CN112879440A - 一种轴承密封总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴承密封总成，包括内套、外套、轴承及密封组件，内套及外套通过轴承活动连接在一起，轴承端侧设有密封组件，密封组件包括有凸极和凹极，凸极和凹极其中之一固定在轴套上；所述凹极呈环状结构，外侧设有永磁体，内侧设有“U”型或“V”型凹槽；凸极顶部置于凹槽内，与凹槽之间形成“U”型或“V”型间隙；间隙内填充磁流体；磁流体在永磁体内侧磁极提供的磁场作用下积聚在凹槽底部，并利用流体在U型管中静压平衡的原理，在凸极与凹极之间形成“U”型或“V”型的密封带。本发明结合轴承高精旋转特性保证密封组件中各部件之间相对位置的精度要求，并利用流体在“U”型管中静压平衡的原理及离心力提高了密封总成的密封效果。

Description

一种轴承密封总成

技术领域

本发明属于机械工程密封领域，尤其涉及一种具有自调节性且适合高转速的高精回转轴承密封总成。

技术背景

磁流体在机械密封当中发挥着巨大的作用，磁流体密封具有以下优点：1、密封性能好、易修复；2、无磨损、寿命长、功耗低；3、结构简单、成本低、可靠性高，但现有磁流体动密封结构包括静止磁极及旋转磁极，磁流体受到两磁极的轴向磁拉力被约束在静止磁极与旋转磁极形成的磁路间隙当中，形成密封，在运转过程中，磁流体因为旋转而在旋转面上产生径向朝外的离心力，此离心力与磁流体所受的磁约束力并不处在同一方向上，因此，运转过程中的磁流体会因为离心力的作用挣脱磁力的束缚的影响而发生迁移，导致磁流体“O型密封圈”的有效密封厚度明显减小，密封性能变差，当处在高速运转过程中，甚至会导致密封失效，且由于磁流体密封的密封带间隙很小，所以各运动部件之间的相对位置的精度要求较高，就必须需要辅助定位才能保证磁流体密封各部件高速旋转下稳定运行。

而轴承作为当代机械设备中一种重要零部件，它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，但为了阻止灰尘、水和其他杂质进入轴承，并防止润滑剂流失，其一般采用接触式密封、非接触式密封及组合式密封，尤其是在水下应用时，其多采用接触式密封，该种密封方式密封摩擦系数大，导致相关设备额外损耗的功比较高，且产生的大量的热量，又进一步影响了密封性能，降低了轴承的使用寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明巧妙结合轴承高精度旋转特性保证了磁流体密封中各个运动部件之间相对位置的精度，并利用流体在U型管中静压平衡的原理及流体旋转产生的离心力，提供了一种具有自调节性且适合高转速的高精回转轴承密封总成。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种轴承密封总成，包括内套、外套、轴承及密封组件，所述内套及外套通过轴承活动连接在一起，所述轴承端侧设有密封组件，所述密封组件包括有凸极和凹极，凸极或凹极其中之一固定在轴套上；所述凹极呈环状结构，外侧设有永磁体，内侧设有“U”型或“V”型凹槽；所述凸极顶部置于凹槽内，与凹槽之间形成“U”型或“V”型的间隙；所述间隙内填充磁流体；所述磁流体在永磁体内侧磁极提供的磁场作用下积聚在凹槽底部，并利用流体在U型管中静压平衡的原理，在凸极与凹极之间形成“U”型或“V”型的密封带；其有益效果在于：轴承保证了密封组件各个部件旋转过程中相对位置的稳定性，并提供了极强的承载能力，且凸极及凹极的结构形式共同营造了一个截面呈“U”型的间隙，磁流体被填充在其中；永磁体内侧磁极近距离地对磁流体提供一个径向的磁场，使磁流体两端均产生一个径向外移动的势能，进而促使磁流体积聚在凹槽底部形成密封带，实现流体在U型管中的静压平衡，当磁流体两端存在压差的情况下，密封带整体偏移达到新的平衡，密封面不会被破坏，密封效果不受影响；当处于旋转状态下的凸极或凹极带动磁流体旋转时，会使磁流体产生离心力，离心力的方向亦是径向朝外，磁流体在磁力及离心力的同向叠加作用下增强向凹极底部积聚的势，根据流体在U型管中静压平衡的原理，磁流体两端压差为零时，两端液面高度差为零，当压差不为零时，磁流体在间隙中会整体发生偏移使两端形成液面高度差，以此平衡压差，转速越高，离心力越大，极小的液面高度差就能抵抗极强地外部压差，既能保证极好的动密封效果，还不用担心高速状态下，磁流体因离心力的影响而导致密封厚度拉伸变薄被击穿而导致密封失效的问题，特别是转速越高时，离心力越大，抵抗外部压差的能力越强，适合外界压差随转速增加而增大的工况，自我调节能力强；根据压力、压强及面积之间的物理关系，为进一步增加磁流体在磁力影响下抵御外部压差的能力，“U”型间隙处的流通面积越到底部越小。

