CN113357375A - 一种具有防污染功能的磁性液体组合密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一种具有防污染功能的磁性液体组合密封装置，属于机械工程密封技术领域。构成该装置包括：转轴、外壳、左内套筒、永磁体Ⅰ、左外套筒、左轴承、左隔磁环、左极靴、左密封圈、永磁体Ⅱ、磁性液体、中间极靴、中间密封圈、永磁体Ⅲ、右密封圈、右极靴、右隔磁环、右轴承、端盖、永磁体Ⅳ、磁性润滑脂或磁性润滑油、右内套筒。该装置将迷宫密封设置在磁性液体密封两侧，在迷宫密封节流齿隙中填充磁性润滑脂或磁性润滑油，并利用永磁体将其束缚在间隙内以加强密封效果，避免了被密封介质和粉尘等外界杂质进入两轴承出现污染轴承并影响磁性液体密封的现象发生，性能更加安全稳定。

Description

一种具有防污染功能的磁性液体组合密封装置
技术领域
本发明属于机械工程密封技术领域，涉及一种具有防污染功能的磁性液体组合密封装置，特别适用于存在粉尘等杂质较多环境下的磁性液体密封。
背景技术
磁性液体密封技术由于具有零泄漏、低磨损、长寿命、结构简单等优点越来越多地应用于低压密封、真空密封等场合。但是当外界环境存在较多粉尘等杂质时，难免在使用过程中会有杂质从外侧轴承进入到磁性液体密封装置中，同时被密封介质也难免进入到内侧轴承中，影响装置密封效果和工作性能。
迷宫密封属于非接触型密封，由一系列节流齿隙和膨胀空腔构成，没有固相摩擦，不需要润滑，允许有热膨胀，维护简便，有着广泛的用途。但由于迷宫密封转子与机壳存在间隙，故难以达到高精度的密封效果。
本发明所要解决的技术问题是，在现有的磁性液体密封装置使用过程中，难免有灰尘等物质从外侧轴承进入到磁性液体密封装置中，同时被密封介质也难免进入到内侧轴承中，对轴承和磁性液体造成污染，导致装置使用寿命和密封效果下降。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明提出一种长寿命、具有防污染功能的磁性液体组合密封装置。
本发明所采用的技术方案是：一种具有防污染功能的磁性液体组合密封装置，构成该装置包括：转轴(1)、外壳(2)、左内套筒(3)、永磁体Ⅰ(4)、左外套筒(5)、左轴承(6)、左隔磁环(7)、左极靴(8)、左密封圈(9)、永磁体Ⅱ(10)、磁性液体(11)、中间极靴(12)、中间密封圈(13)、永磁体Ⅲ(14)、右密封圈(15)、右极靴(16)、右隔磁环(17)、右轴承(18)、端盖(19)、永磁体Ⅳ(20)、磁性润滑脂或磁性润滑油(21)、右内套筒(22)。
构成该装置各部分之间连接：所述左外套筒(5)的左端面和端盖(19)的右端面均设有环形凹槽，所述永磁体Ⅰ(4)和永磁体Ⅳ(20)分别安装在对应凹槽内，构成带永磁体Ⅰ(4)的左外套筒(5)和带永磁体Ⅳ(20)的端盖(19)；所述左极靴(8)、中间极靴(12)、右极靴(16)的外圆面上均设有环形凹槽，所述左密封圈(9)、中间密封圈(13)、右密封圈(15)分别安装在对应凹槽内，构成带左密封圈(9)的左极靴(8)、带中间密封圈(13)的中间极靴(12)、带右密封圈(15)的右极靴(16)；所述转轴(1)、左内套筒(3)、带永磁体Ⅰ(4)的左外套筒(5)、左轴承(6)、左隔磁环(7)、带左密封圈(9)的左极靴(8)、永磁体Ⅱ(10)、带中间密封圈(13)的中间极靴(12)、永磁体Ⅲ(14)、带右密封圈(15)的右极靴(16)、右隔磁环(17)、右轴承(18)、带永磁体Ⅳ(20)的端盖(19)、右内套筒(22)从左到右依次装入外壳(2)中；所述端盖(19)与外壳(2)采用螺钉连接，所述右内套筒(22)与转轴(1)采用紧定螺钉固定。
