CN112963545B - 磁性液体密封装置及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的了一种磁性液体密封装置及其装配方法，磁性液体密封装置在装配过程中将轴套套设在转轴上用于保护极靴，避免转轴在装配的过程中易在受到永磁体的磁场影响而发生跳动、偏心，与极靴之间发生损伤和擦伤，从而防止极齿和转轴受到损坏，影响磁性液体密封装置的使用寿命。此外，转轴的周面上设置有凸台，凸台的外侧面与轴套的内周面相接触以便转轴的其他部分的周面与轴套的内周面之间形成间隙，这种间隙为转轴在装配过程中提供位移余量，便于转轴更顺利的装入轴套中，避免转轴与轴套之间的剐蹭、碰撞。本发明实施例提供的磁性液体密封装置具有使用寿命长、密封可靠性好、装配方便的优点。

Description

磁性液体密封装置及其装配方法

技术领域

本发明涉及磁性液体密封技术领域，尤其涉及一种磁性液体密封装置及该磁性液体密封装置的装配方法。

背景技术

磁性液体密封装置具有零泄漏、无磨损、寿命长、结构简单等优点，被越来越多的行业所使用。磁性液体密封装置的装配一直是个难题，按照传统的装配方法在对转轴进行装配时，转轴容易在永磁体的强磁力的作用下发生定位偏移、偏心，从而可能会导致极靴上的精密极齿的损伤和擦伤，从而失去理想的密封效果，还会大大影响磁性液体密封装置的使用寿命。

尤其是随着磁性液体密封装置在各个领域中应用的发展，大直径的磁性液体密封装置是一个重要发展方向，而对于大直径的磁性液体密封装置来说，由于尺寸较大，使得加工误差更难以控制，装配也更加困难。

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磁性液体密封装置，解决了磁性液体密封装置装配时转轴容易偏移偏心，导致极靴上的精密极齿被损伤的问题，具有使用寿命长、密封可靠性好、装配方便的优点。

本发明的实施例还提出一种磁性液体密封装置的装配方法，解决了磁性液体密封装置装配时转轴容易偏移偏心，导致极靴上的精密极齿被损伤的问题，具有可靠、方便的优点。

根据本发明实施例的磁性液体密封装置，包括：轴壳，所述轴壳限定出腔室；转轴，所述转轴可转动地设在所述腔室内，所述转轴从所述轴壳的一端伸入所述腔室并从所述轴壳的另一端伸出所述腔室，所述转轴的一部分向远离所述转轴的中心轴线的方向突出形成凸台；极靴，所述极靴套设在所述转轴上，所述极靴的内周面上形成有沿所述转轴的轴向排布的多个极齿，每个所述极齿的齿顶面上吸附有用于密封的磁性液体；永磁体，所述永磁体与所述极靴配合以便为所述极靴提供磁力，所述极靴和所述永磁体均位于所述腔室内。

在一些实施例中，磁性液体密封装置包括轴套，所述轴套套设在所述转轴的一部分上并与所述轴壳相连，所述凸台的外侧面与所述轴套的内周面相接触，所述极靴在所述转轴的径向上与所述轴套的外周面相对，所述磁性液体与所述极齿的齿顶面和所述轴套的外周面中的每一者相接触。

在一些实施例中，所述凸台为环形，所述凸台的外周面与所述轴套的内周面相接触。

在一些实施例中，所述转轴的一部分沿所述转轴的径向向外突出形成所述凸台，所述凸台在所述转轴的径向上的高度为0.1mm-0.2mm。

在一些实施例中，所述极靴包括第一极靴和第二极靴，所述永磁体包括一个且为环形，所述永磁体套设在所述转轴上，所述第一极靴和所述第二极靴在所述转轴的轴向上排布，所述永磁体在所述转轴的轴向上位于所述第一极靴和所述第二极靴之间并与所述第一极靴和所述第二极靴中的每一者相抵。

在一些实施例中，所述轴壳包括本体和端盖，所述端盖与所述本体相连以便对所述第一极靴、所述第二极靴和所述永磁体在所述转轴的轴向上进行限位。

在一些实施例中，磁性液体密封装置包括密封圈，所述极靴的外周面上具有安装槽，所述密封圈的一部分配合在所述安装槽内，所述密封圈的另一部分伸出所述安装槽与所述轴壳的周壁面配合以便密封。

