CN109027249B - 一种带有齿状磁源的磁流体密封结构 - Google Patents

一种带有齿状磁源的磁流体密封结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有齿状磁源的磁流体密封结构，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极靴，所述极靴为环状，径向充磁型永磁环和极靴的外圆面与壳体内壁抵接；在每个径向充磁型永磁环内圆面上设有极齿，极齿与轴外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体；从高压侧至低压侧方向，径向充磁型永磁环上的极齿数量依次递增；相邻径向充磁型永磁环的磁极的极性相反。本发明在径向充磁型永磁环上直接开极齿，密封效果好。同时，通过结构的变化，从高压侧至低压侧，磁流体的耐压能力逐渐上升，使得所有径向充磁型永磁环下磁流体密封都能够发挥作用，保证了密封耐压性能。

Description

一种带有齿状磁源的磁流体密封结构
技术领域
本发明属于机械工程密封技术，具体涉及一种带有齿状磁源的磁流体密封结构。
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CN202418592U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，现有的磁流体密封结构一般采用极靴与轴向充磁型永磁环配合，在极靴上开极齿，轴向充磁型永磁环的最强磁场部位位于端面，磁流体位置处的磁场强度相对较弱，导致密封耐压性能较差。
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。
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带有齿状磁源的磁流体密封结构。
本发明解决问题的技术方案是：一种带有齿状磁源的磁流体密封结构，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极靴，所述极靴为环状，径向充磁型永磁环和极靴的外圆面与壳体内壁抵接；
在每个径向充磁型永磁环内圆面上设有极齿，极齿与轴外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体；
从高压侧至低压侧方向，径向充磁型永磁环上的极齿数量依次递增；
相邻径向充磁型永磁环的磁极的极性相反。
径向充磁型永磁环自身的磁路结构使得其内圆处的磁场强度最强，上述方案改变现有的结构，在径向充磁型永磁环上直接开极齿，极齿和磁流体直接接触，由于接触部位磁场强度最大，密封效果显著大于传统的极靴和磁流体接触的方式。
与此同时，径向充磁型永磁环对应的齿数也存在递增的变化。通过结构的变化，人为制造出高压侧永磁环下磁流体密封能力小于低压侧永磁环下磁流体密封能力，可以保证不出现背景技术第二点所述的缺陷情况。从高压侧至低压侧，磁流体的耐压能力逐渐上升，使得所有径向充磁型永磁环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，相邻径向充磁型永磁环上的极齿数量相差1个或2个。
优选的，每个径向充磁型永磁环上的极齿数量为2～10个。
进一步的，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。
进一步的，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。
优选的，所述径向充磁型永磁环的数量为2～12个。
优选的，极齿与轴外表面之间的间隙大小为0.05～3mm。
优选的，从高压侧至低压侧方向，径向充磁型永磁环的宽度依次递增。
本发明在径向充磁型永磁环上直接开极齿，极齿和磁流体直接接触，由于接触部位磁场强度最大，密封效果显著大于传统的极靴和磁流体接触的方式。同时，通过结构的变化，人为制造出高压侧永磁环下磁流体密封能力小于低压侧永磁环下磁流体密封能力，从高压侧至低压侧，磁流体的耐压能力逐渐上升，使得所有径向充磁型永磁环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-隔磁环,6-极齿，7-径向充磁型永磁环。
具体实施方式
如图1所示，一种带有齿状磁源的磁流体密封结构，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2～12个径向充磁型永磁环7。相邻两个径向充磁型永磁环7之间夹设有极靴3。所述极靴3为环状，径向充磁型永磁环7和极靴3的外圆面与壳体2内壁抵接。
在每个径向充磁型永磁环7内圆面上设有极齿6。极齿6数量优选为2～10个。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，径向充磁型永磁环7上的极齿6数量依次递增。相邻径向充磁型永磁环7上的极齿6数量相差1个或2个。径向充磁型永磁环7的宽度依次递增。
相邻径向充磁型永磁环7的磁极的极性相反。
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。

Claims (8)

1.一种带有齿状磁源的磁流体密封结构，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），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）之间夹设有极靴（3），所述极靴（3）为环状，径向充磁型永磁环（7）和极靴（3）的外圆面与壳体（2）内壁抵接；
在每个径向充磁型永磁环（7）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；
从高压侧至低压侧方向，径向充磁型永磁环（7）上的极齿（6）数量依次递增；
相邻径向充磁型永磁环（7）的磁极的极性相反。
2.根据权利要求1所述的带有齿状磁源的磁流体密封结构，其特征在于：相邻径向充磁型永磁环（7）上的极齿（6）数量相差1个或2个。
3.根据权利要求1或2所述的带有齿状磁源的磁流体密封结构，其特征在于：每个径向充磁型永磁环（7）上的极齿（6）数量为2～10个。
4.根据权利要求1所述的带有齿状磁源的磁流体密封结构，其特征在于：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）。
5.根据权利要求1所述的带有齿状磁源的磁流体密封结构，其特征在于：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。
6.根据权利要求1所述的带有齿状磁源的磁流体密封结构，其特征在于：所述径向充磁型永磁环（7）的数量为2～12个。
7.根据权利要求1所述的带有齿状磁源的磁流体密封结构，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。
8.根据权利要求1所述的带有齿状磁源的磁流体密封结构，其特征在于：从高压侧至低压侧方向，径向充磁型永磁环（7）的宽度依次递增。
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