CN110762307B - 磁流体密封旋转接头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了磁流体密封旋转接头，包括轴、浮环、极靴、永磁体、外壳、前轴承、后轴承、端盖；节流孔的一端与浮环和轴之间的间隙连通，节流孔的另一端与第二气道连通；浮环、极靴均与轴之间形成间隙配合；轴与极靴之间的间隙处填充有磁流体，永磁体通过极靴作用于磁流体；本发明采用两级密封，第一道密封采用非接触式浮环密封，第二道密封采用磁流体密封，可以实现对流体介质的零泄漏密封，而且完全避免了固体间的接触摩擦；因密封元件与转动件之间没有固相接触摩擦，避免了粘着磨损，旋转接头具有很长的使用寿命；因转动件和静止件之间的摩擦力矩很小，旋转接头的功耗很低。

Description

磁流体密封旋转接头

技术领域

本发明属于旋转接头技术领域，具体涉及磁流体密封旋转接头。

背景技术

旋转接头是一种给旋转设备输送油、水、气等介质的关键部件，它将静止管道内流动的介质连接到运动部件内部，实现介质传输由静到动的转换。旋转接头属于机械基础零部件，其应用领域几乎覆盖各个加工制造行业，包括冶金、机床、发电、石油、橡胶、塑料、纺织、印染、制药、造纸、食品加工等。

目前旋转接头大都采用接触式密封设计，普遍存在摩擦阻力大、寿命短以及容易产生密封件磨损颗粒进而污染设备运行环境的问题。非接触式旋转接头是各种类型旋转接头中的高端产品，具有高压、高速等特点，其主密封采用非接触式间隙密封方式，但不能做到零泄露，部分产品采用油封等接触式密封方式进行第二道密封可以做到零泄露，但也带来了摩擦磨损的问题，旋转接头的寿命受到第二道接触式密封的限制。

为了解决以上问题我方研发出了磁流体密封旋转接头。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种磁流体密封旋转接头。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

磁流体密封旋转接头，包括：

轴；轴内形成有第一气道；

浮环；浮环形成为环形；浮环内形成有第二气道；浮环的径向上设置有至少两排的节流孔，节流孔的一端与浮环和轴之间的间隙连通，节流孔的另一端与第二气道连通；

极靴；极靴形成为环形；浮环、极靴均套装在轴上，且均与轴之间形成间隙配合；

永磁体；永磁体与极靴连接，轴与极靴之间的间隙处填充有磁流体，永磁体通过极靴作用于磁流体；

外壳；外壳内设置有第三气道，第一气道、第二气道、第三气道连通；气体介质依次通过外壳上的第三气道、浮环上的第二气道、轴上的第一气道后输出至外部设备；

前轴承、后轴承；极靴、永磁体、浮环、前轴承、后轴承均固定安装在外壳内壁上，前轴承、后轴承还套装在轴上，前轴承位于极靴的外侧，后轴承位于浮环的外侧；

端盖；端盖用于封堵外壳上靠近浮环的一端，且将轴的第一端封堵在端盖和外壳内部。

本发明的有益效果在于：

本发明的磁流体密封旋转接头，采用两级密封，第一道密封采用非接触式浮环密封，第二道密封采用磁流体密封，可以实现对流体介质的零泄漏密封，而且完全避免了固体间的接触摩擦；因密封元件与转动件之间没有固相接触摩擦，避免了粘着磨损，旋转接头具有很长的使用寿命；因转动件和静止件之间的摩擦力矩很小，旋转接头的功耗很低。

附图说明

图1是本发明的主视剖视图；

图2是图1的侧视图；

图3是图2中的A-A剖视图；

图4是本发明中轴的主视剖视图；

图5是图4的侧视图；

图6是图4中的A-A剖视图；

图7是本发明中浮环的主视剖视图；

图8是图7的侧视图；

图9是图7中的B-B剖视图；

图10是图7中的C-C剖视图；

图11是图9中的I处局部放大图；

图12是本发明中外壳的主视剖视图；

图13是图12的侧视图；

图14是图12中的B-B剖视图。

图中：1.轴，101.法兰，102.轴向输气孔，103.第一沟槽，104.第一外表面，105.第二外表面，106.径向进气孔，107.第二沟槽，2.孔用挡圈，3.前轴承，4.挡环，5.永磁体，6.磁流体，7.极靴，8.浮环，81.节流孔，811.大孔，812.小孔，82.浮环进气孔，83.均压槽，84.内表面，85.泄露孔，86.气腔，9.外壳，91.第三沟槽，92.第四沟槽，93.外壳进气孔，94.第六沟槽，95.螺孔，96.轴向通孔，97.径向通孔，10.O型密封圈，1001.第五沟槽，11.后轴承，12.端盖，13.轴用挡圈，14.螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-3所示；

磁流体密封旋转接头，包括：

轴1；轴1内形成有第一气道；

浮环8；浮环8形成为环形；浮环8内形成有第二气道；浮环8的径向上设置有至少两排的节流孔81，节流孔81的一端与浮环8和轴1之间的间隙连通，节流孔81的另一端与第二气道连通；

