CN111412288B - 一种集成式多轴磁性流体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成式多轴磁性流体密封装置，包括：多轴磁性流体密封结构，所述的多轴磁性流体密封结构采用集成式设置，包括多个从大气侧向真空侧传输单向或双向旋转运动的同心轴、多个磁性流体密封组件和传动轴承；所述的多轴磁性流体密封结构的封装开口设置在真空侧并且通过自锁结构密封锁紧；波纹管结构，所述的波纹管结构布设在多轴磁性流体密封结构的外部形成真空区域，所述的多轴磁性流体密封结构处于真空区域内部。该集成式多轴磁性流体密封装置，整体式结构，结构优化，单向或双向旋转，多个同心轴都能承载，且高速旋转。而且该装置安装开口设置在真空侧，在设备高速转动过程中不会产生松动漏气现象，保证了真空设备的使用性能。

Description

一种集成式多轴磁性流体密封装置

技术领域

本发明涉及真空密封装置技术领域，尤其是涉及一种集成式多轴磁性流体密封装置。

背景技术

在真空设备上，传动机构把旋转运动由大气侧传入真空侧时，旋转动密封应用磁性流体密封结构。有的设备因工艺不同，需要承载工件能多转向、高转速旋转运动且和轴向运动联合运行时，设备制造商按单元结构分别采购多个不同功能的磁性流体密封装置和轴向运动密封的波纹管装置，进行组装，设备总装时将多个磁流体密封装置、波纹管装置等独立单元系统先后与机构组装，然后对各系统分别检漏测试。这种设备分单元设计和组装的缺陷是，联接过渡结构多、组装累积公差大、精度降低。组装、调试和测试时间长，发生泄漏时排查时间长，整体设备的制造周期长，设备运行维护成本高。

中国专利文献（公告日：2014年8月27日，公告号：CN203796966U）公开了一种双轴磁性流体密封装置，包括同轴壳体、磁密封部件、传动轴和轴承，所述磁密封部件设在传动轴的两侧，所述轴承设在磁密封部件的两端，所述传动轴包括内传动轴和外传动轴，所述内传动轴穿射外传动轴，所述轴承包括内传动轴轴承和外传动轴轴承，所述磁密封部件包括内传动轴磁密封部件和外传动轴磁密封部件；本实用新型的有益效果为：此种双轴结构的磁流体密封装置通过使用一套磁流体可同时提供两组动力，解决了一些在密封空间上有局限的设备，实用性强，市场价值高。

上述技术方案虽然公开了一种双轴磁性流体密封装置，但是该结构由于其壳体和外轴的开口朝向大气体侧，轴承需要通过顶盖来定位，因此，在使用过程，尤其是在高速正、反双向旋转过程中会出现轴向松动现象，从而影响整个密封性能，进而影响设备的使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成式多轴磁性流体密封装置，采用整体式结构，集成多轴、高转速旋转运动密封和轴向运动密封为一整体，并且采用开口端设置在真空侧进行锁紧，从而保证整体真空密封性和传输功能，能适应设备的不同工艺要求。这样的结构使得密封装置，结构更加优化，联接部件数量减少，外形尺寸减小，整体结构需要的安装空间更小，且累积公差小，装置的制造精度提高。缩短了设备的总装工时，省略了单元结构的调试检漏时间，提高整套设备产能。能适用于多轴承载，多转向，高速旋转的真空设备。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种集成式多轴磁性流体密封装置，包括：

多轴磁性流体密封结构，所述的多轴磁性流体密封结构采用集成式设置，包括多个从大气侧向真空侧传输单向或双向旋转运动的同心轴、多个磁性流体密封组件和传动轴承； 所述的多轴磁性流体密封结构的封装开口设置在真空侧并且通过自锁结构锁紧；

