CN112178207B - 软填料磁性液体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软填料磁性液体密封装置，所述软填料磁性液体密封装置包括填料函、转轴、多个填料环和多个磁源，填料函内具有腔室，转轴，转轴可转动地穿设在填料函上，转轴的至少部分位于腔室内，填料环套设在转轴上，多个填料环在转轴的轴向上依次布置，磁源套设在转轴上，磁源与转轴在转轴的径向上间隔开以形成液体腔，液体腔内吸附有磁性液体，多个磁源在转轴的轴向上依次布置，磁源和填料环在转轴的轴向上交替布置。本发明的软填料磁性液体密封装置，能够降低软填料环与轴之间的摩擦，结构简单，且提高耐压能力。

Description

软填料磁性液体密封装置

技术领域

本发明属于填料密封技术领域，具体涉及一种软填料磁性液体密封装置。

背景技术

软填料密封通常用作旋转或往复运动的元件与壳体之间环形空间的密封，如离心泵、转子泵、往复泵、搅拌机及反应釜的轴封，还有阀门的阀杆密封，管线膨胀节、换热器浮头及其它设备的密封。软填料密封能适应各种旋转运动、往复运动和螺旋运动的元件密封。

在填料密封工作过程中，为了保证密封效果，软填料被压紧，软填料环的内表面和轴的外表面产生剧烈摩擦，为了降低软填料环与轴之间的摩擦，相关技术中设置了引入了封液环，通过封液环注入封液，封液进入软填料环与轴之间，形成液膜，从而降低软填料环与轴之间的摩擦，减小发热。但使用封液环系统，还需引入泵、压缩机等，结构复杂，成本较高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种软填料磁性液体密封装置，该软填料磁性液体密封装置能够降低软填料环与轴之间的摩擦，且结构简单，耐压能力高。

根据本发明实施例的软填料磁性液体密封装置包括：填料函，所述填料函内具有腔室；转轴，所述转轴可转动地穿设在所述填料函上，所述转轴的至少部分位于所述腔室内；多个填料环，所述填料环套设在所述转轴上，多个所述填料环在所述转轴的轴向上依次布置；多个磁源，所述磁源套设在所述转轴上，所述磁源与所述转轴在所述转轴的径向上间隔开以形成液体腔，所述液体腔内吸附有磁性液体，多个所述磁源在所述转轴的轴向上依次布置，所述磁源和所述填料环在所述转轴的轴向上交替布置。

根据本发明实施例的软填料磁性液体密封装置能够降低软填料环与轴之间的摩擦，且结构简单，耐压能力高。

在一些实施例中，所述磁源为永磁体，所述永磁体套设在所述转轴上，所述液体腔形成在所述永磁体与所述转轴之间，所述永磁体的外周面与所述填料函的内周面相接触。

在一些实施例中，所述填料环在所述转轴的轴向上的尺寸为D1，所述永磁体在所述转轴的轴向上的尺寸为d1，且0.2D1≤d1≤5D1。

在一些实施例中，所述磁源为电磁铁，所述液体腔形成在所述电磁铁与所述转轴之间，且所述电磁铁的外周面与所述填料函的内周面相接触，所述电磁铁包括铁芯和线圈，所述铁芯套设在所述转轴上，所述铁芯的外周面与所述填料函的内周面相接触，所述铁芯的外周面设有凹槽，所述线圈绕设在所述铁芯上且位于所述凹槽内。

在一些实施例中，所述填料环和所述磁源在所述转轴的轴向上一一交替布置。

在一些实施例中，多个所述填料环包括多个填料环组，所述填料环组包括至少两个所述填料环，所述磁源和所述填料环组在所述转轴的轴向上一一交替布置。

在一些实施例中，所述填料函的第一端敞开设置以使所述腔室的第一端开口，所述软填料磁性液体密封装置还包括压盖，所述压盖设在所述填料函的第一端以密封所述腔室的第一端，且所述压盖与多个所述填料环中的一个填料环相抵接。

