CN108980360B - 一种磁源并联型磁流体密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁源并联型磁流体密封结构，相邻两个极靴之间夹设有轴向充磁型永磁环，极靴的极齿与轴外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体，在每两个相邻极靴之间夹设的轴向充磁型永磁环数量至少有两个，且轴向充磁型永磁环的直径不同，直径小的轴向充磁型永磁环套装于直径大的轴向充磁型永磁环的内圈；沿轴的径向方向，相邻轴向充磁型永磁环之间固定设有第一隔磁环；沿轴的轴向方向，相邻轴向充磁型永磁环的磁极的极性相反；沿轴的径向方向，相邻轴向充磁型永磁环的磁极的极性相同。本发明的并联结构，使得磁场强度增加，密封耐压能力增强。极靴的耐压能力逐渐上升，使得所有极靴下磁流体密封都能够发挥作用，保证了密封耐压性能。

Description

一种磁源并联型磁流体密封结构
技术领域
本发明属于机械工程密封技术，具体涉及一种磁源并联型磁流体密封结构。
背景技术
现有用于轴的磁流体密封结构一般包括带中空腔的壳体、轴，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。
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，如公开号为CN204805552U和CN206092975U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，但现有技术仍然存在如下缺陷：
第一，密封耐压能力还有进一步提高的空间。
第二，现有技术的多级密封结构中，各极靴上的极齿数量都是相同的。发明人实验发现从高压侧到低压侧，相邻两个极靴中，若高压侧极靴磁流体密封耐压能力大于相邻低压侧磁流体密封耐压能力时，低压侧磁流体密封会不起作用，也就是说低压侧的密封形同虚设。对于多级密封结构来说，既然低压侧的磁流体密封无法发挥作用，那么设置过多级数的极靴只会增大磁流体密封结构的体积，浪费更多的成本。
另外，在轴往复运动中，部分液体会发生勃附，形成液体膜，当磁场力不足以束缚这层膜时，磁流体便会在压差作用下进入密室，造成污染。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种密封耐压能力强的磁流体密封结构。
本发明解决问题的技术方案是：一种磁源并联型磁流体密封结构，包括中空的壳体，所述壳体一端封闭、另一端敞开，在壳体的封闭端面中心开有通孔，还包括从通孔穿设至壳体内腔的轴，在轴外表面与壳体内壁之间的空间内沿轴向间隔设有多个极靴，所述极靴为环状，相邻两个极靴之间夹设有轴向充磁型永磁环，极靴外圆面与壳体内壁抵接，极靴内圆面上设有极齿，极齿与轴外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体，在每两个相邻极靴之间夹设的轴向充磁型永磁环数量至少有两个，且轴向充磁型永磁环的直径不同，直径小的轴向充磁型永磁环套装于直径大的轴向充磁型永磁环的内圈；
沿轴的径向方向，相邻轴向充磁型永磁环之间固定设有第一隔磁环；
沿轴的轴向方向，相邻轴向充磁型永磁环的磁极的极性相反；沿轴的径向方向，相邻轴向充磁型永磁环的磁极的极性相同。
上述方案中，第一隔磁环的作用是将径向方向上的轴向充磁型永磁环相互隔开，形成相互并联的结构，减小了磁阻。可以类比电路，如果一个轴向充磁型永磁环的磁阻是R，则两个轴向充磁型永磁环并联后的总磁阻是R/4，如果不设置第一隔磁环，那么两个轴向充磁型永磁环套装起来，就变成了一个加厚的大的轴向充磁型永磁环，总磁阻就是2R。采用本发明的结构之后，总的磁阻减小，磁通量增加，磁场强度增加，密封耐压能力增强。
进一步的，从高压侧至低压侧方向，极靴上的极齿数量依次递增。
上述进一步改进的方案通过结构的变化，人为制造出高压侧极靴下磁流体密封能力小于低压侧极靴下磁流体密封能力，可以保证不出现背景技术所述的缺陷情况。从高压侧至低压侧，极靴的耐压能力逐渐上升，使得所有极靴下磁流体密封都能够发挥作用，保证了密封耐压性能。
进一步的，相邻极靴上的极齿数量相差1个或2个。
优选的，每个极靴上的极齿数量为2～32个。
一种具体的方案中，所述第一隔磁环的宽度与轴向充磁型永磁环等宽，所述极靴的横截面为矩形。
另一种具体的方案中，所述第一隔磁环的宽度小于轴向充磁型永磁环的宽度，在每一个极靴的朝向第一隔磁环的端面上、对应第一隔磁环位置处沿轴向设有凸台；
相邻两个极靴中、极靴的凸台与相邻极靴之间径向设置的轴向充磁型永磁环合围形成容置空间，所述第一隔磁环固定设置于容置空间内。
进一步的，最靠近壳体封闭端的那一个极靴与壳体封闭端内壁之间设有第二隔磁环。
进一步的，最靠近壳体敞开端的那一个极靴通过端盖压紧密封于壳体内腔。
优选的，所述极靴的数量为3～10个。
优选的，极齿与轴外表面之间的间隙大小为0.05～3mm。
进一步的，环绕通孔内圆面开有凹槽，凹槽内安装有Y型密封圈。
本发明的显著效果为：
1. 径向方向上的轴向充磁型永磁环形成相互并联的结构，总的磁阻减小，磁通量增加，磁场强度增加，密封耐压能力增强。
