环（5）分别包括轴向环I（12）和径向环I（13），所述的轴向环I（12）的内圆面向轴（1）方向延伸，与径向环I（13）的外圆面的一端连接，轴向环I（12）的外圆面与外壳（2）的内圆面接触，轴向环I（12）的端面与外永磁体环（7）接触；所述的径向环I（13）的另一端沿轴向内永磁体环（6）的端面延伸；所述的轴向极齿I（8）设于径向环I（13）的内圆面上，所述的径向极齿I（9）设于径向环I（13）靠近内永磁体环（6）的端面上；
所述的轴向环（12）的外圆面上设有环形凹槽I（23），所述的环形凹槽I（23）内设有密封圈I（14）。
3.如权利要求1所述的多级圆盘磁流体密封装置，其特征在于：所述的中间极靴环（4）包括轴向环II（15）和径向环II（16），所述的轴向环II（15）的内圆面向轴（1）方向延伸，与径向环（16）II的外圆面的中间连接，轴向环II（15）的外圆面与外壳（2）的内圆面接触，轴向环II（15）的端面与外永磁体环（7）接触；所述的径向环II（16）的两端分别沿轴向两边的内永磁体环（6）的端面延伸；所述的轴向极齿II（10）设于径向环II（16）的内圆面上，所述的径向极齿II（11）分别设于径向环（16）的两个端面上；
所述的轴向环II（15）的外圆面上设有环形凹槽II（17），所述的环形凹槽II（17）内设有密封圈II（18）。
4.如权利要求1所述的多级圆盘磁流体密封装置，其特征在于：还包括左隔磁环（19）和右隔磁环（20）；所述的左隔磁环（19）设于左极靴（3）的左侧，紧贴外壳（2）的内壁设置；所述的右隔磁环（20）设于右极靴（5）的右侧，紧贴外壳（2）的内壁设置。
5.如权利要求1所述的多级圆盘磁流体密封装置，其特征在于：还包括左轴承（21）和右轴承（22），所述的左轴承（21）和右轴承（22）分别套装于轴（1）上，所述的左轴承（21）设于左隔磁环（19）的左侧，所述的右轴承（22）设于右隔磁环（20）的右侧。
6.如权利要求1所述的多级圆盘磁流体密封装置，其特征在于：所述的永磁体环组间隔设置2-10组。
7.如权利要求1所述的多级圆盘磁流体密封装置，其特征在于：所述的轴向极齿I（8）、径向极齿I（9）、轴向极齿II（10）、径向极齿II（11）分别为间隔排布的2~10个环形极齿组成。
8.如权利要求1所述的多级圆盘磁流体密封装置，其特征在于：所述的内永磁体环（6）、外永磁体环（7）均为轴向充磁型永磁体，内永磁体环（6）、外永磁体环（7）的磁力线方向相反。
9.如权利要求1所述的多级圆盘磁流体密封装置，其特征在于：所述的右轴承（21）的右侧设有端盖（22），所述的端盖（22）套装在轴（1）上，将外壳（2）右端封装起来，所述的右轴承（21）和端盖（22）之间填充有密封介质（23）。
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