CN112728108A

CN112728108A - 磁场可调式磁性液体密封装置

Info

Publication number: CN112728108A
Application number: CN202110035433.0A
Authority: CN
Inventors: 李德才; 孙睿; 李倩
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2021-01-12
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2021-04-30
Anticipated expiration: 2041-01-12
Also published as: JP7018681B1; CN112728108B; JP2022108240A

Abstract

本发明公开了一种磁场可调式磁性液体密封装置，所述磁场可调式磁性液体密封装置包括壳体、转轴、多个极靴和永磁组件，所述壳体内具有腔室，所述转轴可转动地设在所述腔室内，所述极靴在所述转轴的轴向上间隔布置，所述极靴套设在所述转轴外侧，所述极靴的内周面与所述转轴的外周面在所述转轴的径向上间隔开以形成密封间隙，所述密封间隙内具有磁性液体，所述永磁组件设在相邻极靴之间，所述永磁组件包括多个永磁体，多个所述永磁体沿所述转轴的周向排布。本发明的磁场可调式磁性液体密封装置具有结构简单、可靠性强、磁场大小可调的特点。

Description

磁场可调式磁性液体密封装置

技术领域

本发明涉及机械工程密封技术领域，具体地，涉及一种磁场可调式磁性液体密封装置。

背景技术

磁性液体密封是一种应用越来越广泛的新型动密封方式，其密封间隙很小，一般只有0.1mm～0.3mm。一般来说，磁性液体密封间隙内的磁场强度越高，则磁性液体密封的耐压能力越强。目前往往使用磁性强的永磁体作为磁源，并设计合理的磁回路，在密封间隙内产生高强磁场，来保证磁性液体密封的耐压能力。由于在不同的情形下，对装置的磁场大小的要求不同，而极靴-永磁体-极靴安装之后便难以进行拆卸和替换，使得装置的磁场大小无法调整，从而导致了诸多问题，影响密封装置的使用。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

由于磁场过强，在注入磁性液体时难以将磁性液体注满所有密封间隙，同时在进行存放时不需要承受压力，此时过高的磁场强度会使得磁性液体发生沉降，影响磁性液体密封的使用寿命。在需要更换磁性液体密封中的磁性液体时，需要将间隙中的磁性液体进行回收，再注入新的磁性液体，此时过强的磁场会导致回收困难，目前只能将磁性液体密封全部拆卸并进行清洗，产生了较大的浪费。

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能够调整磁场大小的磁场可调式磁性液体密封装置。

根据本发明实施例的磁场可调式磁性液体密封装置包括壳体、转轴、多个极靴和永磁组件，所述壳体内具有腔室，所述转轴可转动地设在所述腔室内，所述极靴在所述转轴的轴向上间隔布置，所述极靴套设在所述转轴外侧，所述极靴的内周面与所述转轴的外周面在所述转轴的径向上间隔开以形成密封间隙，所述密封间隙内具有磁性液体，所述永磁组件设在相邻极靴之间，所述永磁组件包括多个永磁体，多个所述永磁体沿所述转轴的周向排布。

根据本发明实施例的磁场可调式磁性液体密封装置通过设置多个永磁体，可以调节磁场的大小，以完成密封装置的拆卸和替换，具有结构简单、可靠性强、使用寿命长的特点。

在一些实施例中，相邻所述极靴包括第一极靴和第二极靴，所述第一极靴与所述第二极靴相对的侧壁上设有第一环形凸台，所述第二极靴的对应侧壁上设有第二环形凸台，所述第一环形凸台和所述第二环形凸台相对间隔布置形成具有向极靴外周面开口的环形槽，多个所述永磁体排布在所述环形槽内。

在一些实施例中，所述壳体包括筒体、第一端盖和第二端盖，所述第一端盖套在所述转轴外面且位于所述壳体的一端，所述第二端盖套在所述转轴外面且位于所述壳体的另一端。

在一些实施例中，所述筒体与所述第二端盖可拆卸地连接在一起，所述第一端盖上设有延伸部，所述延伸部与所述筒体沿所述转轴的轴向间隔布置以形成通孔，所述延伸部的内周面与所述第一极靴的外周面相接触，所述筒体的内周面与所述第二极靴的外周面相接触。

