CN113639046B - 磁性液体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁性液体密封装置，所述磁性液体密封装置包括壳体、转轴、轴套、第一套筒、多个极靴和永磁体，所述壳体内具有腔室，所述转轴可转动地设在所述腔室内，所述轴套套设在所述转轴上，所述轴套的外周设有环形凸起，所述环形凸起位于所述腔室内，所述第一套筒设在所述腔室内且套设在所述转轴上，所述第一套筒邻近所述第一环形凸起的端面上设有第一环槽，多个所述极靴均设在所述第一环槽内且在所述转轴的径向上间隔布置，所述极靴包括导磁刷丝，所述导磁刷丝与所述环形凸起在所述转轴的轴向上具有密封间隙，所述密封间隙内吸附有磁性液体，所述永磁体套设在所述转轴上。本发明的磁性液体密封装置具有密封性好、使用寿命长的特点。

Description

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，具体地，涉及一种磁性液体密封装置。

背景技术

磁性液体是一种纳米型功能性材料，主要成分包括表面活性剂、磁性纳米颗粒和基载液。通过合适的表面活性剂对颗粒进行修饰，即可使其均匀分散在基载液中，得到兼具磁场响应性与流动性的磁性液体。磁性液体密封是其在工业中最成熟的应用方式之一，其基本结构包括永磁体、加工有齿槽结构的极靴和磁性液体。在密封间隙内注入适量磁性液体，通过永磁体和极靴形成特定磁场分布，密封间隙内可形成多个“O”形液体密封圈，具有优秀的防泄漏能力和一定的耐压能力，同时密封寿命长、摩擦力矩低。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

磁性液体密封结构中的转轴会在轴向发生跳动，对极靴内的极齿造成损伤，降低磁性液体密封结构的使用寿命。相关技术中，磁性液体密封结构采用增大密封间隙保护极齿，但是增大密封间隙会影响密封效果，导致磁性液体流失，降低密封能力。另外，现有的带有导磁刷丝的磁性液体密封会发生因导磁刷丝弯曲程度过大而导致密封能力下降的现象。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种密封性好、使用寿命长、安全可靠的磁性液体密封装置。

根据本发明实施例的磁性液体密封装置包括壳体、转轴、轴套、第一套筒、多个极靴和永磁体，所述壳体内具有腔室，所述转轴可转动地设在所述腔室内，所述轴套套设在所述转轴上，所述轴套的外周设有环形凸起，所述环形凸起位于所述腔室内，所述第一套筒设在所述腔室内且套设在所述转轴上，所述第一套筒与所述壳体相连，所述第一套筒与所述环形凸起在所述转轴的轴向上依次布置，所述第一套筒邻近所述第一环形凸起的端面上设有第一环槽，多个所述极靴均设在所述第一环槽内且在所述转轴的径向上间隔布置，所述极靴包括导磁刷丝，所述导磁刷丝与所述环形凸起在所述转轴的轴向上具有密封间隙，所述密封间隙内吸附有磁性液体，所述永磁体套设在所述转轴上，所述永磁体在所述转轴的径向上位于相邻所述极靴之间。

根据本发明实施例的磁性液体密封装置通过在极靴内设置导磁刷丝，减小转轴的轴向跳动对极靴的损伤，具有密封性好、使用寿命长的特点。

在一些实施例中，所述环形凸起邻近所述第一套筒的端面上设有第二环槽，所述第二环槽与所述第一环槽在所述转轴的轴向上相对设置，所述导磁刷丝的至少部分位于所述第二环槽内，所述极靴与所述第二环槽的内壁间隔形成密封间隙。

在一些实施例中，所述导磁刷丝为多根，多根所述导磁刷丝在所述转轴的径向上依次排布。

在一些实施例中，所述第二环槽的内壁设有硬质防磨涂层，所述硬质防磨涂层厚度为0.01mm-3mm。

在一些实施例中，所述壳体包括筒体、第一端盖和第二端盖，所述第一端盖设在所述壳体的一端，所述第二端盖设在所述壳体的另一端，所述腔室形成在所述筒体内，所述转轴穿设在所述第一端盖和所述第二端盖上，所述极靴设在所述第一端盖和所述第二端盖之间。