在一些实施例中，所述软填料磁性液体密封装置还包括衬套，所述衬套设在所述腔室内且套设在所述转轴上，所述衬套与所述转轴在所述转轴的径向上间隔布置，多个所述填料环和多个所述磁源在所述转轴的轴向上位于所述衬套和所述压盖之间。

在一些实施例中，多个所述磁源中的一个所述磁源与所述衬套相接触。

在一些实施例中，多个所述填料环中的一个填料环与所述衬套相接触。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的软填料磁性液体密封装置结构示意图。

图2是本发明的另一个实施例的软填料磁性液体密封装置结构示意图。

图3是本发明的再一个实施例的软填料磁性液体密封装置结构示意图。

图4是本发明的另又一个实施例的软填料磁性液体密封装置结构示意图。

附图标记：

填料函1，腔室11，转轴2，填料环3，填料环组31，磁源4，永磁体41，电磁铁42，铁芯421，线圈422，导线423，液体腔5，压盖6，衬套7。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至图4所示，根据本发明实施例的软填料磁性液体密封装置包括填料函1、转轴2、多个填料环3和多个磁源4。

填料函1内具有腔室11。

转轴2可转动地穿设在填料函1上，转轴2的至少部分位于腔室11内。如图1所示，转轴2沿左右方向水平穿设在填料函1内，且转轴2的左右两侧伸出填料函1。

填料环3套设在转轴2上，多个填料环3在转轴2的轴向上(如图1中所示的左右方向)依次布置。如图1和图2所示，填料环3为4个，4个填料环3在左右方向上依次布置，可以理解的是，本申请中的填料环3的个数并不限于此。

磁源4套设在转轴2上，磁源4与转轴2在转轴2的径向上(如图1中所示的上下方向)间隔开以形成液体腔5，液体腔5内吸附有磁性液体。多个磁源4在转轴2的轴向上依次布置，磁源4和填料环3在转轴2的轴向上交替布置。本申请中的交替布置可以是一个磁源和一个填料环一一交替布置，也可以是，至少两个磁源形成一组磁源，至少两个填料环形成一组填料环，一个磁源和一组填料环一一交替，或者一组磁源和一个填料环一一交替，或者一组磁源和一组填料环一一交替。如图1和图2所示，磁源4的外周面与填料函1的内壁面相接触。

根据本发明实施例的软填料磁性液体密封装置，利用磁源替代封液环，磁性液体替代封液，磁性液体被吸附在液体腔内，有利于磁性液体进入到填料环与转轴之间的间隙内形成液膜，从而改善摩擦问题，能够降低填料环与转轴之间的摩擦，而且结构简单，耐压能力高。此外，根据本发明实施例的软填料磁性液体密封装置，通过设置多个填料环和磁源，形成多级密封，提高密封性。

在一些实施例中，磁源4为永磁体41，永磁体41套设在转轴2上，液体腔5形成在永磁体41与转轴2之间，永磁体41的外周面与填料函1的内周面相接触。如图1和图3所示，永磁体41的内周面与转轴2的外周面在上下方向上间隔布置从而形成用于吸附磁性液体的液体腔5。

本发明实施例的软填料磁性液体密封装置，利用永磁体替代封液环，磁性液体替代封液，磁性液体被吸附在液体腔内，有利于磁性液体进入到填料环与转轴之间的间隙内形成液膜，从而改善摩擦问题，能够降低填料环与转轴之间的摩擦。

在一些实施例中，填料环3在转轴2的轴向上的尺寸为D1，永磁体41在转轴2的轴向上的尺寸为d1，且0.2D1≤d1≤5D1。本发明实施例的软填料磁性液体密封装置，通过设计d1和D1之间的关系为0.2D1≤d1≤5D1，可以适用于不同的密封环境，即被密封介质的压强较低时，采用较小的倍数，反之，当被密封介质的压强较低时，采用较大的倍数。

