CN108006233B - 一种梯形极靴套筒式磁流体密封装置 - Google Patents

一种梯形极靴套筒式磁流体密封装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种梯形极靴套筒式磁流体密封装置，包括轴、外壳、左极靴环、右极靴环、上永磁体环、下永磁体环、梯形套筒；所述的左极靴环、右极靴环的内圆面上设有极齿III；所述的上永磁体环设于外壳的内壁上，所述的梯形套筒套装于轴上，梯形套筒的外圆面与上永磁体环相对应，并与上永磁体环的内圆面之间留有空隙，所述的梯形套筒的外圆面上设有凹槽I，所述的下永磁体环设于凹槽I内；所述的梯形套筒的左端面为斜行环面I，右端面为斜行环面II；斜行环面I上设有极齿I，斜行环面II上设有极齿II。本发明的目的是解决现有密封装置存在的耐压性能较低的难题。

Description

一种梯形极靴套筒式磁流体密封装置
技术领域
本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种梯形极靴套筒式磁流体密封装置。
背景技术
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改进磁性流体密封结构，如对比文献1(公开号为 CN 103115152A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。
发明内容
本发明的目的是提供一种径向迷宫式磁流体密封装置，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。
本发明的技术方案如下：
所述的梯形极靴套筒式磁流体密封装置，包括轴、外壳、左极靴环、右极靴环、上永磁体环、下永磁体环、梯形套筒；
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、右极靴环的外圆面与外壳相接触，左极靴环、右极靴环的内圆面上向轴的外圆面延伸，与轴的外圆面之间留有空隙；所述的左极靴环、右极靴环的内圆面上设有极齿III，所述的极齿III沿径向向轴的外圆面延伸，与轴的外圆面之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；
所述的上永磁体环设于外壳的内壁上，位于左极靴环和右极靴环之间，并与左极靴环和右极靴环相接触；
所述的梯形套筒套装于轴上，梯形套筒的外圆面与上永磁体环相对应，并与上永磁体环的内圆面之间留有空隙，所述的梯形套筒的外圆面上设有凹槽I，所述的下永磁体环设于凹槽I内；
所述的梯形套筒的左端面为斜行环面I，右端面为斜行环面II；
所述的左极靴环的右端面为斜行环面III，所述的斜行环面III与斜行环面I相互平行并且对应，斜行环面I上设有极齿I，所述的极齿I沿轴向向斜行环面III延伸，极齿I的左端面与斜行环面III平行，并与斜行环面III之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；
所述的右极靴环的左端面为斜行环面Ⅳ，所述的斜行环面Ⅳ与斜行环面II相互平行并且对应，斜行环面II上设有极齿II，所述的极齿II沿轴向向斜行环面Ⅳ延伸，极齿II的右端面与斜行环面Ⅳ平行，并与斜行环面Ⅳ之间留有间隙，该间隙中设有磁流体。
所述的凹槽I沿径向由下至上设有1-5个下永磁体环。
所述的梯形极靴套筒式磁流体密封装置，在径向的方向上，由底部往上，凹槽I的直径不断增大，各个下永磁体环组合后的形状与凹槽I的形状相对应。
所述的左极靴环和右极靴环的外圆面上设有环形凹槽，所述的环形凹槽中设有密封圈.
所述的梯形极靴套筒式磁流体密封装置，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。
所述的梯形极靴套筒式磁流体密封装置，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。
所述的极齿I1、极齿II分别为间隔排布的2~20个极齿组成。
所述的极齿III为间隔排布的2~10个环形极齿组成。
所述的上永磁体环为轴向充磁型永磁体。
