CN108266534A - 一种单磁源磁流体密封结构 - Google Patents

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杨小龙
陈帆
刘纯友
何美丽
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    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
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Abstract

一种单磁源磁流体密封结构，包括中空的壳体、转轴，所述转轴包括由多级环向台阶构成的第一、第二阶梯段；第一阶梯段直径最大的环向台阶与第二阶梯段直径最大的环向台阶之间留有间隙X；在壳体内壁套装有环状极靴；在极靴内圆面设有与第一阶梯段的环向台阶一一对应且存在间隙Y的第三阶梯段，以及与第二阶梯段的环向台阶一一对应且存在间隙Z的第四阶梯段；在极靴内圆面、位于第四阶梯段与第三阶梯段之间套装有永磁体，永磁体正对间隙X；间隙Y和间隙Z处均注有磁流体。本发明通过阶梯式磁流体密封，在径向和轴向方向上均能进行密封，使得在仅仅只有单一磁源的情况下，依然能够形成稳定的密封，节省了空间，更利于磁流体密封装置的微小化设计。

Description

一种单磁源磁流体密封结构
技术领域
本发明属于密封技术，具体涉及一种单磁源磁流体密封结构。
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，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，结构小巧的单磁源磁流体密封结构。
本发明解决问题的技术方案是：一种单磁源磁流体密封结构，包括中空的壳体、设置于壳体内腔的转轴，转轴与壳体通过轴承装配连接，所述转轴为阶梯轴，包括由多级环向台阶构成的第一阶梯段和第二阶梯段；
所述第一阶梯段从高压端至低压端方向直径依次增大，第二阶梯段从高压端至低压端方向直径依次减小；第一阶梯段直径最大的环向台阶与第二阶梯段直径最大的环向台阶之间留有间隙X；
在壳体内壁对应阶梯轴的环向台阶处套装有环状极靴；在极靴内圆面设有与第一阶梯段的环向台阶一一对应且存在间隙Y的第三阶梯段，以及与第二阶梯段的环向台阶一一对应且存在间隙Z的第四阶梯段；
在极靴内圆面、位于第四阶梯段与第三阶梯段之间套装有永磁体，所述永磁体正对间隙X；
所述间隙Y和间隙Z处均注有磁流体。
上述方案通过阶梯式磁流体密封，在径向和轴向方向上均能进行密封，使得在仅仅只有单一磁源的情况下，依然能够形成稳定的密封。
具体的，所述极靴为分瓣式结构，是由两个半圆的弧形极靴组合成的一个完整的环状极靴；
所述永磁体为分瓣式结构，是由两个半圆的弧形永磁体组合成的一个完整的环状永磁体。
优选的，所述第一阶梯段与第二阶梯段镜像对称。
优选的，所述第一阶梯段和第二阶梯段的环向台阶级数为1～8级。
优选的，所述间隙Y与间隙Z大小相同，其范围为0.05～5mm。
进一步的，极靴外圆面与壳体内壁之间通过密封圈密封。
进一步的，所述轴承包括与转轴的轴肩抵接的第一轴承和第二轴承；所述壳体内腔一端设有止挡部，第一轴承另一端面与该止挡部抵接，第二轴承通过端盖压紧密封于壳体内腔；所述极靴设置于第一轴承和第二轴承之间。
进一步的，在极靴的外侧端面与第一轴承和第二轴承之间均设有隔磁环。
本发明具体显著效果为：
1.通过阶梯式磁流体密封，在径向和轴向方向上均能进行密封，使得在仅仅只有单一磁源的情况下，依然能够形成稳定的密封，保证磁性流体密封的耐压能力和密封性能，节省了空间，更利于磁流体密封装置的微小化设计。
2.阶梯轴的设计，由于有阶梯阻挡，一旦失效不会导致所有磁流体全泄漏，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为本发明密封结构剖面图。
图中：1-转轴，2-壳体，3-第一轴承，4-隔磁环，5-极靴，7-环向台阶，8-磁流体，9-永磁体，10-密封圈，12-第二轴承，13-止挡部，14-端盖，15-第一阶梯段，16-第二阶梯段,51-第三阶梯段，52-第四阶梯段。
具体实施方式
如图1所示，一种单磁源磁流体密封结构，包括中空的壳体2、设置于壳体2内腔的转轴1，转轴1与壳体2通过轴承装配连接，所述转轴1为阶梯轴，包括由多级环向台阶7构成的第一阶梯段15和第二阶梯段16；
所述第一阶梯段15从高压端至低压端方向直径依次增大。第二阶梯段16从高压端至低压端方向直径依次减小。第一阶梯段15直径最大的环向台阶7与第二阶梯段16直径最大的环向台阶7之间留有间隙X。第一阶梯段15与第二阶梯段16镜像对称。所述第一阶梯段和第二阶梯段的环向台阶7级数为1～8级。
在壳体2内壁对应阶梯轴的环向台阶7处套装有环状极靴5。所述极靴5为分瓣式结构，是由两个半圆的弧形极靴组合成的一个完整的环状极靴。
在极靴5内圆面设有与第一阶梯段15的环向台阶7一一对应且存在间隙Y的第三阶梯段51，以及与第二阶梯段16的环向台阶7一一对应且存在间隙Z的第四阶梯段52；
在极靴5内圆面、位于第四阶梯段52与第三阶梯段51之间套装有永磁体9。所述永磁体9为分瓣式结构，是由两个半圆的弧形永磁体组合成的一个完整的环状永磁体。所述永磁体9正对间隙X。
所述间隙Y与间隙Z大小相同，其范围为0.05～5mm。所述间隙Y和间隙Z处均注有磁流体8。
极靴5外圆面与壳体2内壁之间通过密封圈10密封。
所述轴承包括与转轴1的轴肩抵接的第一轴承3和第二轴承12。所述壳体2内腔一端设有止挡部13。第一轴承3另一端面与该止挡部13抵接，第二轴承12通过端盖14压紧密封于壳体2内腔。所述极靴5设置于第一轴承3和第二轴承12之间。
在极靴5的外侧端面与第一轴承3和第二轴承12之间均设有隔磁环4。

