CN109185464B - 一种导磁筒阶梯式磁流体密封装置 - Google Patents

一种导磁筒阶梯式磁流体密封装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种导磁筒阶梯式磁流体密封装置，包括外壳；由一个以上的磁流体密封单元组成，所述的磁流体密封单元包括左套筒、右套筒、极靴环、导磁筒、中间永磁体环、外永磁体环。本发明解决了现有单磁源磁流体密封装置和多磁源磁流体密封装置存在的耐压性能低的难题，同时减小应力集中，使得该密封技术成功应用于高速重载等领域中。

Description

一种导磁筒阶梯式磁流体密封装置
技术领域
本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种导磁筒阶梯式磁流体密封装置。
背景技术
磁流体密封技术是一种新型密封技术，它具有零泄漏、长寿命、可靠性高、无污染以及能承受高转速等优点。正是由于这些优点磁流体密封技术广泛的运用于密封性能要求很高的真空设备及防尘、防腐等领域。
因此通过改进磁性流体密封结构作为提高大间隙下磁性流体密封耐压性能的方法，如对比文献(公开号为 CN207393960U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，但现有密封结构的密封性能仍有进一步提高的空间。
磁流体密封是利用永磁体在密封间隙内产生磁场力将磁流体牢牢固定在密封间隙内，抵抗两侧的压差，从而达到密封的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种导磁筒阶梯式磁流体密封装置，从而解决现有单磁源磁流体密封装置和多磁源磁流体密封装置存在的耐压性能低的难题，同时减小应力集中，使得该密封技术成功应用于高速重载等领域中。
本发明的技术方案如下：
所述的导磁筒阶梯式磁流体密封装置，包括外壳；
由一个以上的磁流体密封单元组成，所述的磁流体密封单元包括左套筒、右套筒、极靴环、导磁筒、中间永磁体环、外永磁体环；
所述的左套筒、右套筒以螺纹连接方式装于轴上；所述的左套筒、右套筒之间设有中间永磁体环，所述的中间永磁体环套装于轴上； 所述的左套筒由两级以上的阶梯环组成，从右到左的左套筒的各个阶梯环的径向高度递增；所述的右套筒由两级以上的阶梯环组成，从左到右的右套筒的各个阶梯环的径向高度递增；
所述的导磁筒设于外壳的内壁上，所述的极靴环安装于导磁筒的内圆面上；所述的极靴环从中间到左右两边为阶梯环结构；所述的极靴环中间的阶梯径向高度最大，从中间向左右两边阶梯的径向高度递减；所述的极靴环中间阶梯的内圆面与中间永磁体环的外圆面相对应，中间阶梯的内圆面与中间永磁体环的外圆面之间留有间距；所述的极靴环的外圆面的左右两侧上分别设有两个以上的环槽I，所述的各个环槽I分别对应极靴环左右两边的各级阶梯位置设置；所述的外永磁体环设于环槽I内，外永磁体环的外圆面与极靴环的外圆面齐平；
所述的极靴环左右两边各级阶梯环的内圆面分别与左套筒、右套筒的各级阶梯的外圆面相对应，极靴环左右两边阶梯的内圆面与左套筒、右套筒的阶梯的外圆面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封。
所述的极靴环左边的各个环槽I，其径向深度沿从右到左的方向依次递减；所述的极靴环右边的各个环槽I，其径向深度沿从左到右的方向依次递减。
所述的磁流体密封单元设有1-5组。
所述的左套筒由3-5级的阶梯环组成；所述的右套筒由3-5级的阶梯环组成；所述的极靴环左右两边的阶梯环分别与左套筒和右套筒的阶梯环相对应。
所述的极靴环、导磁筒的轴向长度相同，所述的导磁筒轴向长度略大于左套筒、右套筒、中间永磁体环的轴向长度之和。
所述的极靴环左右两边阶梯的内圆面与左套筒、右套筒的阶梯的外圆面之间的间隙的大小为0.5~3mm。
所述的中间永磁体环为轴向充磁型永磁体；所述的外永磁体环为径向充磁型永磁体环；
所述的极靴环左边的各个外永磁体环的磁力线方向相同，所述的极靴环右边的各个外永磁体环的磁力线方向相同，所述的极靴环左边的外永磁体环与所述的极靴环右边的外永磁体环磁力线方向相反。
所述的极靴环的外圆面的中部设有凹槽II，所述的凹槽II内设有密封圈。
所述的导磁筒阶梯式磁流体密封装置，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，左隔磁环位于导磁筒的左侧，右隔磁环位于导磁筒的右侧。