所述的下永磁体环为轴向充磁型永磁体，各个下永磁体环的磁力线方向相同，下永磁体环与上永磁体环的磁力线方向相反。
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。
本发明通过设计一种梯形套筒，在梯形套筒的外圆面上设计一个以上的永磁体，将极齿设计在梯形套筒的两侧与极靴的轴向方向上，在梯形套筒于极靴的间隙及极靴与轴的间隙内注入磁流体，从而实现一种梯形极靴套筒式磁流体密封装置。本发明能够有效克服现有密封装置无法实现高速重载等特殊工况高密封性能要求的难题，采用梯形套筒装置结构设计，增大了磁场内的磁通量，大大减少了在密封失效时磁性流体的损失，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-右极靴环，5-极齿III，6-上永磁体环，7-下永磁体环，8-梯形套筒，9-凹槽I，10-斜行环面I，11-斜行环面II，12-斜行环面III，13-极齿I，14-斜行环面Ⅳ，15 -极齿II，16-环形凹槽，17-密封圈，18-左隔磁环，19-右隔磁环，20-左轴承，21-右轴承。
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，所述的梯形极靴套筒式磁流体密封装置，包括轴1、外壳2、左极靴环3、右极靴环4、上永磁体环6、下永磁体环7、梯形套筒8；
所述的左极靴环3和右极靴环4套装于外壳2和轴1之间；所述的左极靴环3、右极靴环4的外圆面与外壳2相接触，左极靴环3、右极靴环4的内圆面上向轴1的外圆面延伸，与轴1的外圆面之间留有空隙；所述的左极靴环3、右极靴环4的内圆面上设有极齿III5，所述的极齿III5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；
所述的上永磁体环6设于外壳2的内壁上，位于左极靴环3和右极靴环4之间，并与左极靴环3和右极靴环4相接触；
所述的梯形套筒8套装于轴1上，梯形套筒8的外圆面与上永磁体环6相对应，并与上永磁体环6的内圆面之间留有空隙，所述的梯形套筒8的外圆面上设有凹槽I9，所述的下永磁体环7设于凹槽I9内；
所述的梯形套筒8的左端面为斜行环面I10，右端面为斜行环面II11；
所述的左极靴环3的右端面为斜行环面III12，所述的斜行环面III12与斜行环面I10相互平行并且对应，斜行环面I10上设有极齿I13，所述的极齿I13沿轴向向斜行环面III12延伸，极齿I13的左端面与斜行环面III12平行，并与斜行环面III12之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；
所述的右极靴环4的左端面为斜行环面Ⅳ14，所述的斜行环面Ⅳ14与斜行环面II11相互平行并且对应，斜行环面II11上设有极齿II15，所述的极齿II15沿轴向向斜行环面Ⅳ14延伸，极齿II15的右端面与斜行环面Ⅳ14平行，并与斜行环面Ⅳ14之间留有间隙，该间隙中设有磁流体。
所述的凹槽I9沿径向由下至上设有1-5个下永磁体环7。
所述的梯形极靴套筒式磁流体密封装置，在径向的方向上，由底部往上，凹槽I9的直径不断增大，各个下永磁体环7组合后的形状与凹槽I9的形状相对应。
所述的左极靴环3和右极靴环4的外圆面上设有环形凹槽16，所述的环形凹槽16中设有密封圈17.
所述的梯形极靴套筒式磁流体密封装置，还包括左隔磁环18和右隔磁环19；所述的左隔磁环18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19设于右极靴3的右侧，紧贴外壳2的内壁设置。
所述的梯形极靴套筒式磁流体密封装置，还包括左轴承20和右轴承21，所述的左轴承20和右轴承21分别套装于轴1上，所述的左轴承20设于左隔磁环18的左侧，所述的右轴承21设于右隔磁环19的右侧。
所述的极齿I13、极齿II15分别为间隔排布的2~20个极齿组成。
所述的极齿III5为间隔排布的2~10个环形极齿组成。
所述的上永磁体环6为轴向充磁型永磁体。
所述的下永磁体环7为轴向充磁型永磁体，各个下永磁体环7的磁力线方向相同，下永磁体环7与上永磁体环6的磁力线方向相反。

Claims (8)

