CN109268507A - 一种多磁源导磁环型磁流体密封装置 - Google Patents

一种多磁源导磁环型磁流体密封装置 Download PDF

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杨小龙
郝付祥
高名乾
余冬燕
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    • F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
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Abstract

本发明涉及一种多磁源导磁环型磁流体密封装置，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、导磁环、内永磁体环、外永磁体环。本发明解决了现有装置中装配困难的难题，同时解决现有密封装置存在的耐压性能较低的难题，其中套筒的设计节省了空间，同时增加了导磁能力，使得该密封技术成功应用于高速重载等领域中。

Description

一种多磁源导磁环型磁流体密封装置
技术领域
本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种多磁源导磁环型磁流体密封装置。
背景技术
磁流体密封作为近年来一种新型的密封方式，具有零泄漏、无机械磨损、寿命长和自润滑的特点，能广泛运用于低压密封、旋转密封和一些隔尘密封中。但在重载以及径向密封间隙大于0.4mm时，如船舶等传动系统中主轴直径大于500mm的情况下，而且要满足“零”泄漏和可靠性高等要求，如果转动轴密封不好，直接影响到传动的工作性能，因此解决大间隙条件下的泄漏具有重要意义。
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 CN202332310U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多磁源导磁环型磁流体密封装置，有效地解决了现有装置中装配困难的难题，同时解决现有密封装置存在的耐压性能较低的难题，其中套筒的设计节省了空间，同时增加了导磁能力，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：
所述的多磁源导磁环型磁流体密封装置，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、导磁环、内永磁体环、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、右套筒相互接触； 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；所述的左套筒和右套筒相接触位置的阶梯的外圆面相互齐平；
所述的导磁环设于外壳的内壁上，所述的极靴环安装于导磁环的内圆面上；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左套筒和右套筒相接触位置的阶梯的外圆面相对应，并且它们之间留有间距；
所述的左套筒和右套筒除了其相互接触的那级阶梯之外，其他阶梯的外圆面上分别设有环槽I，所述的内永磁体环分瓣式设于环槽I内；
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II，所述的各个环槽II分别对应极靴环左右两边的各级阶梯位置设置；所述的外永磁体环分瓣式设于环槽II内，外永磁体环的外圆面与极靴环的外圆面齐平；
所述的各个内永磁体环与极靴环左右两边各级阶梯环的内圆面相对应，内永磁体环的外圆面沿径向向极靴环左右两边阶梯的内圆面延伸，与极靴环左右两边阶梯的内圆面之间留有间隙，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II，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II，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、导磁环的轴向长度相同，所述的导磁环轴向长度略大于左套筒、右套筒的轴向长度之和。
所述的内永磁体环的外圆面与其对应的极靴环左右两边阶梯的内圆面之间的间隙的大小为0.05~3mm。
所述的内永磁体环和外永磁体环均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；所述的内永磁体环与其相对应的外用磁铁环的磁力线方向相反。
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。
所述的多磁源导磁环型磁流体密封装置，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，左隔磁环位于导磁环的左侧，右隔磁环位于导磁环的右侧。
所述的多磁源导磁环型磁流体密封装置，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。
本发明将套筒与极靴径向开槽，使径向充磁的永磁体分瓣式嵌入凹槽内，套筒的凹槽内放入多个永磁体，再利用导磁环，使所有的永磁体之间形成闭合的回路，从而形成一种多磁源导磁环型磁流体密封结构。本发明使用导磁环与多磁源相互配合的磁流体密封装置结构，从而增大了闭合回路中的磁通量，有效地减少了在密封失效时磁性流体的损失，同时减小轴的应力集中，更容易加工与装配，克服现有密封装置无法实现高速重载等特殊工况高密封性能要求的难题，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。
本发明通过内永磁体环、外永磁体环的磁力线方向设置布局，其中左套筒、右套筒、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，通过左套筒、右套筒、极靴左右两侧的永磁体的不同磁力线方向设置，形成了多层磁回路，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多磁源导磁环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-左套筒，4-右套筒，5-极靴环，6-导磁环，7-内永磁体环，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，所述的多磁源导磁环型磁流体密封装置，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、导磁环6、内永磁体环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相互接触； 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；所述的左套筒3和右套筒4相接触位置的阶梯的外圆面相互齐平；
所述的导磁环6设于外壳2的内壁上，所述的极靴环5安装于导磁环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左套筒3和右套筒4相接触位置的阶梯的外圆面相对应，并且它们之间留有间距；
所述的左套筒3和右套筒4除了其相互接触的那级阶梯之外，其他阶梯的外圆面上分别设有环槽I，所述的内永磁体环7分瓣式设于环槽I内；
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II，所述的各个环槽II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II内，外永磁体环8的外圆面与极靴环5的外圆面齐平；
所述的各个内永磁体环7与极靴环5左右两边各级阶梯环的内圆面相对应，内永磁体环7的外圆面沿径向向极靴环5左右两边阶梯的内圆面延伸，与极靴环5左右两边阶梯的内圆面之间留有间隙，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II，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II，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、导磁环6的轴向长度相同，所述的导磁环6轴向长度略大于左套筒3、右套筒4的轴向长度之和。
所述的内永磁体环7的外圆面与其对应的极靴环5左右两边阶梯的内圆面之间的间隙的大小为0.05~3mm。
所述的内永磁体环7和外永磁体环8均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；所述的内永磁体环7与其相对应的外用磁铁环8的磁力线方向相反。
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。
所述的多磁源导磁环型磁流体密封装置，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位于导磁环6的左侧，右隔磁环11位于导磁环6的右侧。
所述的多磁源导磁环型磁流体密封装置，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 (10)

