CN109027251B - 一种斜齿型磁流体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种斜齿型磁流体密封装置，包括外壳、左极靴环、内极靴环、右极靴环，永磁体环；所述的左极靴环和右极靴环分别设于外壳的内壁上；所述的左极靴环的右端面上沿径向间隔设置一个以上的斜型极齿I；所述的右极靴环的左端面上沿径向间隔设置一个以上的斜型极齿II；所述的内极靴环的左端面上沿径向间隔设置一个以上的轴向极齿I，所述的内极靴环的右端面上沿径向间隔设置一个以上的轴向极齿II；所述的斜型极齿I与轴向极齿I交错分布，并且斜型极齿I与轴向极齿I之间不接触；所述的永磁体环设于外壳的内壁上，位于左极靴环和右极靴环之间。本发明能够解决现有密封装置存在转轴偏心和较大离心力从而影响密封装置耐压性能的难题。

Description

一种斜齿型磁流体密封装置

技术领域

本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种斜齿型磁流体密封装置。

背景技术

在大轴径旋转轴磁性液体密封中，由于加工装配误差、振动等因素的影响，转轴相对于极靴会发生偏心，将会降低磁性液体密封的耐压性能；同时由于轴在高速转动的条件下磁流体会受到较大的离心力影响，从而损失部分磁流体，将会降低磁性液体密封的耐压性能。因此减小转轴偏心和离心力对磁性液体密封耐压性能的影响是当前研究的热点问题之一。

减小转轴偏心和离心力对磁性液体密封耐压性能的影响的方法之一是通过改进磁性流体密封结构，如对比文献1(公开号为 CN104633128A的专利)所述的密封装置。尽管以上文献所述的密封装置相对普通磁性流体密封性能得到极大的提高，但其密封装置并没有考虑到转轴偏心和离心力对磁流体密封耐压性能的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种斜齿型磁流体密封装置，从而解决现有密封装置存在转轴偏心和较大离心力从而影响密封装置耐压性能的难题，使得该密封技术成功运用于大轴径高速旋转的场合中。

本发明的技术方案如下：

所述的斜齿型磁流体密封装置，包括外壳、左极靴环、内极靴环、右极靴环，永磁体环；

所述的左极靴环和右极靴环分别设于外壳的内壁上； 所述的左极靴环的右端面上沿径向间隔设置一个以上的斜型极齿I，所述的斜型极齿I向轴外圆面的方向倾斜；所述的右极靴环的左端面上沿径向间隔设置一个以上的斜型极齿II，所述的斜型极齿II向轴外圆面的方向倾斜；

所述的内极靴环的左端面上沿径向间隔设置一个以上的轴向极齿I，所述的轴向极齿I沿轴向向左极靴环的右端面延伸，轴向极齿I的左端面与左极靴环的右端面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的 内极靴环的右端面上沿径向间隔设置一个以上的轴向极齿II，所述的轴向极齿II沿轴向向右极靴环的左端面延伸，轴向极齿II的右端面与右极靴环的左端面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；

所述的斜型极齿I与轴向极齿I交错分布，并且斜型极齿I与轴向极齿I之间不接触；所述的斜型极齿I沿倾斜方向向内极靴环的左端面延伸，直至贴近内极靴环的左端面，斜型极齿I的右端面与内极靴环的左端面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；

所述的斜型极齿II与轴向极齿II交错分布，并且斜型极齿II与轴向极齿II之间不接触；所述的斜型极齿II沿倾斜方向向内极靴环的右端面延伸，直至贴近内极靴环的右端面，斜型极齿II的左端面与内极靴环的右端面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；

所述的永磁体环设于外壳的内壁上，位于左极靴环和右极靴环之间，永磁体环的两端面分别与左极靴环右端面的下部和右极靴环的左端面的下部接触，所述的内极靴环的外圆面与永磁体环内圆面之间保持有间距。

所述的斜型极齿I设有2-6个，所述的轴向极齿I与斜型极齿I数量一致或者比斜型极齿I少一个；所述的斜型极齿II设有2-6个，所述的轴向极齿II与斜型极齿II数量一致或者比斜型极齿II少一个。

所述的斜型极齿I与轴之间的夹角为5°~20°，所述的斜型极齿II与轴之间的夹角为5°~20°。

所述的斜型极齿I的右端面与内极靴环的左端面之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的斜型极齿II的左端面与内极靴环的右端面之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的轴向极齿I的左端面与左极靴环的右端面之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的轴向极齿II的右端面与右极靴环的左端面之间间隙的大小为0.05~3mm。