1.一种梯形极靴套筒式磁流体密封装置，包括轴（1）、外壳（2）、左极靴环（3）、右极靴环（4）、上永磁体环（6）、下永磁体环（7）、梯形套筒（8），其特征在于：
所述的左极靴环（3）和右极靴环（4）套装于外壳（2）和轴（1）之间；所述的左极靴环（3）、右极靴环（4）的外圆面与外壳（2）相接触，左极靴环（3）、右极靴环（4）的内圆面上向轴（1）的外圆面延伸，与轴（1）的外圆面之间留有空隙；所述的左极靴环（3）、右极靴环（4）的内圆面上设有极齿III（5），所述的极齿III（5）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；
所述的上永磁体环（6）设于外壳（2）的内壁上，位于左极靴环（3）和右极靴环（4）之间，并与左极靴环（3）和右极靴环（4）相接触；
所述的梯形套筒（8）套装于轴（1）上，梯形套筒（8）的外圆面与上永磁体环（6）相对应，并与上永磁体环（6）的内圆面之间留有空隙，所述的梯形套筒（8）的外圆面上设有凹槽I（9），所述的下永磁体环（7）设于凹槽I（9）内；
所述的梯形套筒（8）的左端面为斜行环面I（10），右端面为斜行环面II（11）；
所述的左极靴环（3）的右端面为斜行环面III（12），所述的斜行环面III（12）与斜行环面I（10）相互平行并且对应，斜行环面I（10）上设有极齿I（13），所述的极齿I（13）沿轴向向斜行环面III（12）延伸，极齿I（13）的左端面与斜行环面III（12）平行，并与斜行环面III（12）之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；
所述的右极靴环（4）的左端面为斜行环面Ⅳ（14），所述的斜行环面Ⅳ（14）与斜行环面II（11）相互平行并且对应，斜行环面II（11）上设有极齿II（15），所述的极齿II（15）沿轴向向斜行环面Ⅳ（14）延伸，极齿II（15）的右端面与斜行环面Ⅳ（14）平行，并与斜行环面Ⅳ（14）之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；
所述的凹槽I（9）沿径向由下至上设有1-5个下永磁体环（7）；
在径向的方向上，由底部往上，凹槽I（9）的直径不断增大，各个下永磁体环（7）组合后的形状与凹槽I（9）的形状相对应。
2.如权利要求1所述的梯形极靴套筒式磁流体密封装置，其特征在于：所述的左极靴环（3）和右极靴环（4）的外圆面上设有环形凹槽（16），所述的环形凹槽（16）中设有密封圈（17）。
3.如权利要求1所述的梯形极靴套筒式磁流体密封装置，其特征在于：还包括左隔磁环（18）和右隔磁环（19）；所述的左隔磁环（18）设于左极靴环 （3）的左侧，紧贴外壳（2）的内壁设置；所述的右隔磁环（19）设于右极靴环 （4 ）的右侧，紧贴外壳（2）的内壁设置。
4.如权利要求1所述的梯形极靴套筒式磁流体密封装置，其特征在于：还包括左轴承（20）和右轴承（21），所述的左轴承（20）和右轴承（21）分别套装于轴（1）上，所述的左轴承（20）设于左隔磁环（18）的左侧，所述的右轴承（21）设于右隔磁环（19）的右侧。
5.如权利要求1所述的梯形极靴套筒式磁流体密封装置，其特征在于：所述的极齿I（13）、极齿II（15）分别为间隔排布的2~20个极齿组成。
6.如权利要求1所述的梯形极靴套筒式磁流体密封装置，其特征在于：所述的极齿III（5）为间隔排布的2~10个环形极齿组成。
7.如权利要求1所述的梯形极靴套筒式磁流体密封装置，其特征在于：所述的上永磁体环（6）为轴向充磁型永磁体。
8.如权利要求7所述的梯形极靴套筒式磁流体密封装置，其特征在于：所述的下永磁体环（7）为轴向充磁型永磁体，各个下永磁体环（7）的磁力线方向相同，下永磁体环（7）与上永磁体环（6）的磁力线方向相反。
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