优选地，所述间隙中设有用于增大与磁流体接触面积的载液条，所述载液条固定在旋转部位上；其有益效果在于：载液条作为凹极或凸极的延申部，间接地增大了凹极或凸极与磁流体的表面接触面积，增强了凹极或凸极带动磁流体旋转的能力，使得磁流体获得更多的能量旋转，产生更大的离心力；所述载液条可由呈海绵结构的材料制作而成，如高密海绵，主要特征为柔性、多孔，流体可以自由穿梭在其孔隙中而不影响自身的流动性，进而不影响流体的密封效果，更加重要的是其海绵结构纵横交错，大大增大了旋转部件带动磁流体旋转的能力；在一般情况下，若为节约成本，所述载液条可用絮状纤维或者羽绒代替。

优选地，所述永磁体呈环状结构，采用辐射充磁，为单极辐射环；其有益效果在于：单极辐射环的磁极分别位于内外两侧，众所周知，磁极是磁体中磁力最强的部位，磁感线分布最为密集，越靠近环状永磁体内侧磁极的磁场线越呈现出径向分布的状态，凹槽紧贴环状永磁体内侧磁极，处在正中位置，使整个磁流体密封带近距离地处在磁极提供磁场的最佳位置中，可获得最大化的径向磁力，进而促使磁流体积聚在凹槽底部形成密封带，实现流体在U型管中的静压平衡，保证更强的密封性能。需要指出的是，所述永磁体可由多片扇形永磁体交错布置组合而成，对于小半径的环状永磁体可采用辐射环，容易加工，但对于大直径的环状永磁体加工并不是很容易，可采用组合的方式降低加工难度；为使磁场分布的更加均匀，扇形永磁体交错的布置，采用辐射充磁或径向充磁的方式。

优选地，所述永磁体与凹极连为一体通过旋转环固定在内套上，所述凸极通过支撑环固定在外套上；其有益效果在于：永磁体与凹极连为一体更进一步地拉近了磁极与磁流体的距离，使磁流体可获得更大的磁力，产生更强的密封性能；将凹极固定在旋转部件上，一方面在于，磁流体在磁场的作用下向凹槽底积聚，磁流体中的磁性微粒在磁场的作用下呈现不均匀的分布，越靠近磁极的部位磁性微粒浓度越稠密，进而导致越靠经磁极的部位，磁流体的黏度越大，相较于凸极，凹极旋转带动磁流体获得离心力的能力更强，使得动密封状态下密封性能更强，且由于靠经凸极的磁流体黏度小，旋转时磁流体与凸极之间的摩擦力小，运转时产生的热量也相对较小；另一方面在于，密封结构上，凹极处在凸极的外圈，凹极与磁流体的表面接触面积大于凸极与磁流体的接触面积，产生的静摩擦力大，传递的能量多，带动磁流体旋转的能力优于凸极，且在旋转时，处于外圈的凹极线速度大于处于内圈的凸极，所产生的离心力更大，更有利于抵抗外界压差；所述凹极优选地采用柔性材料制作，如可塑性强的高弹性聚合物，更具体地如聚四氟乙烯，既耐高温又耐低温，而凹极由柔性材料制作时，所述环状永磁体可作为支架为凹极提供强有力的支撑，保证其在高速运转时不发生变形，进而保证了密封效果，减少零部件的个数；特别需要指出的是，由于永磁体的磁极分别处在在内外侧，内侧磁极为磁流体提供磁场，而外侧磁极也可以提供磁场，若永磁体外侧空间形成有“U”型间隙，可填充磁性润滑脂这种黏度大、成本低的非牛顿磁流体，在离心力的作用下，形成一道辅助密封带。