波纹管结构，所述的波纹管结构布设在多轴磁性流体密封结构的外部形成真空区域，所述的多轴磁性流体密封结构处于真空区域内部。

该集成式多轴磁性流体密封装置，至少包括多轴磁性流体密封结构、波纹管结构，波纹管结构布置在多轴磁性流体密封结构的外部，波纹管内腔是真空区域。而多轴磁性流体密封结构采用集成式设置，多轴磁性流体密封结构包括：多个同心轴，磁性流体密封组件、传动轴承。设备工作时，波纹管结构一端与真空室固定，另一端的磁性流体密封装置的基轴与设备升降装置固定，机构运动带动整个磁性流体密封装置在伸缩的波纹管结构内部真空区域内轴向运动，同时同心轴可单向或双向高速旋转运动，保证动密封和传输扭矩。该集成式多轴磁性流体密封装置，整体式结构，结构优化，联接过渡部件减少，外形尺寸减小，整体结构需要的安装空间更小，构件精密，累积公差小，提高了设备的运行精度。集成结构设置在出厂时已完成整体尺寸、公差检测和动密封、静密封检漏测试，使用时更为方便快捷，缩短了设备的总装工时，省略了单元结构的调试检漏时间，提高整套设备产能。能适应设备不同工艺的要求，单向或双向旋转，多个同心轴都能承载，且高速旋转。而且该装置多轴磁性流体密封结构安装件的开口设置在真空侧，大气侧端面为整体结构，可以适应中间轴的壁厚较小和基轴直径小尺寸的结构，在大气侧安装承载的构件。真空侧可以通过设置自锁件进行自锁，这样的设计结构在中间轴高速转动过程中不产生松动，保证了真空设备的使用性能。解决了现有设备部件开口设置在大气侧，当中间轴壁厚较小时，轴承压盖装配后，中间轴不能直接安装承载构件，轴承压盖也不能安装承载构件，并且安装空间有限，不能够满足设备正反高速运转需要的问题。这样的设计结构在设备高速转动过程中不产生松动漏气现象，保证了真空设备的使用性能。解决了现有设备部件开口设置在大气体易产生松动影响真空度的问题。

作为优选，所述的同心轴包括中心轴、中间轴和基轴；所述的中心轴朝向真空侧的一端设置有中心轴定位结构，朝向大气侧的一端为开方式结构；所述的基轴设置在同心轴的最外部，所述的基轴朝向真空侧一端的内径为开方式结构，朝向大气侧的一端的内径设置有基轴定位结构；所述的中间轴设置在中心轴与基轴中间，所述的中间轴朝向真空侧一端的内径为开方式结构，朝向大气侧一端的内径设置有中间轴定位结构。

作为优选，所述的中心轴真空侧的中心轴定位结构对真空侧内传动轴承定位，所述的中心轴上的内传动轴承布置在磁性流体密封组件两侧；所述的中心轴上设置的传动轴承为内传动轴承，所述的内传动轴承的内圈通过套设在中心轴上的一组内圈定位隔套定位；所述的中心轴上的真空侧内传动轴承、内圈定位隔套、磁性流体密封组件、内圈定位隔套、大气侧内传动轴承依次自大气侧装入，大气侧内传动轴承的内圈通过锁紧件锁紧。

作为优选，所述的中间轴自大气侧向真空侧套设在中心轴上，并且真空侧开放式内径与中心轴上的传动轴承外圈配合作为传动轴承外圈的定位基座；中间轴上大气侧的中间轴定位结构对大气侧传动轴承进行定位；所述的中间轴真空侧通过一内传动压盖对内传动轴承外圈实现锁紧。

作为优选，所述的中间轴上设置的传动轴承为外传动轴承，所述的外传动轴承的外圈通过套设在中间轴上的一组外圈定位隔套定位；所述的中间轴上自大气侧一端依次设置有外传动压盖、真空侧外传动轴承、外圈定位隔套、磁性流体密封组件、外圈定位隔套、大气侧外传动轴承，真空侧外传动轴承装入后通过一挡圈对外传动轴承的内圈定位，大气侧外传动轴承内圈放松；所述的基轴自大气侧装设在中间轴外部。

作为优选，所述的传动轴承为单列或多列组合，所述的传动轴承包括内传动轴承和外传动轴承。

作为优选，所述的定位锁紧件包括内圈定位隔套、外圈定位隔套、内传动压盖、外传动压盖和锁紧件；

作为优选，所述的中心轴、中间轴、磁性流体密封组件、传动轴承构成内传动密封组件。

作为优选，所述的中间轴、基轴、磁性流体密封组件、传动轴承构成外传动密封组件。

作为优选，所述的基轴大气侧一端设置有基轴法兰，所述的波纹管结构一端与基轴法兰联接，另一端通过一过渡法兰与设备真空室联接。

作为优选，所述的自锁结构为锁紧排气孔或排气螺钉，所述的锁紧排气孔内部嵌设有锁紧式螺纹套。

作为优选，所述的同心轴中的中心轴和中间轴单向旋转运动或双向旋转运动 。

本申请的有益效果是：该集成式多轴磁性流体密封装置，整体式结构，结构优化，联接过渡部件减少，外形尺寸减小，整体结构需要的安装空间更小，构件精密，累积公差小，提高了设备的运行精度。集成结构设置在出厂时已完成整体尺寸、公差检测和动密封、静密封检漏测试，使用时更为方便快捷，缩短了设备的总装工时，省略了单元结构的调试检漏时间，提高整套设备产能。能适应设备不同工艺的要求，单向或双向旋转，多个同心轴都能承载，且高速旋转。而且该装置多轴磁性流体密封结构安装件的开口设置在真空侧，这样的设计结构解决了现有设备部件开口设置在大气侧，当中间轴壁厚较小时，轴承压盖装配后，中间轴不能直接安装承载构件，轴承压盖也不能安装承载构件，并且安装空间有限，不能够满足设备正反高速运转需要的问题。

