CN113757385A - 使用具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封装置 - Google Patents

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刘嘉伟
李德才
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    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
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Abstract

本发明涉及一种使用具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封，包括外壳、隔磁环和永久磁铁环。本发明提出了一种新型磁流体密封，该结构解决了磁性液体密封经典结构存在的极齿因主轴轴向跳动而磕碰损坏的问题、大间隙下密封性能差的问题和极齿结构因尺寸微小而存在的安装困难和加工工艺差的问题，使得该密封技术成功应用于磁性液体密封的多种场合之中。

Description

使用具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封装置
技术领域
本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种使用轴向充磁永久磁铁环的磁流体密
封装置。
背景技术
磁流体密封是利用永磁体在密封间隙内产生的磁场力将磁流体牢牢固定在密封间隙内，使之能够抵抗两侧的压差，从而达到密封的效果。
经典磁流体密封对于高速旋转工况下，由于轴承内径公差而易产生主轴的跳动，易使常用的极齿结构磕碰而损坏，导致密封装置可靠性差、报废率高，而解决这一问题的方案大多是在经典齿形的基础上进行加厚极齿、加大密封间隙的改进，磁性液体密封耐压能力随着密封间隙的增加而显著下降，除此之外因极齿结构尺寸微小还存在着安装困难、加工工艺差等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用具有极齿结构的具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封装置，解决了磁性液体密封经典结构存在的极齿因主轴轴向跳动而磕碰损坏的问题、大间隙下密封性能差的问题和极齿结构因尺寸微小而存在的加工工艺差的问题，使得该密封技术成功应用于轴向跳动较大的场合中。
本专利针对大量磁性液体密封算例进行了有限元仿真，对仿真结果进行分析，提出了结构的合理设计方案。
本发明的技术方案如下：所述的一种使用具有极齿结构的具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封，包括外壳、隔磁环和永久磁铁环；其特征在于：所述的隔磁环和永久磁铁环设于外壳的内壁且套装于轴上，套装方式为隔磁环、永久磁铁环、隔磁环、永久磁铁环、隔磁环依次间隔套装于轴上，隔磁环和永久磁铁环的内圆面和轴轴段的外圆面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封，隔磁环的将磁化产生的磁力线聚集于密封间隙，磁环在环面上产生的磁场梯度使得磁流体形成O型密封圈，具有一定的耐压能力，永久磁铁环内圆面设有极齿结构，其中齿宽至少为0.5mm，齿高、齿距不小于齿宽尺寸，这样的结构借鉴了极齿结构同时还可以充分利用磁体的尖端效应在同样的轴向长度实现多级密封，显著的提高了密封能力。
所述的使用具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封，其特征在于：所述的隔磁环的内圆面、永久磁铁环的内圆面和轴轴段的外圆面之间的间隙大小为0.05～0.5mm。
所述的轴向通孔结构磁源的磁流体密封，其特征在于：所述的永久磁铁环(4)为轴向充磁型环形磁铁，邻近的永久磁铁环充磁方向相反，永久磁铁环的数量至少为1个，环厚至少为3mm，且环宽不大于环厚。
所述的使用具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封，其特征在于：所述的隔磁环位于两端环的外圆面和端面上于必要处设有环槽，所述的环槽内设有密封圈。
所述的隔磁环使用304不锈钢不导磁材料制成，永久磁铁环为隔磁环厚度厚度的1～5倍。
所述的使用具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封，其特征在于：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，所述的左轴承设于隔磁环和永久磁铁环左侧，与隔磁环接触；所述的右轴承设于隔磁环和永久磁铁环的右侧，与隔磁环接触。
附图说明
图1为本发明实施例提供的具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封的结构示意图；图中各序号标示及对应的名称如下：1-轴、2-外壳、3-隔磁环、4-永久磁铁环、5-右轴承、6-密封圈、7-右轴承、8-端盖、9-磁流体；图2为4-永久磁铁环的剖面视图；图3为密封间隙磁场强度分布图。
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，所述的一种使用具有极齿结构的具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封，包括外壳、隔磁环和永久磁铁环；其特征在于：所述的隔磁环和永久磁铁环设于外壳的内壁且套装于轴上，套装方式为隔磁环、永久磁铁环、隔磁环、永久磁铁环、隔磁环依次间隔套装于轴上，隔磁环和永久磁铁环的内圆面和轴轴段的外圆面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封，隔磁环的将磁化产生的磁力线聚集于密封间隙，磁环在环面上产生的磁场梯度使得磁流体形成O型密封圈，具有一定的耐压能力，永久磁铁环内圆面设有极齿结构，其中齿宽至少为0.5mm，齿高、齿距不小于齿宽尺寸。
所述的使用具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封，其特征在于：所述的隔磁环的内圆面、永久磁铁环的内圆面和轴轴段的外圆面之间的间隙大小为0.05～0.5mm，这样的结构借鉴了极齿结构同时还可以充分利用磁体的尖端效应在同样的轴向长度实现多级密封，显著的提高了密封能力。
所述的轴向通孔结构磁源的磁流体密封，其特征在于：所述的永久磁铁环为轴向充磁型环形磁铁，邻近的永久磁铁环充磁方向相反，永久磁铁环的数量至少为1个，环厚至少为3mm，且环宽不大于环厚。
所述的使用具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封，其特征在于：所述的隔磁环位于两端环的外圆面和端面上于必要处设有环槽，所述的环槽内设有密封圈。
所述的隔磁环使用304不锈钢不导磁材料制成，永久磁铁环为隔磁环厚度厚度的1～5倍。
所述的使用具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封，其特征在于：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，所述的左轴承设于隔磁环和永久磁铁环左侧，与隔磁环接触；所述的右轴承设于隔磁环和永久磁铁环的右侧，与隔磁环接触。