所述的永磁体环为轴向充磁型永磁体。

所述的左极靴环和右极靴环的外圆面上设有凹槽，所述的凹槽内设有密封圈。

所述的斜齿型磁流体密封装置，还包括左隔磁环、右隔磁环；所述的左隔磁环和右隔磁环设于壳体的内壁上，左隔磁环位于左极靴环的左侧，右隔磁环位于右极靴环的右侧。

所述的斜齿型磁流体密封装置， 还包括左轴承和右轴承；所述的左轴承和右轴承分别套装于轴上，所述的左轴承设于左隔磁环的左侧，与左隔磁环接触；所述的右轴承设于右隔磁环的右侧，与右隔磁环接触。

所述的外壳右端设有端盖。

本发明通过设计一种分瓣式斜齿型极靴，斜齿型极靴上的极齿与轴之间形成一定的角度，将极齿设计在左极靴、右极靴和中间极靴的轴向方向上，在左极靴、右极靴与斜齿型极靴的密封间隙内注入磁流体，从而实现一种斜齿型磁流体密封装置。

本发明通过轴向极齿与斜型极齿的相互配合，可以有效的减少转轴偏心对密封装置耐压能力的影响；该种设计可以阻止磁流体损失，这是因为多重交错齿有利于延阻磁流体密封失效，即使在离心力作用下，磁流体密封失效，磁流体也会被永磁体磁极位置牢牢吸住，阻止磁流体损失。当压力下降后，磁流体会恢复到原位置，因此提高了磁流体密封的自修复能力。

本发明克服现有密封装置在转轴偏心和离心力过大的情况下会使密封性能下降的难题，采用斜齿型结构设计，减小了转轴偏心和离心力对密封装置耐压性能的影响，提高了大轴径条件下磁性流体密封的耐压能力和密封可靠性，扩大了其安全工作范围。

附图说明

图1为本发明实施例提供的斜齿型磁流体密封装置的结构示意图；

图中各序号标示及对应的名称如下：

1-轴，2-外壳，3-左极靴环，4-内极靴环，5-右极靴环，6-永磁体环，7-斜型极齿I，8-斜型极齿II，9-轴向极齿I，10-轴向极齿II，11-左隔磁环，12-右隔磁环，13-左轴承，14-右轴承，15-端盖，16-密封圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，所述的斜齿型磁流体密封装置，包括外壳2、左极靴环3、内极靴环4、右极靴环5，永磁体环6；

所述的左极靴环3和右极靴环5分别设于外壳2的内壁上； 所述的左极靴环3的右端面上沿径向间隔设置一个以上的斜型极齿I7，所述的斜型极齿I7向轴1外圆面的方向倾斜；所述的右极靴环5的左端面上沿径向间隔设置一个以上的斜型极齿II8，所述的斜型极齿II8向轴1外圆面的方向倾斜；

所述的内极靴环4的左端面上沿径向间隔设置一个以上的轴向极齿I9，所述的轴向极齿I9沿轴向向左极靴环3的右端面延伸，轴向极齿I9的左端面与左极靴环3的右端面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的 内极靴环4的右端面上沿径向间隔设置一个以上的轴向极齿II10，所述的轴向极齿II10沿轴向向右极靴环5的左端面延伸，轴向极齿II10的右端面与右极靴环5的左端面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；

所述的斜型极齿I7与轴向极齿I9交错分布，并且斜型极齿I7与轴向极齿I9之间不接触；所述的斜型极齿I7沿倾斜方向向内极靴环4的左端面延伸，直至贴近内极靴环4的左端面，斜型极齿I7的右端面与内极靴环4的左端面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；

所述的斜型极齿II8与轴向极齿II10交错分布，并且斜型极齿II8与轴向极齿II10之间不接触；所述的斜型极齿II8沿倾斜方向向内极靴环4的右端面延伸，直至贴近内极靴环4的右端面，斜型极齿II8的左端面与内极靴环4的右端面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；

所述的永磁体环6设于外壳2的内壁上，位于左极靴环3和右极靴环5之间，永磁体环6的两端面分别与左极靴环3右端面的下部和右极靴环5的左端面的下部接触，所述的内极靴环4的外圆面与永磁体环6内圆面之间保持有间距。

所述的斜型极齿I7设有2-6个，所述的轴向极齿I9与斜型极齿I7数量一致或者比斜型极齿I7少一个；所述的斜型极齿II8设有2-6个，所述的轴向极齿II10与斜型极齿II8数量一致或者比斜型极齿II8少一个。

所述的斜型极齿I7与轴之间的夹角为5°-20°，所述的斜型极齿II8与轴之间的夹角为5°-20°。

所述的斜型极齿I7的右端面与内极靴环4的左端面之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的斜型极齿II8的左端面与内极靴环4的右端面之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的轴向极齿I9的左端面与左极靴环3的右端面之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的轴向极齿II10的右端面与右极靴环5的左端面之间间隙的大小为0.05~3mm。

所述的永磁体环6为轴向充磁型永磁体。

所述的左极靴环3和右极靴环5的外圆面上设有凹槽，所述的凹槽内设有密封圈16。

所述的斜齿型磁流体密封装置，还包括左隔磁环11、右隔磁环12；所述的左隔磁环11和右隔磁环12设于壳体2的内壁上，左隔磁环11位于左极靴环3的左侧，右隔磁环12位于右极靴环5的右侧。