Claims (8)

1.一种单磁源磁流体密封结构，包括中空的壳体（2）、设置于壳体（2）内腔的转轴（1），转轴（1）与壳体（2）通过轴承装配连接，其特征在于：所述转轴（1）为阶梯轴，包括由多级环向台阶（7）构成的第一阶梯段（15）和第二阶梯段（16）；
所述第一阶梯段（15）从高压端至低压端方向直径依次增大，第二阶梯段（16）从高压端至低压端方向直径依次减小；第一阶梯段（15）直径最大的环向台阶（7）与第二阶梯段（16）直径最大的环向台阶（7）之间留有间隙X；
在壳体（2）内壁对应阶梯轴的环向台阶（7）处套装有环状极靴（5）；在极靴（5）内圆面设有与第一阶梯段（15）的环向台阶（7）一一对应且存在间隙Y的第三阶梯段（51），以及与第二阶梯段（16）的环向台阶（7）一一对应且存在间隙Z的第四阶梯段（52）；
在极靴（5）内圆面、位于第四阶梯段（52）与第三阶梯段（51）之间套装有永磁体（9），所述永磁体（9）正对间隙X；
所述间隙Y和间隙Z处均注有磁流体（8）。
2.根据权利要求1所述的单磁源磁流体密封结构，其特征在于：所述极靴（5）为分瓣式结构，是由两个半圆的弧形极靴组合成的一个完整的环状极靴；
所述永磁体（9）为分瓣式结构，是由两个半圆的弧形永磁体组合成的一个完整的环状永磁体。
3.根据权利要求1或2所述的单磁源磁流体密封结构，其特征在于：所述第一阶梯段（15）与第二阶梯段（16）镜像对称。
4.根据权利要求3所述的单磁源磁流体密封结构，其特征在于：所述第一阶梯段和第二阶梯段的环向台阶（7）级数为1～8级。
5.根据权利要求1或2所述的单磁源磁流体密封结构，其特征在于：所述间隙Y与间隙Z大小相同，其范围为0.05～5mm。
6.根据权利要求1所述的单磁源磁流体密封结构，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所述的单磁源磁流体密封结构，其特征在于：所述轴承包括与转轴（1）的轴肩抵接的第一轴承（3）和第二轴承（12）；所述壳体（2）内腔一端设有止挡部（13），第一轴承（3）另一端面与该止挡部（13）抵接，第二轴承（12）通过端盖（14）压紧密封于壳体（2）内腔；所述极靴（5）设置于第一轴承（3）和第二轴承（12）之间。
8.根据权利要求7所述的单磁源磁流体密封结构，其特征在于：在极靴（5）的外侧端面与第一轴承（3）和第二轴承（12）之间均设有隔磁环（4）。
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