进一步优选地，所述旋转环外端设有隔离板，所述隔离板固定在外套上；其有益效果在于：形成迷宫型密封结构，且在永磁体的外围形成“U”型间隙，在间隙可内填润滑脂，优选为磁性润滑脂，充分利用旋转环运转时产生的离心效应及永磁体的磁极对磁性润滑脂的强大磁吸力形成辅助密封，提高密封性能。

进一步优选地，所述隔离板外端设有甩泥环，所述甩泥环固定在内套上；其有益效果在于：作防水密封时，高速旋转的甩泥环可以将水中的泥沙等大颗粒杂质利用离心力的作用甩出，避免杂质进入流体密封带中，影响密封性能。

优选地，所述凹极边缘与凸极接触形成封闭空间，所述磁流体被限制在凸极与凹极之间形成的“U”型或“V”型的封闭空间中；其有益效果在于：一方面在于，可防止剧烈震动时，磁流体脱离磁力的束缚大量外泄；另一方面在于，可防止外界杂质进入磁流体，影响磁流体的特性，保证密封效果。

优选地，所述永磁体与凹极连为一体固定在外套上；所述凸极固定在内套上；其有益效果在于：适用于永磁体外侧需要设置励磁体的场合，方便励磁体上绕组线圈的接线，由旋转的凸极带动磁流体旋转，使流体产生离心力，需要指出的是，在磁极的影响下，磁流体中的磁性微粒向凹极靠拢，导致靠经凸极的磁流体中磁性微粒浓度低，进而导致靠经凸极的磁流体黏度低，带动磁流体旋转获得离心力的能力有限，为增加凸极带动流体旋转的能力，在凸极适当位置需设置叶片或将载液条固定安装在凸极上。

优选地，所述永磁体外侧设有饶有线圈的励磁体，所述励磁体在线圈通电后产生磁场，提供磁力；所述励磁体固定在外套上；其有益效果在于：饶有线圈的励磁体通电后产生磁场，通过改变电流的大小就可控制励磁体产生磁场的强度变化，使得密封强度实现可控，适合有特殊要求的工作场合，进一步地，饶有线圈的励磁体固定安装在凹极外侧的静止部件上，方便电路的连接。

进一步优选地，所述励磁体包括励磁柱及励磁环，饶有线圈的励磁柱均布在励磁环上；其有益效果在于：饶有线圈的励磁柱通电提供磁场，励磁环将磁场沿圆周上分布开来，保证磁流体的分布的均匀性，进而保证密封效果；需要指出的是，对于大直径的励磁体可采用分片组合、交错布置的形式制作。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、突破常规方法中通过轴向磁拉力将磁流体束缚在磁路气隙中进行密封的做法，而是对磁流体施加一个径向朝外的磁力，利用流体在U型管中静压平衡的原理，促使磁流体形成“U”型密封带，该密封带既保证了磁流体低摩擦副的特性，还消除了磁流体因离心力的作用而导致密封失效的风险；2、将离心力从有害面转变为有利面，转速越高，离心力越大，密封效果越强，特别适合在水下推进器中应用，自调节性强；3、利用轴承高精度旋转特性满足了磁流体密封中对各个运动部件之间相对位置稳定性的要求，保证了密封性；4、零部件的结构简单，利用现有的标准轴承进行组装，组装难度小，制作成本底，可靠性高；5、兼具磁流体密封无磨损、寿命长、功耗低。