2.通过结构的变化，人为制造出高压侧极靴下磁流体密封能力小于低压侧极靴下磁流体密封能力，从高压侧至低压侧，极靴的耐压能力逐渐上升，使得所有极靴下磁流体密封都能够发挥作用，保证了密封耐压性能。
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-轴，2-壳体，3-极靴，4-端盖,5-第一隔磁环,6-极齿，7-轴向充磁型永磁环，8-第二隔磁环,31-凸台。
具体实施方式
如图1所示，一种磁源并联型磁流体密封结构，包括中空的壳体2，所述壳体2一端封闭、另一端敞开，在壳体2的封闭端面中心开有通孔。
还包括从通孔穿设至壳体2内腔的轴1。在轴1外表面与壳体2内壁之间的空间内沿轴向间隔设有多个极靴3。极靴3的数量优选为3～10个。所述极靴3为环状。相邻两个极靴3之间夹设有轴向充磁型永磁环7。极靴3外圆面与壳体2内壁抵接。极靴3内圆面上设有极齿6。极齿6与轴1外表面之间存在间隙。间隙大小为0.05～3mm。间隙处注有磁流体。
从高压侧至低压侧方向，极靴3上的极齿6数量依次递增。相邻极靴3上的极齿6数量相差1个或2个。每个极靴3上的极齿6数量优选为2～32个。
在每两个相邻极靴3之间夹设的轴向充磁型永磁环7数量至少有两个，且轴向充磁型永磁环7的直径不同。直径小的轴向充磁型永磁环7套装于直径大的轴向充磁型永磁环7的内圈。
沿轴1的径向方向，相邻轴向充磁型永磁环7之间设有第一隔磁环5。所述第一隔磁环5的宽度小于轴向充磁型永磁环7的宽度。在每一个极靴3的朝向第一隔磁环5的端面上、对应第一隔磁环5位置处沿轴向设有凸台31。相邻两个极靴3中、极靴3的凸台31与相邻极靴3之间径向设置的轴向充磁型永磁环7合围形成容置空间。所述第一隔磁环5固定设置于容置空间内。
沿轴1的轴向方向，相邻轴向充磁型永磁环7的磁极的极性相反。沿轴1的径向方向，相邻轴向充磁型永磁环7的磁极的极性相同。
最靠近壳体2封闭端的那一个极靴3与壳体2封闭端内壁之间设有第二隔磁环8。最靠近壳体2敞开端的那一个极靴3通过端盖4压紧密封于壳体2内腔。
以上说明了本发明的最佳实施方式，但各发明并不局限于上述实施方式，可进行适当改变。例如，所述第一隔磁环5的宽度与轴向充磁型永磁环7等宽。所述极靴3的横截面为矩形。
因此，该技术领域的技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，所作的简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种磁源并联型磁流体密封结构，包括中空的壳体（2），所述壳体（2）一端封闭、另一端敞开，在壳体（2）的封闭端面中心开有通孔，还包括从通孔穿设至壳体（2）内腔的轴（1），在轴（1）外表面与壳体（2）内壁之间的空间内沿轴向间隔设有多个极靴（3），所述极靴（3）为环状，相邻两个极靴（3）之间夹设有轴向充磁型永磁环（7），极靴（3）外圆面与壳体（2）内壁抵接，极靴（3）内圆面上设有极齿（6），极齿（6）与轴（1）外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体，其特征在于：在每两个相邻极靴（3）之间夹设的轴向充磁型永磁环（7）数量至少有两个，且轴向充磁型永磁环（7）的直径不同，直径小的轴向充磁型永磁环（7）套装于直径大的轴向充磁型永磁环（7）的内圈；
沿轴（1）的径向方向，相邻轴向充磁型永磁环（7）之间固定设有第一隔磁环（5）；
沿轴（1）的轴向方向，相邻轴向充磁型永磁环（7）的磁极的极性相反；沿轴（1）的径向方向，相邻轴向充磁型永磁环（7）的磁极的极性相同；从高压侧至低压侧方向，极靴（3）上的极齿（6）数量依次递增。
2.根据权利要求1所述的磁源并联型磁流体密封结构，其特征在于：相邻极靴（3）上的极齿（6）数量相差1个或2个。
3.根据权利要求2所述的磁源并联型磁流体密封结构，其特征在于：每个极靴（3）上的极齿（6）数量为2～32个。
4.根据权利要求1～3任一项所述的磁源并联型磁流体密封结构，其特征在于：所述第一隔磁环（5）的宽度与轴向充磁型永磁环（7）等宽，所述极靴（3）的横截面为矩形。
5.根据权利要求1～3任一项所述的磁源并联型磁流体密封结构，其特征在于：所述第一隔磁环（5）的宽度小于轴向充磁型永磁环（7）的宽度，在每一个极靴（3）的朝向第一隔磁环（5）的端面上、对应第一隔磁环（5）位置处沿轴向设有凸台（31）；
相邻两个极靴（3）中、极靴（3）的凸台（31）与相邻极靴（3）之间径向设置的轴向充磁型永磁环（7）合围形成容置空间，所述第一隔磁环（5）固定设置于容置空间内。
6.根据权利要求1所述的磁源并联型磁流体密封结构，其特征在于：最靠近壳体（2）封闭端的那一个极靴（3）与壳体（2）封闭端内壁之间设有第二隔磁环（8）。
7.根据权利要求1所述的磁源并联型磁流体密封结构，其特征在于：最靠近壳体（2）敞开端的那一个极靴（3）通过端盖（4）压紧密封于壳体（2）内腔。
8.根据权利要求1所述的磁源并联型磁流体密封结构，其特征在于：所述极靴（3）的数量为3～10个。
9.根据权利要求1所述的磁源并联型磁流体密封结构，其特征在于：极齿（6）与轴（1）外表面之间的间隙大小为0.05～3mm。
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