在一些实施例中，所述磁性液体密封装置还包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承设在所述腔室内，所述第一轴承和所述第二轴承分别套设在所述转轴上且在所述转轴的轴向上间隔布置，所述第一轴承的外周面和所述第二轴承的外周面分别与所述壳体的内周面相接触，所述第一轴承和所述第二轴承位于所述第一套筒和所述第二端盖之间。

在一些实施例中，所述磁性液体密封装置还包括第二套筒，所述第二套筒设在所述腔室内且套设在所述转轴上，所述第二套筒位于所述第一轴承和所述第二轴承之间。

在一些实施例中，所述磁性液体密封装置还包括第一密封件和第二密封件，所述轴套的内周面与所述转轴的外周面相接触且所述轴套的内周面上设有第一凹槽，所述第一密封件设在所述第一凹槽内，所述第一套筒的外周面上设有第二凹槽，所述第二密封件设在所述第二凹槽内。

在一些实施例中，所述磁性液体密封装置还包括定位环，所述定位环设在所述转轴上且与所述轴套抵接，以止挡所述轴套沿所述转轴的轴向移动。

在一些实施例中，所述轴套、所述极靴均采用导磁材料制成，所述壳体采用非导磁材料制成。

附图说明

图1是根据本发明实施例的磁性液体密封装置的结构示意图。

图2是图1中A部分的放大示意图。

附图标记：

壳体1，筒体11，法兰部111，腔室112，第一端盖12，第二端盖13，转轴2，定位环21，轴套3，环形凸起31，第二环槽311，硬质防磨涂层3111,第一凹槽32，第一套筒4，第一环槽41，第二凹槽42，极靴5，极靴壳体51，导磁刷丝52，永磁体6，第一轴承7，第二轴承71，第二套筒8，第一密封件9，第二密封件91。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图1和图2描述根据本发明实施例的磁性液体密封装置。

根据本发明实施例的磁性液体密封装置包括壳体1、转轴2、轴套3、第一套筒4、多个极靴5和永磁体6。

壳体1内具有腔室112。如图1所示，壳体1的下端设有法兰部111，法兰部111上设有多个螺纹孔，法兰部111适于与外部设备相连。

转轴2可转动地设在腔室112内，轴套3套设在转轴2上，轴套3的外周设有环形凸起31，环形凸起31位于腔室112内。如图1所示，转轴2沿上下方向竖直穿过壳体1，且转轴2的上下两端伸出壳体1，环形凸起31的外周面与壳体1的内周面在左右方向上具有预设间隔。

第一套筒4设在腔室112内且套设在转轴2上，第一套筒4与壳体1相连，第一套筒4与环形凸起31在转轴2的轴向上(如图1所示的上下方向)依次布置，第一套筒4邻近第一环形凸起31的端面上设有第一环槽41，多个极靴5均设在第一环槽41内且在转轴2的径向上间隔布置，极靴5包括导磁刷丝52，导磁刷丝52与环形凸起31在转轴2的轴向上具有密封间隙，密封间隙内吸附有磁性液体，永磁体6套设在转轴2上，永磁体6在转轴2的径向上位于相邻极靴5之间。

如图1所示，在第一套筒4靠近转轴2的位置设有第一环槽41，第一环槽41的开口朝上，在第一环槽41内设有多个极靴5，多个极靴5在左右方向上间隔布置，在相邻极靴5之间设有永磁体6，极靴5由极靴壳体51和导磁刷丝52组成，极靴壳体51与第一环槽41相邻，在极靴壳体51内设有导磁刷丝52，导磁刷丝52的上端与环形凸起31相对布置且有一定的间隙，该间隙为密封间隙，密封间隙在上下方向上的尺寸为0-3mm，在密封间隙内存在磁性液体，磁性液体吸附在导磁刷丝52的上端。环形凸起31随转轴2转动，导磁刷丝52与环形凸起31的下端面发生相对运动，导磁刷丝52具有一定的柔性，当转轴2发生径向跳动时，导磁刷丝52可以发生偏转，从而在不影响密封效果的同时避免损伤极靴5。当转轴2发生轴向跳动时，导磁刷丝52可以避免极靴5与环形凸起31发生刚性碰撞，从而提高密封装置的安全性，延长使用寿命。