附图说明

图1是本发明集成式多轴磁性流体密封装置的一种结构示意图；

图2是图1中 A处放大图；

图3是本发明中心轴的一种结构示意图；

图4是本发明中间轴的一种结构示意图；

图5是本发明基轴的一种结构示意图；

图6是本发明的一种结合过程图；

图中：1、多轴磁性流体密封结构，2、波纹管结构，3、磁性流体密封组件，41、内传动轴承，42、外传动轴承，5、中心轴，6、中心轴定位结构，7、基轴，8、基轴定位结构，9、中间轴，10、中间轴定位结构，11、真空区域，12、内圈定位隔套，13、外圈定位隔套，14、内传动压盖，15、外传动压盖，16、锁紧件，17、锁紧排气孔，18、锁紧式螺纹套，19、排气螺钉，20、基轴法兰，21、过渡法兰，22、设备真空室，23、挡圈，24、螺纹孔。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

实施例1：

在图1所示的实施例中一种集成式多轴磁性流体密封装置，包括：多轴磁性流体密封结构1，多轴磁性流体密封结构采用集成式设置，包括多个从大气侧向真空侧传输单向或双向旋转运动的同心轴、多个磁性流体密封组件3和传动轴承；多轴磁性流体密封结构1的封装开口设置在真空侧并且通过自锁结构锁紧；磁性流体密封组件3包括有磁极、磁块、磁液和O形密封圈；

波纹管结构2，波纹管结构2布设在多轴磁性流体密封结构1的外部形成真空区域11，所述的多轴磁性流体密封结构1处于真空区域11内部。

同心轴包括中心轴5、中间轴9和基轴7；如图3所示，中心轴5朝向真空侧的一端设置有中心轴定位结构6，朝向大气侧的一端为开方式结构；如图5所示，基轴7设置在同心轴的最外部，基轴7朝向真空侧一端的内径为开方式结构，朝向大气侧的一端的内径设置有基轴定位结构8；中间轴9设置在中心轴5与基轴7中间，如图4所示，中间轴9朝向真空侧一端的内径为开方式结构，朝向大气侧一端的内径设置有中间轴定位结构10。中间轴大气侧端面有螺纹孔24，可传递负载。

传动轴承包括内传动轴承41和外传动轴承42；同心轴中的中心轴5和中间轴9单向旋转运动或双向旋转运动。中心轴大气侧有键槽，中间轴大气侧外端面和基轴大气侧基轴法兰的外端面分别有设备机构安装孔，可传递负载。

还包括定位锁紧件，定位锁紧件包括内圈定位隔套12、外圈定位隔套13、内传动压盖14、外传动压盖15和锁紧件16。

中心轴5、中间轴9、磁性流体密封组件3、内传动轴承41、内圈定位隔套12、内传动压盖14和锁紧件16组合形成内传动密封组件。

中间轴9、基轴7、磁性流体密封组件3、外传动轴承42、外圈定位隔套13、外传动压盖15组合形成外传动密封组件。

中心轴真空侧的中心轴定位结构6对真空侧内传动轴承定位，中心轴5上的内传动轴承布置在磁性流体密封组件3两侧；中心轴5上设置的传动轴承为内传动轴承，内传动轴承的内圈通过套设在中心轴上的一组内圈定位隔套12定位；如图6所示，中心轴5上的真空侧内传动轴承、内圈定位隔套12、磁性流体密封组件3、内圈定位隔套12、大气侧内传动轴承依次自大气侧装入，大气侧内传动轴承的内圈通过锁紧件16锁紧。

中间轴9自大气侧向真空侧套设在中心轴5上，并且真空侧开放式内径与中心轴上的传动轴承外圈配合作为传动轴承外圈的定位基座；中间轴上大气侧的中间轴定位结构10对大气侧传动轴承进行定位；中间轴真空侧通过一内传动压盖14对内传动轴承外圈实现锁紧。