所述的斜齿型磁流体密封装置， 还包括左轴承13和右轴承14；所述的左轴承13和右轴承14分别套装于轴1上，所述的左轴承13设于左隔磁环11的左侧，与左隔磁环11接触；所述的右轴承14设于右隔磁环12的右侧，与右隔磁环12接触。

所述的外壳2右端设有端盖15。

Claims (7)

1.一种斜齿型磁流体密封装置，包括外壳（2）、左极靴环（3）、内极靴环（4）、右极靴环（5），永磁体环（6）； 其特征在于：

所述的左极靴环（3）和右极靴环（5）分别设于外壳（2）的内壁上； 所述的左极靴环（3）的右端面上沿径向间隔设置一个以上的斜型极齿I（7），所述的斜型极齿I（7）向轴（1）外圆面的方向倾斜；所述的右极靴环（5）的左端面上沿径向间隔设置一个以上的斜型极齿II（8），所述的斜型极齿II（8）向轴（1）外圆面的方向倾斜；

所述的内极靴环（4）的左端面上沿径向间隔设置一个以上的轴向极齿I（9），所述的轴向极齿I（9）沿轴向向左极靴环（3）的右端面延伸，轴向极齿I（9）的左端面与左极靴环（3）的右端面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的 内极靴环（4）的右端面上沿径向间隔设置一个以上的轴向极齿II（10），所述的轴向极齿II（10）沿轴向向右极靴环（5）的左端面延伸，轴向极齿II（10）的右端面与右极靴环（5）的左端面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；

所述的斜型极齿I（7）与轴向极齿I（9）交错分布，并且斜型极齿I（7）与轴向极齿I（9）之间不接触；所述的斜型极齿I（7）沿倾斜方向向内极靴环（4）的左端面延伸，直至贴近内极靴环（4）的左端面，斜型极齿I（7）的右端面与内极靴环（4）的左端面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；

所述的斜型极齿II（8）与轴向极齿II（10）交错分布，并且斜型极齿II（8）与轴向极齿II（10）之间不接触；所述的斜型极齿II（8）沿倾斜方向向内极靴环（4）的右端面延伸，直至贴近内极靴环（4）的右端面，斜型极齿II（8）的左端面与内极靴环（4）的右端面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；

所述的永磁体环（6）设于外壳（2）的内壁上，位于左极靴环（3）和右极靴环（5）之间，永磁体环（6）的两端面分别与左极靴环（3）右端面的下部和右极靴环（5）的左端面的下部接触，所述的内极靴环（4）的外圆面与永磁体环（6）内圆面之间保持有间距；

所述的斜型极齿I（7）与轴之间的夹角为5°-20°，所述的斜型极齿II（8）与轴之间的夹角为5°-20°。

2.如权利要求1所述的斜齿型磁流体密封装置，其特征在于：所述的斜型极齿I（7）设有2-6个，所述的轴向极齿I（9）与斜型极齿I（7）数量一致或者比斜型极齿I（7）少一个；所述的斜型极齿II（8）设有2-6个，所述的轴向极齿II（10）与斜型极齿II（8）数量一致或者比斜型极齿II（8）少一个。

3.如权利要求1所述的斜齿型磁流体密封装置，其特征在于：所述的斜型极齿I（7）的右端面与内极靴环（4）的左端面之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的斜型极齿II（8）的左端面与内极靴环（4）的右端面之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的轴向极齿I（9）的左端面与左极靴环（3）的右端面之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的轴向极齿II（10）的右端面与右极靴环（5）的左端面之间间隙的大小为0.05~3mm。

4.如权利要求1所述的斜齿型磁流体密封装置，其特征在于：所述的永磁体环（6）为轴向充磁型永磁体。

5.如权利要求1所述的斜齿型磁流体密封装置，其特征在于：所述的左极靴环（3）和右极靴环（5）的外圆面上设有凹槽，所述的凹槽内设有密封圈（16）。

6.如权利要求1所述的斜齿型磁流体密封装置，其特征在于：还包括左隔磁环（11）、右隔磁环（12）；所述的左隔磁环（11）和右隔磁环（12）设于外壳（2）的内壁上，左隔磁环（11）位于左极靴环（3）的左侧，右隔磁环（12）位于右极靴环（5）的右侧。

7.如权利要求6所述的斜齿型磁流体密封装置，其特征在于： 还包括左轴承（13）和右轴承（14）；所述的左轴承（13）和右轴承（14）分别套装于轴（1）上，所述的左轴承（13）设于左隔磁环（11）的左侧，与左隔磁环（11）接触；所述的右轴承（14）设于右隔磁环（12）的右侧，与右隔磁环（12）接触。

Images