CN113187897A - 一种磁性液体密封与迷宫密封组合密封装置 - Google Patents

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Abstract

磁性液体密封与迷宫密封组合密封装置，属于机械工程密封领域。解决了现有磁性液体密封耐压能力低，高速工况容易失效，以及迷宫密封泄漏量大等问题。通过将磁性液体密封与迷宫密封的有机结合，提出了一种适用于高速、高压工况的磁性液体密封与迷宫密封组合密封装置，该装置可以有效提高磁性液体密封的耐压能力和可以承受的转速，并且减小迷宫密封的泄漏量，扩大了两种密封方式的适用范围。

Description

一种磁性液体密封与迷宫密封组合密封装置
技术领域
本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种磁性液体密封与迷宫密封组合密封装置。
背景技术
磁性液体密封作为一种新型密封方式，具有零泄漏、无污染、寿命长等优点。但是，高温下，磁性液体蒸发速度加快，并且磁性能会减弱，从而使磁性液体密封的寿命缩短，耐压性能下降；高速下，磁性液体与旋转轴的摩擦和内部存在的黏性摩擦增大，导致温度升高，另一方面高速使离心力增大，磁性液体“O”形环容易被破坏。迷宫密封作为一种典型密封方式，特点是适应性强、工作稳定、寿命长、结构相对简单且易于维护，在高温、高压以及高旋转频率的设计场合上都可以应用。本发明的目的是设计一种磁性液体密封与迷宫密封组合密封装置，使磁性液体密封应用于更高压差和更高转速工况。
现有的磁性液体密封与迷宫密封组合密封结构主要有：CN103115152A、CN104455462A、CN106969149B、CN106402402A、CN108799505A、CN107956883A、CN207634700U、CN109764138A、CN209762249U、CN208417537U等专利所提供的磁性液体密封与迷宫密封组合密封结构。其中专利CN103115152A将极靴看作迷宫密封的极齿，与阶梯转轴构成迷宫密封，而本专利中将极靴上的3级极齿作为一阶迷宫密封的极齿，可以有效缩短轴向尺寸；专利CN108799505A同样利用多个极靴和轴套构成错齿形迷宫密封，而本专利中只用两个极靴，极靴与轴套形成的是收敛型迷宫密封；专利CN107956883A在专利CN103115152A的结构基础上，极靴的侧面和阶梯转轴的轴肩开设极齿。专利CN110748647B提供了一种凸台式磁性液体密封装置，该结构将极齿部分加工为“凸”字形，利用离心力使磁性液体能聚集在中间的密封间隙，而本专利的结构是将极齿加工为阶梯状，利用的是迷宫密封原理使整体装置不仅起到磁性液体密封效果，而且具有迷宫密封作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁性液体密封与迷宫密封组合密封装置，通过迷宫密封适用于高温高压及高转速工况的优点弥补磁性液体密封的缺点，从而解决现有磁性液体密封装置存在的高速高压下容易失效的难题。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
所述磁性液体密封与迷宫密封组合密封装置包括：回转轴1、左轴用挡圈2、外壳3、左轴承4、左隔磁环5、左一橡胶密封圈6、左极靴7、左二橡胶密封圈8、右一橡胶密封圈9、右隔磁环10、端盖11、右轴承12、右极靴13、右轴用挡圈14、右二橡胶密封圈15、右轴套16、永磁体17、迷宫密封轴套18、隔磁轴套19、磁性液体20、左轴套21。
构成该装置的各部分之间的连接：所述左一橡胶密封圈6嵌套在左极靴7凹槽内，构成带密封圈的左极靴；所述左二橡胶密封圈8嵌套在左轴套21的凹槽内，构成带密封圈的左轴套；所述右一橡胶密封圈9嵌套在右极靴13的凹槽内，构成带密封圈的右极靴；所述右二橡胶密封圈15嵌套在右轴套16的凹槽内，构成带密封圈的右轴套；磁性液体20设置在带密封圈的左极靴内径和带密封圈的右极靴内径中，构成带磁性液体的左极靴和带磁性液体的右极靴；带磁性液体的左极靴套在带密封圈的左轴套外径，构成左磁性液体密封；带磁性液体的右极靴套在带密封圈的右轴套外径，构成右磁性液体密封；左轴用挡圈2嵌在回转轴1左凹槽中，构成带左轴用挡圈的回转轴；迷宫密封轴套18套在隔磁轴套19外径，构成迷宫密封；左磁性液体密封、永磁体17、迷宫密封、右磁性液体密封、右轴用挡圈14依次安装在带左轴用挡圈的回转轴上，左轴套21的左端面与左轴用挡圈2的右端面接触，永磁体17的左端面与左极靴7的右端面接触，迷宫密封轴套18的左端面与左极靴7的右端面接触，隔磁轴套19的左端面与左轴套21的右端面接触，右极靴13的左端面与永磁体17的右端面接触，右轴套的左端面与隔磁轴套19的右端面接触，构成密封部分；左轴承4、左隔磁环5、密封部分、右隔磁环10、右轴承12、端盖11依次安装在外壳3中。