在一些实施例中，所述永磁组件还包括连接罩和限位罩，所述连接罩设在所述壳体的外周面上且与所述延伸部和所述筒体相连，所述限位罩位于所述通孔内且与所述延伸部和所述筒体相连。

在一些实施例中，所述永磁组件还包括盒体，所述盒体内具有腔室，多个所述永磁体排列在所述盒体的腔室内，所述盒体位于所述环形槽内。

在一些实施例中，所述盒体包括第一侧壁、第二侧壁和环形底面，所述第一侧壁和所述第二侧壁沿所述转轴的轴向间隔布置，所述环形底面位于所述第一侧壁和所述第二侧壁之间，且分别与所述第一侧壁和所述第二侧壁可拆卸地相连。

在一些实施例中，所述环形底面包括第一部分和第二部分，所述第一部分与所述第二部分通过弹性件相连，所述弹性件可驱动所述第一部分与所述第二部分彼此靠近或远离。

在一些实施例中，所述盒体还包括多个隔板，多个所述隔板将所述盒体分为多个分隔盒，多个所述永磁体排列在所述分隔盒内，多个所述分隔盒绕所述转轴依次排列。

在一些实施例中，所述转轴、所述极靴、所述第一侧壁和所述第二侧壁均采用导磁材料制成，所述壳体、所述永磁组件和所述环形底面采用非导磁材料制成。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的磁场可调式磁性液体密封装置的结构示意图。

图2是图1实施例中的A部分的横截面图。

图3是根据本发明第二实施例的磁场可调式磁性液体密封装置的永磁组件结构示意图。

图4是根据本发明第三实施例的磁场可调式磁性液体密封装置的永磁组件结构示意图。

图5是根据本发明第四实施例的磁场可调式磁性液体密封装置的永磁组件结构示意图。

图6是根据本发明第五实施例的磁场可调式磁性液体密封装置的A部分的横截面图。

附图标记：

壳体1，筒体11，通孔111，第一端盖12，延伸部121，第二端盖13，转轴2，极靴3，第一极靴31，第一环形凸台311，第二极靴32，第二环形凸台321，环形槽33，永磁组件4，永磁体41，连接罩42，限位罩43，盒体44，第一侧壁441，第二侧壁442，环形底面443，第一部分4431，第二部分4432，弹性件4433，隔板45。

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。

下面参考附图描述根据本发明实施例的磁场可调式磁性液体密封装置。

根据本发明实施例的磁场可调式磁性液体密封装置包括壳体1、转轴2、多个极靴3和永磁组件4，壳体1内具有腔室，转轴2可转动地设在腔室内，极靴3在转轴2的轴向上间隔布置，极靴3套设在转轴2外侧，极靴3的内周面与转轴2的外周面在转轴2的径向上间隔开以形成密封间隙，密封间隙内具有磁性液体，永磁组件4设在相邻极靴3之间，永磁组件4包括多个永磁体41，多个永磁体41沿转轴2的周向排布。

如图1所示，壳体1内的腔室穿设有转轴2，转轴2可转动，轴套的外面套有多个极靴3，多个极靴3在轴套上左右间隔布置，极靴3的内周面与转轴2的外周面在图1的上下方向上间隔形成密封间隙，密封间隙内具有磁性液体，磁性液体吸附在极靴3上，转轴2的外面还套有永磁组件4，永磁组件4位于相邻极靴3之间，永磁组件4由多个永磁体41组成，多个永磁体41在转轴2外面沿转轴2的外周排列，永磁体41的数量可以变化，从而改变磁场的强弱。

根据本发明实施例的磁场可调式磁性液体密封装置通过设置多个永磁体41，可以调节磁场的大小，以完成密封装置的拆卸和替换，具有结构简单、可靠性强、使用寿命长的特点。

在一些实施例中，相邻极靴3包括第一极靴31和第二极靴32，第一极靴31与第二极靴32相对的侧壁上设有第一环形凸台311，第二极靴32的对应侧壁上设有第二环形凸台321，第一环形凸台311和第二环形凸台321相对间隔布置形成具有向极靴3外周面开口的环形槽33，多个永磁体41排布在环形槽33内。