极靴7；极靴7形成为环形；浮环8、极靴7均套装在轴1上，且均与轴1之间形成间隙配合；

永磁体5；永磁体5与极靴7连接，轴1与极靴7之间的间隙处填充有磁流体6，永磁体5通过极靴7作用于磁流体6；

外壳9；外壳9内设置有第三气道，第一气道、第二气道、第三气道连通；气体介质依次通过外壳9上的第三气道、浮环8上的第二气道、轴1上的第一气道后输出至外部设备；

前轴承3、后轴承11；极靴7、永磁体5、浮环8、前轴承3、后轴承11均固定安装在外壳9内壁上，前轴承3、后轴承11还套装在轴1上，前轴承3位于极靴7的外侧，后轴承11位于浮环8的外侧；

端盖12；端盖12用于封堵外壳9上靠近浮环8的一端，且将轴1的第一端封堵在端盖12和外壳9内部。

如图12、13所示，在一些实施例中，端盖12的一端部上设置有六个均匀分布的螺孔95，通过螺钉14穿过端盖12后再旋入螺孔95内进行与外壳9的锁紧；

在一些实施例中，浮环8的内表面84与轴1的侧壁形成间隙配合。

如图4、7、12所示，第一气道包括沿轴1的轴向分布的轴向输气孔102和沿径向分布的至少一个径向进气孔106，径向进气孔106的一端与轴向输气孔102连通；

第二气道包括均压槽83、气腔86和至少一个的浮环进气孔82，环形的均压槽83围绕轴1外壁设置，环形的气腔86围绕浮环8设置，均压槽83与径向进气孔106的另一端、浮环进气孔82的一端连通，浮环进气孔82的另一端与气腔86连通；节流孔81与气腔86连通；

第三气道为外壳进气孔93，外壳进气孔93与气腔86连通。

如图7、9、11所示，至少两排的节流孔81相互平行；每排节流孔81包括围绕浮环8的轴心线均匀分布的至少两个节流孔81，节流孔81包括大孔811、小孔812，大孔811的一端与气腔86连通，大孔811的另一端与小孔812的一端连通，小孔812的另一端贯穿浮环8的内壁，且与浮环8与轴1之间的间隙连通；

如图9所示，示出了每排节流孔81包括12个节流孔81的情况；

优选地，径向进气孔106、浮环进气孔82均为至少两个，且围绕轴1的轴心线均匀分布。

更优选地，径向进气孔106、浮环进气孔82均为偶数个。

如图6所示，示出了径向进气孔106为4个的情况；

如图10所示，示出了浮环进气孔82为8个的情况；

如图1、12、14所示，外壳9形成为环形，外壳9的内壁上设置有环形的第三沟槽91；孔用挡圈2形成为环形，孔用挡圈2固定安装在第三沟槽91内，孔用挡圈2置于前轴承3外侧。

如图4所示，示出了一挡环4安装在外壳9内壁上，并位于前轴承3与极靴7之间；前轴承3的外圈一侧通过孔用挡圈2卡档，前轴承3的外圈另一侧通过挡环4卡档，挡环4安装在外壳9的内壁上设置的环形第四沟槽92上；

前轴承3的内圈一侧卡档在轴1上形成的一个环状阶梯处；

如图1所示，极靴7为两个，两个极靴7将永磁体5夹持在中间，两个极靴7相对的一侧均设置有环形阶梯状结构；

如图4所示，在轴1上位于两个极靴7与其接触的位置处均设置有多个环形的第一沟槽103，磁流体6还置于第一沟槽103内；

如图4所示，还示出了第一外表面104、第二外表面105，第一外表面104为两组第一沟槽103之间的轴表面；第二外表面105为与浮环8内侧接触的表面；第一外表面104和第二外表面105之间形成有一个阶梯；

如图1所示，外壳9的内壁上设置有两条第五沟槽1001，O型密封圈10安装在第五沟槽1001内，两条第五沟槽1001均置于浮环8与外壳9的连接处，且分别位于气腔86的轴向两端。

如图3、14所示，外壳上设置有介质泄露通道，介质泄露通道包括：

两个开设在外壳9内壁上的第六沟槽94，两个第六沟槽94位于浮环8的两侧，

一个轴向通孔96；轴向通孔96开设在壳体内部并用于连通两个第六沟槽94；

一个径向通孔97；径向通孔97连通轴向通孔96和外壳9外部。

如图8所示，在一些实施例中还包括泄露孔85，泄露孔85设置在浮环8的两端，且每端上均匀设置有六个，轴向通孔96通过泄露孔85与浮环8和轴1之间的间隙连通；

优选地，轴1、浮环8、外壳9均共轴心线。

具体地，轴1的第二端上设置有法兰101，轴1通过法兰101与外部设备连接。

在一些实施例中，间隙配合的间隙优选为在几微米至几十微米范围内，具体由磁流体密封旋转接头的结构尺寸和承载力决定。

在本实施例中，均压槽83、气腔86的设置均是为了让气体的传输更加顺畅；

如图1所示，轴1上设置用于安装轴用挡圈13的环形第二沟槽107，轴用挡圈13固定套装在第二沟槽107上；并用于卡档后轴承11的内圈一侧，后轴承11的内圈另一侧卡档在轴1上形成的一个环状阶梯处；后轴承11的外圈一侧通过端盖12的内侧卡档，轴承11的外圈另一侧通过浮环8的一端卡档；

