CN113374871B - 一种具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置 - Google Patents

一种具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置 Download PDF

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Abstract

本文提供一种具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置，包括主轴、外套、左第一梯形动静环、左内外永磁体环对、左第二梯形动静环、左轴承、左隔套、中间内外永磁体环对、中间梯形动静环、左极靴、磁源永磁体、右极靴、右梯形动静环、右隔套、右内外永磁体环、导磁轴套、非导磁调整垫圈。梯形环可以使磁性杂质在离心力作用下爬升到外永磁体环和内永磁体环磁场强度较大的部位，从而吸附住磁性杂质，不污染被密封环境和磁性液体不受破坏。本发明解决了现有密封装置存在磁流体发生损失进入被密封环境和磁流体被其他磁性杂质破坏稳定性的问题，能够过滤磁性杂质的磁流体密封装置，使得磁性液体密封技术应用在高转速、清洁度要求高的领域。

Description

一种具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置
技术领域
本发明涉及机械工程密封领域，特别涉及一种具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置。
背景技术
磁流体是纳米级磁性微粒在水、油类、酯类、醚类等液体中进行稳定分散的胶态液体，具有超顺磁性。磁流体具有在磁场作用下，既不沉降和凝聚又能使其本身承受磁性，可以被磁铁吸引的特性。磁流体密封是由外加磁场在极靴与轴套之间形成强磁场，从而将磁流体牢牢地吸附住，形成类似O形圈的液体环，达到密封的要求。在磁流体密封应用在高转速条件或高温条件下，磁流体由于受到较强离心力或磁场强度变弱，磁流体会发生部分损失；应用场合要求被密封环境保持高的清洁度，需要避免磁性杂质的污染。同时，防止机械杂质(主要是铁粉杂质)进入磁流体，破坏磁流体内部的稳定性，导致密封寿命下降。本发明的目的是提供一种过滤磁性杂质的磁流体密封装置，从而解决现有密封装置存在磁流体发生损失进入被密封环境及破坏轴承和磁流体被其他磁性杂质破坏稳定性的问题，使得磁性液体密封技术应用在高转速、清洁度要求高的领域。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置。该装置能够解决现有密封装置存在磁流体发生损失进入被密封环境及破坏轴承和磁流体被其他磁性杂质破坏稳定性的问题，能够过滤磁性杂质的磁流体密封装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置，包括主轴、外套、左第一梯形动静环、左内外永磁体环对、左第二梯形动静环、左轴承、左隔套、中间内外永磁体环对、中间梯形动静环、左极靴、磁源永磁体、右极靴、右梯形动静环、右隔套、右内外永磁体环、导磁轴套、非导磁调整垫圈、密封圈。所述的主轴在外套中心旋转；所述左轴承、右轴承设在密封区域的极靴的左右两端；
进一步，所述左极靴和右极靴连接于外套内壁，左极靴和右极靴内周壁上开有极齿，每个极齿的齿顶并与导磁轴套外表面间有间隙，与磁源永磁体构成磁回路，吸附磁性液体，起到密封作用，所述的磁源永磁体轴向充磁；所述左极靴和右极靴处设有密封圈；所述导磁轴套安装于主轴上；所述极靴上开有极齿的个数为10～20个，极齿的齿顶与轴套外壁的间隙为0.1mm～2mm。
