CN109027252B - 一种分叉式磁流体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分叉式磁流体密封装置，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套装于外壳的内壁上；所述的左极靴环的右端面上设有斜型面I和斜型面II；所述的右极靴环的左端面上设有斜型面III和斜型面Ⅳ；所述的内极靴环包括轴向环、斜向环I和斜向环II，所述的斜向环I和斜向环II分别设于轴向环的两端，所述的轴向环套装于轴上；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。本发明能够解决现有密封装置存在转轴偏心从而影响密封装置耐压性能的难题。

Description

一种分叉式磁流体密封装置

技术领域

本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种分叉式磁流体密封装置。

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，因此减小转轴偏心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 CN103498939A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分叉式磁流体密封装置，从而解决现有密封装置存在转轴偏心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旋转密封的场合中。

本发明的技术方案如下：

所述的分叉式磁流体密封装置，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设有斜型面I和斜型面II，所述的斜型面I的上端从左极靴环内圆面的最右端起始，下端沿轴向向左倾斜与斜型面II的上端连接，所述的斜型面II的下端沿轴向向右倾斜延伸至左极靴环的右端面的中部或下部；

所述的右极靴环的左端面上设有斜型面III和斜型面Ⅳ，所述的斜型面III的上端从右极靴环内圆面的最左端起始，下端沿轴向向右倾斜与斜型面Ⅳ的上端连接，所述的斜型面Ⅳ的下端沿轴向向左倾斜延伸至右极靴环的左端面的中部或下部；

所述的内极靴环包括轴向环、斜向环I和斜向环II，所述的斜向环I和斜向环II分别设于轴向环的两端，所述的轴向环套装于轴上；所述的斜向环I倾斜向斜型面II延伸，其左端面与斜型面I平行，其下圆面与斜型面II平行；所述的斜向环I的左端面上设有极齿I，所述的极齿I沿垂向向斜型面I方向延伸，与斜型面I之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的斜向环I的下圆面上设有极齿II，所述的极齿II沿垂向向斜型面II延伸，与斜型面II之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；

所述的斜向环II倾斜向斜型面III延伸，其右端面与斜型面III平行，其下圆面与斜型面Ⅳ平行；所述的斜向环II的右端面上设有极齿III，所述的极齿III沿垂向向斜型面III方向延伸，与斜型面III之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的斜向环II的下圆面上设有极齿Ⅳ，所述的极齿Ⅳ沿垂向向斜型面Ⅳ延伸，与斜型面Ⅳ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，永磁体环与内极靴环不接触。

所述的极齿I数量为2-10个；所述的极齿II数量为1-5个；所述的极齿III的数量为2-10个；所述的极齿Ⅳ的数量为1-5个。

所述的极齿I与斜型面I之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的极齿II与斜型面II之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的极齿III与斜型面III之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的极齿Ⅳ与斜型面Ⅳ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。

所述的斜向环I的左端面和右端面平行，其左端面或右端面与轴之间的夹角应为40°~70°；所述的斜向环II的左端面和右端面平行，其左端面或右端面与轴之间的夹角应为40°~70°。

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。

所述的分叉式磁流体密封装置，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。

所述的分叉式磁流体密封装置，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叉式极靴，将极齿设计在分叉式极靴的末端和外侧面，同时在左右极靴上设计与分叉式极靴相适应的斜型面I-Ⅳ，在分叉式极靴与上极靴和内极靴密封间隙内注入磁流体，从而实现一种分叉式磁流体密封装置，该种设计方式能够有效的增加极齿数量提高磁流体密封耐压能力和自修复能力，即使密封失效也能有效阻止磁流体的损失。这是因为在离心力作用下，即使密封失效，磁流体也会也会被永磁体磁场力吸住，牢牢控制在永磁体和极靴形成的密封腔内。

本发明克服现有密封装置在转轴偏心的情况下会使密封性能下降的难题，采用分叉式极靴结构设计，减小了转轴偏心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分叉式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-密封圈，8-左隔磁环，9-右隔磁环，10-左轴承，11-右轴承，12-端盖。

31-斜型面I，32-斜型面II。

41-轴向环41，42-斜向环I，43-斜向环II，44-极齿I，45-极齿II，46-极齿III，47-极齿Ⅳ。

51-斜型面III，52-斜型面Ⅳ。

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，所述的分叉式磁流体密封装置，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的右端面上设有斜型面I31和斜型面II32，所述的斜型面I31的上端从左极靴环3内圆面的最右端起始，下端沿轴向向左倾斜与斜型面II32的上端连接，所述的斜型面II32的下端沿轴向向右倾斜延伸至左极靴环3的右端面的中部或下部；

所述的右极靴环5的左端面上设有斜型面III51和斜型面Ⅳ52，所述的斜型面III51的上端从右极靴环5内圆面的最左端起始，下端沿轴向向右倾斜与斜型面Ⅳ52的上端连接，所述的斜型面Ⅳ52的下端沿轴向向左倾斜延伸至右极靴环5的左端面的中部或下部；

所述的内极靴环4包括轴向环41、斜向环I42和斜向环II43，所述的斜向环I42和斜向环II43分别设于轴向环41的两端，所述的轴向环41套装于轴1上；所述的斜向环I42倾斜向斜型面II43延伸，其左端面与斜型面I42平行，其下圆面与斜型面II平行；所述的斜向环I42的左端面上设有极齿I44，所述的极齿I44沿垂向向斜型面I31方向延伸，与斜型面I31之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的斜向环I42的下圆面上设有极齿II45，所述的极齿II45沿垂向向斜型面II32延伸，与斜型面II32之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；

