CN112648381A - 磁性液体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械工程密封技术领域，具体涉及一种磁性液体密封装置。所述磁性液体密封装置包括壳体、回转轴、第一极靴、第二极靴、第一磁源、第二磁源和第三磁源。第一极靴和第二极靴中的每一者套设在回转轴上，第一极靴上设有多个第一极齿，第二极靴上设有多个第二极齿，第一磁源、第二磁源和第三磁源中的每一者具有N极和S极，第一磁源和第二磁源的同名磁极相对设置，第二磁源和第三磁源的同名磁极相对设置。由于设置了多个磁源且相邻两个磁源的同名磁极相对设置，从而增加了第一极靴的第一极齿和第二极靴的第二极齿对相应密封间隙处磁性液体的磁吸力作用，进而，可以提高磁性液体密封装置的密封性能和耐压能力。

Description

磁性液体密封装置

技术领域

本发明涉及机械工程密封技术领域，具体涉及一种磁性液体密封装置。

背景技术

磁性液体密封因其零泄漏、长寿命、低摩擦等优点得到广泛应用。但目前许多的磁性液体密封装置提供给极齿附近的磁场强度较小，极齿对密封间隙处磁性液体的磁吸力作用较弱，在高转速工况下，部分磁性液体容易受到离心作用而离开回转轴与极齿之间的缝隙，造成密封装置的密封效果不佳。

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密封性能好的磁性液体密封装置。

根据本发明实施例的磁性液体密封装置包括：

壳体，所述壳体限定出轴室；

回转轴，所述回转轴可转动地设在所述轴室内；

第一极靴和第二极靴，所述第一极靴和第二极靴中的每一者套设在所述回转轴上，所述第一极靴和所述第二极靴沿所述回转轴的轴向间隔开地设置，所述第一极靴上设有多个第一极齿，所述第二极靴上设有多个第二极齿，所述第一极靴具有第一间隔部，所述第二极靴具有第二间隔部；以及

第一磁源、第二磁源和第三磁源，所述第一磁源、所述第二磁源和所述第三磁源中的每一者套设在所述回转轴上，所述第一磁源、所述第二磁源和所述第三磁源中的每一者具有在所述回转轴的轴向上相对的N极和S极；

所述第一磁源和所述第二磁源在所述回转轴的轴向上分设在所述第一间隔部的两侧，所述第二磁源和所述第三磁源在所述回转轴的轴向上分设在所述第二间隔部的两侧，且所述第一磁源和所述第二磁源的同名磁极在所述回转轴的轴向上相对设置，所述第二磁源和所述第三磁源的同名磁极在所述回转轴的轴向上相对设置。

根据本发明实施例的磁性液体密封装置具有密封性能和耐压能力好等优点。

在一些实施例中，多个所述第一极齿中的至少一者相对所述回转轴的径向倾斜地设置，多个所述第二极齿中的至少一者相对所述回转轴的径向倾斜地设置。

在一些实施例中，多个所述第一极齿包括第一斜齿和第二斜齿，所述第一斜齿的倾斜方向和所述第二斜齿的倾斜方向相反，且所述第一斜齿的齿顶和所述第二斜齿的齿顶相互远离；

多个所述第二极齿包括第三斜齿和第四斜齿，所述第三斜齿的倾斜方向和所述第四斜齿的倾斜方向相反，且所述第三斜齿的齿顶和所述第四斜齿的齿顶相互远离。

在一些实施例中，所述第二磁源安装在所述第一极靴和所述第二极靴之间。

在一些实施例中，所述第一极靴上设有第一凸台，所述第二极靴上设有第二凸台，所述第一磁源于所述回转轴的径向上安装在所述壳体的内周面和所述第一凸台之间，，所述第三磁源于所述回转轴的径向上安装在所述壳体的内周面和所述第二凸台之间。

在一些实施例中，第一隔磁环，所述第一磁源安装在所述第一隔磁环和所述第一间隔部之间；和

第二隔磁环，所述第三磁源安装在所述第二隔磁环和所述第二间隔部之间。

在一些实施例中，所述第一极靴和所述第二极靴对称地设置。

在一些实施例中，进一步包括：

第一密封圈，所述壳体的内周面设有第一环形槽，所述第一密封圈固定安装在所述第一环形槽内，且所述第一密封圈的内周面与所述第一极靴的外周面贴合；和

第二密封圈，所述壳体的内周面设有第二环形槽，所述第二密封圈固定安装在所述第二环形槽内，且所述第二密封圈的内周面与所述第二极靴的外周面贴合。

在一些实施例中，进一步包括轴承，所述轴承套设在所述回转轴上。

在一些实施例中，所述壳体包括主体和端盖，所述主体具有在所述回转轴的轴向上相对的第一端部和第二端部，所述端盖设在所述第二端部上。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的磁性液体密封装置的结构示意图。

