CN108006231B - 一种并联型磁流体往复密封装置 - Google Patents

一种并联型磁流体往复密封装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种并联型磁流体往复密封装置，包括轴、外壳、外圈导磁套、左极靴环、右极靴环、永磁体环I、永磁体环II、永磁体环Ⅲ；所述的外圈导磁套的内壁两端分别设有左极靴环和右极靴环；对应所述的左极靴环和右极靴环之间的外圈导磁套的内壁上沿轴向间隔套装有一个以上的永磁体环I，所述的左极靴环的左端面上设有永磁体环II；所述的右极靴环的右端面上设有永磁体环Ⅲ；所述的轴上，设有极齿I、极齿II、极齿III。本发明旨在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，同时减小应力集中，加工装配简单，使得该密封技术成功应用于工程机械乃至航空往复轴密封等领域中。

Description

一种并联型磁流体往复密封装置
技术领域
本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种并联型磁流体往复密封装置。
背景技术
我国在高压往复密封测试工作与相关标准的建立方面相对落后，现行密封件检测标准基本是参照早期的国外标准制定的，无法满足航空工业快速发展的需求。往复密封的研究对进一步认清国内外航空工业的现状，在航空密封领域迈出坚实一步意义重大。总的来看，该项技术优点是独有的，并且随着人们对其进一步的探讨研究，这些弊端能够得以解决。因此磁性液体往复轴密封技术具有很高的利用价值和较广阔的发展前景。
提高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CN101446284的专利)所述的密封装置和对比文献2(公开号为 CN104132805A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，但现有密封结构不可用于大距离运动的往复轴密封，其密封性能仍有进一步提高的空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种并联型磁流体往复密封装置，利用多永磁体提供磁源，即使轴在往复运动的过程中，同样可以使得耐压密封能力稳定，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，同时减小应力集中，加工装配简单，使得该密封技术成功应用于工程机械乃至航空往复轴密封等领域中。
本发明的技术方案如下：
所述的并联型磁流体往复密封装置，包括轴、外壳、外圈导磁套、左极靴环、右极靴环、永磁体环I、永磁体环II、永磁体环Ⅲ；
所述的外圈导磁套设于外壳内，外圈导磁套的外壁与外壳的内壁相接触；所述的外圈导磁套的内壁两端分别设有左极靴环和右极靴环；对应所述的左极靴环和右极靴环之间的外圈导磁套的内壁上沿轴向间隔套装有一个以上的永磁体环I，所述的永磁体环I的内圆面沿径向向轴方向延伸，与轴之间留有空隙；所述的永磁体环I之间留有空隙；
所述的左极靴环的左端面上设有环形凹槽I，所述的永磁体环II设于环形凹槽I中；所述的右极靴环的右端面上设有环形凹槽II，所述的永磁体环Ⅲ设于环形凹槽II中；
所述的轴上，对应左极靴环的位置设有沿径向方向的极齿I，对应右极靴环的位置设有沿径向方向的极齿II，极齿I和极齿II之间设有极齿III，所述的极齿III对应覆盖整个永磁体环I的区域；所述的极齿I沿径向向左极靴环的内圆面延伸，与左极靴环的内圆面之间留有空隙，该间隙中设有磁流体；所述的极齿II沿径向向右极靴环的内圆面延伸，与右极靴环的内圆面之间留有空隙，该间隙中设有磁流体；所述的极齿III沿径向向永磁体环I的内圆面延伸，与各个永磁体环I的内圆面之间留有空隙，该间隙中设有磁流体。
所述的套筒8的内壁上划分为：位于两端的极靴安装槽，位于两个极靴安装槽之间的阶梯槽；所述的左极靴环、右极靴环分别设有两端的极靴安装槽内，所述的阶梯槽的阶梯数对应永磁体环I的个数，每个永磁体环I设于一个阶梯的内圆面上，各个永磁体环I的内圆面相同，外圆面与其对应的阶梯槽的内圆面接触。
所述的左极靴环、右极靴环均为圆环体，其外圆面与极靴安装槽的内圆面相接触，内圆面沿径向向轴方向延伸，与轴之间留有空隙。
所述的左极靴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。