根据本发明另一种实施例提出的磁性液体密封装置的装配方法，磁性液体密封装置为根据上述实施例中提出的磁性液体密封装置，装配方法包括以下步骤：将所述轴壳固定在装配台上，将所述极靴和所述永磁体装入所述轴壳中；将所述轴套装入所述轴壳内并与所述轴壳相连；将所述转轴从所述轴壳的所述一端装入并从所述轴壳的所述另一端伸出以便所述凸台从所述轴套的一端沿着所述转轴的轴向向所述轴套的另一端滑动；将所述磁性液体注入到所述极齿的齿顶面处。

根据本发明另一实施例提供的磁性液体密封装置的装配方法，首先将轴套装入轴壳内，再将设置有凸台的转轴装配人轴套内，轴套可以起到保护极靴和转轴的作用。凸台进入轴套内后，凸台的外侧面将沿着轴套的内周面滑动，在该过程中，转轴的其他部分与轴套的内周面之间由于具有间隙，不会相互接触，便于转轴更顺利的装入轴套中。

因此，本发明实施例提供的磁性液体密封装置的装配方法具有可靠、方便的优点。

在一些实施例中，在将所述转轴转入所述轴套内后，还包括将所述轴套从所述轴壳中取出的步骤。

在一些实施例中，所述磁性液体密封装置中，所述凸台相比所述轴套的一端更靠近所述轴套的另一端。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的磁性液体密封装置的结构示意图。

图2是根据图1实施例中的局部放大示意图。

附图标记：

磁性液体密封装置100；

轴壳110；腔室111；本体112；端盖113；转轴120；凸台121；

轴套130；极靴140；极齿141；第一极靴142；第二极靴143；永磁体150；第一轴承161；第二轴承162；第一密封圈171；第二密封圈172；第一间隔块181；第二间隔块182；台阶190。

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。

下面根据图1-2描述本发明的实施例的磁性液体密封装置100。磁性液体密封装置100包括轴壳110、转轴120、轴套130、极靴140和永磁体150。

轴壳110限定出腔室111。转轴120可转动地设在腔室111内，转轴120由轴壳110的一端伸入腔室111并从轴壳110的另一端伸出。其中转轴120的一部分向远离转轴120的中心轴线的方向突出形成凸台121，即转轴120的周面上具有相对转轴120的其他部分向外(向远离转轴120的中心轴线的方向)突出的凸台121。

轴套130与轴壳110相连，轴套130套设在转轴120的一部分上，转轴120可以相对轴套130转动。凸台121的外侧面与轴套130的内周面相接触以便转轴120的其他部分的周面与轴套130的内周面之间形成间隙。也就是说，由于凸台121相对转轴120的其他部分向外突出，凸台121又与轴套130的内周面相接触，因此转轴120的其余部分的周面与轴套130的内周面之间在转轴120的径向上便形成了间隙，该间隙的大小于凸台121在转轴120的径向上的高度有关。可以理解的是，转轴120的其余部分的周面与轴套130的内周面之间在转轴120的径向上便形成了间隙，是指转轴120在其径向上与轴套130相对应的部分中，除了凸台121与轴套130的内周面相接触，其余部分与轴套130形成间隙。

极靴140套设在轴套130上，极靴140的内周面上形成有多个极齿141，多个极齿141沿转轴120的轴向排布，且相邻两个极齿141之间形成有齿槽。每个极齿141的齿顶面与轴套130的外周面之间具有密封间隙，每个极齿141的齿顶面上吸附有用于密封的磁性液体。也就是说，磁性液体填充于密封间隙中，从而使本发明实施例提供的磁性液体密封装置具有密封作用。可以理解的是，磁性液体与轴套130的外周面和极齿141的齿顶面中的每一者接触，从而使磁性液体密封装置100具有良好的密封效果。

永磁体150与极靴140配合以便为极靴140提供磁力，例如，永磁体150与极靴140相抵以便将永磁体150的磁力提供给极靴140，从而极靴140上的极齿141具有了能够吸附磁性液体的磁力。极靴140和永磁体150均位于腔室111内。