中间轴9上设置的传动轴承为外传动轴承，外传动轴承的外圈通过套设在中间轴上的一组外圈定位隔套13定位；中间轴上自大气侧一端依次设置有外传动压盖15、真空侧外传动轴承、外圈定位隔套13、磁性流体密封组件3、外圈定位隔套13、大气侧外传动轴承，真空侧外传动轴承装入后通过一挡圈23对外传动轴承的内圈定位，大气侧外传动轴承内圈放松；基轴7自大气侧装设在中间轴9外部。

如图2所示，自锁结构为锁紧排气孔17或排气螺钉19，锁紧排气孔17内部嵌设有锁紧式螺纹套18。中间轴9上设置有锁紧排气孔17，锁紧排气孔17内部嵌设有锁紧式螺纹套18，内传动压盖14通过螺钉锁紧中间轴上真空侧的内传动轴承41外圈。基轴7上设置有锁紧螺孔，锁紧螺孔内部设置有排气螺钉19，外传动压盖15通过排气螺钉19锁紧基轴7上真空侧的外传动轴承外圈。

基轴7大气侧一端设置有基轴法兰20，基轴法兰端面设置有可传递负载的螺纹孔24。波纹管结构2一端与基轴法兰20联接，另一端通过一过渡法兰21与设备真空室22联接。

本实施例中，以三轴结构为例，多个同心轴包括一个中心轴，一个中间轴和一个基轴，中间轴的数量多少根据设备的密封传动需要进行设备。真空侧和大气侧的内传动轴承和外传动轴承分别可以是单列或多列组合。

该集成式多轴磁性流体密封装置，波纹管结构2布置在多轴磁性流体密封结构中基轴7的外部，波纹管结构2的一端与基轴7大气侧的基轴法兰20通过紧固件连接，用O形圈静密封，另一端与设备真空室22通过设置在设备真空室内产的过渡法兰21联接，用O形圈静密封，波纹管内腔是真空区域11。

多轴磁性流体密封结构包括：同心的中心轴5、中间轴9和基轴1，轴之间装配有内传动密封组件、外传动密封组件。中心轴为装置传动中心轴，中间轴同时为外传动的轴。

内传动密封组件包括：中心轴5（为装置传动中心轴），中间轴9（同时为外传动的轴），磁性流体密封组件3、内传动轴承41及内圈定位隔套12、内传动压盖14和锁紧件16。

外传动密封组件包括：中间轴9、基轴7、磁性流体密封组件3、外传动轴承42、外圈定位隔套13、外传动压盖15。

内传动密封组件的中心轴5在真空侧有中心轴定位结构6，中心轴定位结构6设置为定位轴肩，对真空侧内传动轴承41定位，内传动轴承41布置磁性流体密封组件3两侧，中心轴5上的真空侧内传动轴承41、内圈定位隔套12、磁性流体密封组件3、内圈定位隔套12、大气侧内传动轴承41依次自大气侧装入，大气侧内传动轴承41的内圈通过锁紧件16锁紧。中间轴9自大气侧向真空侧套设在中心轴5上，并且真空侧开放式内径与中心轴5上的内传动轴承41外圈配合作为内传动轴承外圈的定位基座；中间轴9上大气侧的中间轴定位结构10对大气侧内传动轴承41进行定位；中间轴9真空侧通过内传动压盖14对内传动轴承41外圈实现锁紧。中间轴作为内传动轴承外圈的定位基座，真空侧内径开放，大气侧内径的中间轴定位结构设置为轴承外圈的定位台阶。内传动压盖14的锁紧结构为可排气结构，螺纹内设计排气孔17，真空侧紧固螺钉用螺纹孔内装配锁紧式螺纹套18，在高速旋转时锁紧螺钉。中间轴大气侧的外端面，设有设备传动机构安装孔，可传递负载。

外传动密封组件的中间轴9在真空侧有中间轴定位结构，中间轴定位结构设置为定位轴肩对轴承定位，外传动轴承42布置磁性流体密封组件3两侧，外传动轴承42和磁性流体密封组件3等从大气侧装入；基轴7真空侧内径开放，大气侧内径有基轴定位结构，基轴定位结构设置为轴承的外圈定位台阶。外传动压盖在真空侧锁紧，外传动压盖15的紧固结构为可排气结构，螺纹孔内设置排气式螺钉19；基轴大气侧基轴法兰的外端面设有设备机构安装孔。

