CN112728109B - 内嵌永磁体式磁性液体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械工程密封技术领域，具体涉及一种内嵌永磁体式磁性液体密封装置。所述内嵌永磁体式磁性液体密封装置包括壳体、转轴、极靴和永磁体。壳体限定出腔室，转轴可转动地设在腔室内。极靴套设在转轴上，极靴采用永磁材料制成，极靴具有在内外方向上相对的N极和S极。永磁体设在转轴上，永磁体具有在内外方向上相对设置在N极和S极，永磁体的外端的磁极和极靴的内端的磁极为异名磁极。根据本发明实施例的内嵌永磁体式磁性液体密封装置具有密封耐压性能好等优点。

Description

内嵌永磁体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，具体涉及一种内嵌永磁体式磁性液体密封装置。

背景技术

磁性液体是随着科技的发展出现的一种新型功能材料，具有磁性材料的可磁化性能和液体的可流动性。磁性液体密封技术由于其具有零泄漏、无磨损、寿命长、结构简单等优点被越来越多的行业所使用。相关技术中的磁性液体密封装置包括壳体、极靴、永磁体和转轴，极靴与转轴之间形成密封间隙，该密封间隙为0.1毫米-0.2毫米。在磁场作用下，磁性液体填充在该密封间隙内，且磁性液体内的纳米量级的铁磁性颗粒可长期稳定的悬浮，并均匀的分散在基载液中，使得磁性液体密封装置具有良好的密封耐压性能。

由于加工精度的限制，为了避免转轴和极靴碰撞，通常需要选用大间隙的磁性液体密封装置，即转轴和极靴之间的密封间隙较大。然而，较大的密封间隙使得密封间隙处的磁场强度较弱，无法为密封间隙处的磁性液体提供足够的磁场强度，从而导致密封间隙处的磁性液体难以牢固的被吸附在密封间隙处，进而造成大间隙的磁性液体密封装置的耐压能力低、密封性能差。

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耐压性能好的内嵌永磁体式磁性液体密封装置。

根据本发明实施例的内嵌永磁体式磁性液体密封装置包括：

壳体，所述壳体限定出腔室；

转轴，所述转轴可转动地设在所述腔室内；

极靴，所述极靴套设在所述转轴上，所述极靴采用永磁材料制成，所述极靴具有在内外方向上相对的N极和S极；

永磁体，所述永磁体设在所述转轴上，所述永磁体具有在内外方向上相对的N极和S极，所述永磁体的外端的磁极和所述极靴的内端的磁极为异名磁极。

根据本发明实施例的内嵌永磁体式磁性液体密封装置具有密封耐压性能好等优点。

在一些实施例中，所述永磁体呈环形，所述转轴上设有环形的安装槽，所述永磁体安装在所述安装槽内以便所述永磁体套在所述转轴的外侧。

在一些实施例中，所述转轴包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括相连的第一段和第二段，所述第一段的直径大于所述第二段的直径，所述第二部分上设有插孔，其中所述永磁体套设在所述第二段的一部分上，所述第二段的其余部分配合在所述插孔内，所述第一段和所述第二部分沿所述转轴的轴向间隔开地设置以便所述第一部分和所述第二部分限定出所述安装槽，所述永磁体在所述转轴的轴向上夹持在所述第一段和第二部分之间。

在一些实施例中，所述永磁体呈圆柱形，所述转轴的内部设有安装腔，所述永磁体设在所述安装腔内，所述转轴采用导磁材料制成。

在一些实施例中，所述转轴包括第一部分和第二部分，所述第一部分上设有沿所述转轴的轴向延伸的所述安装腔，所述安装腔的一端敞开，其中所述永磁体设在所述安装腔内，所述永磁体抵靠在所述安装腔的壁面上，所述第二部分的至少一部分配合在所述安装腔内，所述第二部分抵靠在所述永磁体上。

在一些实施例中，所述极靴和所述永磁体在所述转轴的径向上相对应。

在一些实施例中，所述极靴包括第一极靴和第二极靴，所述第一极靴和所述第二极靴在所述转轴的轴向上间隔开地设置。

在一些实施例中，进一步包括第一密封圈和第二密封圈，所述第一极靴的外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外周面与所述壳体的内周面贴合，所述第二极靴的外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外周面与所述壳体的内周面贴合。

在一些实施例中，进一步包括轴承，所述轴承设在所述腔室内，所述轴承套设在所述转轴上。

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，所述端盖设在所述主体的第二端部上。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的内嵌永磁体式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。