如图1所示，第一极靴31的右侧壁的下方设有第一环形凸台311，第二极靴32的左侧壁上设有第二环形凸台321，第一环形凸台311和第二环形凸台321相对形成向外开口的环形槽33，多个永磁体41在环形槽33内排布，从而完成对极靴3的磁场布置。

在一些实施例中，壳体1包括筒体11、第一端盖12和第二端盖13，第一端盖12套在转轴2外面且位于壳体1的一端，第二端盖13套在转轴2外面且位于壳体1的另一端。

如图1所示，筒体11的左端与第一端盖12相连，筒体11的右端与第二端盖13相连，第一端盖12和第二端盖13将筒体11内的腔室封闭，以固定腔室内的极靴3和永磁组件4，使磁场可调式磁性液体密封装置的密封效果更好。

在一些实施例中，筒体11与第二端盖13可拆卸地连接在一起，第一端盖12上设有延伸部121，延伸部121与筒体11沿转轴2的轴向间隔布置以形成通孔111，延伸部121的内周面与第一极靴31的外周面相接触，筒体11的内周面与第二极靴32的外周面相接触。

如图1所示，第一极靴31的外周面与第一端盖12的延伸部121的内周面相接触，第二极靴32的外周面与筒体11的内周面相接触，延伸部121的右端与筒体11的左端左右间隔相对，在转轴2的外周面上形成通孔111，通孔111与环形槽33在左右方向上的宽度相同，环形槽33里排布的永磁体41可以从通孔111内拆卸，以调整磁场的大小。

在一些实施例中，永磁组件4还包括连接罩42和限位罩43，连接罩42设在壳体1的外周面上且与延伸部121和筒体11相连，限位罩43位于通孔111内且与延伸部121和筒体11相连。

如图1所示，连接罩42设在通孔111外侧，连接罩42的左端与延伸部121相连，连接罩42的右端与筒体11相连，连接罩42将延伸部121和筒体11连接起来，限位罩43设在通孔111内，同时与延伸部121和筒体11相连，用于将永磁体41限制在环形槽33内，防止永磁体41位置变化对磁场造成影响。

在另一些实施例中，永磁组件4还包括盒体44，盒体44内具有腔室，多个永磁体41排列在盒体44的腔室内，盒体44位于环形槽33内。

如图3所示，在环形槽33内设置盒体44，盒体44向上开口，永磁体41排列在盒体44内部，用于防止永磁体41无序排列甚至脱落，对密封间隙内的磁性液体造成影响。

在又一些实施例中，盒体44包括第一侧壁441、第二侧壁442和环形底面443，第一侧壁441和第二侧壁442沿转轴2的轴向间隔布置，环形底面443位于第一侧壁441和第二侧壁442之间，且分别与第一侧壁441和第二侧壁442可拆卸地相连。

如图4所示，盒体44的左侧为第一侧壁441，盒体44的右侧为第二侧壁442，盒体44的底面为环形底面443，第一侧壁441和第二侧壁442与环形底面443的左右两端通过螺栓可拆卸地连接在一起，便于盒体44的拆卸与更换。

在再一些实施例中，环形底面443包括第一部分4431和第二部分4432，第一部分4431与第二部分4432通过弹性件4433相连，弹性件4433可驱动第一部分4431与第二部分4432彼此靠近或远离。

如图5所示，通过弹性件4433的调节，环形底面443在左右方向上的长度可以变化，因此可以使用不同规格的永磁体41，增大了磁场可调式磁性液体密封装置的使用范围，同时可以使永磁体41更紧密地接触，减少了漏磁现象的发生。

