CN108468811A - 一种磁流体密封结构 - 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

一种磁流体密封结构，包括中空的壳体、转轴，在转轴外圆面套装有回转体结构的第一极靴套和第二极靴套，第一、第二极靴套上均设有多级环向台阶；第一极靴套和第二极靴套之间套装有永磁体；在壳体内壁对应第一极靴套和第二极靴套的环向台阶处套装有环状第三极靴；在第三极靴内圆面设有与第一极靴套的环向台阶一一对应且存在间隙Y的第一阶梯段，以及与第二极靴套的环向台阶一一对应且存在间隙Z的第二阶梯段；所述间隙Y和间隙Z处均注有磁流体。本发明通过转移磁流体的密封位置，实现了异形转轴的磁流体密封。同时，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，具有高密封和高耐压性能。

Description

一种磁流体密封结构
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.现有的磁流体密封技术的密封位置均是与转轴产生关联，也就是说密封位置发生在转轴的外圆面处，但如果在实际需求中所用的转轴不是常规形状的轴，而是异形轴，那么就无法用现有的磁流体密封结构进行密封。
2.在转轴外表面，进行磁流体密封的区域段一般是光轴段，一旦磁流体发生泄漏，会导致完全泄漏，密封失效。
3.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。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能够实现异形转轴密封，并具有高密封性能和高耐压性能的磁流体密封结构。
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，在转轴外圆面套装有回转体结构的第一极靴套和第二极靴套，第一极靴套和第二极靴套上均设有多级环向台阶；
所述第一极靴套上的环向台阶从高压端至低压端方向直径依次减小，第二极靴套上的环向台阶从高压端至低压端方向直径依次增大；第一极靴套和第二极靴套之间套装有永磁体；
在壳体内壁对应第一极靴套和第二极靴套的环向台阶处套装有环状第三极靴；在第三极靴内圆面设有与第一极靴套的环向台阶一一对应且存在间隙Y的第一阶梯段，以及与第二极靴套的环向台阶一一对应且存在间隙Z的第二阶梯段；
所述间隙Y和间隙Z处均注有磁流体。
上述方案转移了磁流体的密封位置，将其从原来的轴的外圆面转移到了极靴和极靴之间，这样如果转轴的形状是异形轴，那么只需要根据转轴的形状设计配套的第一、第二极靴套，使第一、第二极靴套能够稳定可靠的套装在转轴上即可，增加了磁流体密封的应用范围。
同时，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。
优选的，所述第一极靴套和第二极靴套镜像对称。
优选的，所述第一极靴套和第二极靴套的环向台阶级数为2～10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，所述永磁体数量为1～10个，每一个永磁体配合其两侧的第一极靴套和第二极靴套，以及一个第三极靴组成一个密封单元。
进一步的，第三极靴外圆面与壳体内壁之间通过密封圈密封。
进一步的，所述转轴上设有轴肩，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，在第三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。
本发明显著效果为：
1.通过转移磁流体的密封位置，只需要根据转轴的形状设计配套的第一、第二极靴套，第一、第二极靴套能够稳定可靠的套装在转轴上即可用于异形转轴的磁流体密封，增加了磁流体密封的应用范围。
2.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。
如果采用多个密封单元组成的多级密封，虽然一定程度上增大了装置尺寸，但密封效果会更好。
3.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2为第三极靴剖面图。
图中：1-转轴，2-壳体，3-第一轴承，4-隔磁环，5-第一极靴套，6-第二极靴套，7-环向台阶，8-磁流体，9-永磁体，10-密封圈，11-第三极靴，12-第二轴承，13-止挡部，14-端盖，15-第一阶梯段，16-第二阶梯段。
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。
在转轴1外圆面套装有回转体结构的第一极靴套5和第二极靴套6，第一极靴套5和第二极靴套6上均设有多级环向台阶7。
所述第一极靴套5上的环向台阶7从高压端至低压端方向直径依次减小。第二极靴套6上的环向台阶7从高压端至低压端方向直径依次增大。所述第一极靴套5和第二极靴套6镜像对称。所述第一极靴套5和第二极靴套6的环向台阶7级数为2～10级。更优选的为3级。
第一极靴套5和第二极靴套6之间套装有永磁体9。
在壳体2内壁对应第一极靴套5和第二极靴套6的环向台阶7处套装有环状第三极靴11。第三极靴11外圆面与壳体2内壁之间通过密封圈10密封。
在第三极靴11内圆面设有与第一极靴套5的环向台阶7一一对应且存在间隙Y的第一阶梯段15，以及与第二极靴套6的环向台阶7一一对应且存在间隙Z的第二阶梯段16。
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。
所述转轴1上设有轴肩。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。
在第三极靴11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：在转轴（1）外圆面套装有回转体结构的第一极靴套（5）和第二极靴套（6），第一极靴套（5）和第二极靴套（6）上均设有多级环向台阶（7）；
所述第一极靴套（5）上的环向台阶（7）从高压端至低压端方向直径依次减小，第二极靴套（6）上的环向台阶（7）从高压端至低压端方向直径依次增大；第一极靴套（5）和第二极靴套（6）之间套装有永磁体（9）；
在壳体（2）内壁对应第一极靴套（5）和第二极靴套（6）的环向台阶（7）处套装有环状第三极靴（11）；在第三极靴（11）内圆面设有与第一极靴套（5）的环向台阶（7）一一对应且存在间隙Y的第一阶梯段（15），以及与第二极靴套（6）的环向台阶（7）一一对应且存在间隙Z的第二阶梯段（16）；
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所述的磁流体密封结构，其特征在于：所述第一极靴套（5）和第二极靴套（6）镜像对称。
3.根据权利要求2所述的磁流体密封结构，其特征在于：所述第一极靴套（5）和第二极靴套（6）的环向台阶（7）级数为2～10级。
4.根据权利要求1所述的磁流体密封结构，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。
5.根据权利要求1所述的磁流体密封结构，其特征在于：所述永磁体（9）数量为1～10个，每一个永磁体（9）配合其两侧的第一极靴套（5）和第二极靴套（6），以及一个第三极靴（11）组成一个密封单元。
6.根据权利要求1所述的磁流体密封结构，其特征在于：第三极靴（11）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所述的磁流体密封结构，其特征在于：所述转轴（1）上设有轴肩，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所述的磁流体密封结构，其特征在于：在第三极靴（11）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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