Claims (6)

1.一种使用具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封，包括外壳(2)、隔磁环(3)和永久磁铁环(4)；其特征在于：所述的隔磁环(3)和永久磁铁环(4)设于外壳(2)的内壁且套装于轴上，套装方式为隔磁环、永久磁铁环、隔磁环、永久磁铁环、隔磁环依次间隔套装于轴上，隔磁环(3)和永久磁铁环(4)的内圆面和轴(1)轴段的外圆面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体(9)进行密封，隔磁环的将磁化产生的磁力线聚集于密封间隙，磁环在环面上产生的磁场梯度使得磁流体形成O型密封圈，具有一定的耐压能力，永久磁铁环内圆面设有极齿结构，其中齿宽至少为0.5mm，齿高、齿距不小于齿宽尺寸，这样的结构借鉴了极齿结构同时还可以充分利用磁体的尖端效应在同样的轴向长度实现多级密封，显著的提高了密封能力。
2.如权利要求1所述的使用具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封，其特征在于：所述的隔磁环(3)和永久磁铁环(4)的内圆面和轴(1)轴段的外圆面之间的间隙大小为0.05～0.5mm。
3.如权利要求1所述的轴向通孔结构磁源的磁流体密封，其特征在于：所述的永久磁铁环(4)为轴向充磁型环形磁铁，邻近的永久磁铁环充磁方向相反，永久磁铁环数量至少为1个，环厚至少为3mm，且环宽不大于环厚。
4.如权利要求1所述的使用具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封，其特征在于：所述的隔磁环(3)位于两端环的外圆面和端面上于必要处设有环槽，所述的环槽内设有密封圈(6)。
5.如权利要求1所述的外壳(2)隔磁环(3)和端盖(8)使用304不锈钢不导磁材料制成，永久磁铁环的厚度大于隔磁环的厚度。
6.如权利要求1所述的使用具有极齿结构的轴向充磁永久磁铁环的磁流体密封，其特征在于：还包括左轴承(7)和右轴承(5)，所述的左轴承(7)和右轴承(5)分别套装于轴(1)上，所述的左轴承(7)设于隔磁环(3)和永久磁铁环(4)左侧，与隔磁环接触；所述的右轴承(5)设于隔磁环(3)和永久磁铁环(4)的右侧，与隔磁环接触。
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