本发明的有益效果：1、在磁性液体密封结构部分增加了迷宫密封结构，在不影响原有磁性液体密封效果的同时，增大了整体的耐压能力，提升了密封效果，使磁性液体密封可以应用到压差更大、转速更高、温度更高的工况；2、在左右两个磁性液体密封结构之间增加了迷宫密封结构，当压差过大使两侧磁性液体密封失效时，中间的迷宫密封可以起到防止泄漏的作用，提高了整体的密封效果；3、在磁性液体密封增加迷宫密封结构的同时，没有增加轴向尺寸，方便应用到更多工况。
所述左极靴7和右极靴13内径的极齿部分为阶梯形，每一级阶梯包括极齿部分和空腔部分，极齿部分由3个磁性液体密封极齿组成；左极靴7内径从左至右逐渐减小；右极靴13内径从左至右逐渐增大。
所述左轴套21和右轴套16外径为阶梯形，轴套的每一级阶梯对应前一级极靴阶梯的空腔部分和后一级极靴阶梯的极齿部分；左轴套21的外径从左至右逐渐增大，右轴套16的外径从左至右逐渐减小；左轴套21和右轴套16的内径都有一个凹槽，目的是安装橡胶密封圈，防止密封流体从此泄漏。
左极靴7、右极靴13、左轴套21、回转轴1和右轴套16为导磁材料，再加上永磁体17构成磁回路；磁性液体20注入到极靴的极齿内径和轴套之间；迷宫密封轴套18和隔磁轴套19为不导磁材料。
附图说明
图1为磁性液体密封与迷宫密封组合密封装置；
图1中，回转轴1、左轴用挡圈2、外壳3、左轴承4、左隔磁环5、左一橡胶密封圈6、左极靴7、左二橡胶密封圈8、右一橡胶密封圈9、右隔磁环10、端盖11、右轴承12、右轴用挡圈14、右极靴13、右二橡胶密封圈15、右轴套16、永磁体17、迷宫密封轴套18、隔磁轴套19、磁性液体20、左轴套21；
图2为左极靴7、左轴套21、左一橡胶密封圈6、左二橡胶密封圈8和磁性液体20。
图3为迷宫密封轴套18和隔磁轴套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：
所述磁性液体密封与迷宫密封组合密封装置包括：回转轴1、左轴用挡圈2、外壳3、左轴承4、左隔磁环5、左一橡胶密封圈6、左极靴7、左二橡胶密封圈8、右一橡胶密封圈9、右隔磁环10、端盖11、右轴承12、右轴用挡圈14、右极靴13、右二橡胶密封圈15、右轴套16、永磁体17、隔磁轴套19、磁性液体20、左轴套21。
构成该装置的各部分之间的连接：所述左一橡胶密封圈6嵌套在左极靴7凹槽内，构成带密封圈的左极靴；所述左二橡胶密封圈8嵌套在左轴套21的凹槽内，构成带密封圈的左轴套；所述右一橡胶密封圈9嵌套在右极靴13的凹槽内，构成带密封圈的右极靴；所述右二橡胶密封圈15嵌套在右轴套16的凹槽内，构成带密封圈的右轴套；磁性液体20设置在带密封圈的左极靴内径和带密封圈的右极靴内径中，构成带磁性液体的左极靴和带磁性液体的右极靴；带磁性液体的左极靴套在带密封圈的左轴套外径，构成左磁性液体密封；带磁性液体的右极靴套在带密封圈的右轴套外径，构成右磁性液体密封；左轴用挡圈2嵌在回转轴1左凹槽中，构成带左轴用挡圈的回转轴；迷宫密封轴套18套在隔磁轴套19外径，构成迷宫密封；左磁性液体密封、永磁体17、迷宫密封、右磁性液体密封、右轴用挡圈14依次安装在带左轴用挡圈的回转轴上，左轴套21的左端面与左轴用挡圈2的右端面接触，永磁体17的左端面与左极靴7的右端面接触，迷宫密封轴套18的左端面与左极靴7的右端面接触，隔磁轴套19的左端面与左轴套21的右端面接触，右极靴13的左端面与永磁体17的右端面接触，右轴套的左端面与隔磁轴套19的右端面接触，构成密封部分；左轴承4、左隔磁环5、密封部分、右隔磁环10、右轴承12、端盖11依次安装在外壳3中。
左极靴7、右极靴13、左轴套21、回转轴1和右轴套16为导磁材料，再加上永磁体17构成磁回路，磁性液体20注入到极靴的极齿部分和轴套之间；
迷宫密封轴套18、隔磁轴套19、左隔磁环5、右隔磁环10、外壳3为不导磁材料，如不锈钢304；
极靴、轴套和回转轴材料选用导磁性能良好的2Cr13；
永磁体材料选用钕铁硼；
磁性液体20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 (4)