附图说明

图1为实施例一中所述密封总成的结构示意图；

图2为实施例一中所述凹极及载液条的结构示意图；

图3为实施例一中所述单极辐射环的结构示意图；

图4为实施例一中所述密封总成存在压差情况下的平衡状态示意图；

图5为实施例二中所述密封总成的结构示意图；

图6为实施例三中所述密封总成的结构示意图；

图7为实施例四中所述密封总成的结构示意图；

图8为实施例五中所述密封总成的结构示意图；

图9为实施例六中所述密封总成的结构示意图；

图10为实施例六中所述永磁体采用组合形式的结构示意图；

图11为实施例七中所述密封总成的结构示意图；

图12为实施例七中所述励磁体的结构示意图；

图13为实施例八中所述密封总成的结构示意图；

图14为实施例八中所述励磁体采用组合形式的结构示意图；

图中：1、凸极；2、磁流体；3、凹极；4、永磁体；4-1、扇形永磁片；5、旋转环；6、载液条；7、内套；8、外套；9、支撑环；10、甩泥环；11、限位部；12、轴承；13、隔离板；14、磁性润滑脂；15、限位环；16、引线槽；17、励磁体；17-1、励磁柱；17-2、线圈；17-3、励磁环；17-4、励磁瓦；18、副永磁体。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1～4所示，一种轴承密封总成，包括有内套7、外套8、轴承12及密封组件，所述内套7及外套8通过轴承12活动连接在一起；所述轴承12侧端设有密封组件，所述密封组件包括有凸极1和凹极3，所述凹极3由聚四氟乙烯注塑而成，内侧设有“U”型凹槽；所述凸极1顶部置于凹极3的“U”型凹槽内，并与凹极3之间形成“U”型的间隙；所述间隙内填充磁流体2；所述凹极3外侧固定有永磁体4，所述永磁体4呈环状结构，采用辐射充磁，为单极辐射环，永磁体4的内侧磁极对磁流体2产生径向朝外的磁力；所述磁流体2在径向磁力的作用下克服自身重力，并利用流体在U型管中静压平衡的原理，在凸极1与凹极3之间形成“U”型的磁流体密封带；凸极1通过支撑环9固定安装在外套8中，外套8上设有止口，用于定位支撑环9，支撑环9也启到定位支撑轴承12的作用；所述永磁体4与凹极3连为一体固定在旋转环5上，旋转环5固定安装在内套7上，内套7上也设有止口定位旋转环5；内套7作旋转运动，带动凹极3及永磁体4同步旋转，处于旋转状态下的凹极3带动磁流体2旋转，使磁流体2产生径向朝外离心力；磁流体2在离心力及磁力的共同作用下积聚在凹极3“U”型凹槽底部；为增大凹极3带动磁流体2旋转的能力，载液条6固定粘结在凹极3中；所述旋转环5外端设有隔离板13，所述隔离板13固定在外套8上；所述支撑环9、旋转环5、隔离板13及外套8之间形成的“U”型间隙处填充有润滑脂，优选为磁性润滑脂14，需要说明的是磁性润滑脂14在永磁体4的作用下被吸附在外侧磁极上，不易外泄；旋转时，旋转环5带动磁性润滑脂14产生离心力，在“U”型间隙内形成密封带，起到辅助密封作用，能有效防止杂质进入。

考虑到在水下应用的情况，为减少外界杂质进入密封带，在内套7上设有甩泥环10，所述甩泥环10随着内套7同步旋转，利用离心力将水中的杂质甩出。

根据流体在U型管中静压平衡的原理，密封带处在静密封状态时，磁流体2在凹极3正上方磁极的作用下保持平衡；若磁流体2两端无压差，两端液面高度差h为零，若一端压力变大，磁流体2将会整体向压力低的一侧偏移，直至达到新的平衡状态，此时会形成液面高度差h,处于此高度差带中的磁流体2在磁力的作用下平衡外界压差；密封带处在动密封状态时，旋转状态下的磁流体2不仅受到了磁力作用，还受到离心力的作用，两者相互叠加，共同提供径向力场实现流体在“U”型管中的静压平衡，转速越高，离心力越大，极小的液位高度差h就能抵抗极强地外部压差变化，保证极好的动密封效果，不用担心磁流体2厚度变薄被击穿而导致密封失效地问题。