本发明的另一个实施例还提供了一种对上述磁性液体密封装置100的装配方法，包括以下步骤：

首先将轴壳110固定在装配台上，即先将轴壳110固定，再将极靴140和永磁体150装入轴壳110中，即将极靴140和永磁体150装入腔室111内；

再将轴套130装入轴壳110内并与轴壳110相连；

将转轴120从轴壳110的所述一端装入并从轴壳110的所述另一端伸出，在该过程中，转轴120会从轴套130的一端装入轴套130内，并从轴套130的另一端伸出轴套130，并且凸台会从轴套130的所述一端沿转轴120的轴向向轴套130的另一端滑动；

将磁性液体注入密封间隙中，以使磁性液体与极靴140的齿顶面和轴套130的外周面中的每一者相接触，从而使磁性液体密封装置100具有稳定的密封效果。

可以理解的是，在装配转轴120的过程中，在凸台121进入轴套130内后，凸台121的外侧面将沿着轴套130的内周面滑动，在该过程中，转轴120的其他部分与轴套130的内周面之间由于具有间隙，不会相互接触。

根据本发明实施例提供的磁性液体密封装置100包括套设在转轴120上的轴套130，轴套130可以保护极靴140上的精密极齿141、保护转轴120，这是由于转轴120在装配的过程中易在受到永磁体150的磁场影响而发生跳动、偏心，若根据传统方法将未设置有凸台121的转轴120(光轴)直接装入轴壳110内，转轴120很有可能会与极靴140之间发生损伤和擦伤，不但破坏极齿141和转轴120，影响磁性液体密封装置100的使用寿命，还会使磁性液体密封装置100失去理想的密封效果。因此，轴套130的设置可以起到保护极靴140和转轴120的作用，从而使得磁性液体密封装置100具有良好的密封可靠性。

此外，转轴120的周面上设置有凸台121，凸台121的外侧面与轴套130的内周面相接触以便转轴120的其他部分的周面与轴套130的内周面之间形成间隙，这种间隙为转轴120在装配过程中提供位移余量，便于转轴120更顺利的装入轴套130中，避免转轴120与轴套130之间的剐蹭、碰撞。

因此，本发明实施例提供的磁性液体密封装置100具有使用寿命长、密封可靠性好、装配方便的优点。

根据本发明实施例提供的磁性液体密封装置100的装配方法，首先将轴套130装入轴壳110内，再将设置有凸台121的转轴120装配人轴套130内，轴套130可以起到保护极靴140和转轴120的作用。凸台121进入轴套130内后，凸台121的外侧面将沿着轴套130的内周面滑动，在该过程中，转轴120的其他部分与轴套130的内周面之间由于具有间隙，不会相互接触，便于转轴120更顺利的装入轴套130中。

因此，本发明实施例提供的磁性液体密封装置100的装配方法具有可靠、方便的优点。

为表述方便，下文以转轴120的轴向为左右方向为例，描述本申请的技术方案。左右方向和上下方向如图1中箭头所示。

在图1所示的实施例中，凸台121为环形，凸台121的外周面与轴套130的内周面相接触。并且，凸台121是由转轴120的一部分沿转轴120的径向向外突出形成的。转轴120是从右向左穿过轴套130，也就是说，转轴120从轴套130的右端装入，并从轴套130的左端伸出。如图1和图2所示，凸台121更靠近轴套130的左端，由此设置使得本实施例中的磁性液体密封装置100的装配更加合理。

可以理解的是，本发明不限于此。例如凸台121可以不是环形，在其他实施例中，转轴120上设置有多个沿转轴120的周向排布的凸台121，其中每个凸台121均与轴套130的内周面相接触，即每个凸台121在转轴120的径向上的高度相等。

在其他实施例中，转轴120上也可以设置有多个沿转轴120的径向排布的环形凸台121。

可选地，凸台121在转轴120的径向上的高度为0.1mm-0.2mm。

优选地，轴套130选用薄壁轴套，即轴套130在转轴120的径向上的厚度为较薄。

壁较薄的轴套130本身质量较小、从而惯性小，装配中由于不平衡磁场造成的偏移跳动比较好控制，即使轴套130碰到极齿141，对极齿141造成的伤害也远低于直接安装转轴120时，转轴120产生跳动偏移对极齿141造成的伤害。

此外，本申请实施例提供的磁性液体密封装置100的装配方法尤其适用于大直径、大尺寸的磁性液体密封装置100的装配。这是由于大直径的磁性液体密封装置100中转轴120的质量和惯性非常大，因此转轴120的装配尤其难以控制。转轴120上设置有凸台121还可以起到降低转轴120的尺寸和质量的作用。

