CN108397550B - 一种磁流体密封结构 - Google Patents
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Abstract
一种磁流体密封结构，包括壳体、转轴，环绕转轴外表面设有多级齿构成的齿形段，相邻齿之间形成凹槽；在壳体内壁套装有至少一个永磁体，每一个永磁体两侧分别设有极靴，且每一个极靴上设有极齿，极齿与凹槽一一正对，极齿与凹槽之间留有间隙，间隙处注有磁流体；极靴与齿形段之间存在被极齿分隔成的多个独立腔室，沿转轴轴向、在极齿上开有将独立腔室连通的通孔；在壳体上开有可与其中一个独立腔室连通的进气通道，进气通道处安装有供气装置。本发明将磁流体密封的位置布置在转轴上，转轴回转时极靴和永磁体不转动，稳定性好。而且，磁流体填充于凹槽内，减小了磁流体泄漏的风险。充入的气体能够在极靴与转轴之间的腔体内均压，增加了耐压性能。
Description
技术领域
本发明属于密封技术，具体涉及一种磁流体密封结构。
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。
专利CN106090237A公开了一种缓冲式磁流体密封结构，包括轴、外壳、外极靴环、储气瓶、内极靴环、永磁体，所述的内极靴环多个间隔安装于轴上，内极靴环之间的间隙安装永磁体，在轴的径向方向上，永磁体的径向高度小于内极靴环的径向高度；在内极靴环外环面的外侧设置外极靴环，外极靴环的内壁与内极靴环的外壁之间存在间隙；外极靴环和外壳上分别沿轴的同一径向设置通孔I和通孔II；储气瓶设于外壳之外，通过软管与通孔I和通孔II密封连接。该发明的密封结构一定程度上提高了耐压能力，但仍然存在如下缺陷：
1.其永磁体以及内极靴环均要随转轴一起回转，稳定性差，反过来说，这就要求永磁体和内极靴环与转轴装配时具有极高的稳定性，特别是对内极靴环的稳定性要求更高，一旦失稳就会造成磁流体泄漏。
2.相邻内极靴环之间形成相互完全隔开的独立腔室，每一个独立腔室内充填气体，多路进行充填存在一个缺陷就是不同的独立腔室的压力很难精准控制到均衡，导致不同的磁流体形成的O型密封圈仍然存在压差，削弱了其耐压能力。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种稳定性好、耐压能力更好的磁流体密封结构。
本发明解决问题的技术方案是：一种磁流体密封结构，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，环绕转轴外表面设有多级齿构成的齿形段，相邻齿之间形成凹槽；
在壳体内壁套装有至少一个永磁体，每一个永磁体两侧分别设有套装在壳体内壁的极靴，且每一个极靴上设有极齿，所述极齿与凹槽一一正对，且极齿与凹槽之间留有间隙，间隙处注有磁流体；
极靴与齿形段之间存在被极齿分隔成的多个独立腔室，沿转轴轴向、在极齿上开有将独立腔室连通的通孔；
在壳体上开有可与其中一个独立腔室连通的进气通道，进气通道处安装有供气装置。
上述方案将磁流体密封的位置布置在转轴上，转轴回转时极靴和永磁体不转动，稳定性好；而且，磁流体填充于凹槽内，减小了磁流体泄漏的风险。
充入的气体能够在极靴与转轴之间的腔体内均压，保证了压力的同步性，增加了耐压性能。
具体的，所述供气装置包括储气瓶、一端与储气瓶连接且另一端与进气通道连接的管道、设置于管道上的单向阀及流量计。
优选的，所述永磁体的数量为2～10个。
一种优选的方案中，每一个永磁体配合其两侧的极靴组成一个密封单元，每一个密封单元对应设置一个进气通道和一套供气装置。
另一种优选的方案中，最靠近高压端的极靴与最远离高压端的极靴之间的所有独立腔室均连通，供气装置只设置一套。
进一步的，所述齿的齿形为梯形，或三角形，或弧形，或矩形。
优选的，所述齿的数量为5～30个。
优选的，所述极齿与凹槽之间的间隙为0.05～5mm。
优选的，极靴外圆面与壳体内壁之间通过密封圈密封。
进一步的，在最靠近高压端的极靴以及最远离高压端的极靴的外侧端面上均设有隔磁环；
所述转轴为阶梯轴，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；所述极靴设置于第一轴承和第二轴承之间。
本发明的显著效果是：
1.将磁流体密封的位置布置在转轴上，转轴回转时极靴和永磁体不转动，稳定性好。
2.磁流体填充于凹槽内，减小了磁流体泄漏的风险。
3.充入的气体能够在极靴与转轴之间的腔体内均压，保证了压力的同步性，增加了耐压性能。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明磁流体密封结构示意图。