所述的斜向环II43倾斜向斜型面III51延伸，其右端面与斜型面III51平行，其下圆面与斜型面Ⅳ52平行；所述的斜向环II43的右端面上设有极齿III46，所述的极齿III46沿垂向向斜型面III51方向延伸，与斜型面III51之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的斜向环II43的下圆面上设有极齿Ⅳ47，所述的极齿Ⅳ47沿垂向向斜型面Ⅳ52延伸，与斜型面Ⅳ52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，永磁体环6与内极靴环4不接触。

所述的极齿I44数量为2-10个；所述的极齿II45数量为1-5个；所述的极齿III46的数量为2-10个；所述的极齿Ⅳ47的数量为1-5个。

所述的极齿I44与斜型面I31之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的极齿II45与斜型面II32之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的极齿III46与斜型面III51之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的极齿Ⅳ47与斜型面Ⅳ52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。

所述的斜向环I42的左端面和右端面平行，其左端面或右端面与轴之间的夹角应为40°~70°；所述的斜向环II43的左端面和右端面平行，其左端面或右端面与轴之间的夹角应为40°~70°。

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7。

所述的分叉式磁流体密封装置，还包括左隔磁环8、右隔磁环9；所述的左隔磁环8和右隔磁环9设于壳体2的内壁上，左隔磁环8位于左极靴环3的左侧，右隔磁环9位于右极靴环5的右侧。

所述的分叉式磁流体密封装置，还包括左轴承10和右轴承11；所述的左轴承10和右轴承11分别套装于轴1上，所述的左轴承10设于左隔磁环8的左侧，与左隔磁环8接触；所述的右轴承11设于右隔磁环9的右侧，与右隔磁环9接触。

所述的外壳2右端设有端盖12。

Claims (7)

1.一种分叉式磁流体密封装置，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）的右端面上设有斜型面I（31）和斜型面II（32），所述的斜型面I（31）的上端从左极靴环（3）内圆面的最右端起始，下端沿轴向向左倾斜与斜型面II（32）的上端连接，所述的斜型面II（32）的下端沿轴向向右倾斜延伸至左极靴环（3）的右端面的中部或下部；

所述的右极靴环（5）的左端面上设有斜型面III（51）和斜型面Ⅳ（52），所述的斜型面III（51）的上端从右极靴环（5）内圆面的最左端起始，下端沿轴向向右倾斜与斜型面Ⅳ（52）的上端连接，所述的斜型面Ⅳ（52）的下端沿轴向向左倾斜延伸至右极靴环（5）的左端面的中部或下部；

所述的内极靴环（4）包括轴向环（41）、斜向环I（42）和斜向环II（43），所述的斜向环I（42）和斜向环II（43）分别设于轴向环（41）的两端，所述的轴向环（41）套装于轴（1）上；所述的斜向环I（42）倾斜向斜型面II（43）延伸，其左端面与斜型面I（42）平行，其下圆面与斜型面II（43）平行；所述的斜向环I（42）的左端面上设有极齿I（44），所述的极齿I（44）沿垂向向斜型面I（31）方向延伸，与斜型面I（31）之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的斜向环I（42）的下圆面上设有极齿II（45），所述的极齿II（45）沿垂向向斜型面II（32）延伸，与斜型面II（32）之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；

所述的斜向环II（43）倾斜向斜型面III（51）延伸，其右端面与斜型面III（51）平行，其下圆面与斜型面Ⅳ（52）平行；所述的斜向环II（43）的右端面上设有极齿III（46），所述的极齿III（46）沿垂向向斜型面III（51）方向延伸，与斜型面III（51）之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的斜向环II（43）的下圆面上设有极齿Ⅳ（47），所述的极齿Ⅳ（47）沿垂向向斜型面Ⅳ（52）延伸，与斜型面Ⅳ（52）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，永磁体环（6）与内极靴环（4）不接触；

所述的斜向环I（42）的左端面和右端面平行，其左端面或右端面与轴之间的夹角应为40°~70°；所述的斜向环II（43）的左端面和右端面平行，其左端面或右端面与轴之间的夹角应为40°~70°。

2.如权利要求1所述的分叉式磁流体密封装置，其特征在于：所述的极齿I（44）数量为2-10个；所述的极齿II（45）数量为1-5个；所述的极齿III（46）的数量为2-10个；所述的极齿Ⅳ（47）的数量为1-5个。

3.如权利要求1所述的分叉式磁流体密封装置，其特征在于：所述的极齿I（44与斜型面I（31）之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的极齿II（45）与斜型面II（32）之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的极齿III（46）与斜型面III（51）之间间隙的大小为0.05~3mm；所述的极齿Ⅳ（47）与斜型面Ⅳ（52）之间间隙的大小为0.05~3mm。

4.如权利要求1所述的分叉式磁流体密封装置，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所述的分叉式磁流体密封装置，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（7）。

6.如权利要求1所述的分叉式磁流体密封装置，其特征在于：还包括左隔磁环（8）、右隔磁环（9）；所述的左隔磁环（8）和右隔磁环（9）设于壳体（2）的内壁上，左隔磁环（8）位于左极靴环（3）的左侧，右隔磁环（9）位于右极靴环（5）的右侧。

7.如权利要求6所述的分叉式磁流体密封装置，其特征在于： 还包括左轴承（10）和右轴承（11）；所述的左轴承（10）和右轴承（11）分别套装于轴（1）上，所述的左轴承（10）设于左隔磁环（8）的左侧，与左隔磁环（8）接触；所述的右轴承（11）设于右隔磁环（9）的右侧，与右隔磁环（9）接触。

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