在一些实施例中，磁源4为电磁铁42，液体腔5形成在电磁铁42与转轴2之间，电磁铁42的外周面与填料函1的内周面相接触，电磁铁42包括铁芯421和线圈422，铁芯421套设在转轴2上，铁芯421的外周面与填料函1的内周面相接触，铁芯421的外周面设有凹槽，线圈422绕设在铁芯421上且位于凹槽内。

如图2和图4所示，线圈422通过导线423与外接电源相连，导线423穿过填料函1。优选地，导线423与填料函1之间设有密封垫圈，密封垫圈的材料为非导磁材料。具体地，密封垫圈的材料为橡胶材料或者密封胶。软填料磁性液体密封装置通过在导线423与填料函1之间密封垫圈，提高液体腔5的密封性，防止磁性液体由导线423与填料函1之间泄漏。

在一些实施例中，填料环3和磁源4在转轴2的轴向上一一交替布置。如图1所示，填料环3为四个，磁源4为三个，四个填料环3和三个磁源4在左右方向上一一交替布置，相邻的两个填料环3之间设置有一个磁源4。可以理解的是，本申请中的填料环3于磁源4的数量并不限于此。

本发明实施例的软填料磁性液体密封装置，通过设置多个填料环3和多个磁源4，提高了密封装置的耐压性，还能够使转轴2更加均匀的吸附磁性液体，从而降低软填料环3与轴之间的摩擦。

在一些实施例中，多个填料环3包括多个填料环组31，填料环组31包括至少两个填料环3，磁源4和填料环组31在转轴2的轴向上一一交替布置。如图3和图4所示，填料环组31为两组，且两组填料环组31在左右方向上间隔布置，磁源4为两个且两个磁源4在左右方向上间隔布置，位于左侧的填料环组31设在两个磁源4之间，且位于左侧的磁源4邻近被密封腔设置。

本发明实施例的软填料磁性液体密封装置，当左侧的磁源4邻近被密封腔时，利用被密封介质产生的压力使磁性液体进入左侧的填料环组与转轴2之间的间隙内，从而降低填料环3与转轴2之间的摩擦。

在一些实施例中，填料函1的第一端(如图3所示的填料函1的右端)敞开设置以使腔室的第一端开口，软填料磁性液体密封装置还包括压盖6，压盖6设在填料函1的第一端以密封腔室的第一端，且压盖6与多个填料环3中的一个填料环3相抵接。如图3和图4所示，位于右侧的填料环组31设在压盖6与位于右侧的磁源4之间，压盖6的左端与右侧的填料环组31相抵接。

在一些实施例中，软填料磁性液体密封装置还包括衬套7，衬套7设在腔室内且套设在转轴2上，衬套7与转轴2在转轴2的径向上间隔布置，多个填料环3和多个磁源4在转轴2的轴向上位于衬套7和压盖6之间。如图1和图2所示，填料函1的左端敞开设置，衬套7设在填料函1的左端以密封腔室的左端，衬套7可与多个填料环3中的一个填料环3相抵接。

在一些实施例中，多个磁源4中的一个磁源4与衬套7相接触。如图3和图4所示，衬套7与多个磁源4中的一个磁源4相抵接。当衬套7与磁源4相抵接时，填料环3的材料为非导磁性软材料。

本发明实施例的软填料磁性液体密封装置，将磁源4邻近被密封腔设置，磁性液体通过毛细作用和被密封介质的压力作用进入到填料环3的内表面和转轴2的外表面之间，从而降低填料环3与转轴2之间的摩擦。

在一些实施例中，多个填料环3中的一个填料环3与衬套7相接触。如图1和图2所示，衬套7与多个填料环3中的一个填料环3相抵接。当衬套7与填料环3相抵接时，填料环3的材料为导磁性软材料。具体地，填料环3的材料为磁性橡胶。

