CN113357372A - 一种多磁源阶梯轴型磁流体密封装置 - Google Patents

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章永文
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Abstract

本发明涉及一种多磁源阶梯轴型磁流体密封装置，由一个以上的磁流体密封单元组成，所述的磁流体密封单元包括外壳、左极靴环、左永磁体环、左极齿环、永磁体环、右极齿环、右永磁体环、右极靴环；本发明能够解决现有单磁源磁流体密封装置存在的耐压性能低的难题，而且加工简单、装配方便，从而使得该密封技术成功应用于高速重载等领域中。

Description

一种多磁源阶梯轴型磁流体密封装置
技术领域
本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种多磁源阶梯轴型磁流体密封装置。
背景技术
随着经济的发展，国内外真空设备发展迅猛。在许多回转动密封装置上，磁流体密封技术得到了广泛的应用，例如在真空设备的密封以及高温高压设备及对环境要求较高的设备的密封,为了提高产品质量，获得很好的经济效益。但是随着传动轴转速的提高，磁流体密封性能逐渐降低甚至失效，因此，改善高转速下磁流体密封耐压性能是当今比较热门的问题。
因此通过改进磁性流体密封结构作为提高大间隙下磁性流体密封耐压性能的方法。
磁流体密封是利用永磁体在密封间隙内产生磁场力将磁流体牢牢固定在密封间隙内，抵抗两侧的压差，从而达到密封的效果。
发明内容
本发明旨在提供一种多磁源阶梯轴型磁流体密封装置，从而解决现有单磁源磁流体密封装置存在的耐压性能低的难题，而且加工简单、装配方便，从而使得该密封技术成功应用于高速重载等领域中。
本发明的技术方案如下：
所述的多磁源阶梯轴型磁流体密封装置，包括外壳，由一个以上的磁流体密封单元组成，所述的磁流体密封单元包括永磁环、极齿和密封部分；
所述的左隔磁环，左极靴环，永磁体环，右极靴环，右隔磁环依次从左向右设于外壳的内壁上；
所述的左极靴环的内圆面分为左极靴环左内圆面、左极靴环中内圆面和左极靴环右内圆面，所述的左极靴环左内圆面、左极靴环中内圆面和左极靴环右内圆面相对且交替设置；所述的左极靴环左内圆面与阶梯轴I外圆面相对应并保持有距离，所述的左极靴环中内圆面与阶梯轴II外圆面相对应并保持有距离，所述的左极靴环右内圆面与阶梯轴III外圆面相对应并保持有距离；
所述的左极靴环中设有环槽I，所述的左永磁体环设于该环槽I内；
所述的阶梯轴IV上设有环槽II，所述的左极齿环设于该环槽II内；所述的阶梯轴IV上设有环槽III，所述的右极齿环设于该环槽III内；
所述的右极靴环的内圆面分为右极靴环左内圆面、右极靴环中内圆面和右极靴环右内圆面，所述的右极靴环左内圆面、右极靴环中内圆面和右极靴环右内圆面相对且交替设置；所述的右极靴环左内圆面与阶梯轴V外圆面相对应并保持有距离，所述的右极靴环中内圆面与阶梯轴VI外圆面相对应并保持有距离，所述的右极靴环右内圆面与阶梯轴外圆面VII相对应并保持有距离；
所述的右极靴环中设有环槽IV，所述的右永磁体环设于该环槽IV内；
所述的左极靴环右端面与左极齿环左端面相对应并保持有距离；所述的右极靴环左端面与右极齿环右端面相对应并保持有距离；
所述的左极靴环和右极靴环之间设有永磁体环，永磁体外圆面与壳体相接触；
所述的左极靴环左内圆面与阶梯轴I外圆面相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的左极靴环中内圆面与阶梯轴II外圆面相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；
所述的左极靴环右端面与左极齿环左端面相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的右极靴环左端面与右极齿环右端面相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；