所述的导磁筒阶梯式磁流体密封装置，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。
本发明将极靴径向开槽，使径向充磁的永磁体分瓣式嵌入凹槽内，极靴的凹槽内放入多个永磁体，再利用导磁筒，使所有的永磁体之间形成闭合的回路，从而形成一种导磁筒阶梯式磁流体密封结构。本发明使用导磁筒阶梯式磁流体密封装置结构，增大了磁场内的磁通量，大大减少了在密封失效时磁性流体的损失，同时减小应力集中，方便生产与加工，进一步提高了大间隙条件下磁性流体密封的耐压能力和密封可靠性，增加了密封装置的二次承压能力和自修复能力，扩大了其安全工作范围。。
本发明通过中间永磁体环、外永磁体环的磁力线方向设置布局，其中极靴左右两侧的多级外永磁体环形成了左右两边的多层径向磁力线，与中间永磁体环的轴向磁力线向结合，形成了稳定性更好的磁回路，使得磁流体能够在对应间隙里更为稳固存在。
附图说明
图1为本发明实施例提供的导磁筒阶梯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-左套筒，4-右套筒，5-极靴环，6-导磁筒，7-中间永磁体环，8-外永磁体环，9-密封圈，10-左隔磁环、11-右隔磁环、12-左轴承、13-右轴承、14-端盖。
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，所述的导磁筒阶梯式磁流体密封装置，包括外壳2；
由一个以上的磁流体密封单元组成，所述的磁流体密封单元包括左套筒3、右套筒4、极靴环5、导磁筒6、中间永磁体环7、外永磁体环8；
所述的左套筒3、右套筒4以螺纹连接方式装于轴1上；所述的左套筒3、右套筒4之间设有中间永磁体环7，所述的中间永磁体环7套装于轴1上； 所述的左套筒3由两级以上的阶梯环组成，从右到左的左套筒3的各个阶梯环的径向高度递增；所述的右套筒4由两级以上的阶梯环组成，从左到右的右套筒4的各个阶梯环的径向高度递增；
所述的导磁筒6设于外壳2的内壁上，所述的极靴环5安装于导磁筒6的内圆面上；所述的极靴环5从中间到左右两边为阶梯环结构；所述的极靴环5中间的阶梯径向高度最大，从中间向左右两边阶梯的径向高度递减；所述的极靴环5中间阶梯的内圆面与中间永磁体环7的外圆面相对应，中间阶梯的内圆面与中间永磁体环7的外圆面之间留有间距；所述的极靴环5的外圆面的左右两侧上分别设有两个以上的环槽I，所述的各个环槽I分别对应极靴环5左右两边的各级阶梯位置设置；所述的外永磁体环8分瓣式设于环槽I内，外永磁体环8的外圆面与极靴环5的外圆面齐平；
所述的极靴环5左右两边各级阶梯环的内圆面分别与左套筒3、右套筒4的各级阶梯的外圆面相对应，极靴环5左右两边阶梯的内圆面与左套筒3、右套筒4的阶梯的外圆面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封。
所述的极靴环5左边的各个环槽I，其径向深度沿从右到左的方向依次递减；所述的极靴环5右边的各个环槽I，其径向深度沿从左到右的方向依次递减。
所述的磁流体密封单元设有1-5组。
所述的左套筒3由3-5级的阶梯环组成；所述的右套筒4由3-5级的阶梯环组成；所述的极靴环5左右两边的阶梯环分别与左套筒3和右套筒4的阶梯环相对应。
所述的极靴环5、导磁筒6的轴向长度相同，所述的导磁筒6轴向长度略大于左套筒3、右套筒4、中间永磁体环7的轴向长度之和。
所述的极靴环5左右两边阶梯的内圆面与左套筒3、右套筒4的阶梯的外圆面之间的间隙的大小为0.05~3mm。
所述的中间永磁体环7为轴向充磁型永磁体；所述的外永磁体环8为径向充磁型永磁体环；
所述的极靴环5左边的各个外永磁体环8的磁力线方向相同，所述的极靴环5右边的各个外永磁体环8的磁力线方向相同，所述的极靴环5左边的外永磁体环8与所述的极靴环5右边的外永磁体环8磁力线方向相反。
所述的极靴环5的外圆面的中部设有凹槽II，所述的凹槽II内设有密封圈9。
所述的导磁筒阶梯式磁流体密封装置，还包括左隔磁环10、右隔磁环11；所述的左隔磁环10和右隔磁环11设于壳体2的内壁上，左隔磁环10位于导磁筒6的左侧，右隔磁环11位于导磁筒6的右侧。
所述的导磁筒阶梯式磁流体密封装置，还包括左轴承12和右轴承13，所述的左轴承12和右轴承13分别套装于轴1上，所述的左轴承12设于左隔磁环10左侧，与左隔磁环10接触；所述的右轴承13设于右隔磁环11的右侧，与右隔磁环11接触。