实施例二

如图5所示，一种轴承密封总成，包括有内套7、外套8、轴承12及密封组件，所述内套7及外套8通过轴承12活动连接在一起；所述轴承12两侧端均设有密封组件，所述密封组件包括有凸极1和凹极3，所述凹极3由聚四氟乙烯注塑而成，内侧设有“V”型凹槽；所述凸极1顶部置于凹极3的“V”型凹槽内，并与凹极3之间形成“V”型的间隙；所述间隙内填充磁流体2；所述凹极3外侧固定有永磁体4，所述永磁体4呈环状结构，采用辐射充磁，为单极辐射环，永磁体4的内侧磁极对磁流体2产生径向朝外的磁力；所述磁流体2在径向磁力的作用下克服自身重力，并利用流体在U型管中静压平衡的原理，在凸极1与凹极3之间形成“V”型的磁流体密封带；凸极1通过支撑环9固定安装在外套8中，外套8上设有止口，用于定位支撑环9，支撑环9也启到定位支撑轴承12的作用；所述永磁体4与凹极3连为一体固定在旋转环5上，旋转环5固定安装在内套7上，内套7上也设有止口定位旋转环5；内套7作旋转运动，带动凹极3及永磁体4同步旋转，处于旋转状态下的凹极3带动磁流体2旋转，使磁流体2产生径向朝外离心力；磁流体2在离心力及磁力的共同作用下积聚在凹极3“V”型凹槽底部；为增大凹极3带动磁流体2旋转的能力，载液条6固定粘结在凹极3中；所述旋转环5外端设有隔离板13，所述隔离板13固定在外套8上；所述支撑环9、旋转环5、隔离板13及外套8之间形成的“U”型间隙处填充有磁性润滑脂14；所述凹极3为由聚四氟乙烯注塑而成；为减少外界杂质进入密封带，在内套7上设有甩泥环10，所述甩泥环10随着内套7同步旋转，利用离心力将水中的杂质甩出。

实施例三

如图6所示，一种轴承密封总成，包括有内套7、外套8、轴承12及密封组件，所述内套7及外套8通过轴承12活动连接在一起；所述轴承12侧端设有密封组件，所述密封组件包括有凸极1和凹极3，所述凹极3由硬质材料组合而成而成，内侧设有“U”型凹槽；所述凸极1顶部置于凹极3的“V”型凹槽内，并与凹极3之间形成“V”型的间隙；所述间隙内填充磁流体2；所述凹极3外侧固定有永磁体4，所述永磁体4呈环状结构，采用辐射充磁，为单极辐射环，永磁体4的内侧磁极对磁流体2产生径向朝外的磁力；所述磁流体2在径向磁力的作用下克服自身重力，并利用流体在U型管中静压平衡的原理，在凸极1与凹极3之间形成“V”型的磁流体密封带；凸极1通过支撑环9固定安装在外套8中外套8上设有止口，用于定位支撑环9，支撑环9也启到定位支撑轴承12的作用；所述永磁体4与凹极3连为一体固定在旋转环5上，旋转环5固定安装在内套7上，内套7上也设有止口定位旋转环5；内套7作旋转运动，带动凹极3及永磁体4同步旋转，处于旋转状态下的凹极3带动磁流体2旋转，使磁流体2产生径向朝外离心力；磁流体2在离心力及磁力的共同作用下积聚在凹极3“V”型凹槽底部；为增大凹极3带动磁流体2旋转的能力，载液条6固定粘结在凹极3中；所述旋转环5外端设有隔离板13，顶上方设有副永磁体18，所述隔离板13紧贴副永磁体18一同固定在外套8上；所述支撑环9、旋转环5、隔离板13及副永磁体18之间形成的“U”型间隙处填充有磁性润滑脂14；为减少外界杂质进入密封带，在内套7上设有甩泥环10，所述甩泥环10随着内套7同步旋转，利用离心力将水中的杂质甩出。

需要指出的是，此时凹极3的内侧及旋转环5的外侧均形成了“U”型密封带，旋转环5带动凹极3旋转时，内外两道密封带均在离心力及磁力的同向叠加下抵抗外部压差，双重保证密封性能；若不计成本，磁性润滑脂14可换成磁流体2。