1.一种多磁源导磁环型磁流体密封装置，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）、导磁环（6）、内永磁体环（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）相互接触； 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；所述的左套筒（3）和右套筒（4）相接触位置的阶梯的外圆面相互齐平；
所述的导磁环（6）设于外壳（2）的内壁上，所述的极靴环（5）安装于导磁环（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左套筒（3）和右套筒（4）相接触位置的阶梯的外圆面相对应，并且它们之间留有间距；
所述的左套筒（3）和右套筒（4）除了其相互接触的那级阶梯之外，其他阶梯的外圆面上分别设有环槽I，所述的内永磁体环（7）分瓣式设于环槽I内；
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II，所述的各个环槽II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II内，外永磁体环（8）的外圆面与极靴环（5）的外圆面齐平；
所述的各个内永磁体环（7）与极靴环（5）左右两边各级阶梯环的内圆面相对应，内永磁体环（7）的外圆面沿径向向极靴环（5）左右两边阶梯的内圆面延伸，与极靴环（5）左右两边阶梯的内圆面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封。
2.如权利要求1所述的多磁源导磁环型磁流体密封装置，其特征在于：所述的极靴环（5）左边的各个环槽II，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II，其径向深度沿从左到右的方向依次递减。
3.如权利要求1所述的多磁源导磁环型磁流体密封装置，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所述的多磁源导磁环型磁流体密封装置，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所述的多磁源导磁环型磁流体密封装置，其特征在于：所述的极靴环（5）、导磁环（6）的轴向长度相同，所述的导磁环（6）轴向长度略大于左套筒（3）、右套筒（4）的轴向长度之和。
6.如权利要求1所述的多磁源导磁环型磁流体密封装置，其特征在于：所述的内永磁体环（7）的外圆面与其对应的极靴环（5）左右两边阶梯的内圆面之间的间隙的大小为0.05~3mm。
7.如权利要求1所述的多磁源导磁环型磁流体密封装置，其特征在于：所述的内永磁体环（7）和外永磁体环（8）均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；所述的内永磁体环（7）与其相对应的外用磁铁环（8）的磁力线方向相反。
8.如权利要求1所述的多磁源导磁环型磁流体密封装置，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）。
9.如权利要求1所述的多磁源导磁环型磁流体密封装置，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）位于导磁环（6）的左侧，右隔磁环（11）位于导磁环（6）的右侧。
10.如权利要求1所述的多磁源导磁环型磁流体密封装置，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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