所述左内套筒(3)的右端面和右内套筒(22)的左端面均设有环形凹槽，凹槽宽度大于永磁体Ⅰ(4)和永磁体Ⅳ(20)的厚度，所述永磁体Ⅰ(4)的左端面和永磁体Ⅳ(20)的右端面设有极齿，左内套筒(3)与带永磁体Ⅰ(4)的左外套筒(5)、带永磁体Ⅳ(20)的端盖(19)与右内套筒(22)配合安装，使得永磁体Ⅰ(4)和永磁体Ⅳ(20)刚好置于左内套筒(3)和右内套筒(22)的端面凹槽内且其存在间隙，左内套筒(3)与左外套筒(5)、端盖(19)与右内套筒(22)间同样存在间隙，间隙处注有磁性润滑脂或磁性润滑油(21)；
所述左隔磁环(7)位于所述左轴承(6)和左极靴(8)之间，所述右隔磁环(17)位于所述右极靴(16)和右轴承(18)之间；
所述左极靴(8)右侧、中间极靴(12)两侧、右极靴(16)左侧均设有限位凸台，为永磁体Ⅱ(10)和永磁体Ⅲ(14)提供轴向定位，永磁体Ⅱ(10)夹在左极靴(8)和中间极靴(12)之间，永磁体Ⅲ(14)夹在中间极靴(12)和右极靴(16)之间；
所述转轴(1)在左极靴(8)、中间极靴(12)、右极靴(16)的对应位置设有极齿，极齿高度与转轴(1)外圆面平齐；所述转轴(1)上开设的极齿与左极靴(8)、中间极靴(12)、右极靴(16)内圆面之间存在间隙，间隙处注有磁性液体(11)；
所述永磁体Ⅰ(4)、永磁体Ⅱ(10)、永磁体Ⅲ(14)和永磁体Ⅳ(20)均为轴向充磁型永磁环，且沿转轴(1)的轴向方向，永磁体Ⅱ(10)和永磁体Ⅲ(14)的磁极极性相反。
所述带左密封圈(9)的左极靴(8)、带中间密封圈(13)的中间极靴(12)、带右密封圈(15)的右极靴(16)与外壳(2)紧密接触构成密封；所述左轴承(6)、左隔磁环(7)、带左密封圈(9)的左极靴(8)、永磁体Ⅱ(10)、带中间密封圈(13)的中间极靴(12)、永磁体Ⅲ(14)、带右密封圈(15)的右极靴(16)、右隔磁环(17)、右轴承(18)套装在转轴(1)上，在左极靴(8)、中间极靴(12)、右极靴(16)与转轴(1)的间隙中注入足量的磁性液体(11)，构成磁性液体密封，防止被密封介质泄露；所述左内套筒(3)与带永磁体Ⅰ(4)的左外套筒(5)、带永磁体Ⅳ(20)的端盖(19)与右内套筒(22)配合构成迷宫密封，在间隙中注入足量的磁性润滑脂或磁性润滑油(21)，避免被密封介质进入左侧轴承同时避免外界杂质进入右侧轴承。
本发明的有益效果：将迷宫密封设置在磁性液体密封两侧，通过在间隙中填充磁性润滑脂或磁性润滑油(21)，并利用永磁体Ⅰ(4)和永磁体Ⅳ(20)产生的磁场将其束缚在间隙内以加强密封效果，很好避免了被密封介质和粉尘等杂质进入两轴承出现污染轴承并影响磁性液体密封的现象发生；在转轴(1)上开设极齿，仅增加转轴(1)的加工难度，降低了左极靴(8)、中间极靴(12)和右极靴(16)的加工难度，也降低装置整体的加工安装难度；使用永磁体Ⅱ(10)和永磁体Ⅲ(14)形成两个磁回路，有效提高装置总体耐压能力。故本发明一种具有防污染功能的磁性液体组合密封装置不仅具有便于加工安装、寿命长、可靠性高等优点，而且可以防止粉尘等杂质污染，使用性能更安全稳定。
附图说明
图1是一种具有防污染功能的磁性液体组合密封装置的结构示意图。
图2是图1中A处的结构放大图。
图3是本发明另一实施例中A处的结构放大图。