实施例四

如图7所示，一种轴承密封总成，包括有内套7、外套8、轴承12及密封组件，所述内套7及外套8通过轴承12活动连接在一起；所述轴承12侧端设有密封组件，所述密封组件包括有凸极1和凹极3，所述凹极3由聚四氟乙烯注塑而成，内侧设有“V”型凹槽；所述凸极1顶部置于凹极3的“V”型凹槽内，并与凹极3之间形成“V”型的间隙；所述间隙内填充磁流体2；所述凹极3外侧固定有永磁体4，所述永磁体4呈环状结构，采用辐射充磁，为单极辐射环，永磁体4的内侧磁极对磁流体2产生径向朝外的磁力；所述磁流体2在径向磁力的作用下克服自身重力，并利用流体在U型管中静压平衡的原理，在凸极1与凹极3之间形成“V”型的磁流体密封带；凸极1固定安装在内套7上，内套7上设有用于定位凸极1的止口；所述永磁体4与凹极3连为一体固定在外套8上，外套8上设有限位环15，用于限定凹极3及轴承12的位置，便于固定安装；外套8作旋转运动，带动凹极3及永磁体4同步旋转，处于旋转状态下的凹极3带动磁流体2旋转，使磁流体2产生径向朝外离心力；磁流体2在离心力及磁力的共同作用下积聚在凹极3“V”型凹槽底部；为增大凹极3带动磁流体2旋转的能力，载液条6固定粘结在凹极3中；所述永磁体4外端从内到外依次设有隔离板13、旋转环5及甩泥环10，所述隔离板13与甩泥环10固定在内套7上，所述旋转环5固定在外套8中；所述永磁体4、旋转环5及隔离板13之间形成的“U”型间隙处填充有磁性润滑脂14。

实施例五

如图8所示，一种轴承密封总成，包括有内套7、外套8、轴承12及密封组件，所述内套7及外套8通过轴承12活动连接在一起；所述轴承12侧端设有密封组件，所述密封组件包括有凸极1和凹极3，所述凹极3由聚四氟乙烯注塑而成，内侧设有“U”型凹槽；所述凸极1顶部置于凹极3的“U”型凹槽内，并与凹极3之间形成“U”型的间隙；所述间隙内填充磁流体2；所述凹极3外侧固定有永磁体4，所述永磁体4呈环状结构，采用辐射充磁，为单极辐射环，永磁体4的内侧磁极对磁流体2产生径向朝外的磁力；所述磁流体2在径向磁力的作用下克服自身重力，并利用流体在U型管中静压平衡的原理，在凸极1与凹极3之间形成“U”型的磁流体密封带；所述凸极1通过支撑环9固定安装在外套8中，外套8上设有止口，用于定位支撑环9，支撑环9也用于定位支撑轴承12的作用；所述永磁体4与凹极3连为一体固定在旋转环5上，旋转环5固定安装在内套7上，内套7上也设有止口定位旋转环5；内套7作旋转运动，带动凹极3及永磁体4同步旋转，处于旋转状态下的凹极3带动磁流体2旋转，使磁流体2产生径向朝外离心力；磁流体2在离心力及磁力的共同作用下积聚在凹极3“U”型凹槽底部；为增大凹极3带动磁流体2旋转的能力，载液条6固定粘结在凹极3中；为减少外界杂质进入密封带以及剧烈震动时磁流体2外泄，所述凹极3边沿部与凸极1轻微接触，形成封闭空间，所述磁流体2被封存在凸极1与凹极3之间；所述旋转环5外端设有隔离板13，所述隔离板13固定在外套8上；所述支撑环9、旋转环5、隔离板13及外套8之间形成的“U”型间隙处填充有磁性润滑脂14。

需要指出的是，由于凹极3边沿部与凸极1轻微接触，形成封闭空间，在外界压力变化时，边沿接触部位会形成第一道保护，若第一道保护失效，则由磁流体密封带实施第二道保护，双重作用下保证密封效果。