本发明实施例的软填料磁性液体密封装置，利用磁源替代封液环，磁性液体替代封液，磁性液体被吸附在液体腔内，同时磁源、填料环、磁性液体、转轴形成磁回路，磁性液体通过毛细作用和磁场作用进入到填料环3的内表面和转轴2的外表面之间，从而降低填料环3与转轴2之间的摩擦。

下面参照图1描述本发明一些具体示例的软填料磁性液体密封装置。

根据本发明实施例的软填料磁性液体密封装置包括填料函1、转轴2、多个填料环3、多个磁源4、压盖6和衬套7。

填料函1内具有腔室11。

转轴2在左右方向上水平的可转动地穿设在填料函1内，且转轴2的左右两侧伸出填料函1。

填料环3套设在转轴2上，多个填料环3在左右方向上依次布置。

磁源4套设在转轴2上，磁源4与转轴2在上下方向上间隔开以形成液体腔5，液体腔5内吸附有磁性液体，多个磁源4在左右方向上依次布置，填料环3和磁源4在转轴2的轴向上一一交替布置。

磁源4为永磁体41，永磁体41套设在转轴2上，永磁体41的内周面与转轴2的外周面在上下方向上间隔布置从而形成用于吸附磁性液体的液体腔5，永磁体41的外周面与填料函1的内周面相接触。

填料函1的右端敞开设置以使腔室的右端开口，压盖6设在填料函1的右端以密封腔室的第一端，且压盖6与多个填料环3中的一个填料环3相抵接。

衬套7设在腔室内且套设在转轴2上，衬套7与转轴2在转轴2的径向上间隔布置，多个填料环3和多个磁源4在左右方向上上位于衬套7和压盖6之间。填料函1的左端敞开设置，衬套7设在填料函1的左端以密封腔室的左端，衬套7可与多个填料环3中的一个填料环3相抵接。

下面参照图1描述本发明实施例的软填料磁性液体密封装置运行原理。

软填料磁性液体密封装置，利用永磁体41替代封液环，磁性液体替代封液，磁性液体被吸附在液体腔5内，同时永磁体41、填料环3、磁性液体、转轴2形成磁回路，有利于磁性液体可以通过毛细作用和磁场作用进入到填料环3与转轴2之间的间隙内形成液膜，从而改善摩擦问题，能够降低填料环3与转轴2之间的摩擦。

下面参照图2描述本发明另一些具体示例的软填料磁性液体密封装置。

根据本发明实施例的软填料磁性液体密封装置包括填料函1、转轴2、多个填料环3、多个磁源4、压盖6和衬套7。

磁源4为电磁铁42，液体腔5形成在电磁铁42与转轴2之间，电磁铁42的外周面与填料函1的内周面相接触，电磁铁42包括铁芯421和线圈422，铁芯421套设在转轴2上，铁芯421的外周面与填料函1的内周面相接触，铁芯421的外周面设有凹槽，线圈422绕设在铁芯421上且位于凹槽内。如图1所示，线圈422通过导线423与外接电源相连，导线423穿过填料函1。

图2所示的软填料磁性液体密封装置的其他结构和操作可以与图1所示实施例相同，这里不再详细描述。

下面参照图3描述本发明另一些具体示例的软填料磁性液体密封装置。

根据本发明实施例的软填料磁性液体密封装置包括填料函1、转轴2、多个填料环3、多个磁源4、压盖6和衬套7。

磁源4为永磁体41，永磁体41套设在转轴2上，永磁体41的内周面与转轴2的外周面在上下方向上间隔布置从而形成用于吸附磁性液体的液体腔5，永磁体41的外周面与填料函1的内周面相接触。