在再一些实施例中，盒体44还包括多个隔板45，多个隔板45将盒体44分为多个分隔盒，多个永磁体41排列在分隔盒内，多个分隔盒绕转轴2依次排列。

如图6所示，通过设置隔板45将环形盒体44分成多个扇形的分隔盒，更加有助于对永磁体41进行更换，极大地提高了更换效率。

在一些实施例中，转轴2、极靴3、第一侧壁441和第二侧壁442均采用导磁材料制成，壳体1、永磁组件4和环形底面443采用非导磁材料制成。转轴2、极靴3、第一侧壁441和第二侧壁442需要具有良好的导磁性能，故采用导磁材料制成，壳体1、永磁组件4和环形底面443易对永磁体41的磁场造成影响，因此使用非导磁材料制成，防止对密封效果造成影响。

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

1.一种磁场可调式磁性液体密封装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内具有腔室；

转轴，所述转轴可转动地设在所述腔室内；

多个极靴，所述极靴在所述转轴的轴向上间隔布置，所述极靴套设在所述转轴外侧，所述极靴的内周面与所述转轴的外周面在所述转轴的径向上间隔开以形成密封间隙，所述密封间隙内具有磁性液体；

永磁组件，所述永磁组件设在相邻极靴之间，所述永磁组件包括多个永磁体，多个所述永磁体沿所述转轴的周向排布。

2.根据权利要求1所述的磁场可调式磁性液体密封装置，其特征在于，相邻所述极靴包括第一极靴和第二极靴，所述第一极靴与所述第二极靴相对的侧壁上设有第一环形凸台，所述第二极靴的对应侧壁上设有第二环形凸台，所述第一环形凸台和所述第二环形凸台相对间隔布置形成具有向极靴外周面开口的环形槽，多个所述永磁体排布在所述环形槽内。

3.根据权利要求2所述的磁场可调式磁性液体密封装置，其特征在于，所述壳体包括筒体、第一端盖和第二端盖，所述第一端盖套在所述转轴外面且位于所述壳体的一端，所述第二端盖套在所述转轴外面且位于所述壳体的另一端。

4.根据权利要求3所述的磁场可调式磁性液体密封装置，其特征在于，所述筒体与所述第二端盖可拆卸地连接在一起，所述第一端盖上设有延伸部，所述延伸部与所述筒体沿所述转轴的轴向间隔布置以形成通孔，所述延伸部的内周面与所述第一极靴的外周面相接触，所述筒体的内周面与所述第二极靴的外周面相接触。

5.根据权利要求4所述的磁场可调式磁性液体密封装置，其特征在于，所述永磁组件还包括连接罩和限位罩，所述连接罩设在所述壳体的外周面上且与所述延伸部和所述筒体相连，所述限位罩位于所述通孔内且与所述延伸部和所述筒体相连。

6.根据权利要求5所述的磁场可调式磁性液体密封装置，其特征在于，所述永磁组件还包括盒体，所述盒体内具有腔室，多个所述永磁体排列在所述盒体的腔室内，所述盒体位于所述环形槽内。

7.根据权利要求6所述的磁场可调式磁性液体密封装置，其特征在于，所述盒体包括第一侧壁、第二侧壁和环形底面，所述第一侧壁和所述第二侧壁沿所述转轴的轴向间隔布置，所述环形底面位于所述第一侧壁和所述第二侧壁之间，且分别与所述第一侧壁和所述第二侧壁可拆卸地相连。

8.根据权利要求7所述的磁场可调式磁性液体密封装置，其特征在于，所述环形底面包括第一部分和第二部分，所述第一部分与所述第二部分通过弹性件相连，所述弹性件可驱动所述第一部分与所述第二部分彼此靠近或远离。

9.根据权利要求8所述的磁场可调式磁性液体密封装置，其特征在于，所述盒体还包括多个隔板，多个所述隔板将所述盒体分为多个分隔盒，多个所述永磁体排列在所述分隔盒内，多个所述分隔盒绕所述转轴依次排列。

10.根据权利要求9所述的磁场可调式磁性液体密封装置，其特征在于，所述转轴、所述极靴、所述第一侧壁和所述第二侧壁均采用导磁材料制成，所述壳体、所述永磁组件和所述环形底面采用非导磁材料制成。