图2是图1中A处的放大图。

附图标记：磁性液体密封装置100；壳体1；主体101；第一挡止面1011；第一台阶面1012；端盖102；第二挡止面1021；第二台阶面1022；轴室103；回转轴2；第一极靴3；第一极齿31；第一斜齿311；齿顶3111；齿根3112；第二斜齿312；齿顶3121；齿根3122；第一间隔部32；第一凸台33；第二极靴4；第二极齿41；第三斜齿411；第四斜齿412；第二间隔部42；第二凸台43；第一磁源5；第二磁源66；第三磁源7；第一隔磁环8；第二隔磁环9；第一轴承10；第二轴承11；定位键12；卡簧13；第一密封圈14；第二密封圈15；磁性液体16。

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所示，根据本发明实施例的磁性液体密封装置100包括壳体1、回转轴2、第一极靴3、第二极靴4、第一磁源5、第二磁源6和第三磁源7，壳体1限定出轴室103，回转轴2可转动地设在轴室103内。第一极靴3和第二极靴4中的每一者套设在回转轴2上，第一极靴3和第二极靴4沿回转轴2的轴向间隔开地设置，第一极靴3上设有多个第一极齿31，第二极靴4上设有多个第二极齿41，第一极靴3具有第一间隔部32，第二极靴4具有第二间隔部42。

第一磁源5、第二磁源6和第三磁源7中的每一者套设在回转轴2上，第一磁源5、第二磁源6和第三磁源7中的每一者具有在回转轴2的轴向上相对的N极和S极。第一磁源5和第二磁源6在回转轴2的轴向上分设在第一间隔部32的两侧，第二磁源6和第三磁源7在回转轴2的轴向上分设在第二间隔部42的两侧，且第一磁源5和第二磁源6的同名磁极在回转轴2的轴向上相对设置，第二磁源6和第三磁源7的同名磁极在回转轴2的轴向上相对设置。

根据本发明实施例的磁性液体密封装置100利用设置在第一极靴3的第一间隔部32两侧的第一磁源5和第二磁源6对第一极靴3与回转轴2密封间隙处的磁性液体16产生磁吸力作用，同时利用设置在第二极靴4的第二间隔部42两侧的第二磁源6和第三磁源7对第二极靴4与回转轴2密封间隙处的磁性液体16产生磁吸力作用，与相关技术相比，大大增加了第一极靴3的第一极齿31以及第二极靴4的第二极齿41对相应密封间隙处磁性液体16的磁吸力作用，进而可以提高磁性液体密封装置100的密封性能和耐压能力。

此外，第一磁源5和第二磁源6的同名磁极在回转轴2的轴向上相对设置，第二磁源6和第三磁源7的同名磁极在回转轴2的轴向上相对设置，还可以进一步增加第一极靴3的第一极齿31和第二极靴4的第二极齿41对相应密封间隙处磁性液体16的磁吸力作用，从而可以进一步提高磁性液体密封装置100的密封性能和耐压能力。

由此，根据本发明实施例的磁性液体密封装置100具有密封性能和耐压能力好等优点。

如图1所示，根据本发明实施例的磁性液体密封装置100包括壳体1、回转轴2、第一极靴3、第二极靴4、第一磁源5、第二磁源6和第三磁源7，壳体1限定出轴室103，回转轴2可转动地设在轴室103内。

在一些实施例中，如图1所示，壳体1包括主体101和端盖102，主体101具有在回转轴2的轴向相对的第一端部和第二端部，端盖102设在第二端部上。

例如，回转轴2的轴向与左右方向一致，主体101的第一端部为左端部，主体101的第二端部为右端部，端盖102设置主体101的右端部上。左右方向如图1中的箭头B所示。

如图1所示，第一极靴3和第二极靴4中的每一者套设在回转轴2上，第一极靴3和第二极靴4沿回转轴2的轴向间隔开地设置，第一极靴3上设有多个第一极齿31，第二极靴4上设有多个第二极齿41，第一极靴3具有第一间隔部32，第二极靴4具有第二间隔部42。第一极齿31和回转轴2之间以及第二极齿41和回转轴2之间均设有有磁性液体16。