根据本发明实施例的磁性液体密封装置通过在极靴5内设置导磁刷丝52，减小转轴2的轴向跳动对极靴5的损伤，具有密封性好、使用寿命长的特点。

在一些实施例中，环形凸起31邻近第一套筒4的端面上设有第二环槽311，第二环槽311与第一环槽41在转轴2的轴向上相对设置，导磁刷丝52的至少部分位于第二环槽311内，导磁刷丝52与第二环槽311的内壁间隔形成密封间隙。

如图1和图2所示，在环形凸起31的下侧面上设有第二环槽311，导磁刷丝52的上部位于第二环槽311内，密封间隙形成在第二环槽311内，当环形凸起31转动时，第二环槽311可使导磁刷丝52不发生无序偏转，从而提高密封装置的密封性。

在一些实施例中，导磁刷丝52为多根，多根导磁刷丝52在转轴2的径向上依次排布。如图2所示，多根导磁刷丝52在左右方向上依次排布，多根导磁刷丝52的设置可提高转轴2发生径向跳动和轴向跳动时，密封间隙内磁性液体的稳定性，增强密封效果。

在一些实施例中，第二环槽311的内壁设有硬质防磨涂层3111，硬质防磨涂层3111厚度为0.01mm-3mm。

如图1和图2所示，导磁刷丝52直接与第二环槽311的内壁接触，在使用过程中，会对第二环槽311的内壁造成磨损，为减少磨损，提高第二环槽311的使用寿命，在第二环槽311的内壁上设有硬质防磨涂层3111。为保证防磨效果，硬质防磨涂层3111的最小厚度为0.01mm，硬质防磨涂层3111厚度过厚会影响密封间隙和第二密封间隙在上下方向上的尺寸，硬质防磨涂层3111的最大厚度为3mm，可以理解的，硬质防磨涂层3111的厚度一般为1mm，此时可以避免磨损造成密封间隙在上下方向上的尺寸发生变化，影响密封性。

在一些实施例中，壳体1包括筒体11、第一端盖12和第二端盖13，第一端盖12设在壳体1的一端，第二端盖13设在壳体1的另一端，腔室112形成在筒体11内，转轴2穿设在第一端盖12和第二端盖13上，极靴5设在第一端盖12和第二端盖13之间。

如图1所示，第一端盖12设在壳体1的上端，第一端盖12通过螺栓与筒体11上端相连，第二端盖13设在壳体1的下端，第二端盖13通过螺栓与筒体11下端相连，转轴2穿过第一端盖12和第二端盖13设置，筒体11内形成腔室112，具有易于安装的特点。

在一些实施例中，磁性液体密封装置还包括第一轴承7和第二轴承71，第一轴承7和第二轴承71设在腔室112内，第一轴承7和第二轴承71分别套设在转轴2上且在转轴2的轴向上间隔布置，第一轴承7的外周面和第二轴承71的外周面分别与壳体1的内周面相接触，第一轴承7和第二轴承71位于第一套筒4和第二端盖13之间。

如图1所示，在第一套筒4和第二端盖13之间从上到下依次设有第一轴承7和第二轴承71，第一轴承7和第二轴承71在上下方向上间隔布置，在上下方向上对转轴22产生多点支撑，减少转轴2在转动时产生的径向跳动，从而减少环形凸起31在左右方向上的移动，提高密封间隙内磁性液体的密封效果。

在一些实施例中，磁性液体密封装置还包括第二套筒8，第二套筒8设在腔室112内且套设在转轴2上，第二套筒8位于第一轴承7和第二轴承71之间。如图1所示，在第一轴承7和第二轴承71之间设有第二套筒8，第二套筒8的外周面与壳体1的内周面相接触，第二套筒8的内周面与转轴2的外周面在左右方向上具有预设间隙。

本发明实施例的磁性液体密封装置，通过设置第二套筒8能够提高磁性液体密封装置的同轴度，减少转轴2的径向跳动，提高磁性液体密封装置的密封性和使用寿命。

在一些实施例中，磁性液体密封装置还包括第一密封件9和第二密封件91，轴套3的内周面与转轴2的外周面相接触且轴套3的内周面上设有第一凹槽32，第一密封件9设在第一凹槽32内，第一套筒4的外周面上设有第二凹槽42，第二密封件91设在第二凹槽42内。