实施例六

如图9～10所示，一种轴承密封总成，包括有内套7、外套8、轴承12及密封组件，所述内套7及外套8通过轴承12活动连接在一起；所述轴承12侧端设有密封组件，所述密封组件包括有凸极1和凹极3，所述凹极3由聚四氟乙烯注塑而成，内侧设有“V”型凹槽；所述凸极1顶部置于凹极3“V”型凹槽内，并与凹极3之间形成“V”型的间隙；所述间隙内填充磁流体2；所述凹极3外侧固定有永磁体4，所述永磁体4呈环状结构，采用多个径向充磁的扇形永磁片4-1组合，为增加磁场的分布的均匀性，各组扇形永磁片4-1可交错布置；永磁体4内侧磁极对磁流体2产生径向朝外的磁力；所述磁流体2在径向磁力的作用下克服自身重力，并利用流体在U型管中静压平衡的原理，在凸极1与凹极3之间形成“V”型的磁流体密封带；凸极1通过支撑环9固定安装在外套8中，外套8上设有止口，用于定位支撑环9，支撑环9也启到定位支撑轴承12及永磁体4的作用；永磁体4固定在外套8中；凹极3通过旋转环5固定安装在内套7上，内套7上也设有止口定位旋转环5；所述永磁体4固定在外套8中，处于凹极3的外侧上方，并与凹极3之间存在间隙；内套7作旋转运动，带动凹极3旋转，处于旋转状态下的凹极3带动磁流体2旋转，使磁流体2产生径向朝外离心力；磁流体2在离心力及磁力的共同作用下积聚在凹极3的“U”型凹槽底部；为增大凹极3带动磁流体2旋转的能力，载液条6固定粘结在凹极3中；所述旋转环5外端设有隔离板13，所述隔离板13固定在外套8上；所述支撑环9、旋转环5、隔离板13及永磁体4之间形成的“U”型间隙处填充有磁性润滑脂14。

需要指出的是，此时凹极3的内侧及外侧均形成了“U”型密封带，凹极3旋转时，内外两道密封带均在离心力及磁力的同向叠加下抵抗外部压差，双重保证密封性能；所述旋转环5优选为采用导磁材料制成，以便减小磁漏，间接地提高永磁体4对磁流体2的磁力；若不计成本，磁性润滑脂14可换成磁流体2。

实施例七

如图11～12所示，一种轴承密封总成，包括有内套7、外套8、轴承12及密封组件，所述内套7及外套8通过轴承12活动连接在一起；所述轴承12侧端设有密封组件，所述密封组件包括有凸极1和凹极3，所述凹极3由聚四氟乙烯注塑而成，内侧设有“V”型凹槽；所述凸极1顶部置于凹极3的“V”型凹槽内，并与凹极3之间形成“V”型的间隙；所述间隙内填充磁流体2；凹极3外侧固定有永磁体4及励磁体17，所述永磁体4呈环状结构，采用辐射充磁，为单极辐射环；永磁体4的内侧磁极对磁流体2产生径向朝外的磁力；所述磁流体2在径向磁力的作用下克服自身重力，并利用流体在U型管中静压平衡的原理，在凸极1与凹极3之间形成“V”型的磁流体密封带；凸极1固定安装在内套7上，内套7上设有用于定位凸极1的止口；所述永磁体4、励磁体17及凹极3连为一体固定在外套8上，外套8上设有限位环15，用于限定凹极3及轴承12的位置，便于固定安装，外套8中设有励磁体17线圈连接线的引线槽16；外套8作旋转运动，带动凹极3及永磁体4同步旋转，处于旋转状态下的凹极3带动磁流体2旋转，使磁流体2产生径向朝外离心力；磁流体2在离心力及磁力的共同作用下积聚在凹极3“V”型凹槽底部；为增大凹极3带动磁流体2旋转的能力，载液条6固定粘结在凸极1中；所述永磁体4外端从内到外依次设有隔离板13、旋转环5及甩泥环10，所述隔离板13与甩泥环10固定在内套7上，所述旋转环5固定在外套8中；所述永磁体4、旋转环5及隔离板13之间形成的“U”型间隙处填充有磁性润滑脂14。

需要指出的是，所述励磁体17为环状结构，采用一体化设计，包括有励磁柱17-1、线圈17-2及磁磁环17-3，饶有线圈17-2的励磁柱17-1均布在励磁环17-3上，所述励磁体17置于永磁体4外侧，线圈17-2通电产生的磁场与永磁体的磁场同向叠加，使得施加在磁流体上的磁场总强度随电流的增加而增大，进而使密封性能可根据需要变得可控。