优选地，第一极靴3和第二极靴4对称地设置。由此，方便进行磁性液体密封装置100的设计和安装。

优选地，如图1所示，第一极齿31中的至少一者相对回转轴2的径向倾斜地设置，第二极齿41中的至少一者相对回转轴2的径向倾斜地设置。换言之，第一极齿31中的至少一者不与回转轴2的径向平行、不与回转轴2的轴向垂直，第二极齿41中的至少一者不与回转轴2的径向平行、不与回转轴2的轴向垂直。

第一极齿31处的磁性液体16与第一极齿31之间具有沿第一极齿31的倾斜方向的相互作用力，该相互作用力包括第一极齿31对第一极齿31处的磁性液体16的作用力，以及第一极齿31处的磁性液体16对第一极齿31的作用力，第一极齿31对第一极齿31处的磁性液体16的作用力可以分解为沿回转轴2的轴向的分力和沿回转轴2的径向的分力。由此，当第一极靴3的第一极齿31处的磁性液体16受到沿回转轴2的轴向的外界压力时，例如，如图1所示，当第一极靴3的第一极齿31处的磁性液体16受到向右的外界压力时，第一极齿31对第一极齿31处的磁性液体16沿回转轴2的轴向的分力会在一定程度上抵消一部分该外界压力。继而增强了磁性液体16的耐压能力，提高磁性液体密封装置100的密封性能。

相应地，第二极齿41处的磁性液体16与第二极齿41之间具有沿第二极齿41的倾斜方向的相互作用力，该相互作用力包括第二极齿41对第二极齿41处的磁性液体16的作用力，以及第二极齿41处的磁性液体16对第二极齿41的作用力，第二极齿41对第二极齿41处的磁性液体16的作用力可以分解为沿回转轴2的轴向的分力和沿回转轴2的径向的分力。由此，当第二极靴4的第二极齿41处的磁性液体16受到沿回转轴2的轴向的外界压力时，例如，如图1所示，当第二极靴4的第一极齿41处的磁性液体16受到向左的外界压力时，第二极齿41对第二极齿41处的磁性液体16沿回转轴2的轴向的分力会在一定程度上抵消一部分该外界压力，继而增强了磁性液体16的耐压能力，提高磁性液体密封装置100的密封性能。

优选地，如图1所示，多个第一极齿31包括第一斜齿311和第二斜齿312，第一斜齿311的倾斜方向与第二斜齿312的倾斜方向相反，且第一斜齿311的齿顶和第二斜齿312的齿顶相互远离，多个第二极齿41包括第三斜齿411和第四斜齿412，第三斜齿411的倾斜方向和第四斜齿412的倾斜方向相反，且第三斜齿411的齿顶和第四斜齿412的齿顶相互远离。

例如，如图1所示，第一斜齿311设置在第二斜齿312的左侧，第三斜齿411设置在第四斜齿412的右侧。第一斜齿311朝邻近主体101的右端部的方向倾斜，第二斜齿312朝邻近主体101的左端部的方向倾斜。第三斜齿411朝邻近主体101的右端部的方向倾斜，第四斜齿412朝邻近主体101的左端部的方向倾斜。换言之，第一斜齿311的齿顶3111的至少一部分位于该第一斜齿311的齿根3112的左侧，第二斜齿312的齿顶3121的至少一部分位于该第二斜齿312的齿根3122的右侧。第三斜齿411的齿顶的至少一部分位于该第三斜齿411的齿根的右侧，第四斜齿412的齿顶的至少一部分位于该第四斜齿411的齿根的左侧。

由此，当第一极靴3的第一极齿31处的磁性液体16受到沿回转轴2的轴向的外界压力时，例如，如图1所示，当第一极靴3的第一极齿31处的磁性液体16受到向右的外部压力、第一极靴3的第二斜齿312处的磁性液体16受到第一极靴3和第二极靴4之间的内部压力时，第一斜齿311对第一斜齿311处的磁性液体16沿回转轴2的轴向的分力会在一定程度上抵消一部分该外部压力，第二斜齿312对第二斜齿312处的磁性液体16沿回转轴2的轴向的分力会在一定程度上抵消一部分该内部压力。继而增强了磁性液体16的耐压能力，提高磁性液体密封装置100的密封性能。

