CN112483748B - 一种可实现多级气体分流的磁流体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明为了克服现有技术中气体一般通过静止的外壳直接进入腔体内部，对于整体的气路设计局限较大，且加工方式较为复杂的技术问题，提供一种可实现多级气体分流的磁流体密封装置，包括传动轴，套设在传动轴外的基座，基座两端和传动轴之间分别设有轴承和磁流体密封组件，传动轴上设有导流孔，导流孔的一端与腔体连通，传动轴的周面上设有与导流孔连通的气孔，轴承包括分别位于磁流体密封组件两侧的第一轴承和第二轴承，气孔位于第一轴承和第二轴承之间，基座上设有供气组件。本申请中气体通过动密封处及动密封之间进入转轴，再经转轴上的深孔进入腔体内部，气管排布设计更为方便，外壳的设计加工更为简单。

Description

一种可实现多级气体分流的磁流体密封装置

技术领域

本发明涉及磁流体密封技术领域，特别是涉及一种可实现多级气体分流的磁流体密封装置。

背景技术

磁流体密封技术是一种新型的密封方式，它是指利用具有高饱和磁强度的磁流体来进行相关机械设备密封，由于磁流体本身是一种液态流体，具备液态流体的基本特性，以及具有磁性固体材料的磁性，磁流体密封技术就是利用磁流体对磁场的响应变化特性而来。磁流体密封主要由两部分构成，即磁流体和经特殊设计的磁流体密封装置，磁流体密封装置包括导磁轴、磁极、不导磁座、轴承、永久磁铁等部分，磁流体密封装置的设计使之具有一定的磁场间隙，当磁流体注入磁场间隙时，在磁场间隙周围磁场的作用下，由于磁流体本身的液态流动性以及磁性作用，磁场间隙会充满磁流体磁场间隙的环形设计会让磁流体在磁场间隙中形成一种特殊的“液体O形密封圈”，由于磁流体本身特性以及密封装置的结构设计，该O形圈可以稳定存在，对密封介质起到一种良好的密封作用。

申请号为CN201810141136.2的中国专利公开了一种磁流体密封结构，包括中空的壳体、设置于壳体内腔的转轴，转轴与壳体通过轴承装配连接，环绕转轴外表面设有多级齿构成的齿形段，相邻齿之间形成凹槽；在壳体内壁套装有至少一个永磁体，每一个永磁体两侧分别设有套装在壳体内壁的极靴，且每一个极靴上设有极齿，所述极齿与凹槽一一正对，且极齿与凹槽之间留有间隙，间隙处注有磁流体；极靴与齿形段之间存在被极齿分隔成的多个独立腔室，沿转轴轴向、在极齿上开有将独立腔室连通的通孔；在壳体上开有可与其中一个独立腔室连通的进气通道，进气通道处安装有供气装置。

上述专利提供一种稳定性好、耐压能力更好的磁流体密封结构；其问题在于，以上述专利为代表的目前常见的磁流体密封装置中，气体一般都是通过静止的外壳直接进入腔体内部，对于整体的气路设计局限较大，且加工方式较为复杂。

发明内容

本发明为了克服现有技术中气体一般通过静止的外壳直接进入腔体内部，对于整体的气路设计局限较大，且加工方式较为复杂的技术问题，提供一种可实现多级气体分流的磁流体密封装置，气体通过动密封处及动密封之间进入转轴，再经转轴上的深孔进入腔体内部，气管排布设计更为方便，外壳的设计加工更为简单。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种可实现多级气体分流的磁流体密封装置，包括传动轴，套设在传动轴外的基座，基座两端和传动轴之间分别设有轴承和磁流体密封组件，传动轴上设有导流孔，导流孔的一端与腔体连通，传动轴的周面上设有与导流孔连通的气孔，轴承包括分别位于磁流体密封组件两侧的第一轴承和第二轴承，气孔位于第一轴承和第二轴承之间，基座上设有供气组件。

本申请中，磁流体密封组件构成若干密封圈，确保密封性能；磁流体密封组件一端通过第一轴承定位，磁流体密封组件的另一端通过第二轴承定位，在工作过程中磁流体组件定位平稳可靠，承载能力强。传动轴上设有气孔和导流孔，导流孔的一端与腔体连通，气体直接通过动密封处以及两个动密封之间进入到旋转的传动轴上，从而自传动轴内的导流孔进入到腔体内部。本申请通过在轴端不同的角度开设导流孔并且在传动轴圆周方向上开设气孔连通导流孔，可实现多级气体分流的效果；上述设计相较现有技术中气体从外壳进入腔体内部的优点在于，气管排布设计更为方便，外壳的设计加工更为简单。本申请设置多个动密封，从而可以让气体在多个动密封之间通到传动轴上并且不会通到大气侧。