图3是根据本发明另一个实施例的内嵌永磁体式磁性液体密封装置的结构示意图。

图4是图3中B处的放大图。

附图标记：内嵌永磁体式磁性液体密封装置100；壳体1；主体101；第一挡止面1011；第一端部1012；第二端部1013；端盖102；第二挡止面1021；腔室103；转轴2；第一部分201；第一段2011；第二段2012；第二部分202；安装槽203；安装腔204；第一极靴3；第一极齿31；第二极靴4；第二极齿41；永磁体5；第一密封圈7；第二密封圈8；第一定位块91；第二定位块92；第三定位块93；第四定位块94；第一轴承111；第二轴承112；螺钉12；磁性液体13。

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-图4所示，根据本发明实施例的内嵌永磁体式磁性液体密封装置100包括壳体1、转轴2、极靴和永磁体5。壳体1限定出腔室103，转轴2可转动地设在腔室103内。极靴套设在转轴2上，极靴采用永磁材料制成，极靴具有在内外方向上相对的N极和S极。永磁体5设在转轴2上，永磁体5具有在内外方向上相对设置在N极和S极，永磁体5的外端的磁极和极靴的内端的磁极为异名磁极。

由于加工精度的限制，为了避免转轴和极靴碰撞，相关技术中的磁性液体密封装置的转轴和极靴之间的密封间隙通常较大，较大的密封间隙使得密封间隙处的磁场较弱，无法为密封间隙处的磁性液体提供足够的磁场强度，从而导致密封间隙处的磁性液体难以牢固的被吸附在密封间隙处，进而造成磁性液体密封装置的密封耐压性能差，甚至造成密封失效。

根据本发明实施例的内嵌永磁体式磁性液体密封装置100的极靴采用永磁材料制成，极靴采用辐射充磁的方式，从而利用极靴能够为极靴和转轴2之间的密封间隙处的磁性液体13提供较强且稳定的磁场，有利于磁性液体13牢固地吸附在密封间隙处，增强密封间隙处磁性液体13的耐压能力。转轴2上设有永磁体5，永磁体5也采用辐射充磁的方式，从而利用永磁体5也能够为极靴和转轴2之间的密封间隙处的磁性液体13提供较强且稳定的磁场，有利于磁性液体13牢固地吸附在密封间隙处，增强密封间隙处磁性液体13的耐压能力。此外，永磁体5的外端的磁极和极靴的内端的磁极为异名磁极，从而利用永磁体5的外端和极靴的内端的磁极也能够为极靴和转轴2之间的密封间隙处的磁性液体13提供较强且稳定的磁场，有利于磁性液体13牢固地吸附在密封间隙处，增强密封间隙处磁性液体13的耐压能力。

因此，根据本发明实施例的内嵌永磁体式磁性液体密封装置100具有密封耐压性能好等优点。

如图1-图4所示，根据本发明实施例的内嵌永磁体式磁性液体密封装置100包括壳体1、转轴2、极靴和永磁体5。

例如，转轴2的轴向与左右方向一致。壳体1包括主体101和端盖102，主体101具有在转轴2的轴向相对的第一端部1012(左端部)和第二端部1013(右端部)，端盖102利用螺钉13固定在转轴2的右端部，使得壳体1限定出腔室103，转轴2可转动地设在腔室103内。左右方向如图1中的箭头C所示。

极靴套设在转轴2上，极靴采用永磁材料制成，换言之，极靴的材质为永磁材质。极靴具有在内外方向上相对的N极和S极，也就是说极靴采用辐射充磁的方式。

在一些实施例中，如图1和图3所示，极靴包括第一极靴3和第二极靴4，第一极靴3和第二极靴4在转轴2的轴向上间隔开地设置。第一极靴3和第二极靴4中的每一者采用永磁材料制成，第一极靴3和第二极靴4中的每一者具有在内外方向上相对的N极和S极。由此，利用第一极靴3、第二极靴4两个极靴能够提高内嵌永磁体式磁性液体密封装置100的密封耐压性能。

例如，如图1和图3所示，第一极靴3和第二极靴4中的每一者套设在转轴2上，且第一极靴3在转轴2的轴向上位于第二极靴4的左侧。第一极靴3具有在转轴2的轴向上相对的第一端部(左端部)和第二端部(右端部)，第二极靴4具有在转轴2的轴向上相对的第一端部(左端部)和第二端部(右端部)。第一极靴3的第二端部(右端部)与第二极靴4的第一端部(左端部)间隔开地设置。第一极靴3的内端相对外端邻近转轴2设置，第一极靴4内端相对外端邻近转轴2设置，内外方向如图1中的箭头D所示。