所述的右极靴环左内圆面与阶梯轴V外圆面相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的右极靴环中内圆面与阶梯轴VI外圆面相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封。
所述的磁流体密封单元设有1-5组。
所述的左极靴环左内圆面设有的极齿I的数量为1～10个；所述的左极靴环中内圆面设有的极齿II的数量为2～5个；所述的右极靴环中内圆面设有的极齿III的数量为2～5个；所述的右极靴环右内圆面设有的极齿IV的数量为1～10个。
所述的左极齿环和右极齿环设有的极齿V、极齿VI的数量为2～5个。
所述的左极靴环左内圆面在径向上的高度等于右极靴环右内圆面在径向上的高度，所述的左极靴环中内圆面在径向上的高度等于右极靴环中内圆面在径向上的高度，所述的左极靴环右内圆面在径向上的高度等于右极靴环左内圆面在径向上的高度。
所述的阶梯轴I外圆面在径向上的高度等于阶梯轴VII外圆面在径向上的高度，所述的阶梯轴II外圆面在径向上的高度等于阶梯轴VI外圆面在径向上的高度，所述的阶梯轴III外圆面在径向上的高度等于阶梯轴V外圆面在径向上的高度。
所述的阶梯轴I外圆面与左极靴环左内圆面之间的间隙的大小为0.05～3mm；所述的阶梯轴II外圆面与左极靴环中内圆面之间的间隙的大小为0.05～3mm；所述的阶梯轴VI外圆面与右极靴环中内圆面之间的间隙的大小为0.05～3mm；所述的阶梯轴VII外圆面与右极靴环右内圆面之间的间隙的大小为0.05～3mm。
所述的左极齿环左端面与左极靴环右端面之间的间隙的大小为0.05～3mm，所述的右极齿环右端面与右极靴环左端面之间的间隙的大小为0.05～3mm。
所述的永磁铁环、左永磁体环、右永磁体环均为轴向充磁型永磁体；
所述的左永磁体环和右永磁体环的磁力线方向相反。
所述的左极靴环和右极靴环的外圆面上设有凹槽，所述的凹槽内设有密封圈。
还包括左隔磁环、右隔磁环；所述的左隔磁环、右隔磁环设于壳体的内壁上，左隔磁环位于左极靴环的左侧，右隔磁环位于右极靴环的右侧。
还包括左轴承和右轴承，所述的左轴承和右轴承分别套装于轴上，所述的左轴承设于左隔磁环左侧，与左隔磁环接触；所述的右轴承设于右隔磁环的右侧，与右隔磁环接触。
本发明通过左永磁体环、永磁体环、右永磁体环磁力线方向设置布局，形成了多层闭合的磁力线回路，使得磁流体能够在对应间隙里更为稳固存在。
附图说明
图1为本发明实施例提供的嵌入式两套筒型磁流体密封装置的结构示意图；
图中各序号标示及对应的名称如下：1-外壳，2-左轴承，3-左隔磁环，4-密封圈I，5-左极靴环，6-左永磁体环,7-左极齿环，8-永磁体环，9-右极齿环，10-右永磁体环，11-密封圈II，12-右极靴环，13-右隔磁环，14-右轴承，15-端盖，16-阶梯轴IV，17-轴，18-阶梯轴VII外圆面，19-右极靴环右内圆面，20-阶梯轴VI外圆面，21-右极靴环中内圆面，22-右极靴环左内圆面，23-阶梯轴V外圆面，24-右极靴环左端面，25-右极齿环右端面，26-左极齿环左端面，27-左极靴环右端面，28-阶梯轴III外圆面，29-左极靴环右内圆面，30-左极靴环中内圆面，31-阶梯轴II外圆面，32-左极靴环左内圆面，33-阶梯轴I外圆面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，所述的多磁源阶梯轴型磁流体密封装置，包括外壳1、左极靴环5、左永磁体环6、左极齿环7、永磁体环8、右极齿环9、右永磁体环10、右极靴环12；
所述的左极靴环5的内圆面分为左极靴环左内圆面32、左极靴环中内圆面30和左极靴环右内圆面29，所述的左极靴环左内圆面32、左极靴环中内圆面30和左极靴环右内圆面29相对且交替设置；所述的左极靴环左内圆面32与阶梯轴I外圆面33相对应并保持有距离，所述的左极靴环中内圆面30与阶梯轴II外圆面31相对应并保持有距离，所述的左极靴环右内圆面29与阶梯轴III外圆面28相对应并保持有距离；
所述的左极靴环5中设有环槽I，所述的左永磁体环6设于该环槽I内；
所述的阶梯轴IV16上设有环槽II，所述的左极齿环7设于该环槽II内；所述的阶梯轴IV16上设有环槽III，所述的右极齿环9设于该环槽III内；