1.磁性液体密封与迷宫密封组合密封装置，其特征在于：该装置包括回转轴(1)、左轴用挡圈(2)、外壳(3)、左轴承(4)、左隔磁环(5)、左一橡胶密封圈(6)、左极靴(7)、左二橡胶密封圈(8)、右一橡胶密封圈(9)、右隔磁环(10)、端盖(11)、右轴承(12)、右极靴(13)、右轴用挡圈(14)、右二橡胶密封圈(15)、右轴套(16)、永磁体(17)、迷宫密封轴套(18)、隔磁轴套(19)、磁性液体(20)、左轴套(21)；
构成该装置的各部分之间的连接：所述左一橡胶密封圈(6)嵌套在左极靴(7)凹槽内，构成带密封圈的左极靴；所述左二橡胶密封圈(8)嵌套在左轴套(21)的凹槽内，构成带密封圈的左轴套；所述右一橡胶密封圈(9)嵌套在右极靴(13)的凹槽内，构成带密封圈的右极靴；所述右二橡胶密封圈(15)嵌套在右轴套(16)的凹槽内，构成带密封圈的右轴套；磁性液体(20)设置在带密封圈的左极靴内径和带密封圈的右极靴内径中，构成带磁性液体的左极靴和带磁性液体的右极靴；带磁性液体的左极靴套在带密封圈的左轴套外径，构成左磁性液体密封；带磁性液体的右极靴套在带密封圈的右轴套外径，构成右磁性液体密封；左轴用挡圈(2)嵌在回转轴(1)左凹槽中，构成带左轴用挡圈的回转轴；迷宫密封轴套(18)套在隔磁轴套(19)外径，构成迷宫密封；左磁性液体密封、永磁体(17)、迷宫密封、右磁性液体密封、右轴用挡圈(14)依次安装在带左轴用挡圈的回转轴上，左轴套(21)的左端面与左轴用挡圈(2)的右端面接触，永磁体(17)的左端面与左极靴(7)的右端面接触，迷宫密封轴套(18)的左端面与左极靴(7)的右端面接触，隔磁轴套(19)的左端面与左轴套(21)的右端面接触，右极靴(13)的左端面与永磁体(17)的右端面接触，右轴套的左端面与隔磁轴套(19)的右端面接触，构成密封部分；左轴承(4)、左隔磁环(5)、密封部分、右隔磁环(10)、右轴承(12)、端盖(11)依次安装在外壳(3)中。
2.根据权利要求1所述磁性液体密封与迷宫密封组合密封装置，其特征在于：迷宫密封的结构与磁性液体密封极齿部分结构相似，迷宫密封的密封间隙和空腔大，磁性液体密封的密封间隙小，不存在空腔；极靴内径的极齿部分加工为阶梯形，相同内径的三级极齿构成一级阶梯，作为迷宫密封的一阶极齿，每两级阶梯之间有一个空腔，左极靴(7)阶梯内径由左至右逐渐减小，右极靴(13)内径由左至右逐渐增大，构成收敛型迷宫密封。
3.根据权利要求1所述磁性液体密封与迷宫密封组合密封装置，其特征在于：为配合极靴形成收敛型迷宫密封，轴套为阶梯形，左轴套(21)外径由左至右逐渐减小，右轴套(16)外径由左至右逐渐增大，并且轴套内径设有放置密封圈的凹槽。
4.根据权利要求1所述磁性液体密封与迷宫密封组合密封装置，其特征在于：左轴套(21)和右轴套(16)之间的隔磁轴套(19)外径带有极齿，左极靴(7)和右极靴(13)之间的迷宫密封轴套(18)为两个半环，内径带有极齿，迷宫密封轴套(18)与隔磁轴套(19)配合构成错齿型迷宫密封。
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