所述的右极靴环设有环形凹槽II，所述的环形凹槽II内设有密封圈II。
所述的永磁体环I间隔设置2-20个。
所述的极齿I和极齿II为间隔排布的3-10个环形极齿组成。
所述的极齿III为间隔排布的15~50个环形极齿组成。
所述的永磁体环I、永磁体环II、永磁体环Ⅲ均为径向充磁型永磁体，永磁体环I与相邻的永磁体环Ⅲ8磁力线方向相反，永磁体环II与相邻的永磁体环Ⅲ的磁力线方向相反，相邻的永磁体环Ⅲ磁力线方向相反。
所述的多级圆盘磁流体密封装置，还包括端盖，所述的外圈导磁套的左端与外壳的左端内壁接触，所述的端盖套装在轴上，将外壳右端封装起来，所述的外圈导磁套的右端与端盖接触。
本发明通过设计出一种阶梯导磁套的结构，通过独特设计的外圈导磁套，利用并联的多级永磁体来提供充足的磁源，将永磁体嵌入在极靴内，同时设于外圈导磁套上，从而实现一种稳定的并联型磁流体密封，使得密封耐压能力成倍的增加。
本发明通过该种设计方法可大大减小密封失效时磁流体的损失，同时最大化的提高了磁流体往复密封结构的稳定性，方便生产与加工，同时增加了密封装置的二次承压能力和自修复能力。进一步提高了往复密封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-外圈导磁套，4-左极靴环，5-右极靴环，6-永磁体环I，7-永磁体环II，8-永磁体环Ⅲ，9-环形凹槽I，10-环形凹槽II，11-极齿I，12-极齿II，13-极齿III，14-极靴安装槽，15 -阶梯槽，16-环形凹槽I，17-密封圈I17，18-环形凹槽II，19-密封圈II， 20-端盖。
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，所述的并联型磁流体往复密封装置，包括轴1、外壳2、外圈导磁套3、左极靴环4、右极靴环5、永磁体环I6、永磁体环II7、永磁体环Ⅲ8；
所述的外圈导磁套3设于外壳2内，外圈导磁套3的外壁与外壳2的内壁相接触；所述的外圈导磁套3的内壁两端分别设有左极靴环4和右极靴环5；对应所述的左极靴环3和右极靴环5之间的外圈导磁套3的内壁上沿轴向间隔套装有一个以上的永磁体环I6，所述的永磁体环I6的内圆面沿径向向轴1方向延伸，与轴1之间留有空隙；所述的永磁体环I6之间留有空隙；
所述的左极靴环4的左端面上设有环形凹槽I9，所述的永磁体环II7设于环形凹槽I9中；所述的右极靴环5的右端面上设有环形凹槽II10，所述的永磁体环Ⅲ8设于环形凹槽II10中；
所述的轴1上，对应左极靴环4的位置设有沿径向方向的极齿I11，对应右极靴环5的位置设有沿径向方向的极齿II12，极齿I11和极齿II12之间设有极齿III13，所述的极齿III13对应覆盖整个永磁体环I6的区域；所述的极齿I11沿径向向左极靴环4的内圆面延伸，与左极靴环4的内圆面之间留有空隙，该间隙中设有磁流体；所述的极齿II12沿径向向右极靴环5的内圆面延伸，与右极靴环5的内圆面之间留有空隙，该间隙中设有磁流体；所述的极齿III13沿径向向永磁体环I6的内圆面延伸，与各个永磁体环I6的内圆面之间留有空隙，该间隙中设有磁流体。
所述的套筒8的内壁上划分为：位于两端的极靴安装槽14，位于两个极靴安装槽14之间的阶梯槽15；所述的左极靴环4、右极靴环5分别设有两端的极靴安装槽14内，所述的阶梯槽15的阶梯数对应永磁体环I6的个数，每个永磁体环I6设于一个阶梯的内圆面上，各个永磁体环I6的内圆面相同，外圆面与其对应的阶梯槽15的内圆面接触。
所述的左极靴环4、右极靴环5均为圆环体，其外圆面与极靴安装槽14的内圆面相接触，内圆面沿径向向轴1方向延伸，与轴1之间留有空隙。
所述的左极靴环4的外圆面上设有环形凹槽I16，所述的环形凹槽I16内设有密封圈I17。
所述的右极靴环5设有环形凹槽II18，所述的环形凹槽II18内设有密封圈II19。
所述的永磁体环6I间隔设置2-20个。
所述的极齿I11和极齿II12为间隔排布的3-10个环形极齿组成。
所述的极齿III13为间隔排布的15~50个环形极齿组成。
所述的永磁体环I6、永磁体环II7、永磁体环Ⅲ8均为径向充磁型永磁体，永磁体环I6与相邻的永磁体环Ⅲ8磁力线方向相反，永磁体环II7与相邻的永磁体环Ⅲ8的磁力线方向相反，相邻的永磁体环Ⅲ8磁力线方向相反。
所述的多级圆盘磁流体密封装置，还包括端盖20，所述的外圈导磁套3的左端与外壳2的左端内壁接触，所述的端盖20套装在轴1上，将外壳2右端封装起来，所述的外圈导磁套3的右端与端盖20接触。