如图2和5所示，示出了轴1的端面结构。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (9)

1.磁流体密封旋转接头，其特征在于，包括：

轴（1）；轴（1）内形成有第一气道；

浮环（8）；浮环（8）形成为环形；浮环（8）内形成有第二气道；浮环（8）的径向上设置有至少两排的节流孔（81），节流孔（81）的一端与浮环（8）和轴（1）之间的间隙连通，节流孔（81）的另一端与第二气道连通；

极靴（7）；极靴（7）形成为环形；浮环（8）、极靴（7）均套装在轴（1）上，且均与轴（1）之间形成间隙配合；

永磁体（5）；永磁体（5）与极靴（7）连接，轴（1）与极靴（7）之间的间隙处填充有磁流体（6），永磁体（5）通过极靴（7）作用于磁流体（6）；

外壳（9）；外壳（9）内设置有第三气道，第一气道、第二气道、第三气道连通；气体介质依次通过外壳（9）上的第三气道、浮环（8）上的第二气道、轴（1）上的第一气道后输出至外部设备；

前轴承（3）、后轴承（11）；极靴（7）、永磁体（5）、浮环（8）、前轴承（3）、后轴承（11）均固定安装在外壳（9）内壁上，前轴承（3）、后轴承（11）还套装在轴（1）上，前轴承（3）位于极靴（7）的外侧，后轴承（11）位于浮环（8）的外侧；

端盖（12）；端盖（12）用于封堵外壳（9）上靠近浮环（8）的一端，且将轴（1）的第一端封堵在端盖（12）和外壳（9）内部；

第一气道包括沿轴（1）的轴向分布的轴向输气孔（102）和沿径向分布的至少一个径向进气孔（106），径向进气孔（106）的一端与轴向输气孔（102）连通；

第二气道包括均压槽（83）、气腔（86）和至少一个的浮环进气孔（82），环形的均压槽（83）围绕轴（1）外壁设置，环形的气腔（86）围绕浮环（8）设置，均压槽（83）与径向进气孔（106）的另一端、浮环进气孔（82）的一端连通，浮环进气孔（82）的另一端与气腔（86）连通；节流孔（81）与气腔（86）连通；

第三气道为外壳进气孔（93），外壳进气孔（93）与气腔（86）连通。

2.根据权利要求1所述的磁流体密封旋转接头，其特征在于：

至少两排的节流孔（81）相互平行；每排节流孔（81）包括围绕浮环（8）的轴心线均匀分布的至少两个节流孔（81），节流孔（81）包括大孔（811）、小孔（812），大孔（811）的一端与气腔（86）连通，大孔（811）的另一端与小孔（812）的一端连通，小孔（812）的另一端贯穿浮环（8）的内壁，且与浮环（8）与轴（1）之间的间隙连通。

3.根据权利要求1所述的磁流体密封旋转接头，其特征在于：径向进气孔（106）、浮环进气孔（82）均为至少两个，且围绕轴（1）的轴心线均匀分布。

4.根据权利要求3所述的磁流体密封旋转接头，其特征在于：径向进气孔（106）、浮环进气孔（82）均为偶数个。

5.根据权利要求1所述的磁流体密封旋转接头，其特征在于：外壳（9）形成为环形，外壳（9）的内壁上设置有环形的第三沟槽（91）；孔用挡圈（2）形成为环形，孔用挡圈（2）固定安装在第三沟槽（91）内，孔用挡圈（2）置于前轴承（3）外侧。

6.根据权利要求1所述的磁流体密封旋转接头，其特征在于：外壳（9）的内壁上设置有两条第五沟槽（1001），O型密封圈（10）安装在第五沟槽（1001）内，两条第五沟槽（1001）均置于浮环（8）与外壳（9）的连接处，且分别位于气腔（86）的轴向两端。

7.根据权利要求1所述的磁流体密封旋转接头，其特征在于：外壳上设置有介质泄露通道，介质泄露通道包括：

两个开设在外壳（9）内壁上的第六沟槽（94），两个第六沟槽（94）位于浮环（8）的两侧，

一个轴向通孔（96）；轴向通孔（96）开设在壳体内部并用于连通两个第六沟槽（94）；

一个径向通孔（97）；径向通孔（97）连通轴向通孔（96）和外壳（9）外部。

8.根据权利要求1所述的磁流体密封旋转接头，其特征在于：轴（1）、浮环（8）、外壳（9）均共轴心线。

9.根据权利要求1所述的磁流体密封旋转接头，其特征在于：轴（1）的第二端上设置有法兰（101），轴（1）通过法兰（101）与外部设备连接。