多个填料环3包括多个填料环组31，填料环组31包括至少两个填料环3，磁源4和填料环组31在转轴2的轴向上一一交替布置。

多个磁源4中的一个磁源4与衬套7相接触。

图3所示的软填料磁性液体密封装置的其他结构和操作可以与图1所示实施例相同，这里不再详细描述。

下面参照图4描述本发明另一些具体示例的软填料磁性液体密封装置。

根据本发明实施例的软填料磁性液体密封装置包括填料函1、转轴2、多个填料环3、多个磁源4、压盖6和衬套7。

磁源4为电磁铁42，液体腔5形成在电磁铁42与转轴2之间，电磁铁42的外周面与填料函1的内周面相接触，电磁铁42包括铁芯421和线圈422，铁芯421套设在转轴2上，铁芯421的外周面与填料函1的内周面相接触，铁芯421的外周面设有凹槽，线圈422绕设在铁芯421上且位于凹槽内。如图1所示，线圈422通过导线423与外接电源相连，导线423穿过填料函1。

多个填料环3包括多个填料环组31，填料环组31包括至少两个填料环3，磁源4和填料环组31在转轴2的轴向上一一交替布置。

多个磁源4中的一个磁源4与衬套7相接触。

图4所示的软填料磁性液体密封装置的其他结构和操作可以与图3所示实施例相同，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种软填料磁性液体密封装置，其特征在于，包括：

填料函，所述填料函内具有腔室；

转轴，所述转轴可转动地穿设在所述填料函上，所述转轴的至少部分位于所述腔室内；

多个填料环，所述填料环套设在所述转轴上，多个所述填料环在所述转轴的轴向上依次布置，所述填料环的材料为非导磁性软材料或导磁性软材料；

多个磁源，所述磁源套设在所述转轴上，所述磁源与所述转轴在所述转轴的径向上间隔开以形成液体腔，所述液体腔内吸附有磁性液体，多个所述磁源在所述转轴的轴向上依次布置，所述磁源和所述填料环在所述转轴的轴向上交替布置；

填料函的第一端敞开设置以使所述腔室的第一端开口，所述软填料磁性液体密封装置还包括压盖，所述压盖设在所述填料函的第一端以密封所述腔室的第一端，且所述压盖与多个所述填料环中的一个填料环相抵接；

衬套，所述衬套设在所述腔室内且套设在所述转轴上，所述衬套与所述转轴在所述转轴的径向上间隔布置，多个所述填料环和多个所述磁源在所述转轴的轴向上位于所述衬套和所述压盖之间；

当所述填料环为非导磁性软材料时，多个所述磁源中的一个所述磁源与所述衬套相接触；

当所述填料环为导磁性软材料时，多个所述填料环中的一个填料环与所述衬套相接触。

2.根据权利要求1所述的软填料磁性液体密封装置，其特征在于，所述磁源为永磁体，所述永磁体套设在所述转轴上，所述液体腔形成在所述永磁体与所述转轴之间，所述永磁体的外周面与所述填料函的内周面相接触。

3.根据权利要求2所述的软填料磁性液体密封装置，其特征在于，所述填料环在所述转轴的轴向上的尺寸为D1，所述永磁体在所述转轴的轴向上的尺寸为d1，且0.2D1≤d1≤5D1。

4.根据权利要求1所述的软填料磁性液体密封装置，其特征在于，所述磁源为电磁铁，所述液体腔形成在所述电磁铁与所述转轴之间，且所述电磁铁的外周面与所述填料函的内周面相接触，所述电磁铁包括铁芯和线圈，所述铁芯套设在所述转轴上，所述铁芯的外周面与所述填料函的内周面相接触，所述铁芯的外周面设有凹槽，所述线圈绕设在所述铁芯上且位于所述凹槽内。

5.根据权利要求1所述的软填料磁性液体密封装置，其特征在于，所述填料环和所述磁源在所述转轴的轴向上一一交替布置。

6.根据权利要求1所述的软填料磁性液体密封装置，其特征在于，多个所述填料环包括多个填料环组，所述填料环组包括至少两个所述填料环，所述磁源和所述填料环组在所述转轴的轴向上一一交替布置。

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