所述的右极靴环12的内圆面分为右极靴环左内圆面22、右极靴环中内圆面21和右极靴环右内圆面19，所述的右极靴环左内圆面22、右极靴环中内圆面21和右极靴环右内圆面19相对且交替设置；所述的右极靴环左内圆面22与阶梯轴V外圆面23相对应并保持有距离，所述的右极靴环中内圆面21与阶梯轴VI外圆面20相对应并保持有距离，所述的右极靴环右内圆面19与阶梯轴外圆面VII18相对应并保持有距离；
所述的右极靴环12中设有环槽IV，所述的右永磁体环10设于该环槽IV内；
所述的左极靴环右端面27与左极齿环左端面26相对应并保持有距离；所述的右极靴环左端面24与右极齿环右端面25相对应并保持有距离；
所述的左极靴环5和右极靴环12之间设有永磁体环8，永磁体外圆面与壳体相接触；
所述的左极靴环左内圆面32与阶梯轴I外圆面33相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的左极靴环中内圆面30与阶梯轴II外圆面31相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；
所述的左极靴环右端面27与左极齿环左端面26相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的右极靴环左端面24与右极齿环右端面相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；
所述的右极靴环左内圆面22与阶梯轴V外圆面23相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的右极靴环中内圆面21与阶梯轴VI外圆面20相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封。
所述的左极靴环5和右极靴环12的外圆面上设有凹槽，所述的凹槽内设有密封圈I4和密封圈II11。
还包括左隔磁环3、右隔磁环13；所述的左隔磁环3、右隔磁环13设于壳体的内壁上，左隔磁环3位于左极靴环5的左侧，右隔磁环13位于右极靴环12的右侧。
所述的多磁源阶梯轴型磁流体密封装置还包括左轴承2和右轴承14，所述的左轴承2和右轴承14分别套装于轴17上，所述的左轴承2设于左隔磁环3左侧，与左隔磁环3接触；所述的右轴承14设于右隔磁环13的右侧，与右隔磁环13接触。

Claims (10)

1.一种多磁源阶梯轴型磁流体密封装置，包括外壳(1)、左极靴环(5)、左永磁体环(6)、左极齿环(7)、永磁体环(8)、右极齿环(9)、右永磁体环(20)、右极靴环(12)；
所述的左极靴环(5)的内圆面分为左极靴环左内圆面(32)、左极靴环中内圆面(30)和左极靴环右内圆面(29)，所述的左极靴环左内圆面(32)、左极靴环中内圆面(30)和左极靴环右内圆面(29)相对且交替设置；所述的左极靴环左内圆面(32)与阶梯轴I外圆面(33)相对应并保持有距离，所述的左极靴环中内圆面(30)与阶梯轴II外圆面(31)相对应并保持有距离，所述的左极靴环右内圆面(29)与阶梯轴III外圆面(28)相对应并保持有距离；
所述的左极靴环(5)中设有环槽I，所述的左永磁体环(6)设于该环槽I内；
所述的阶梯轴IV(16)上设有环槽II，所述的左极齿环(7)设于该环槽II内；所述的阶梯轴IV(16)上设有环槽III，所述的右极齿环(9)设于该环槽III内；
所述的右极靴环(12)的内圆面分为右极靴环左内圆面(22)、右极靴环中内圆面(21)和右极靴环右内圆面(19)，所述的右极靴环左内圆面(22)、右极靴环中内圆面(21)和右极靴环右内圆面(19)相对且交替设置；所述的右极靴环左内圆面(22)与阶梯轴V外圆面(23)相对应并保持有距离，所述的右极靴环中内圆面(21)与阶梯轴VI外圆面(20)相对应并保持有距离，所述的右极靴环右内圆面(19)与阶梯轴外圆面VII(18)相对应并保持有距离；
所述的右极靴环(12)中设有环槽IV，所述的右永磁体环(10)设于该环槽IV内；
所述的左极靴环右端面(27)与左极齿环左端面(26)相对应并保持有距离；所述的右极靴环左端面(24)与右极齿环右端面(25)相对应并保持有距离；