如图1和图3所示，第一极靴3上设有第一极齿31，第二极靴4上设有第二极齿41，第一极齿31与转轴2形成的密封间隙处以及第二极齿41与转轴2形成的密封间隙处填充有磁性液体13。当然，第一极靴和第二极靴上也可以部设置极齿，而在转轴或者永磁体上设置极齿，极齿和相应极靴的内周面形成密封间隙。

优选地，如图1和图3所示，第一极靴3和第二极靴4对称地设置，由此，方便内嵌永磁体式磁性液体密封装置100的设计安装。

在一些实施例中，如图1和图3所示，内嵌永磁体式磁性液体密封装置100进一步包括第一密封圈7和第二密封圈8，第一极靴3的外周面设有第一环形槽，第一密封圈7固定安装在第一环形槽内，且第一密封圈7的外周面与壳体1的内周面贴合，第二极靴4的外周面设有第二环形槽，第二密封圈8固定安装在第二环形槽内，且第二密封圈8的外周面与壳体1的内周面贴合。

由此，利用第一密封圈7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8保证第二极靴4和壳体1的内周面之间的密封性，从而进一步提高内嵌永磁体式磁性液体密封装置100的密封耐压性能。

永磁体5具有在内外方向上相对设置在N极和S极，也就是说，永磁体5采用辐射充磁的方式。永磁体5设在转轴2上，永磁体5的外端的磁极和极靴的内端的磁极为异名磁极。

例如，如图1-图4所示，第一极靴3和第二极靴4中的每一者的内端的磁极为N极，第一极靴3和第二极靴4中的每一者的外端的磁极为S极，永磁体5外端的磁极为S极。

在一些实施例中，如图1和图2所示，永磁体5呈环形，转轴2上设有环形的安装槽203，永磁体5安装在安装槽203内以便永磁体5套在转轴2的外侧。由此，利用永磁体5能够对极靴与转轴2之间的密封间隙处的磁性液体提供更强的磁吸力，有利于提高内嵌永磁体式磁性液体密封装置100的密封耐压性能。

优选地，永磁体5和极靴在转轴2的径向上相对应，由此，密封间隙形成在永磁体5和极靴之间，从而利用永磁体5对密封间隙处的磁性液体提供更强的磁吸力，有利于提高内嵌永磁体式磁性液体密封装置100的密封耐压性能。

优选地，如图1所示，转轴2包括第一部分201和第二部分202，第一部分201包括相连的第一段2011和第二段2012，第一段2011的直径大于第二段2012的直径，第二部分202上设有插孔，其中永磁体5套设在第二段2012的一部分上，第二段2012的其余部分配合在插孔内，第一段2011和第二部分202沿转轴2的轴向间隔开地设置以便第一部分201和第二部分202限定出安装槽203，永磁体5在转轴2的轴向上夹持在第一段2011和第二部分202之间。

例如，如图1所示，第一部分201的第一段2011设置在第二段2012的左侧。在进行永磁体5的安装时，可以先将永磁体5套设在转轴2的第一部分201的第二段2012上，然后将转轴2的第一部分201的第二段2012的左端配合在第二部分202的插孔内，利用第一段2011和第二部分202夹持永磁体5，由此将永磁体5套设在转轴2上。由此，方便将永磁体5安装在转轴2上。

在一些实施例中，如图3和图4所示，永磁体5呈圆柱形，转轴2的内部设有安装腔204，永磁体5设在安装腔204内，转轴2采用导磁材料制成。由此，只需要在转轴2的内部设置安装腔204，便可将永磁体5安装在转轴2上，方便转轴2的设计加工，进而方便内嵌永磁体式磁性液体密封装置100的设计加工。

优选地，永磁体5和极靴在转轴2的径向上相对应，由此，利用永磁体5对密封间隙处的磁性液体提供更强的磁吸力，有利于提高内嵌永磁体式磁性液体密封装置100的密封耐压性能。

优选地，如图3所示，转轴2包括第一部分201和第二部分202，第一部分201上设有沿转轴2的轴向延伸的安装腔204，安装腔204的一端敞开，其中永磁体5设在安装腔204内，永磁体5抵靠在安装腔204的壁面上，第二部分202的至少一部分配合在安装腔204内，第二部分202抵靠在永磁体5上。由此，方便将永磁体5安装在转轴2上。