相应地，当第二极靴4的第三斜齿411处的磁性液体16受到沿回转轴2的轴向的外界压力时，例如，如图1所示，当第二极靴4的第三斜齿411处的磁性液体16受到向左的外部压力、第二极靴4的第四斜齿412处的磁性液体16受到第一极靴3和第二极靴4之间的内部压力时，第三斜齿411对第三斜齿411处的磁性液体16沿回转轴2的轴向的分力会在一定程度上抵消一部分该外界压力，第四斜齿412对第四斜齿412处的磁性液体16沿回转轴2的轴向的分力会在一定程度上抵消一部分该内部压力。继而增强了磁性液体16的耐压能力，提高磁性液体密封装置100的密封性能。

第一磁源5、第二磁源6和第三磁源7中的每一者套设在转轴2上，第一磁源5、第二磁源6和第三磁源7中的每一者具有在回转轴2的轴向上相对的N极和S极。第一磁源5和第二磁源6在回转轴2的轴向上分设在第一间隔部32的两侧，第二磁源6和第三磁源7在回转轴2的轴向上分设在第二间隔部42的两侧，且第一磁源5和第二磁源6的同名磁极在回转轴2的轴向上相对设置，第二磁源6和第三磁源7的同名磁极在回转轴2的轴向上相对设置。例如，第一磁源5的N极和第二磁源6的N极相对设置，第二磁源6的S极和第三磁源7的S极相对设置。

第一磁源5和第三磁源7的结构尺寸相同，第二磁源6与第一磁源5和第二磁源6的结构尺寸可以相同也可以不同。

在一些实施例中，第一极靴3上设有第一凸台33，第二极靴4上设有第二凸台43，第一磁源5于回转轴2的径向上安装在壳体1的内周面和第一凸台33之间，第三磁源7于回转轴2的径向上安装在壳体1的内周面和第二凸台43之间。由此，第一磁源5在回转轴2的轴向上与第一极靴3具有重叠部分，第二磁源6在回转轴2的轴向上与第二极靴4具有重叠部分，从而可以缩小磁性液体密封装置100的整体尺寸，有利于磁性液体密封装置100的小型化设计。

在一些实施例中，磁性液体密封装置100进一步包括第一隔磁环8和第二隔磁环9，第一磁源5安装在第一隔磁环8和第一间隔部32之间，第三磁源7安装在第二隔磁环9和第二间隔部42之间。此外，主体101上设有朝右的第一挡止面1011和朝左的第二挡止面1021，第一隔磁环8在回转轴2的轴向上安装在第一挡止面1011和第一磁源5之间，第二隔磁环9安装在第二挡止面1021和第二磁源6之间。

在一些实施例中，磁性液体密封装置100进一步包括第一密封圈14和第二密封圈15，壳体1的内周面设有第一环形槽，第一密封圈14固定安装在第一环形槽内，且第一密封圈14的内周面与第一极靴3的外周面贴合，壳体1的内周面设有第二环形槽，第二密封圈15固定安装在第二环形槽内，且第二密封圈15的内周面与第二极靴4的外周面贴合。

由此，利用第一密封圈14保证第一极靴3和壳体1的内周面之间的密封性，利用第二密封圈15保证第二极靴4和壳体1的内周面之间的密封性，从而进一步提高磁性液体密封装置100的密封性能。

在一些实施例中，磁性液体密封装置100进一步包括轴承，轴承套设在回转轴2上。具体地，如图1所示，轴承设有两个，两个轴承分别为第一轴承10和第二轴承11，第一轴承10和第二轴承11中的每一者为圆锥棍子轴承。回转轴2上加工有键槽，键槽内配合有定位键12，主体101上设有第一台阶面1012，定位键12和第一台阶面1012共同固定定位第一轴承10。回转轴2上安装有卡簧13，端盖102上设有第二台阶面1022，卡簧13和第二他界面共同固定定位第二轴承11。