附图标记：转轴(1)；外壳(2)；左内套筒(3)；永磁体Ⅰ(4)；左外套筒(5)；左轴承(6)；左隔磁环(7)；左极靴(8)；左密封圈(9)；永磁体Ⅱ(10)；磁性液体(11)；中间极靴(12)；中间密封圈(13)；永磁体Ⅲ(14)；右密封圈(15)；右极靴(16)；右隔磁环(17)；右轴承(18)；端盖(19)；永磁体Ⅳ(20)；磁性润滑脂或磁性润滑油(21)；右内套筒(22)。
具体实施方式
下面详细描述本发明的一种实施例，仅用于解释本发明，而不能理为对本发明的限制。参照附图对本发明做进一步说明：
一种具有防污染功能的磁性液体组合密封装置，构成该装置包括：转轴(1)、外壳(2)、左内套筒(3)、永磁体Ⅰ(4)、左外套筒(5)、左轴承(6)、左隔磁环(7)、左极靴(8)、左密封圈(9)、永磁体Ⅱ(10)、磁性液体(11)、中间极靴(12)、中间密封圈(13)、永磁体Ⅲ(14)、右密封圈(15)、右极靴(16)、右隔磁环(17)、右轴承(18)、端盖(19)、永磁体Ⅳ(20)、磁性润滑脂或磁性润滑油(21)、右内套筒(22)。
所述左外套筒(5)的左端面和端盖(19)的右端面均设有环形凹槽，所述永磁体Ⅰ(4)和永磁体Ⅳ(20)分别安装在对应凹槽内，构成带永磁体Ⅰ(4)的左外套筒(5)和带永磁体Ⅳ(20)的端盖(19)；所述左极靴(8)、中间极靴(12)、右极靴(16)的外圆面上均设有环形凹槽，所述左密封圈(9)、中间密封圈(13)、右密封圈(15)分别安装在对应凹槽内，构成带左密封圈(9)的左极靴(8)、带中间密封圈(13)的中间极靴(12)、带右密封圈(15)的右极靴(16)；所述转轴(1)、左内套筒(3)、带永磁体Ⅰ(4)的左外套筒(5)、左轴承(6)、左隔磁环(7)4、带左密封圈(9)的左极靴(8)、永磁体Ⅱ(10)、带中间密封圈(13)的中间极靴(12)、永磁体Ⅲ(14)、带右密封圈(15)的右极靴(16)、右隔磁环(17)、右轴承(18)、带永磁体Ⅳ(20)的端盖(19)、右内套筒(22)从左到右依次装入外壳(2)中；所述端盖(19)与外壳(2)采用螺钉连接，所述右内套筒(22)与转轴(1)采用紧定螺钉固定。
所述左内套筒(3)的右端面和右内套筒(22)的左端面均设有环形凹槽，凹槽宽度大于永磁体Ⅰ(4)和永磁体Ⅳ(20)的厚度，所述永磁体Ⅰ(4)的左端面和永磁体Ⅳ(20)的右端面设有若干极齿，优选的，极齿个数为2～4个，左内套筒(3)与带永磁体Ⅰ(4)的左外套筒(5)、带永磁体Ⅳ(20)的端盖(19)与右内套筒(22)配合安装，使得永磁体Ⅰ(4)和永磁体Ⅳ(20)刚好置于左内套筒(3)和右内套筒(22)的端面凹槽内且存在间隙，左内套筒(3)与左外套筒(5)、端盖(19)与右内套筒(22)间同样存在间隙，间隙处注有磁性润滑脂或磁性润滑油(21)，间隙的取值范围为0.1～0.2mm，所述左内套筒(3)、左外套筒(5)、端盖(19)和右内套筒(22)选用导磁性能良好的材料，如2Cr13等；
在一些实施例中，如图2所示，注入较多量的磁性润滑脂或磁性润滑油(21)，使其充满左内套筒(3)与左外套筒(5)、端盖(19)与右内套筒(22)之间的间隙，永磁体Ⅰ(4)与左内套筒(3)、永磁体Ⅳ(20)与右内套筒(22)之间的间隙中，在磁场作用下，磁性润滑脂或磁性润滑油(21)主要吸附在极齿处，更好地保证此处迷宫密封的密封效果。
在一些实施例中，如图3所示，注入较少量的磁性润滑脂或磁性润滑油(21)，在磁场作用下，磁性润滑脂或磁性润滑油(21)被吸附在极齿处，可以减少其用量并保证密封效果。