进一步，所述左第一梯形静环、左第二梯形静环安装于外壳的内壁上；所述的左第一梯形动环、左第二梯形动环安装于主轴上，左第一梯形静环与左第一梯形动环、左第二梯形静环与左第二梯形动环相互对应；所述左第一梯形动静环斜面左旋，左第二梯形动静环斜面右旋；梯形环可以使磁性杂质在离心力作用下爬升到左外永磁体环、左内永磁体环磁场强度较大的部位，从而吸附住磁性杂质，不污染被密封环境和磁性液体不受破坏；所述左内外永磁体环径向充磁；进一步，所述当被密封环境内部有存在有磁性杂质时，避免了磁性杂质进入右侧左轴承及磁流体密封区域，起到过滤磁性杂质的作用。
进一步，所述中间外永磁体环、中间梯形静环、右外永磁体环、右梯形静环安装于外壳的内壁上，所述中间内永磁体环、中间梯形动环、右内永磁体环、右梯形动环连接于主轴上，所述中间内外永磁体环、中间梯形动静环位于左极靴的左侧；所述右梯形动静环、右内外永磁体环安装于右极靴的右侧；所述中间内永磁体环与中间外永磁体环相互对应，右外永磁体环与右内永磁体环相互对应；且径向充磁，磁极方向一致；所述中间梯形动环与中间梯形静环相互对应，且斜面右旋；所述右梯形静环与右梯形静环相互对应，且斜面左旋。
进一步，所述中间梯形动静环与内外永磁铁对的过滤安装能够防止左极靴损失的磁流体进入被密封环境，在离心力作用下磁性杂质沿右旋斜面运动到中间内外永磁体磁场强度高的部位，保证了被密封环境的高清洁度，同时也保护了左轴承稳定运行。
进一步，所述右梯形动静环与内外永磁铁对的过滤安装能够过滤右极靴损失的磁流体或右端的磁性杂质，在离心力作用下磁性杂质沿左旋斜面被吸附到右内外永磁体磁场强度高的部位，从而避免了磁性杂质进入右轴承的污染轴承的现象。
最后，所述每个梯形动静环的斜面与水平方向的夹角α为15°～20°，梯形动静环的厚度d为3mm～5mm。
本发明取得的有益效果在于：提供了一种具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置，本发明通过在左轴承的内部安装梯形动静环和径向充磁的内外永磁对，有效吸附被密封介质中磁性杂质，防止进入密封区域破坏磁流体稳定性。同时磁流体密封区域两侧的中间梯形动静环与中间内外永磁体对、右梯形动静环与右内外永磁铁对，能够防止过大离心力作用或高温下损失的磁流体进入被密封区域和对左右轴承保护效果，提高了密封寿命。
附图说明
图1为本发明实施例提供的具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置的整体结构示意图
图2左梯形动静环与左内外永磁铁对的过滤安装示意图
图3中间梯形动静环与内外永磁铁对的过滤安装示意图
图4右梯形动静环与内外永磁铁对的过滤安装示意图
图5梯形动静环及磁性杂质的运动方向示意图
附图标记为：
1--主轴 2--外套 3--左第一梯形动环 4--左第一梯形静环 5--左内永磁体环
6--左外永磁体环 7--左第二梯形静环 8--左第二梯形动环 9--左轴承
10--左隔套 11--中间外永磁体环 12--中间内永磁体环
13--中间梯形静环 14--中间梯形动环 15--左极靴 16--磁源永磁体
17--右极靴 18--右梯形静环 19--右外永磁体环 20--右隔套
21--右内永磁体环 22--右梯形动环 23-导磁轴套
24--非导磁调整垫圈 25--密封圈 26--挡圈 27--右轴承
具体实施方式
为了方便本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
如图1所示，一种过滤磁性杂质的磁流体密封装置，包括主轴1、外套2、左第一梯形动环3、左第一梯形静环4、左内永磁体环5、左外永磁体环6、左第二梯形静环7、左第二梯形动环8、左轴承9、左隔套10、中间外永磁体环11、中间内永磁体环12、中间梯形静环13、中间梯形动环14、左极靴15、磁源永磁体16、右极靴17、右梯形静环18、右外永磁体环19、右隔套20、右内永磁体环21、右梯形动环22、导磁轴套23、非导磁调整垫圈24、密封圈25、挡圈26。