作为优选，磁流体密封组件包括磁流体、永磁体和设置在永磁体两侧的磁极，磁流体设置在磁极和传动轴外壁之间，磁极外壁与基座内壁紧密连接，基座远离腔体的一端设有轴盖。

作为优选，磁流体密封组件与轴承之间设有第一套筒，磁流体密封组件包括第一磁流体组件和第二磁流体组件，第一磁流体组件位于第二磁流体组件靠近轴盖的一侧，第一磁流体组件和第二磁流体组件之间设有第二套筒，第二磁流体组件的数目为若干个且沿传动轴的轴向间隔布置，相邻两个第二磁流体组件之间设有隔环。第一磁流体组件对应一处动密封，该处动密封专门用以密封大气侧。第二磁流体组件的数目为N个，每个第二磁流体组件对应一处动密封，相邻两个第二磁流体组件之间设有隔环，即隔环的数目为N-1个，N处动密封之间以及每两处动密封之间的隔环上均会通工艺气体，气体通过它们来到传动轴上的气孔内，再经传动轴上的导流孔通到腔体内部；本申请中磁流体密封组件上共设置了2N-1处气体，对应外壳上有2N-1处气管，以及传动轴上有2N-1处引导气体用的导流孔。

作为优选，供气组件包括供气管和连接件，基座的壁面上开设有与基座内部连通的进气孔，供气管的一端与进气口连通，供气管的另一端与连接件相连，进气孔沿基座轴向位于第一轴承和第二轴承之间。上述技术方案对供气组件进行限定，连接件用以实现供气管与气源的可拆卸连接，以实现气源的调整和按需更换。

作为优选，所述供气管为焊接管，所述连接件为VCR螺母。

作为优选，导流孔的长度方向与传动轴的轴向平行。

作为优选，轴盖包括本体和凸台，凸台插设在基座内部，凸台远离本体的一端与第一轴承抵接，轴盖活动套设在传动轴上。凸台对第一轴承进行轴向限位，有利于提升承载能力。

作为优选，第一磁流体组件包括第一磁极，第二磁流体组件包括第二磁极，第一磁极和第二磁极均为片状结构，第一磁极的厚度大于第二磁极的厚度。

作为优选，第一轴承和第二轴承均为深沟球轴承。本申请中磁流体转速以及载荷并不大，故而在磁流体密封组件两端设计了两个深沟球轴承能保证传动轴的正常旋转。

作为优选，基座的内壁上设有限位凸台，限位凸台位于第二轴承远离轴盖的一侧，第二轴承与限位凸台抵接，传动轴上设有轴肩，轴肩位于第二轴承远离第一轴承的一侧。限位凸台和轴肩对第二轴承进行轴向限位。

综上所述，本发明具有如下有益效果：（1）本申请设置多个动密封，可以让气体在多个动密封之间通到传动轴上且不会通到大气侧；（2）通过在轴端不同的角度开设导流孔并且在传动轴圆周方向上开设气孔连通导流孔，可实现多级气体分流的效果；（3）本申请中气管排布设计更为方便，外壳的设计加工更为简单。

附图说明

图1是本发明的一个示意图。

图2是本发明的另一个示意图。

图中：

传动轴1，基座2，轴承3，第一轴承301，第二轴承302，限位凸台4，磁流体密封组件5，永磁体501，磁极502，导流孔6，气孔7，供气组件8，供气管801，连接件802，轴盖9，本体901，凸台902，第一套筒10，第一磁流体组件11，第二磁流体组件12，第二套筒13，隔环14，进气孔15。

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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

如图1和图2所示，一种可实现多级气体分流的磁流体密封装置，包括传动轴1，套设在传动轴外的基座2，基座两端和传动轴之间分别设有轴承3和磁流体密封组件5，传动轴上设有导流孔6，导流孔的一端与腔体连通，传动轴的周面上设有与导流孔连通的气孔7，轴承包括分别位于磁流体密封组件两侧的第一轴承301和第二轴承302，气孔位于第一轴承和第二轴承之间，基座上设有供气组件8；磁流体密封组件包括磁流体、永磁体501和设置在永磁体两侧的磁极502，磁流体设置在磁极和传动轴外壁之间，磁极外壁与基座内壁紧密连接，基座远离腔体的一端设有轴盖9；磁流体密封组件与轴承之间设有第一套筒10，磁流体密封组件包括第一磁流体组件11和第二磁流体组件12，第一磁流体组件位于第二磁流体组件靠近轴盖的一侧，第一磁流体组件和第二磁流体组件之间设有第二套筒13，第二磁流体组件的数目为若干个且沿传动轴的轴向间隔布置，相邻两个第二磁流体组件之间设有隔环14；供气组件包括供气管801和连接件802，基座的壁面上开设有与基座内部连通的进气孔15，供气管的一端与进气口连通，供气管的另一端与连接件相连，进气孔沿基座轴向位于第一轴承和第二轴承之间；所述供气管为焊接管，所述连接件为VCR螺母；导流孔的长度方向与传动轴的轴向平行；轴盖包括本体901和凸台902，凸台插设在基座内部，凸台远离本体的一端与第一轴承抵接，轴盖活动套设在传动轴上；第一磁流体组件包括第一磁极，第二磁流体组件包括第二磁极，第一磁极和第二磁极均为片状结构，第一磁极的厚度大于第二磁极的厚度；第一轴承和第二轴承均为深沟球轴承；基座的内壁上设有限位凸台4，限位凸台位于第二轴承远离轴盖的一侧，第二轴承与限位凸台抵接，传动轴上设有轴肩，轴肩位于第二轴承远离第一轴承的一侧。