回转轴2、第一极靴3、第二极靴4为导磁材料，壳体1、卡簧13为非导磁材料。磁性液体16的种类和用量由磁性液体密封装置100的使用工况决定。

下面参照图1和图2描述本发明实施例的磁性液体密封装置100的装配过程：

首先，将第一密封圈14、第二密封圈15分别固定安装到主体101的第一环形槽、主体101的第二环形槽内。然后，将第一轴承10安装到主体101的左侧，将装有定位键12的回转轴2伸进主体101的内孔中，直到定位键12对第一轴承10起到良好的定位。之后，将第一隔磁环8安装到主体101的第一挡止面1011，将安装有第一磁源5的第一极靴3紧贴第一隔磁环8的右侧固定安装，并向第一极靴3的第一极齿31处注入适量的磁性液体16。接着将第二磁源6固定安装到第二极靴4的右侧，将装有第三磁源7的第二极靴4安装到第二磁源6的右侧，并向第二极靴4的第二极齿41处注入适量的磁性液体16。最后，将第二隔磁环9安装到第二极靴4的右侧，并利用端盖102和卡簧13共同固定安装第二轴承11，并将端盖102和主体101固定连接即可。

该磁性液体密封装置100通过设置多个磁源，且相邻两磁源的同名磁极相对设置来提高极靴的极齿处的磁场强度，并且将极齿设置成对称的斜齿结构，从而在一定程度上提高磁性液体密封装置100的耐压能力和密封性能。

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 (10)

1.一种磁性液体密封装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体限定出轴室；

回转轴，所述回转轴可转动地设在所述轴室内；

第一极靴和第二极靴，所述第一极靴和第二极靴中的每一者套设在所述回转轴上，所述第一极靴和所述第二极靴沿所述回转轴的轴向间隔开地设置，所述第一极靴上设有多个第一极齿，所述第二极靴上设有多个第二极齿，所述第一极靴具有第一间隔部，所述第二极靴具有第二间隔部；以及

第一磁源、第二磁源和第三磁源，所述第一磁源、所述第二磁源和所述第三磁源中的每一者套设在所述回转轴上，所述第一磁源、所述第二磁源和所述第三磁源中的每一者具有在所述回转轴的轴向上相对的N极和S极；

所述第一磁源和所述第二磁源在所述回转轴的轴向上分设在所述第一间隔部的两侧，所述第二磁源和所述第三磁源在所述回转轴的轴向上分设在所述第二间隔部的两侧，且所述第一磁源和所述第二磁源的同名磁极在所述回转轴的轴向上相对设置，所述第二磁源和所述第三磁源的同名磁极在所述回转轴的轴向上相对设置。

2.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于，多个所述第一极齿中的至少一者相对所述回转轴的径向倾斜地设置，多个所述第二极齿中的至少一者相对所述回转轴的径向倾斜地设置。

3.根据权利要求2所述的磁性液体密封装置，其特征在于，多个所述第一极齿包括第一斜齿和第二斜齿，所述第一斜齿的倾斜方向和所述第二斜齿的倾斜方向相反，且所述第一斜齿的齿顶和所述第二斜齿的齿顶相互远离；

多个所述第二极齿包括第三斜齿和第四斜齿，所述第三斜齿的倾斜方向和所述第四斜齿的倾斜方向相反，且所述第三斜齿的齿顶和所述第四斜齿的齿顶相互远离。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述第二磁源安装在所述第一极靴和所述第二极靴之间。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述第一极靴上设有第一凸台，所述第二极靴上设有第二凸台，所述第一磁源于所述回转轴的径向上安装在所述壳体的内周面和所述第一凸台之间，所述第三磁源于所述回转轴的径向上安装在所述壳体的内周面和所述第二凸台之间。

6.根据权利要求5所述的磁性液体密封装置，其特征在于，进一步包括：

第一隔磁环，所述第一磁源安装在所述第一隔磁环和所述第一间隔部之间；和

第二隔磁环，所述第三磁源安装在所述第二隔磁环和所述第二间隔部之间。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述第一极靴和所述第二极靴对称地设置。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的磁性液体密封装置，其特征在于，进一步包括：

第一密封圈，所述壳体的内周面设有第一环形槽，所述第一密封圈固定安装在所述第一环形槽内，且所述第一密封圈的内外周面与所述第一极靴的外周面贴合；和

第二密封圈，所述壳体的内周面设有第二环形槽，所述第二密封圈固定安装在所述第二环形槽内，且所述第二密封圈的内周面与所述第二极靴的外周面贴合。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的磁性液体密封装置，其特征在于，进一步包括轴承，所述轴承套设在所述回转轴上。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述壳体包括主体和端盖，所述主体具有在所述回转轴的轴向上相对的第一端部和第二端部，所述端盖设在所述第二端部上。

Images