在本实施例中，该用于对具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置的安装及工作方式如下：
第一步，左第一梯形静环4、左外永磁体环6、左第二梯形静环7安装于外壳2的内壁上；所述的左第一梯形动环3、左内永磁体环5、左第二梯形动环8安装于主轴1上，左第一梯形静环4与左第一梯形动环3、左外永磁体环6与左内永磁体环5、左第二梯形静环7与左第二梯形动环8相互对应；所述左第一梯形动静环斜面左旋，左第二梯形动静环斜面右旋；
第二步，所述左轴承9安装于左第二梯形动静环的右端面上，中间外永磁体环11、中间梯形静环13安装于外壳2上，中间内永磁体环12、中间梯形动环14套装于主轴1上，且左轴承9与中间内外永磁体环12、11间设有隔套10，防止轴承受右侧永磁体的磁场影响；所述中间梯形动环14与中间梯形静环13对应，且梯形斜面右旋；磁性杂质在离心力作用下沿斜面运动到中间内外永磁表面被吸附，能够防止进入被密封环境；
第三步，所述密封圈25分别装于左极靴15和右极靴17的密封槽中形成带有密封圈的极靴，并安装于外壳2上，保证了极靴与外壳2间的密封，左极靴15和右极靴17的中间安装有磁源永磁体16，极靴上的极齿齿顶与安装于主轴1的导磁轴套23留有密封间隙，间隙中充入磁流体，左极靴15、磁源永磁体16、右极靴17与导磁轴套23形成的磁回路吸附磁流体进行密封；所述磁源永磁体16轴向充磁；中间梯形静环13与左极靴15中间、右极靴17与右梯形静环18之间装有非导磁调整垫圈24，防止极靴的磁场对梯形静环产生影响，保证中间梯形动环和右梯形动环的稳定运转。
第四步,所述右梯形静环18、右外永磁体19安装于外壳2的内壁上，右内永磁体21、右梯形动环22安装于主轴1上，右内外永磁体的右端面安装右隔套20，防止磁场对右轴承27产生影响；所述右梯形静环18与右梯形动环22相对应，且梯形斜面左旋，在离心力作用下磁性杂质沿左旋斜面被吸附到右内外永磁体磁场强度高的部位，从而避免了磁性杂质进入右轴承的污染轴承的现象。
如图2所示，所述左第一梯形静环2与左第一梯形动环3、左第二梯形静环7与左第二梯形动环8相互对应；所述左第一梯形动静环2、3斜面左旋，左第二梯形动静环斜面8、7右旋；梯形环斜面可以使磁性杂质在离心力作用下爬升到左外永磁体环6、左内永磁体环5磁场强度较大的部位，从而吸附住磁性杂质，不污染被密封环境和磁性液体不受破坏；所述左内外永磁体环径向充磁，且磁极方向一致；进一步，所述当被密封环境内部有存在有磁性杂质时，避免了磁性杂质进入右侧左轴承及磁流体密封区域，起到过滤磁性杂质的作用。
如图3所示，所述中间梯形动环14与中间梯形静环13相互对应，且斜面右旋，中间内永磁体环12与中间外永磁体环11相对应，且磁极方向一致，中间梯形动静环与内外永磁铁对的过滤安装能够防止左极靴损失的磁流体进入被密封环境，在离心力作用下磁性杂质沿右旋斜面运动到中间内外永磁体磁场强度高的部位，保证了被密封环境的高清洁度，同时也保护了左轴承稳定运行；中间内外永磁体环的左侧安装隔套10，防止磁场对左轴承9产生影响。
如图4所示，所述右外永磁体环19与右内永磁体环21相互对应，且磁极方向一致，右梯形静环18与右梯形静环22相互对应，且斜面左旋，右内外永磁体环的右端面安装隔套20，过滤右极靴损失的磁流体，在离心力作用下磁性杂质沿左旋斜面被吸附到右内外永磁体磁场强度高的部位，从而避免了磁性杂质进入右轴承的污染轴承的现象。
如图5所示，离心力作用下磁性杂质沿左旋梯形斜面、右旋梯形斜面爬升轨迹，所述每个梯形动静环的斜面与水平方向的夹角α为15°～20°，梯形动静环的厚度d为3mm～5mm。
所述左内外永磁体环、中间内外永磁体环、右内外永磁体环，磁源永磁体选用铷铁硼材料，且磁源永磁体轴向充磁，其他均为径向充磁，且磁极方向一致，内外永磁环径向间隙为2mm～5mm。