所述左隔磁环(7)位于所述左轴承(6)和左极靴(8)之间，所述右隔磁环(17)位于所述右极靴(16)和右轴承(18)之间，所述左隔磁环(7)和右隔磁环(17)主要提供左轴承(6)和右轴承(18)的轴向定位，避免左轴承(6)、左极靴(8)、永磁体Ⅱ(10)、中间极靴(12)、永磁体Ⅲ(14)、右极靴(16)和右轴承(18)发生轴向窜动，同时用来隔绝永磁体Ⅱ(10)和永磁体Ⅲ(14)产生的磁场，形成封闭磁回路，防止磁性液体(11)被吸附到左轴承(6)和右轴承(18)中影响其正常工作，所述左隔磁环(7)和右隔磁环(17)选用不导磁的材料，如不锈钢、铝等；
所述左密封圈(9)、中间密封圈(13)和右密封圈(15)均选用O型橡胶密封圈；
所述左极靴(8)右侧、中间极靴(12)两侧、右极靴(16)左侧均设有限位凸台，为永磁体Ⅱ(10)和永磁体Ⅲ(14)提供轴向定位，永磁体Ⅱ(10)夹在左极靴(8)和中间极靴(12)之间，永磁体Ⅲ(14)夹在中间极靴(12)和右极靴(16)之间，所述左极靴(8)、中间极靴(12)和右极靴(16)选用导磁性能良好的材料，如2Cr13等；
所述转轴(1)在左极靴(8)、中间极靴(12)、右极靴(16)的对应位置设有若干极齿，极齿高度与转轴(1)外圆面平齐，优选的，左极齿和右极齿的个数为1～10个，中间极齿个数为2～20个；所述转轴(1)上开设的极齿与左极靴(8)、中间极靴(12)、右极靴(16)内圆面之间存在间隙，间隙处注有磁性液体(11)，间隙的取值范围为0.1～0.2mm，所述转轴(1)选用导磁性能良好的材料，如2Cr13等，所述磁性液体(11)根据被密封介质和使用环境的不同，选择不同基载液不同浓度的磁性液体(11)；
所述永磁体Ⅰ(4)、永磁体Ⅱ(10)8、永磁体Ⅲ(14)和永磁体Ⅳ(20)均选用钕铁硼材料，为轴向充磁型永磁环，且沿转轴(1)的轴向方向，永磁体Ⅱ(10)8和永磁体Ⅲ(14)的磁极极性相反；
所述外壳(2)选用不导磁的材料，如不锈钢、铝等。
所述左极靴(8)、左密封圈(9)、中间极靴(12)、中间密封圈(13)、右密封圈(15)、右极靴(16)与外壳(2)紧密接触构成密封；所述左轴承(6)、左隔磁环(7)、带左密封圈(9)的左极靴(8)、永磁体Ⅱ(10)、带中间密封圈(13)的中间极靴(12)、永磁体Ⅲ(14)、带右密封圈(15)的右极靴(16)、右隔磁环(17)、右轴承(18)套装在转轴(1)上，在左极靴(8)、中间极靴(12)、右极靴(16)与转轴(1)的间隙中注入足量的磁性液体(11)，构成磁性液体密封，防止被密封介质泄露，在转轴(1)上开设极齿，仅增加转轴(1)的加工难度，降低了左极靴(8)、中间极靴(12)和右极靴(16)的加工难度，也降低装置整体的加工安装难度；所述左内套筒(3)与带永磁体Ⅰ(4)的左外套筒(5)、带永磁体Ⅳ(20)的端盖(19)与右内套筒(22)配合构成两个迷宫密封，将迷宫密封设置在磁性液体密封两侧，在间隙中注入足量的磁性润滑脂或磁性润滑油(21)，并利用永磁体Ⅰ(4)和永磁体Ⅳ(20)产生的磁场将其束缚在间隙内以加强密封效果，避免被密封介质进入左轴承(6)同时避免外界杂质进入右轴承(18)。

Claims (6)