本申请所述一种可实现多级气体分流的磁流体密封装置包括基座，基座左端设有轴盖，基座内设有传动轴，传动轴的左端穿出轴盖，轴盖包括本体和位于本体右侧的凸台，凸台与第一轴承的左端面抵接，传动轴沿基座的轴向布置，基座靠近其右端的内壁上设有限位凸台，传动轴的周面上设有轴肩，第二轴承的右端面与限位凸台、轴肩抵接，第一轴承、第二轴承、基座和传动轴构成的空腔内设有磁流体密封组件，本实施例中磁流体密封组件包括一个第一磁流体组件和五个第二磁流体组件，第一磁流体组件位于第二磁流体组件左侧，第一磁流体组件与第二磁流体组件之间设有第二套筒，第二磁流体组件与第二轴承之间设有第二套筒。六个磁流体组件构成六处动密封，最左侧的动密封专门用以密封大气侧，另外五处动密封之间以及每两处动密封之间的隔环均会通工艺气体，气体通过它们来到传动轴上的气孔内，再经传动轴上与气孔连通的导流孔通到腔体内部，本实施例中磁流体一共设置了九处气体，对应了外壳上有九处气管以及轴上有九处引导气体用的深孔。

本实施例中气体直接通过动密封处以及两个动密封之间进入到旋转的传动轴上，从而从传动轴内的导流孔处进入到腔体内部。本技术能同时实现多级气体分流的效果，只要在传动轴端不同的角度打导流孔并且与传动轴圆周方向上的气孔打通即可，此技术相比气体从外壳进入腔体内部的好处是气管排布更方便，外壳的设计也更加简单。要实现本技术就需要设置多个动密封，从而可以让气体在多个动密封之间通到传动轴上并且不会通到大气侧。

Claims (8)

1.一种可实现多级气体分流的磁流体密封装置，其特征在于，包括传动轴，套设在传动轴外的基座，基座两端和传动轴之间分别设有轴承和磁流体密封组件，传动轴上设有导流孔，导流孔的一端与腔体连通，传动轴的周面上设有与导流孔连通的气孔，轴承包括分别位于磁流体密封组件两侧的第一轴承和第二轴承，气孔位于第一轴承和第二轴承之间，基座上设有供气组件；供气组件包括供气管和连接件，基座的壁面上开设有与基座内部连通的进气孔，供气管的一端与进气口连通，供气管的另一端与连接件相连，进气孔沿基座轴向位于第一轴承和第二轴承之间；导流孔的长度方向与传动轴的轴向平行。

2.根据权利要求1所述一种可实现多级气体分流的磁流体密封装置，其特征在于，磁流体密封组件包括磁流体、永磁体和设置在永磁体两侧的磁极，磁流体设置在磁极和传动轴外壁之间，磁极外壁与基座内壁紧密连接，基座远离腔体的一端设有轴盖。

3.根据权利要求2所述一种可实现多级气体分流的磁流体密封装置，其特征在于，磁流体密封组件与轴承之间设有第一套筒，磁流体密封组件包括第一磁流体组件和第二磁流体组件，第一磁流体组件位于第二磁流体组件靠近轴盖的一侧，第一磁流体组件和第二磁流体组件之间设有第二套筒，第二磁流体组件的数目为若干个且沿传动轴的轴向间隔布置，相邻两个第二磁流体组件之间设有隔环。

4.根据权利要求1所述一种可实现多级气体分流的磁流体密封装置，其特征在于，所述供气管为焊接管，所述连接件为VCR螺母。

5.根据权利要求2所述一种可实现多级气体分流的磁流体密封装置，其特征在于，轴盖包括本体和凸台，凸台插设在基座内部，凸台远离本体的一端与第一轴承抵接，轴盖活动套设在传动轴上。

6.根据权利要求1所述一种可实现多级气体分流的磁流体密封装置，其特征在于，第一磁流体组件包括第一磁极，第二磁流体组件包括第二磁极，第一磁极和第二磁极均为片状结构，第一磁极的厚度大于第二磁极的厚度。

7.根据权利要求2或6所述一种可实现多级气体分流的磁流体密封装置，其特征在于，第一轴承和第二轴承均为深沟球轴承。

8.根据权利要求5所述一种可实现多级气体分流的磁流体密封装置，其特征在于，基座的内壁上设有限位凸台，限位凸台位于第二轴承远离轴盖的一侧，第二轴承与限位凸台抵接，传动轴上设有轴肩，轴肩位于第二轴承远离第一轴承的一侧。

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