需要说明的是，在按照上述磁性液体密封装置100的装配方法将磁性液体密封装置100装配完毕后，即将转轴120从装入轴套130内后，可将轴套130取出，轴套130选用薄壁轴套，即使将轴套130取出后，磁性液体密封装置100的密封间隙仍在合理的范围内，此处的密封间隙是指极齿141的齿顶面与转轴120之间的间隙，磁性液体填充在该密封间隙中并与极齿141的齿顶面以及转轴120的周面均接触以实现密封。此时磁性液体密封装置100不包括轴套130。

也就是说，使轴套130的壁厚小于磁性液体密封装置100的密封间隙的大小，轴套130的装配不影响转轴120的装配，可以在将轴套130从轴壳110中取出之后，向极齿141的齿顶面注入磁性液体，也可以将磁性液体注在极齿141上之后再取出轴套130。优选地，在将轴套130从轴壳110中取出之后，向极齿141的齿顶面注入磁性液体。

可选地，转轴120的直径大于150mm。

如图1所示，极靴140包括第一极靴142和第二极靴143，永磁体150为环形，永磁体150套设在轴套130上，第一极靴142和第二极靴143在转轴120的轴向上排布，永磁体150在转轴120的轴向上位于第一极靴142和第二极靴143之间并与第一极靴142和第二极靴143中的每一者相抵。永磁体150为第一极靴142和第二极靴143提供磁力，以使得第一极靴142和第二极靴143能够吸附磁性液体。第一极靴142和第二极靴143均套设在转轴120上，可选地，第一极靴142和第二极靴143的外周面均与腔室111的周壁面相连以便与轴壳110相连，避免第一极靴142和第二极靴143发生跳动和窜动。

进一步地，如图1所示，磁性液体密封装置100还包括第一轴承161、第二轴承162、密封腔体(图中未示出)、第一密封圈171和第二密封圈172。轴壳110包括本体112和端盖113。端盖113与本体112相连，端盖113和本体112共同限定出腔室111。第一轴承161和第二轴承162之间通过第一间隔块181间隔开，即第一轴承161和第二轴承162之间夹设有第一间隔块181。第一轴承161和第二轴承162中的每一者与转轴120过盈配合。密封腔体与轴壳110的左端相连，密封腔体限定出用于容纳被密封液体的密封腔。

第一轴承161和第二轴承162中的每一者位于第二极靴143的右侧，且第一轴承161与第二极靴143通过非导磁的第二间隔块182间隔开。也就是说，第一极靴142、永磁体150、第二极靴143、第一轴承161、第二轴承162从左向右依次排布，且均位于轴壳110的腔室111内，端盖113与本体112的右端相连以便对腔室111内的以上各组件在转轴120的轴向上进行限位。

在图1所示的具体实施例中，轴套130从轴壳110的左端伸入腔室111中，并与轴壳110的左端相连，轴套130套设在转轴120的位于轴壳110中的部分的左半部分。转轴120的与第一轴承161和第二轴承162相对的部分向远离转轴120的中心轴线的方向向外突出以便形成了台阶190，第一轴承161和第二轴承162中的每一者的内周面与台阶190的周面过盈配合。

第一密封圈171位于第一极靴142的外周面与轴壳的周壁面之间，第二密封圈172位于第二极靴143的外周面与轴壳的周壁面之间。第一密封圈171和第二密封圈172用于提高第一极靴142和第二极靴143的外周面与轴壳的周壁面之间的密封性。可选地，第一密封圈171和第二密封圈172可为O型密封圈、V型密封圈和U型密封圈的一种。进一步地，第一极靴142的外周面上设有第一安装槽，第一密封圈171的一部分配合在第一安装槽中，另一部分伸出第一安装槽与轴壳的周壁面配合。第二极靴143的外周面上设有第二安装槽，第二密封圈172的一部分配合在第二安装槽中，另一部分伸出第二安装槽与轴壳的周壁面配合。

可选地，第一极靴142和第二极靴143的材料采用电工纯铁。轴壳110和端盖113的材料采用非磁性材料，如不锈钢。永磁体150的材料可以采用钕铁硼。

下面以图1所示的磁性液体密封装置100为例，描述磁性液体密封装置100装配方法：

步骤一：首先将本体112固定在装配台上，将第一轴承161、第二轴承162、装配有第一密封圈171的第一极靴142、永磁体150和装配有第二密封圈172的第二极靴143从本体112的右侧开口中依次装入本体112中，将第一轴承161和第二轴承162装入本体112中；