1.一种具有防污染功能的磁性液体组合密封装置，其特征在于，该装置包括：转轴(1)、外壳(2)、左内套筒(3)、永磁体Ⅰ(4)、左外套筒(5)、左轴承(6)、左隔磁环(7)、左极靴(8)、左密封圈(9)、永磁体Ⅱ(10)、磁性液体(11)、中间极靴(12)、中间密封圈(13)、永磁体Ⅲ(14)、右密封圈(15)、右极靴(16)、右隔磁环(17)、右轴承(18)、端盖(19)、永磁体Ⅳ(20)、磁性润滑脂或磁性润滑油(21)、右内套筒(22)；
构成该装置各部分之间连接：所述永磁体Ⅰ(4)和永磁体Ⅳ(20)分别安装在左外套筒(3)的左端面和端盖(19)的右端面上的对应环形凹槽内，构成带永磁体Ⅰ(4)的左外套筒(5)和带永磁体Ⅳ(20)的端盖(19)；所述左密封圈(9)、中间密封圈(13)、右密封圈(15)分别安装在左极靴(8)、中间极靴(12)、右极靴(16)的外圆面上的对应环形凹槽内，构成带左密封圈(9)的左极靴(8)、带中间密封圈(13)的中间极靴(12)、带右密封圈(15)的右极靴(16)；所述转轴(1)、左内套筒(3)、带永磁体Ⅰ(4)的左外套筒(5)、左轴承(6)、左隔磁环(4)、带左密封圈(9)的左极靴(8)、永磁体Ⅱ(10)、带中间密封圈(13)的中间极靴(12)、永磁体Ⅲ(14)、带右密封圈(15)的右极靴(16)、右隔磁环(17)、右轴承(18)、带永磁体Ⅳ(20)的端盖(19)、右内套筒(22)依次装入外壳(2)中；所述端盖(19)与外壳(2)采用螺钉连接，所述右内套筒(22)与转轴(1)采用紧定螺钉固定。
2.根据权利要求1所述的一种具有防污染功能的磁性液体组合密封装置，其特征在于：
所述左内套筒(3)的右端面和右内套筒(22)的左端面均设有环形凹槽，凹槽宽度大于永磁体Ⅰ(4)和永磁体Ⅳ(20)的厚度，所述永磁体Ⅰ(4)的左端面和永磁体Ⅳ(20)的右端面设有极齿，左内套筒(3)与带永磁体Ⅰ(4)的左外套筒(5)、带永磁体Ⅳ(20)的端盖(19)与右内套筒(22)配合安装，使得永磁体Ⅰ(4)和永磁体Ⅳ(20)刚好置于左内套筒(3)和右内套筒(22)的端面凹槽内且存在间隙，左内套筒(3)与左外套筒(5)、端盖(19)与右内套筒(22)间同样存在间隙，间隙处注有磁性润滑脂或磁性润滑油(21)。
3.根据权利要求1所述的一种具有防污染功能的磁性液体组合密封装置，其特征在于：
所述左隔磁环(7)和右隔磁环(17)设于外壳(2)的内壁上，左隔磁环(7)位于左轴承(6)和左极靴(8)之间，右隔磁环(17)位于右极靴(16)和右轴承(18)之间。
4.根据权利要求1所述的一种具有防污染功能的磁性液体组合密封装置，其特征在于：
所述左极靴(8)右侧、中间极靴(12)两侧、右极靴(16)左侧均设有限位凸台，永磁体Ⅱ(10)夹在左极靴(8)和中间极靴(12)之间，永磁体Ⅲ(14)夹在中间极靴(12)和右极靴(16)之间。
5.根据权利要求1所述的一种具有防污染功能的磁性液体组合密封装置，其特征在于：
所述转轴(1)在左极靴(8)、中间极靴(12)、右极靴(16)的对应位置处设有极齿，极齿高度与转轴(1)外圆面平齐，所述转轴(1)上开设的极齿与左极靴(8)、中间极靴(12)、右极靴(16)内圆面之间存在间隙，间隙处注有磁性液体(11)。
6.根据权利要求1所述的一种具有防污染功能的磁性液体组合密封装置，其特征在于：
所述永磁体Ⅰ(4)、永磁体Ⅱ(8)、永磁体Ⅲ(14)和永磁体Ⅳ(20)均为轴向充磁型永磁环，且沿转轴(1)的轴向方向，永磁体Ⅱ(8)和永磁体Ⅲ(14)的磁极极性相反。
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