Claims (7)

1.一种具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置，其特征在于：该装置包括主轴(1)、外套(2)、左第一梯形动环(3)、左第一梯形静环(4)、左内永磁体环(5)、左外永磁体环(6)、左第二梯形静环(7)、左第二梯形动环(8)、左轴承(9)、左隔套(10)、中间外永磁体环(11)、中间内永磁体环(12)、中间梯形静环(13)、中间梯形动环(14)、左极靴(15)、磁源永磁体(16)、右极靴(17)、右梯形静环(18)、右外永磁体环(19)、右隔套(20)、右内永磁体环(21)、右梯形动环(22)、导磁轴套(23)、非导磁调整垫圈(24)、密封圈(25)、挡圈(26)，其特征在于：左第一梯形静环(4)、左外永磁体环(6)、左第二梯形静环(7)安装于外壳(2)的内壁上；所述的左第一梯形动环(3)、左内永磁体环(5)、左第二梯形动环(8)安装于主轴(1)上；
所述左轴承(9)安装于左第二梯形动静环的右端面上，中间外永磁体环(11)、中间梯形静环(13)安装于外壳(2)上，中间内永磁体环(12)、中间梯形动环(14)套装于主轴(1)上，且左轴承(9)与中间内外永磁体环(12)、(11)间设有左隔套(10)；
所述密封圈(25)分别装于左极靴(15)和右极靴(17)的密封槽中形成带有密封圈的极靴，并安装于外壳(2)上，保证了极靴与外壳(2)间的密封，左极靴(15)和右极靴(17)的中间安装有磁源永磁体(16)，极靴上的极齿齿顶与安装于主轴(1)的导磁轴套(23)留有密封间隙，间隙中充入磁流体，左极靴(15)、磁源永磁体(16)、右极靴(17)与导磁轴套(23)形成的磁回路吸附磁流体进行密封；
所述中间梯形静环(13)与左极靴(15)中间、右极靴(17)与右梯形静环(18)之间装有非导磁调整垫圈(24)，挡圈(26)安装于导磁轴套(23)的左右两端；
所述右梯形静环(18)、右外永磁体(19)安装于外壳(2)的内壁上，右内永磁体(21)、右梯形动环(22)安装于主轴(1)上，右内外永磁体的右端面安装右隔套(20)，防止磁场对右轴承(27)产生影响。
2.根据权利要求1所述的一种具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置，其特征在于：左第一梯形静环(4)与左第一梯形动环(3)、左外永磁体环(6)与左内永磁体环(5)、左第二梯形静环(7)与左第二梯形动环(8)相互对应；所述左第一梯形动静环斜面左旋，左第二梯形动静环斜面右旋。
3.根据权利要求1所述的一种具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置,其特征在于：所述中间梯形动环(14)与中间梯形静环(13)对应，且梯形斜面右旋；磁性杂质在离心力作用下沿斜面运动到中间内外永磁表面被吸附，能够防止进入被密封环境。
4.根据权利要求1所述的一种具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置，其特征在于：所述磁源永磁体(16)轴向充磁；中间梯形静环(13)与左极靴(15)中间、右极靴(17)与右梯形静环(18)之间装有非导磁调整垫圈(24)，防止极靴的磁场对梯形静环产生影响，保证中间梯形动环和右梯形动环的稳定运转。
5.根据权利要求1所述的一种具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置，所述右梯形静环(18)与右梯形动环(22)相对应，且梯形斜面左旋，在离心力作用下磁性杂质沿左旋斜面被吸附到右内外永磁体磁场强度高的部位，从而避免了磁性杂质进入右轴承的污染轴承的现象。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置，其特征在于每个梯形动静环的斜面与水平方向的夹角α为15°～20°，梯形动静环的厚度d为3mm～5mm。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种具有过滤磁性杂质的磁流体密封装置，其特征在于所述左内外永磁体环、中间内外永磁体环、右内外永磁体环，磁源永磁体选用铷铁硼材料，且磁源永磁体轴向充磁，其他均为径向充磁，且磁极方向一致，内外永磁体环径向间隙均为2mm～5mm。
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