步骤二：将轴套130从轴壳110的左端装入轴壳110内并与轴壳110的左端相连；

步骤三：将转轴120从轴套130的右端装入轴套130内，并从轴套130的左端伸出轴套130；

步骤四：将磁性液体注入第一极靴142和第二极靴143中的极齿141的齿顶面与轴套130的外周面之间形成的密封间隙中，或者，将轴套130从轴壳110中取出，将磁性液体注入第一极靴142和第二极靴143中的极齿141的齿顶面与转轴120的周面之间形成的密封间隙中。

可以理解的是，在装配转轴120的过程中，在凸台121进入轴套130内后，凸台121的外侧面将沿着轴套130的内周面从右向左滑动。

根据本发明实施例提供的磁性液体密封装置100的装配方法，轴套130可以起到保护极靴140和转轴120的作用。凸台121进入轴套130内后，凸台121的外侧面将沿着轴套130的内周面滑动，在该过程中，转轴120的其他部分与轴套130的内周面之间由于具有间隙，不会相互接触，便于转轴120更顺利的装入轴套130中。本发明实施例提供的磁性液体密封装置100的装配方法具有可靠、方便的优点。

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)

1.一种磁性液体密封装置，其特征在于，包括：

轴壳，所述轴壳限定出腔室；

转轴，所述转轴可转动地设在所述腔室内，所述转轴从所述轴壳的一端伸入所述腔室并从所述轴壳的另一端伸出所述腔室，所述转轴的一部分向远离所述转轴的中心轴线的方向突出形成凸台；

极靴，所述极靴套设在所述转轴上，所述极靴的内周面上形成有沿所述转轴的轴向排布的多个极齿，每个所述极齿的齿顶面上吸附有用于密封的磁性液体；

永磁体，所述永磁体与所述极靴配合以便为所述极靴提供磁力，所述极靴和所述永磁体均位于所述腔室内；

轴套，所述轴套套设在所述转轴的一部分上并与所述轴壳相连，所述凸台的外侧面与所述轴套的内周面相接触，所述极靴在所述转轴的径向上与所述轴套的外周面相对，所述磁性液体与所述极齿的齿顶面和所述轴套的外周面中的每一者相接触。

2.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述凸台为环形，所述凸台的外周面与所述轴套的内周面相接触。

3.根据权利要求2所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述转轴的一部分沿所述转轴的径向向外突出形成所述凸台，所述凸台在所述转轴的径向上的高度为0.1mm-0.2mm。

4.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述极靴包括第一极靴和第二极靴，所述永磁体包括一个且为环形，所述永磁体套设在所述转轴上，所述第一极靴和所述第二极靴在所述转轴的轴向上排布，所述永磁体在所述转轴的轴向上位于所述第一极靴和所述第二极靴之间并与所述第一极靴和所述第二极靴中的每一者相抵。

5.根据权利要求4所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述轴壳包括本体和端盖，所述端盖与所述本体相连以便对所述第一极靴、所述第二极靴和所述永磁体在所述转轴的轴向上进行限位。

6.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于，包括密封圈，所述极靴的外周面上具有安装槽，所述密封圈的一部分配合在所述安装槽内，所述密封圈的另一部分伸出所述安装槽与所述轴壳的周壁面配合以便密封。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述的磁性液体密封装置的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述轴壳固定在装配台上，将所述极靴和所述永磁体装入所述轴壳中；

将所述轴套装入所述轴壳内并与所述轴壳相连；

将所述转轴从所述轴壳的所述一端装入并从所述轴壳的所述另一端伸出以便所述凸台从所述轴套的一端沿着所述转轴的轴向向所述轴套的另一端滑动；

将所述磁性液体注入到所述极齿的齿顶面处。

8.根据权利要求7所述的磁性液体密封装置的装配方法，其特征在于，在将所述转轴转入所述轴套内后，还包括将所述轴套从所述轴壳中取出的步骤。

9.根据权利要求7所述的磁性液体密封装置的装配方法，其特征在于，所述磁性液体密封装置中，所述凸台相比所述轴套的一端更靠近所述轴套的另一端。

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