Claims (9)

1.一种并联型磁流体往复密封装置，包括轴（1）、外壳（2）、外圈导磁套（3）、左极靴环（4）、右极靴环（5）、永磁体环I（6）、永磁体环II（7）、永磁体环Ⅲ（8），其特征在于：
所述的外圈导磁套（3）设于外壳（2）内，外圈导磁套（3）的外壁与外壳（2）的内壁相接触；所述的外圈导磁套（3）的内壁两端分别设有左极靴环（4）和右极靴环（5）；所述的左极靴环（4）和右极靴环（5）之间的外圈导磁套（3）的内壁上沿轴向间隔套装有一个以上的永磁体环Ⅲ（8），所述的永磁体环Ⅲ（8）与轴（1）之间留有空隙；所述的永磁体环Ⅲ（8）之间留有空隙；
所述的左极靴环（4）的左端面上设有环形凹槽I（9），所述的永磁体环I（6）设于环形凹槽I（9）中；所述的右极靴环（5）的右端面上设有环形凹槽II（10），所述的永磁体环II（7）设于环形凹槽II（10）中；
所述的左极靴环（4）设有沿径向方向的极齿I（11），右极靴环（5）设有沿径向方向的极齿II（12），极齿I（11）和极齿II（12）之间的轴（1）上设有极齿III（13），所述的极齿III（13）对应覆盖整个永磁体环Ⅲ（8）的区域；所述的极齿I（11）沿径向向 轴（1）的外圆面延伸，与轴（1）的外圆面之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；所述的极齿II（12）沿径向向轴（1）的外圆面延伸，与轴（1）的外圆面之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；所述的极齿III（13）沿径向向永磁体环Ⅲ（8）的内圆面延伸，与各个永磁体环Ⅲ（8）的内圆面之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；
所述的外圈导磁套（3）的内壁上划分为：位于两端的极靴安装槽（14），位于两个极靴安装槽（14）之间的阶梯槽（15）；所述的左极靴环（4）、右极靴环（5）分别设于两端的极靴安装槽（14）内，所述的阶梯槽（15）的阶梯数对应永磁体环Ⅲ（8）的个数，每个永磁体环Ⅲ（8）设于一个阶梯的内圆面上，各个永磁体环Ⅲ（8）的内圆面相同，外圆面与其对应的阶梯槽（15）的内圆面接触。
2.如权利要求1所述的并联型磁流体往复密封装置，其特征在于：所述的左极靴环（4）、右极靴环（5）均为圆环体，其外圆面与极靴安装槽（14）的内圆面相接触，内圆面沿径向向轴（1）方向延伸，与轴（1）之间留有空隙。
3.如权利要求1所述的并联型磁流体往复密封装置，其特征在于：所述的左极靴环（4）的外圆面上设有环形凹槽Ⅲ（16），所述的环形凹槽Ⅲ（16）内设有密封圈I（17）。
4.如权利要求1所述的并联型磁流体往复密封装置，其特征在于：所述的右极靴环（5）设有外圆面上设有环形凹槽Ⅳ（18），所述的环形凹槽Ⅳ（18）内设有密封圈II（19）。
5.如权利要求1所述的并联型磁流体往复密封装置，其特征在于：所述的永磁体环Ⅲ（8）间隔设置2-20个。
6.如权利要求1所述的并联型磁流体往复密封装置，其特征在于：所述的极齿I（11）和极齿II（12）为间隔排布的3-10个环形极齿组成。
7.如权利要求1所述的并联型磁流体往复密封装置，其特征在于：所述的极齿III（13）为间隔排布的15~50个环形极齿组成。
8.如权利要求1所述的并联型磁流体往复密封装置，其特征在于：所述的永磁体环I（6）、永磁体环II（7）、永磁体环Ⅲ（8）均为径向充磁型永磁体，永磁体环I（6）与相邻的永磁体环Ⅲ（8）磁力线方向相反，永磁体环II（7）与相邻的永磁体环Ⅲ（8）的磁力线方向相反，相邻的永磁体环Ⅲ（8）磁力线方向相反。
9.如权利要求1所述的并联型磁流体往复密封装置，其特征在于：还包括端盖（20），所述的外圈导磁套（3）的左端与外壳（2）的左端内壁接触，所述的端盖（20）套装在轴（1）上，将外壳（2）右端封装起来，所述的外圈导磁套（3）的右端与端盖（20）接触。
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