CN114110171B - 磁性液体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁性液体密封装置，包括壳体、转轴、磁性液体密封组件及轴承组；壳体由非导磁材料制成，包括容腔及位于容腔端部且可拆卸的端盖；转轴能够导磁，转轴贯穿容腔及端盖，容腔包括相互连通的第一容腔和第二容腔，转轴包括第一轴部及与第一轴部连接的第二轴部，磁性液体密封组件安装于第一轴部并固定于第一容腔内，轴承组安装于第二轴部并固定于第二容腔内，磁性液体密封组件与轴承组间隔设置，由于磁性液体密封组件及轴承组安装于不同轴部并固定于不同的容腔内，因此可以很容易将磁性液体密封组件做大及将安装磁性液体密封组件的第一轴部的轴径做小，从而能够提高所述磁性密封装置的密封性能和耐压性能。

Description

磁性液体密封装置

技术领域

本发明属于机械工程密封领域，尤其涉及一种磁性液体密封装置。

背景技术

磁性液体是一种兼具液体的流动性与固体磁场材料对磁场的响应特性的一种新型功能材料，其在工程领域有着广泛的应用，而磁性液体密封是其最重要的应用之一。相较于传统密封，磁性液体密封具有零泄露、可靠性高、磨损低、寿命长等优点，因此，在多个领域都有着非常重要且不可替代的作用，尤其是在密封气体的情况下，其可靠性非常高。

磁性液体密封的时候，其密封能力很大程度上取决于永磁体的大小和密封处的线速度，在气体条件相同的情况下，永磁体体积越大则密封间隙处的磁场强度越大，密封效果越好；密封间隙处的轴径越小则磁性液体工作时的线速度越小，磁性液体耐压能力就越大，也就是说，永磁体越大且安装永磁体的轴径越小，越利于密封和耐压。

图1为现有技术中磁性液体密封装置的结构示意图，该磁性液体密封装置100包括壳体11、转轴12、第一轴承13、第二轴承14及磁性液体密封组件15。所述转轴12贯穿所述壳体11，所述第一轴承13、磁性液体密封组件15及所述第二轴承14依次安装于所述转轴12上并固定于所述壳体11内。所述磁性液体密封组件15包括第一极靴151、第二极靴152、永磁体153及磁性液体154，所述第一极靴151及第二极靴152安装于所述转轴12上，所述永磁体153抵靠于所述第一极靴151与所述第二极靴152之间，所述磁性液体154位于所述第一极靴151与所述转轴12之间及所述第二极靴152与所述转轴12之间。

由于所述磁性液体密封组件15位于所述第一轴承13及所述第二轴承14之间，如果要增大所述永磁体153，则需要增大所述第一轴承13与所述第二轴承14的尺寸，如此可能需要采用非标件的轴承，这样势必提高了制造难度和制造成本；另一方面，如果减小所述转轴12上安装所述第一极靴151和所述第二极靴152的轴径使得其小于安装所述第一轴承13与所述第二轴承14的轴径，则无法将所述第一极靴151与所述第二极靴152安装入指定位置；除此以外，在拆卸所述磁性液体密封组件15时，需要先拆卸所述第一轴承13或第二轴承14，如此，剩下的单个轴承难以保证稳定的支撑，可能会出现所述磁性液体密封组件15因强磁场作用碰撞所述转轴12而造成损伤。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够具有较好密封效果且较强耐压能力的磁性液体密封装置。

一种磁性液体密封装置，包括壳体、转轴、磁性液体密封组件及轴承组；所述壳体由非导磁材料制成，包括容腔及位于所述容腔端部且可拆卸的端盖；所述转轴能够导磁，所述转轴贯穿所述容腔及所述端盖，所述容腔包括相互连通的第一容腔和第二容腔，所述转轴包括第一轴部及与所述第一轴部连接的第二轴部，所述磁性液体密封组件安装于所述第一轴部并固定于所述第一容腔内，所述轴承组安装于所述第二轴部并固定于所述第二容腔内，所述磁性液体密封组件与所述轴承组间隔设置。

由于磁性液体密封组件套设于所述第一轴部并固定于所述第一容腔内，所述轴承组套设于所述第二轴部并固定于所述第二容腔内，因此，可以将所述磁性液体密封组件中永磁体做大，同时将第二轴部的轴径做小，这样，不但能够增加密封效果及耐压能力，还不会出现因磁性密封组件位于轴承组内而无法安装的情况；另外，由于所述磁性液体密封组件与所述轴承组位于不同的轴部，在拆卸所述磁性液体密封组件时，所述轴承组能够保持稳定的支撑，避免所述磁性液体密封组件在拆卸过程中因强磁场作用下碰撞转轴而造成损伤。