Claims (9)

1.一种导磁筒阶梯式磁流体密封装置，包括外壳（2），其特征在于：
由一个以上的磁流体密封单元组成，所述的磁流体密封单元包括左套筒（3）、右套筒（4）、极靴环（5）、导磁筒（6）、中间永磁体环（7）、外永磁体环（8）；
所述的左套筒（3）、右套筒（4）以螺纹连接方式装于轴（1）上；所述的左套筒（3）、右套筒（4）之间设有中间永磁体环（7），所述的中间永磁体环（7）套装于轴（1）上； 所述的左套筒（3）由两级以上的阶梯环组成，从右到左的左套筒（3）的各个阶梯环的径向高度递增；所述的右套筒（4）由两级以上的阶梯环组成，从左到右的右套筒（4）的各个阶梯环的径向高度递增；
所述的导磁筒（6）设于外壳（2）的内壁上，所述的极靴环（5）安装于导磁筒（6）的内圆面上；所述的极靴环（5）从中间到左右两边为阶梯环结构；所述的极靴环（5）中间的阶梯径向高度最大，从中间向左右两边阶梯的径向高度递减；所述的极靴环（5）中间阶梯的内圆面与中间永磁体环（7）的外圆面相对应，中间阶梯的内圆面与中间永磁体环（7）的外圆面之间留有间距；所述的极靴环（5）的外圆面的左右两侧上分别设有两个以上的环槽I，所述的各个环槽I分别对应极靴环（5）左右两边的各级阶梯位置设置；所述的外永磁体环（8）设于环槽I内，外永磁体环（8）的外圆面与极靴环（5）的外圆面齐平；
所述的极靴环（5）左右两边各级阶梯环的内圆面分别与左套筒（3）、右套筒（4）的各级阶梯的外圆面相对应，极靴环（5）左右两边阶梯的内圆面与左套筒（3）、右套筒（4）的阶梯的外圆面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；
所述的中间永磁体环（7）位轴向充磁型永磁体；所述的外永磁体环（8）位径向充磁型永磁体环；
所述的极靴环（5）左边的各个外永磁体环（8）的磁力线方向相同，所述的极靴环（5）右边的各个外永磁体环（8）的磁力线方向相同，所述的极靴环（5）左边的外永磁体环（8）与所述的极靴环（5）右边的外永磁体环（8）磁力线方向相反。
2.如权利要求1所述的导磁筒阶梯式磁流体密封装置，其特征在于：所述的极靴环（5）左边的各个环槽I，其径向深度沿从右到左的方向依次递减；所述的极靴环（5）右边的各个环槽I，其径向深度沿从左到右的方向依次递减。
3.如权利要求1所述的导磁筒阶梯式磁流体密封装置，其特征在于：所述的磁流体密封单元设有1-5组。
4.如权利要求1所述的导磁筒阶梯式磁流体密封装置，其特征在于：所述的左套筒（3）由3-5级的阶梯环组成；所述的右套筒（4）由3-5级的阶梯环组成；所述的极靴环（5）左右两边的阶梯环分别与左套筒（3）和右套筒（4）的阶梯环相对应。
5.如权利要求1所述的导磁筒阶梯式磁流体密封装置，其特征在于：所述的极靴环（5）、导磁筒（6）的轴向长度相同，所述的导磁筒（6）轴向长度略大于左套筒（3）、右套筒（4）、极靴环（5）、中间永磁体环（7）的轴向长度之和。
6.如权利要求1所述的导磁筒阶梯式磁流体密封装置，其特征在于：所述的极靴环（5）左右两边阶梯的内圆面与左套筒（3）、右套筒（4）的阶梯的外圆面之间的间隙的大小为0.05~3mm。
7.如权利要求1所述的导磁筒阶梯式磁流体密封装置，其特征在于：所述的极靴环（5）的外圆面的中部设有凹槽II，所述的凹槽II内设有密封圈（9）。
8.如权利要求1所述的导磁筒阶梯式磁流体密封装置，其特征在于：还包括左隔磁环（10）、右隔磁环（11）；所述的左隔磁环（10）和右隔磁环（11）设于壳体（2）的内壁上，左隔磁环（10）位于导磁筒（6）的左侧，右隔磁环（11）位于导磁筒（6）的右侧。
9.如权利要求1所述的导磁筒阶梯式磁流体密封装置，其特征在于：还包括左轴承（12）和右轴承（13），所述的左轴承（12）和右轴承（13）分别套装于轴（1）上，所述的左轴承（12）设于左隔磁环（10）左侧，与左隔磁环（10）接触；所述的右轴承（13）设于右隔磁环（11）的右侧，与右隔磁环（11）接触。
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