设备工作时，波纹管结构一端过渡法兰与设备真空室固定，用O形圈静密封；另一端的磁性流体密封装置基轴大气侧基轴法兰与设备升降装置固定，机构运动带动整个磁性流体密封装置在伸缩的波纹管结构内部真空区域11内轴向运动。同时磁性流体密封装置的中心轴和中间轴可单向或双向高速旋转运动，保证动密封和传输扭矩。

上所述之具体实施例仅为本发明较佳的实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围。凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化理应均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种集成式多轴磁性流体密封装置，其特征在于包括：

多轴磁性流体密封结构（1），所述的多轴磁性流体密封结构采用集成式设置，包括多个从大气侧向真空侧传输单向或双向旋转运动的同心轴、多个磁性流体密封组件（3）和传动轴承； 所述的多轴磁性流体密封结构（1）的封装开口设置在真空侧并且通过自锁结构锁紧；所述的同心轴包括中心轴（5）、中间轴（9）和基轴（7）；所述的中心轴（5）朝向真空侧的一端设置有中心轴定位结构（6），所述的中心轴定位结构（6）设置为定位轴肩，对真空侧内传动轴承定位，朝向大气侧的一端为开方式结构；所述的基轴（7）设置在同心轴的最外部，所述的基轴（7）朝向真空侧一端的内径为开方式结构，朝向大气侧的一端的内径设置有基轴定位结构（8），所述的基轴定位结构（8）设置为轴承的外圈定位台阶；所述的中间轴（9）设置在中心轴（5）与基轴（7）中间，所述的中间轴（9）朝向真空侧一端的内径为开方式结构，朝向大气侧一端的内径设置有中间轴定位结构（10），所述的中间轴定位结构（10）设置为定位轴肩对大气侧传动轴承定位；所述的自锁结构为锁紧排气孔（17）或排气螺钉（19），所述的锁紧排气孔（17）内部嵌设有锁紧式螺纹套（18）；

波纹管结构（2），所述的波纹管结构（2）布设在多轴磁性流体密封结构（1）的外部形成真空区域（11），所述的多轴磁性流体密封结构（1）处于真空区域（11）内部。

2.根据权利要求1所述的一种集成式多轴磁性流体密封装置，其特征在于：所述的中心轴（5）上的内传动轴承布置在磁性流体密封组件（3）两侧；所述的中心轴（5）上设置的传动轴承为内传动轴承，所述的内传动轴承的内圈通过套设在中心轴上的一组内圈定位隔套（12）定位；所述的中心轴（5）上的真空侧内传动轴承、内圈定位隔套（12）、磁性流体密封组件（3）、内圈定位隔套（12）、大气侧内传动轴承依次自大气侧装入，大气侧内传动轴承的内圈通过锁紧件（16）锁紧。

3.根据权利要求1所述的一种集成式多轴磁性流体密封装置，其特征在于：所述的中间轴（9）自大气侧向真空侧套设在中心轴（5）上，并且真空侧开放式内径与中心轴上的传动轴承外圈配合作为传动轴承外圈的定位基座；所述的中间轴真空侧通过一内传动压盖（14）对内传动轴承外圈实现锁紧。

4.根据权利要求1所述的一种集成式多轴磁性流体密封装置，其特征在于：所述的中间轴（9）上设置的传动轴承为外传动轴承，所述的外传动轴承的外圈通过套设在中间轴上的一组外圈定位隔套（13）定位；所述的中间轴上自大气侧一端依次设置有外传动压盖（15）、真空侧外传动轴承、外圈定位隔套（13）、磁性流体密封组件（3）、外圈定位隔套（13）、大气侧外传动轴承，真空侧外传动轴承装入后通过一挡圈对外传动轴承的内圈定位，大气侧外传动轴承内圈放松；所述的基轴（7）自大气侧装设在中间轴（9）外部。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种集成式多轴磁性流体密封装置，其特征在于：所述的传动轴承为单列或多列组合，所述的传动轴承包括内传动轴承（41）和外传动轴承（42）。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的一种集成式多轴磁性流体密封装置，其特征在于：所述的中心轴（5）、中间轴（9）、磁性流体密封组件（3）、传动轴承构成内传动密封组件。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的一种集成式多轴磁性流体密封装置，其特征在于：所述的中间轴（9）、基轴（7）、磁性流体密封组件（3）、传动轴承构成外传动密封组件。

8.根据权利要求1至4任意一项所述的一种集成式多轴磁性流体密封装置，其特征在于：所述的基轴大气侧一端设置有基轴法兰（20），所述的波纹管结构（2）一端与基轴法兰（20）联接，另一端通过一过渡法兰（21）与设备真空室（22）联接。

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