进一步地，所述第一容腔的径向尺寸大于所述第二容腔的径向尺寸。

进一步地，所述第一轴部的直径小于所述第二轴部的直径。

进一步地，所述磁性液体密封组件包括第一极靴、第二极靴、永磁体及磁性液体，所述第一极靴、所述第二极靴及所述永磁体安装于所述第一轴部，所述永磁体被夹持于所述第一极靴与所述第二极靴之间，所述第一极靴及所述第二极靴均与所述第一轴部之间形成有间隙，所述磁性液体吸附于所述间隙内，所述间隙的间距为0.1-0.3mm。

进一步地，所述第一极靴与所述第二极靴的相同侧均开设有便于拆卸的螺纹孔。

进一步地，所述第一极靴和所述第二极靴的外周侧均设置有密封件。

进一步地，所述密封件包括第一密封圈及第二密封圈，所述第一极靴的外周侧开设有第一凹槽，所述第二极靴的外周侧开设有第二凹槽，所述第一密封圈安装于所述第一凹槽内，所述第二密封圈安装于所述第二凹槽内。

进一步地，所述轴承组包括安装于所述第二轴部的第一轴承及第二轴承，所述转轴还位于所述第二轴部上且与所述第二轴部同轴的第三轴部，所述第三轴部间隔所述第一轴承及所述第二轴承，所述第三轴部的轴径大于所述第二轴部的轴径。

进一步地，还包括由非导磁材料制成的套筒，所述套筒包括间隔设置的第一套筒和第二套筒，所述第一套筒抵靠于所述端盖与所述磁性液体密封组件之间，和/或所述第二套筒抵靠于所述轴承组与所述磁性液体密封组件之间。

本发明提供的磁性液体密封装置中，所述磁性液体密封组件及所述轴承组安装于不同且不交叠的轴部，并固定于不同的容腔内，因此可以很容易将所述磁性液体密封组件做大及将安装所述磁性液体密封组件所述第一轴部的轴径做小，从而能够提高所述磁性密封装置的密封性能和耐压性能；除此以外，在拆卸所述磁性液体密封组件过程中，由于所述轴承组能够保持稳定的支撑，从而避免所述磁性液体密封组件在拆卸过程中因强磁场作用下碰撞转轴而造成损伤。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术中磁性液体密封装置的结构示意图；

图2是本发明较佳实施方式的磁性液体密封装置的结构示意图；

图3是图2中III部分的局部放大图。

具体实施方式

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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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。

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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参考图2，本发明提供的较佳实施方式的磁性液体密封装置200，包括壳体20、转轴30、磁性液体密封组件40及轴承组50。所述转轴30贯穿所述壳体20，所述磁性液体密封组件40和所述轴承组50安装于所述转轴30上并固定于所述壳体20内。

所述壳体20由非导磁材料制成，具有容腔及位于容腔端部可拆卸的端盖。具体地，所述壳体20包括第一端盖21、第二端盖22、外壳23及容腔24，所述第一端盖21及所述第二端盖22可拆卸地安装于所述外壳23的端部，所述容腔24由所述第一端盖、所述第二端盖22及所述外壳23合围而成。

所述容腔24包括相互连通的第一容腔241和第二容腔242，所述第一容腔241用以固定所述磁性液体密封组件40，所述第二容腔242用以固定所述轴承组50，所述第一容腔241的径向尺寸大于所述第二容腔242的径向尺寸。需要说明的是，此处所述定义的“相互连通”是指所述第一容腔241与所述第二容腔242连通但不交叠。

所述第一端盖21可覆盖所述第一容腔241，所述第二端盖242可覆盖所述第二容腔242，所述转轴30可贯穿所述第一端盖21、所述第二端盖22、所述第一容腔241及所述第二容腔242。

需要说明的是，虽然在本实施方式中，所述第一端盖21可拆卸地安装于所述第一容腔241的端部，所述第二端盖22可拆卸地安装于所述第二容腔242的端部，但在其它实施方式中，可以仅设置一个可拆卸的端盖，比如可以仅设置所述第一端盖21可拆卸，而所述第二端盖22可以与所述外壳23一体成型，如此，一方面能保证可以通过拆卸所述第一端盖21安装如所述转轴30、所述磁性密封组件40及所述轴承组50等元件；另一方面，由于所述第二端盖22与所述外壳23一体成型，其特征更稳定，且在安装时能够节省一个端盖的固定，安装更方便。