实施例八

如图13～14所示，一种轴承密封总成，包括有内套7、外套8、轴承12及密封组件，所述内套7及外套8通过轴承12活动连接在一起；所述轴承12侧端设有密封组件，所述密封组件包括有凸极1和凹极3，所述凹极3由聚四氟乙烯注塑而成，内侧设有“V”型凹槽；所述凸极1顶部置于凹极3的“V”型凹槽内，并与凹极3之间形成“V”型的间隙；所述间隙内填充磁流体2；凹极3外侧固定有永磁体4及励磁体17，所述永磁体4呈环状结构，采用辐射充磁，为单极辐射环；永磁体4的内侧磁极对磁流体2产生径向朝外的磁力；所述磁流体2在径向磁力的作用下克服自身重力，并利用流体在U型管中静压平衡的原理，在凸极1与凹极3之间形成“V”型的磁流体密封带；凸极1固定安装在内套7上，内套7上设有用于定位凸极1的止口；所述永磁体4、励磁体17及凹极3连为一体固定在外套8上，外套8上设有限位环15，用于限定凹极3及轴承12的位置，便于固定安装，外套8中设有励磁体17线圈连接线的引线槽16；外套8作旋转运动，带动凹极3及永磁体4同步旋转，处于旋转状态下的凹极3带动磁流体2旋转，使磁流体2产生径向朝外离心力；磁流体2在离心力及磁力的共同作用下积聚在凹极3“V”型凹槽底部；为增大凹极3带动磁流体2旋转的能力，载液条6固定粘结在凸极1中；所述永磁体4外端从内到外依次设有隔离板13、旋转环5及甩泥环10，所述隔离板13与甩泥环10固定在内套7上，所述旋转环5固定在外套8中；所述永磁体4、旋转环5及隔离板13之间形成的“U”型间隙处填充有磁性润滑脂14。

需要指出的是，所述励磁体17为环状结构，由励磁单元组合而成，所述励磁单元包括励磁柱17-1、线圈17-2及励磁瓦17-4，饶有线圈17-2的励磁柱17-1固定在励磁瓦17-4上，所述励磁体17置于所述永磁体4外侧，线圈17-2通电产生的磁场与永磁体的磁场同向叠加，使得施加在磁流体上的磁场总强度随电流的增加而增大，进而使密封性能可根据需要变得可控；为增加磁场的分布的均匀性，各组励磁单元交错布置。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种轴承密封总成，其特征在于：包括内套、外套、轴承及密封组件，所述内套及外套通过轴承活动连接在一起，所述轴承端侧设有密封组件，所述密封组件包括有凸极和凹极，凸极和凹极其中之一固定在轴套上；所述凹极呈环状结构，外侧设有永磁体，内侧设有“U”型或“V”型凹槽；所述凸极顶部置于凹槽内，与凹槽之间形成“U”型或“V”型的间隙；所述间隙内填充磁流体；所述磁流体在永磁体内侧磁极提供的磁场作用下积聚在凹槽底部，并利用流体在U型管中静压平衡的原理，在凸极与凹极之间形成“U”型或“V”型的密封带。

2.根据权利要求1所述的一种轴承密封总成，其特征在于：所述间隙中设有用于增大与磁流体接触面积的载液条，所述载液条固定在旋转部位上。

3.根据权利要求1或2所述的一种轴承密封总成，其特征在于：所述永磁体呈环状结构，采用辐射充磁，为单极辐射环。

4.根据权利要求3所述的一种轴承密封总成，其特征在于：所述永磁体与凹极连为一体通过旋转环固定在内套上，所述凸极通过支撑环固定在外套上。

5.根据权利要求4所述的一种轴承密封总成，其特征在于：所述旋转环外端设有隔离板，所述隔离板固定在外套上。

6.根据权利要求5所述的一种轴承密封总成，其特征在于：所述隔离板外端设有甩泥环，所述甩泥环固定在内套上。

7.根据权利要求3所述的一种轴承密封总成，其特征在于：所述凹极边缘与凸极接触形成封闭空间，所述磁流体被限制在凸极与凹极之间形成的“U”型或“V”型的封闭空间中。

8.根据权利要求2所述的一种轴承密封总成，其特征在于：所述永磁体与凹极连为一体固定在外套上；所述凸极固定在内套上。

9.根据权利要求1所述的一种轴承密封总成，其特征在于：所述永磁体外侧设有饶有线圈的励磁体，所述励磁体在线圈通电后产生磁场；所述励磁体固定在外套上。

10.根据权利要求9所述的一种轴承密封总成，其特征在于：所述励磁体包括励磁柱及励磁环，饶有线圈的励磁柱均布在励磁环上。

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