所述的左极靴环(5)和右极靴环(12)之间设有永磁体环(8)，永磁体外圆面与壳体相接触；
所述的左极靴环左内圆面(32)与阶梯轴I外圆面(33)相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的左极靴环中内圆面(30)与阶梯轴II外圆面(31)相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；
所述的左极靴环右端面(27)与左极齿环左端面(26)相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的右极靴环左端面(24)与右极齿环右端面相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；
所述的右极靴环左内圆面(22)与阶梯轴V外圆面(23)相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封；所述的右极靴环中内圆面(21)与阶梯轴VI外圆面(20)相对应并保持有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封。
2.如权利要求1所述的多磁源阶梯轴型磁流体密封装置，其特征在于：所述的左极靴环左内圆面(32)的径向长度大于左极靴环中内圆面(30)的径向长度，所述的左极靴环中内圆面(30)的径向长度大于左极靴环右内圆面(29)的径向长度；所述的右极靴环左内圆面(22)的径向长度小于右极靴环中内圆面(21)的径向长度，所述的右极靴环中内圆面(21)的径向长度小于右极靴环右内圆面(19)的径向长度。
3.如权利要求1所述的多磁源阶梯轴型磁流体密封装置，其特征在于：所述的左极靴环左内圆面(32)、右极靴环右内圆面(19)上设有的极齿I、极齿IV的数量为1～10个。
4.如权利要求1所述的多磁源阶梯轴型磁流体密封装置，其特征在于：所述的左极靴环中内圆面(30)、右极靴环中内圆面(21)设有的极齿II、极齿III的数量为2～5个。
5.如权利要求1所述的多磁源阶梯轴型磁流体密封装置，其特征在于：所述的左极齿环(7)的左端面、右极齿环(9)的右端面上设有极齿V、极齿VI的数量为2～5个。
6.如权利要求1所述的多磁源阶梯轴型磁流体密封装置，其特征在于：所述的阶梯轴I外圆面(33)与左极靴环左内圆面(32)之间的间隙的大小为0.05～3mm；所述的阶梯轴II外圆面(31)与左极靴环中内圆面(30)之间的间隙的大小为0.05～3mm；所述的阶梯轴VI外圆面(20)与右极靴环中内圆面(21)之间的间隙的大小为0.05～3mm；所述的阶梯轴VII外圆面(18)与右极靴环右内圆面(19)之间的间隙的大小为0.05～3mm；所述的左极齿环左端面(26)与左极靴环右端面(27)之间的间隙的大小为0.05～3mm，所述的右极齿环右端面(25)与右极靴环左端面(24)之间的间隙的大小为0.05～3mm。
7.如权利要求1所述的多磁源阶梯轴型磁流体密封装置，其特征在于：所述的永磁铁环(8)、左永磁体环(6)、右永磁体环(10)均为轴向充磁型永磁体；所述的左永磁体环(6)和右永磁体环(10)的磁力线方向相反。
8.如权利要求1所述的多磁源阶梯轴型磁流体密封装置，其特征在于：所述的左极靴环(5)和右极靴环(12)的外圆面上设有凹槽，所述的凹槽内设有密封圈I(4)、密封圈II(11)。
9.如权利要求1所述的多磁源阶梯轴型磁流体密封装置，其特征在于：还包括左隔磁环(3)、右隔磁环(13)；所述的左隔磁环(3)、右隔磁环(13)设于壳体的内壁上，左隔磁环(3)位于左极靴环(5)的左侧，右隔磁环(13)位于右极靴环(12)的右侧。
10.如权利要求1所述的多磁源阶梯轴型磁流体密封装置，其特征在于：还包括左轴承(2)和右轴承(14)，所述的左轴承(2)和右轴承(14)分别套装于轴(17)上，所述的左轴承(2)设于左隔磁环(3)左侧，与左隔磁环(3)接触；所述的右轴承(14)设于右隔磁环(13)的右侧，与右隔磁环(13)接触。
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