此外，如图1和图3所示，内嵌永磁体式磁性液体密封装置100进一步包括轴承，轴承设在腔室103内，且轴承套设在转轴2上。

例如，轴承包括第一轴承111和第二轴承112，第一轴承111和第二轴承112中的每一者设在腔室103内，且第一轴承111和第二轴承112中的每一者套设在转轴2上。由此，方便转轴2安装在腔室103的内部。

此外，如图1和图3所示，内嵌永磁体式磁性液体密封装置100进一步包括第一定位块91、第二定位块92、第三定位块93和第四定位块94，第一定位块91、第二定位块92、第三定位块93和第四定位块94中的每一者设在腔室103内，且第一定位块91、第二定位块92、第三定位块93和第四定位块94中的每一者套设在转轴2上。主体101上设有第一挡止面1011，端盖102上设有第二挡止面1021。第一轴承111安装在第一挡止面1011和第一定位块91之间，第二轴承112安装在第一定位块91与第二定位块92之间，第一极靴3安装在第二定位块92和第三定位块93之间，第二极靴4安装在第三定位块93和第四定位块94之间，第四定位块94安装在第二极靴4和第二挡止面1021之间。

根据本发明一个实施例的内嵌永磁体式磁性液体密封装置100的第一极靴3、第二极靴4和永磁体5的材料可选用钕铁硼材料。主体101、端盖102、第一定位块91、第二定位块92、第三定位块93和第四定位块94的材料可选用非导磁的金属材料，如不锈钢、铝等。第一轴承111和第二轴承112的材料可选用刚度较大的金属材料，如不锈钢、铬钢、铬钼钢等。第一密封圈7和第二密封圈8的材料可选用橡胶材料。磁性液体10可选用机油基磁性液体。图1和图2中的转轴2的材料可以选用导磁材料制成，也可以选用非导磁材料制成。图3和图4中的转轴2的材料则只能选用导磁材料，例如选用导磁能力较好的电工纯铁、2Cr13等。

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 (9)

1.一种内嵌永磁体式磁性液体密封装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体限定出腔室；

转轴，所述转轴可转动地设在所述腔室内，所述转轴包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括相连的第一段和第二段，所述第一段的直径大于所述第二段的直径，所述第二部分上设有插孔，其中所述永磁体套设在所述第二段的一部分上，所述第二段的其余部分配合在所述插孔内，所述第一段和所述第二部分沿所述转轴的轴向间隔开地设置以便所述第一部分和所述第二部分限定出安装槽，所述永磁体在所述转轴的轴向上夹持在所述第一段和第二部分之间，所述转轴的内部设有安装腔；

极靴，所述极靴套设在所述转轴上，所述极靴采用永磁材料制成，所述极靴具有在内外方向上相对的N极和S极；

永磁体，所述永磁体设在所述安装腔内，所述永磁体具有在内外方向上相对的N极和S极，所述永磁体的外端的磁极和所述极靴的内端的磁极为异名磁极。

2.根据权利要求1所述的内嵌永磁体式磁性液体密封装置，其特征在于，所述永磁体呈环形，所述转轴上设有环形的安装槽，所述永磁体安装在所述安装槽内以便所述永磁体套在所述转轴的外侧。

3.根据权利要求1所述的内嵌永磁体式磁性液体密封装置，其特征在于，所述永磁体呈圆柱形，所述转轴采用导磁材料制成。

4.根据权利要求3所述的内嵌永磁体式磁性液体密封装置，其特征在于，所述转轴包括第一部分和第二部分，所述第一部分上设有沿所述转轴的轴向延伸的所述安装腔，所述安装腔的一端敞开，其中所述永磁体设在所述安装腔内，所述永磁体抵靠在所述安装腔的壁面上，所述第二部分的至少一部分配合在所述安装腔内，所述第二部分抵靠在所述永磁体上。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的内嵌永磁体式磁性液体密封装置，其特征在于，所述极靴和所述永磁体在所述转轴的径向上相对应。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的内嵌永磁体式磁性液体密封装置，其特征在于，所述极靴包括第一极靴和第二极靴，所述第一极靴和所述第二极靴在所述转轴的轴向上间隔开地设置。

7.根据权利要求6所述的内嵌永磁体式磁性液体密封装置，其特征在于，进一步包括第一密封圈和第二密封圈，所述第一极靴的外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外周面与所述壳体的内周面贴合，所述第二极靴的外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外周面与所述壳体的内周面贴合。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的内嵌永磁体式磁性液体密封装置，其特征在于，进一步包括轴承，所述轴承设在所述腔室内，所述轴承套设在所述转轴上。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的内嵌永磁体式磁性液体密封装置，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，所述端盖设在所述主体的第二端部上。

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