CN109027247B - 一种磁流体往复密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁流体往复密封结构，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径向充磁型永磁环，相邻两个径向充磁型永磁环之间夹设有环状极靴，所述极靴横截面为上宽下窄的梯形；在每一个径向充磁型永磁环上设有可与极靴的侧面对应贴合的结合面，极靴两侧面与其相邻的两个径向充磁型永磁环分别抵接配合；径向充磁型永磁环和极靴的外圆与壳体内壁抵接；径向充磁型永磁环的内圆面与轴外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体；相邻两个径向充磁型永磁环的磁极的极性相反。本发明梯形截面的设计增加了极靴与径向充磁型永磁环的接触面积，两侧的径向充磁型永磁环将极靴形成包裹，几乎不会发生漏磁，密封耐压性能更好。

Description

一种磁流体往复密封结构
技术领域
本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种磁流体往复密封结构。
背景技术
现有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。
磁流体密封中磁场的泄漏导致磁路中磁场强度的降低，从而使磁流体密封的耐压性能降低。如图1所示，目前极靴3和轴向充磁型永磁环8都是标准的环状结构，二者的横截面都是矩形，二者的结合面处是磁流体密封的主要漏磁发生位置，因此解决磁流体密封的漏磁问题对于提高磁流体密封性能具有重要的意义。
中国专利201711333738.X公开了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。据发明人介绍，该专利的下永磁体环采用并联结构，主要目的是为了增大磁场强度，上永磁体环与极靴之间仍然存在严重的漏磁情况。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种能够避免漏磁的磁流体密封结构。
本发明解决问题的技术方案是：一种磁流体往复密封结构，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径向充磁型永磁环，相邻两个径向充磁型永磁环之间夹设有环状极靴，所述极靴横截面为上宽下窄的梯形；
在每一个径向充磁型永磁环上设有可与极靴的侧面对应贴合的结合面，极靴两侧面与其相邻的两个径向充磁型永磁环分别抵接配合；
所述径向充磁型永磁环和极靴的外圆与壳体内壁抵接；径向充磁型永磁环的内圆面与轴外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体；
相邻两个径向充磁型永磁环的磁极的极性相反。
传统的矩形永磁体和极靴的结合面接触面积小，漏磁大。上述方案中梯形截面的设计增加了极靴与径向充磁型永磁环的接触面积，是减少漏磁的重要措施；而且，极靴嵌于径向充磁型永磁环之间，两侧的径向充磁型永磁环将极靴形成包裹，几乎不会发生漏磁。
上述方案选用径向充磁型永磁环的另一个目的是，径向充磁型永磁环自身的磁路决定了在密封间隙处的磁场强度更大，密封耐压性能更好。
进一步的，轴的外圆面上对应每一个径向充磁型永磁环位置处设有极齿，所述间隙位于极齿与径向充磁型永磁环的内圆面之间，间隙处注有磁流体。
相对于不设置极齿的方案来说，设置极齿后能够增加密封间隙处的磁场强度差，众所周知，密封性能和磁场强度差呈正比关系，设置极齿可以提高密封性能。将极齿开在轴上加工更方便。
优选的，所述极靴横截面为等腰梯形。
优选的，每个径向充磁型永磁环所对应的轴上的极齿数量为2～20个。
优选的，所述径向充磁型永磁环的数量为2～12个。
进一步的，所述轴为光轴；最靠近壳体封闭端的径向充磁型永磁环与壳体封闭端内壁之间设有隔磁环，最靠近壳体敞开端的径向充磁型永磁环通过端盖压紧密封于壳体内腔，实现往复式密封。
本发明的显著效果是：
1.梯形截面的设计增加了极靴与径向充磁型永磁环的接触面积，是减少漏磁的重要措施；而且，极靴嵌于径向充磁型永磁环之间，两侧的径向充磁型永磁环将极靴形成包裹，几乎不会发生漏磁。
2.径向充磁型永磁环自身的磁路决定了在密封间隙处的磁场强度更大，密封耐压性能更好。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为现有技术磁流体密封的磁感线分布示意图。
图2为本发明磁流体密封结构示意图。
图3为图2的结构的磁感线分布示意图。
图中：1-轴，2-壳体，3-极靴，4-端盖,5-隔磁环,6-极齿，7-径向充磁型永磁环，8-轴向充磁型永磁环。
具体实施方式
如图2-3所示，一种磁流体往复密封结构，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径向充磁型永磁环7。相邻两个径向充磁型永磁环7之间夹设有环状极靴3。所述极靴3横截面为上宽下窄的梯形。梯形的形式有多种可以适用，但是从尽量增加接触面积角度考虑，所述极靴3横截面为等腰梯形。
在每一个径向充磁型永磁环7上设有可与极靴3的侧面对应贴合的结合面。极靴3两侧面与其相邻的两个径向充磁型永磁环7分别抵接配合。
所述径向充磁型永磁环7和极靴3的外圆与壳体2内壁抵接。
轴1的外圆面上对应每一个径向充磁型永磁环7位置处设有极齿6。极齿6数量优选为2～20个。极齿6与径向充磁型永磁环7的内圆面之间存在间隙，间隙处注有磁流体。
相邻两个径向充磁型永磁环7的磁极的极性相反。
所述径向充磁型永磁环7的数量优选为2～12个。
所述轴1为光轴。最靠近壳体2封闭端的径向充磁型永磁环7与壳体2封闭端内壁之间设有隔磁环5。最靠近壳体2敞开端的径向充磁型永磁环7通过端盖4压紧密封于壳体2内腔，实现往复式密封。

Claims (6)

1.一种磁流体往复密封结构，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），其特征在于：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径向充磁型永磁环（7），相邻两个径向充磁型永磁环（7）之间夹设有环状极靴（3），所述极靴（3）横截面为上宽下窄的梯形；
在每一个径向充磁型永磁环（7）上设有可与极靴（3）的侧面对应贴合的结合面，极靴（3）两侧面与其相邻的两个径向充磁型永磁环（7）分别抵接配合；
所述径向充磁型永磁环（7）和极靴（3）的外圆与壳体（2）内壁抵接；径向充磁型永磁环（7）的内圆面与轴（1）外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体；
相邻两个径向充磁型永磁环（7）的磁极的极性相反。
2.根据权利要求1所述的磁流体往复密封结构，其特征在于：轴（1）的外圆面上对应每一个径向充磁型永磁环（7）位置处设有极齿（6），所述间隙位于极齿（6）与径向充磁型永磁环（7）的内圆面之间，间隙处注有磁流体。
3.根据权利要求1所述的磁流体往复密封结构，其特征在于：所述极靴（3）横截面为等腰梯形。
4.根据权利要求1所述的磁流体往复密封结构，其特征在于：每个径向充磁型永磁环（7）所对应的轴上的极齿（6）数量为2～20个。
5.根据权利要求1所述的磁流体往复密封结构，其特征在于：所述径向充磁型永磁环（7）的数量为2～12个。
6.根据权利要求1-5任一项所述的磁流体往复密封结构，其特征在于：所述轴（1）为光轴；最靠近壳体（2）封闭端的径向充磁型永磁环（7）与壳体（2）封闭端内壁之间设有隔磁环（5），最靠近壳体（2）敞开端的径向充磁型永磁环（7）通过端盖（4）压紧密封于壳体（2）内腔，实现往复式密封。
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