图中：1-转轴，2-壳体，3-第一轴承，4-隔磁环，5-极靴，6-齿，7-凹槽，8-磁流体，9-永磁体，10-密封圈，12-第二轴承，13-台阶，14-端盖，15-齿形段，16-极齿,17-独立腔室,18-通孔,19-进气通道，20-供气装置,21-储气瓶，22-管道，23-单向阀，24-流量计。
具体实施方式
如图1所示，一种磁流体密封结构，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。
环绕转轴1外表面设有多级齿6构成的齿形段15，相邻齿6之间形成凹槽7。所述齿6的齿形为梯形。
在壳体2内壁套装有一个永磁体9。永磁体9两侧分别设有套装在壳体2内壁的极靴5，极靴5外圆面与壳体2内壁之间通过密封圈10密封。
每一个极靴5上设有极齿16。所述极齿16与凹槽7一一正对，且极齿16与凹槽7之间留有间隙，间隙为0.05～5mm。间隙处注有磁流体8。
极靴5与齿形段15之间存在被极齿16分隔成的多个独立腔室17。沿转轴1轴向、在极齿16上开有将独立腔室17连通的通孔18。
在壳体2上开有可与其中一个独立腔室17连通的进气通道19，进气通道19处安装有供气装置20。所述供气装置20包括储气瓶21、一端与储气瓶21连接且另一端与进气通道19连接的管道22、设置于管道22上的单向阀23及流量计24。
在最靠近高压端的极靴5以及最远离高压端的极靴5的外侧端面上均设有隔磁环4。
所述转轴1为阶梯轴。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。所述极靴5设置于第一轴承3和第二轴承12之间。
在确定了高压侧的压力后，通过计算，可确定充入独立腔室17的气体压力，储气瓶21只需根据计算结果充入气体即可。
上述结构通过在独立腔室17内充入气体来平衡极齿16对应的磁流体密封环两侧的气压，使磁流体8形成的密封环两侧的压差均匀，从而提高磁流体密封装置整体的耐压能力，扩大了磁流体密封装置的安全工作范围。
Claims (10)
1.一种磁流体密封结构，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：环绕转轴（1）外表面设有多级齿（6）构成的齿形段（15），相邻齿（6）之间形成凹槽（7）；
在壳体（2）内壁套装有至少一个永磁体（9），每一个永磁体（9）两侧分别设有套装在壳体（2）内壁的极靴（5），且每一个极靴（5）上设有极齿（16），所述极齿（16）与凹槽（7）一一正对，且极齿（16）与凹槽（7）之间留有间隙，间隙处注有磁流体（8）；
极靴（5）与齿形段（15）之间存在被极齿（16）分隔成的多个独立腔室（17），沿转轴（1）轴向、在极齿（16）上开有将独立腔室（17）连通的通孔（18）；
在壳体（2）上开有可与其中一个独立腔室（17）连通的进气通道（19），进气通道（19）处安装有供气装置（20）。
2.根据权利要求1所述的磁流体密封结构，其特征在于：所述供气装置（20）包括储气瓶（21）、一端与储气瓶（21）连接且另一端与进气通道（19）连接的管道（22）、设置于管道（22）上的单向阀（23）及流量计（24）。
3.根据权利要求1或2所述的磁流体密封结构，其特征在于：所述永磁体（9）的数量为2～10个。
4.根据权利要求3所述的磁流体密封结构，其特征在于：每一个永磁体（9）配合其两侧的极靴（5）组成一个密封单元，每一个密封单元对应设置一个进气通道（19）和一套供气装置（20）。
5.根据权利要求3所述的磁流体密封结构，其特征在于：最靠近高压端的极靴（5）与最远离高压端的极靴（5）之间的所有独立腔室（17）均连通，供气装置（20）只设置一套。
6.根据权利要求1所述的磁流体密封结构，其特征在于：所述齿（6）的齿形为梯形，或三角形，或弧形，或矩形。
7.根据权利要求1所述的磁流体密封结构，其特征在于：所述齿（6）的数量为5～30个。
8.根据权利要求1所述的磁流体密封结构，其特征在于：所述极齿（16）与凹槽（7）之间的间隙为0.05～5mm。
9.根据权利要求1所述的磁流体密封结构，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。
10.根据权利要求1所述的磁流体密封结构，其特征在于：在最靠近高压端的极靴（5）以及最远离高压端的极靴（5）的外侧端面上均设有隔磁环（4）；
所述转轴（1）为阶梯轴，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；所述极靴（5）设置于第一轴承（3）和第二轴承（12）之间。
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