如图1所示，在轴套3上设有第一凹槽32，第一凹槽32内设有第一密封件9，第一密封件9增强轴套3与转轴2之间的密封效果，在第一套筒4的外周面设有第二密封件91，第二密封件91增强第一套筒4与筒体11之间的密封效果，通过设置第一密封件9和第二密封件91，本发明实施例中的磁性液体密封装置的密封性能进一步提高。

在一些实施例中，磁性液体密封装置还包括定位环21，定位环21设在转轴2上且与轴套3抵接，以止挡轴套3沿转轴2的轴向移动。

如图1所示，转轴2上设有定位环21，定位环21与轴套3的上端面抵接，以阻止轴套3向上移动，定位环21与转轴2为一体式结构。

本发明实施例的磁性液体密封装置，通过设置定位环21，能够使轴套3不在上下方向上移动，从而保证密封间隙在上下方向上的尺寸，提高密封性。

在一些实施例中，轴套3、极靴5均采用导磁材料制成，壳体1采用非导磁材料制成。

轴套3和极靴5均采用导磁材料制成，以保证磁场的稳定，从而使密封效果稳定，具体的轴套3和极靴5的材料为2Cr13，可以理解的是，本申请中的轴套3和极靴5的材料并不限于此，例如还可以是1Cr13。壳体1采用非导磁材料制成，可避免影响磁场稳定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种磁性液体密封装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内具有腔室；

转轴，所述转轴可转动地设在所述腔室内；

轴套，所述轴套套设在所述转轴上，所述轴套的外周设有环形凸起，所述环形凸起位于所述腔室内；

第一套筒，所述第一套筒设在所述腔室内且套设在所述转轴上，所述第一套筒与所述壳体相连，所述第一套筒与所述环形凸起在所述转轴的轴向上依次布置，所述第一套筒邻近所述环形凸起的端面上设有第一环槽；

多个极靴，多个所述极靴均设在所述第一环槽内且在所述转轴的径向上间隔布置，所述极靴包括导磁刷丝，所述导磁刷丝与所述环形凸起在所述转轴的轴向上具有密封间隙，所述密封间隙内吸附有磁性液体；

永磁体，所述永磁体套设在所述转轴上，所述永磁体在所述转轴的径向上位于相邻所述极靴之间。

2.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述环形凸起邻近所述第一套筒的端面上设有第二环槽，所述第二环槽与所述第一环槽在所述转轴的轴向上相对设置，所述导磁刷丝的至少部分位于所述第二环槽内，所述导磁刷丝与所述第二环槽的内壁间隔形成密封间隙。

3.根据权利要求2所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述导磁刷丝为多根，多根所述导磁刷丝在所述转轴的径向上依次排布。

4.根据权利要求3所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述第二环槽的内壁设有硬质防磨涂层，所述硬质防磨涂层厚度为0.01mm-3mm。

5.根据权利要求4所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述壳体包括筒体、第一端盖和第二端盖，所述第一端盖设在所述壳体的一端，所述第二端盖设在所述壳体的另一端，所述腔室形成在所述筒体内，所述转轴穿设在所述第一端盖和所述第二端盖上，所述极靴设在所述第一端盖和所述第二端盖之间。

6.根据权利要求5所述的磁性液体密封装置，其特征在于，还包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承设在所述腔室内，所述第一轴承和所述第二轴承分别套设在所述转轴上且在所述转轴的轴向上间隔布置，所述第一轴承的外周面和所述第二轴承的外周面分别与所述壳体的内周面相接触，所述第一轴承和所述第二轴承位于所述第一套筒和所述第二端盖之间。

7.根据权利要求6所述的磁性液体密封装置，其特征在于，还包括第二套筒，所述第二套筒设在所述腔室内且套设在所述转轴上，所述第二套筒位于所述第一轴承和所述第二轴承之间。

8.根据权利要求7所述的磁性液体密封装置，其特征在于，还包括第一密封件和第二密封件，所述轴套的内周面与所述转轴的外周面相接触且所述轴套的内周面上设有第一凹槽，所述第一密封件设在所述第一凹槽内，所述第一套筒的外周面上设有第二凹槽，所述第二密封件设在所述第二凹槽内。

9.根据权利要求8所述的磁性液体密封装置，其特征在于，还包括定位环，所述定位环设在所述转轴上且与所述轴套抵接，以止挡所述轴套沿所述转轴的轴向移动。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述轴套、所述极靴均采用导磁材料制成，所述壳体采用非导磁材料制成。

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