CN113090760B

CN113090760B - 一种磁性液体密封装置

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Publication number: CN113090760B
Application number: CN202110373485.9A
Authority: CN
Inventors: 何新智; 王志斌; 刘思佳; 李德才
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: Beijing Jiaotong University
Priority date: 2021-04-07
Filing date: 2021-04-07
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2041-04-07
Also published as: CN113090760A

Abstract

本发明的磁性液体密封装置，属于机械工程密封领域。构成该装置包括：外壳、左轴承、左极靴环、左隔磁环、密封圈Ⅰ、中间隔磁环、密封圈Ⅱ、右极靴环、右隔磁环、右轴承、端盖、不导磁轴、不导磁环Ⅰ、不导磁环Ⅱ、不导磁环Ⅲ、环形永磁体Ⅰ、环形永磁体Ⅱ、密封圈Ⅲ、轴套。通过将两块环形永磁体串联安置于圆盘形磁源组件上并与左极靴环、中间隔磁环、右极靴环组成的马蹄铁型空间配合来缩短磁路，增强了密封间隙的磁场。在高速工况下利用离心力将磁性液体甩入并充满圆盘形磁源组件外圆面与左极靴环、中间隔磁环、右极靴环所构成的截面为梯形的环形空间，形成磁性液体密封环，确保了在高速工况下的密封性能。

Description

一种磁性液体密封装置

技术领域

本发明涉及机械工程密封技术领域，特别适用于高速旋转密封领域。

背景技术

磁性液体密封具有零泄漏，长寿命，低摩擦的优点，在密封领域内得到广泛应用，但在实际应用中，普通磁性液体密封装置有很大的局限性，磁路较长，在高速工况下容易失效，普通的磁性液体密封装置难以应用于高速的场合，故提出一种耐高速的磁性液体密封装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，可靠性高，耐高速的磁性液体密封装置。

本发明采用的技术方案是：

一种耐高速的磁性液体密封装置，该装置包括：外壳(1)、左轴承(2)、左极靴环(3)、左隔磁环(4)、密封圈Ⅰ(5)、中间隔磁环(6)、密封圈Ⅱ(7)、右极靴环(8)、右隔磁环(9)、右轴承(10)、端盖(11)、不导磁轴(12)、不导磁环Ⅰ(13)、不导磁环Ⅱ(14)、不导磁环Ⅲ(15)、环形永磁体Ⅰ(16)、环形永磁体Ⅱ(17)、密封圈Ⅲ(18)、轴套(19)。

构成该装置各部分之间的连接：所述密封圈Ⅰ安装在左极靴环外圆面的凹槽内，构成带密封圈的左极靴环；所述密封圈Ⅱ安装在右极靴环外圆面的凹槽内，构成带密封圈的右极靴环；所述不导磁环Ⅰ、环形永磁体Ⅱ、不导磁环Ⅱ、环形永磁体Ⅰ、不导磁环Ⅲ由内到外排列胶结在一起，所述密封圈Ⅲ安装在不导磁环Ⅰ内圆面的凹槽内，构成带环形永磁体和密封圈的圆盘形磁源组件；

左轴承、左隔磁环、带密封圈的左极靴环、中间隔磁环、不导磁轴、带环形永磁体和密封圈的圆盘形磁源组件、带密封圈的右极靴环、轴套、右隔磁环、右轴承、端盖依次装入外壳中；圆盘形磁源组件两端面都具有0°～15°的倾角，左极靴环和右极靴环上带有极齿的端面与圆盘形磁源组件的两端面对应，与其具有相同的倾角，所述左极靴环和右极靴环上的极齿齿顶面也与圆盘形磁源组件两端面具有相同倾角；带密封圈的左极靴环和带密封圈的右极靴环与外壳内圆面紧密接触构成密封；左轴承、左隔磁环、带密封圈的左极靴环、中间隔磁环、环形永磁体和密封圈的圆盘形磁源组件、带密封圈的右极靴环、轴套、右隔磁环、右轴承套装在不导磁轴上；带环形永磁体和密封圈的圆盘形磁源组件与不导磁轴通过过盈连接安装在一起，圆盘形磁源组件内圆面和不导磁轴紧密接触构成密封；向所述装置注入足量的磁性液体，端盖与外壳通过螺纹连接。

与普通磁性液体密封装置相比，本发明的有益效果：1、缩短了磁路，增强了密封间隙的磁场强度；2、随着转速提高，原本被磁场束缚在极齿附近的磁性液体由于自身的离心力，被甩入并充满圆盘形磁源组件外圆面与左极靴环、中间隔磁环、右极靴环所构成的空间，形成磁性液体密封环，在高速工况下保持密封状态；3、圆盘形磁源组件外圆面与左极靴环、中间隔磁环、右极靴环所构成的空间的横截面为梯形，较之矩形横截面，用较少的磁性液体就可以充满该空间。

附图说明

图1是本发明的磁性液体密封装置示意图；

图2是低速工况下的示意图；

图3是高速工况下的示意图；

图1中：外壳(1)、左轴承(2)、左极靴环(3)、左隔磁环(4)、密封圈Ⅰ(5)、中间隔磁环(6)、密封圈Ⅱ(7)、右极靴环(8)、右隔磁环(9)、右轴承(10)、端盖(11)、不导磁轴(12)、不导磁环Ⅰ(13)、不导磁环Ⅱ(14)、不导磁环Ⅲ(15)、环形永磁体Ⅰ(16)、环形永磁体Ⅱ(17)、密封圈Ⅲ(18)、轴套(19)。

具体实施方式

以附图为具体实施方式对本发明做进一步说明：

一种磁性液体密封装置如图1，构成该装置包括：外壳(1)、左轴承(2)、左极靴环(3)、左隔磁环(4)、密封圈Ⅰ(5)、中间隔磁环(6)、密封圈Ⅱ(7)、右极靴环(8)、右隔磁环(9)、右轴承(10)、端盖(11)、不导磁轴(12)、不导磁环Ⅰ(13)、不导磁环Ⅱ(14)、不导磁环Ⅲ(15)、环形永磁体Ⅰ(16)、环形永磁体Ⅱ(17)、密封圈Ⅲ(18)、轴套(19)。

构成该装置各部分之间的连接：所述密封圈Ⅰ安装在左极靴环外圆面的凹槽内，构成带密封圈的左极靴环；所述密封圈Ⅱ安装在右极靴环外圆面的凹槽内，构成带密封圈的右极靴环；所述不导磁环Ⅰ、环形永磁体Ⅱ、不导磁环Ⅱ、环形永磁体Ⅰ、不导磁环Ⅲ由内到外排列胶结在一起，所述密封圈Ⅲ安装在不导磁环Ⅰ内圆面的凹槽内，构成带环形永磁体和密封圈的圆盘形磁源组件。

左轴承、左隔磁环、带密封圈的左极靴环、中间隔磁环、不导磁轴、带环形永磁体和密封圈的圆盘形磁源组件、带密封圈的右极靴环、轴套、右隔磁环、右轴承、端盖依次装入外壳中；带密封圈的左极靴环和带密封圈的右极靴环与外壳内圆面紧密接触构成密封；左轴承、左隔磁环、带密封圈的左极靴环、中间隔磁环、环形永磁体和密封圈的圆盘形磁源组件、带密封圈的右极靴环、轴套、右隔磁环、右轴承套装在不导磁轴上；带环形永磁体和密封圈的圆盘形磁源组件与不导磁轴通过过盈连接安装在一起，圆盘形磁源组件内圆面和不导磁轴紧密接触构成密封；向所述装置注入足量的磁性液体，端盖与外壳通过螺纹连接。

下面说明磁回路的组成：环形永磁体Ⅰ从N极发出的磁场经过磁性液体、左极靴环、磁性液体到达环形永磁体Ⅱ的S极，环形永磁体Ⅱ从N极发出的磁场经过磁性液体、右极靴环、磁性液体到达环形永磁体Ⅰ的S极，形成闭合磁回路。

所述圆盘形磁源组件的两端面根据不同工况可以选择不同大小的倾角，所述左极靴环和右极靴环上带有极齿的端面与之对应，与其具有相同的倾角，所述左极靴环和右极靴环上的极齿齿顶面也与圆盘形磁源组件的两端面具有相同倾角；

所述环形永磁体Ⅰ和环形永磁体Ⅱ选用磁性能好的材料，如钕铁硼；

所述装置的外壳、左隔磁环、右隔磁环、轴套、轴、不导磁环Ⅰ、不导磁环Ⅱ、不导磁环Ⅲ均选用不导磁材料；

所述中间隔磁环选用热稳定性高且不导磁的材料；

所述磁性液体的种类根据使用环境和密封介质的不同，选择不同基载液的磁性液体。

Claims

1.一种磁性液体密封装置，其特征在于，该密封装置包括：外壳(1)、左轴承(2)、左极靴环(3)、左隔磁环(4)、密封圈Ⅰ(5)、中间隔磁环(6)、密封圈Ⅱ(7)、右极靴环(8)、右隔磁环(9)、右轴承(10)、端盖(11)、不导磁轴(12)、不导磁环Ⅰ(13)、不导磁环Ⅱ(14)、不导磁环Ⅲ(15)、环形永磁体Ⅰ(16)、环形永磁体Ⅱ(17)、密封圈Ⅲ(18)、轴套(19)；

左轴承、左隔磁环、带密封圈的左极靴环、中间隔磁环、不导磁轴、带环形永磁体和密封圈的圆盘形磁源组件、带密封圈的右极靴环、轴套、右隔磁环、右轴承、端盖依次装入外壳中；圆盘形磁源组件两端面都具有0°～15°的倾角，左极靴环和右极靴环上带有极齿的端面与圆盘形磁源组件的两端面对应，与其具有相同的倾角，所述左极靴环和右极靴环上的极齿齿顶面也与圆盘形磁源组件两端面具有相同倾角；带密封圈的左极靴环和带密封圈的右极靴环与外壳内圆面紧密接触构成密封；左轴承、左隔磁环、带密封圈的左极靴环、中间隔磁环、带环形永磁体和密封圈的圆盘形磁源组件、带密封圈的右极靴环、轴套、右隔磁环、右轴承套装在不导磁轴上；带环形永磁体和密封圈的圆盘形磁源组件与不导磁轴通过过盈连接安装在一起，圆盘形磁源组件内圆面和不导磁轴紧密接触构成密封；向所述装置注入足量的磁性液体，端盖与外壳通过螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种磁性液体密封装置，其特征在于：

环形永磁体Ⅰ和环形永磁体Ⅱ磁极方向相反，安置于圆盘形磁源组件上。

3.根据权利要求1所述的一种磁性液体密封装置，其特征在于：

左极靴环、中间隔磁环和右极靴环组成的结构的横截面为马蹄铁型。

4.根据权利要求1所述的一种磁性液体密封装置，其特征在于：

圆盘形磁源组件外圆面与左极靴环、中间隔磁环、右极靴环所构成的空间的横截面为梯形。