所述壳体20还包括设置于所述外壳23外周侧的法兰组件25，以便于所述磁性液体密封装置200的固定。

所述转轴30能够导磁，可以采用导磁材料制成。所述转轴30包括用以安装所述磁性液体密封组件40的第一轴部31及用以安装所述轴承组50的第二轴部32，所述第一轴部31的直径小于所述第二轴部32的直径。所述转轴30还包括第三轴部33，所述第三轴部32位于所述第二轴部32上，并与所述第二轴部32同轴，所述第三轴部33的直径大于所述第二轴部32的直径。所述第三轴部33可以是与所述第二轴部32相同的轴体，也可以是套设于所述第二轴部32上的环形间隔件。

请同时参考图3，所述磁性液体密封组件40包括第一极靴41、第二极靴42、永磁体43及磁性液体44，所述第一极靴41、所述第二极靴42及所述永磁体43均可套设于所述转轴30的所述第一轴部31上。当所述第一极靴41、所述第二极靴42及所述永磁体43套设于所述第一轴部31并固定于所述第一容腔241内时，所述永磁体43被夹持于所述第一极靴41与所述第二极靴42之间，所述第一极靴411及所述第二极靴412均与所述第一轴部31之间形成有间隙，所述间隙的间距为0.1-0.3mm，所述磁性液体44吸附于所述间隙内。具体地，所述第一极靴41及所述第二极靴42朝向所述第一轴部31的内周侧均设置有多个极齿，所述磁性液体44被吸附于所述多个极齿与所述第一轴部31之间。

为了进一步提高密封效果，所述磁性液体组件40还包括多个设置于所述第一极靴41及所述第二极靴42外周侧的密封件45，具体地，所述多个密封件45包括第一密封圈451及第二密封圈452。所述第一极靴41的外周侧开设有第一凹槽411，所述第二极靴42的外周侧开设有第二凹槽421，所述第一密封圈451安装于所述第一凹槽411内，所述第二密封圈452安装于所述第二凹槽421内。

需要说明的是，本实施方式中所述磁性液体密封组件40具有两个极靴，本领域技术人员应当理解，所述磁性液体密封组件40可以包括更多数量的极靴，如三个，所述极靴的数量并不影响本方案的实施。

为了便于所述第一极靴41和所述第二极靴42的拆卸，所述第一极靴41和所述第二极靴42的相同侧还开设有螺纹孔，所述第一极靴41上开设有第一螺纹孔412，所述第二极靴42上开设有第二螺纹孔422。

所述轴承组50包括第一轴承51及第二轴承52，所述第一轴承51和所述第二轴承52可安装于所述第二轴部32上并通过所述第三轴部33间隔。在其它实施方式中，所述轴承组50可以具有更多数量的轴承，如三个或者四个等。

所述磁性液体密封装置200还可以包括多个由非导磁材料制成的套筒60，所述多个套筒60包括第一套筒61和第二套筒62。

组装时，将所述第一轴承51和所述第二轴承52套设于所述第二轴部32，所述第三轴部33位于所述第一轴承51与所述第二轴承52之间，所述第一轴承51及所述第二轴承52抵靠所述第三轴部33，所述轴承组50固定于所述转轴30上。由于所述第三轴部33的轴径大于所述第二轴部32的直径，因此，所述第三轴部33起到间隔所述第一轴承51和所述第二轴承52的作用的同时，能够防止在运动时所述第一轴承51和所述第二轴承52向相对方向发生偏移。

将所述第二端盖22固定于所述外壳23上，使得所述第二端盖22位于所述第二容腔242远离所述第一容腔241的端部，所述第二端盖22覆盖所述第二容腔242。

将安装有所述轴承组50的所述转轴30固定于所述壳体20内，所述转轴30贯穿所述第一容腔241、所述第二容腔242及所述第二端盖22，所述第二端盖22抵靠所述轴承组50，更具体地，所述第二端盖22抵靠所述第二轴承52，所述轴承组50固定于所述第二容腔242内。

将所述第二套筒62套设于所述转轴30上。

依次将安装有所述第二密封圈452的所述第二极靴42、所述永磁体43及安装有所述第一密封圈451的所述第一极靴41套设于所述转轴30上，并使得所述第一螺纹孔412和所述第二螺纹孔422朝向远离所述轴承组50的一侧，在所述第二极靴42与所述转轴30之间的间隙内注入所述磁性液体44，在所述第一极靴41与所述转轴30之间的间隙内注入所述磁性液体44，所述磁性液体密封组件40组装完成。所述磁性密封组件40安装于所述第一轴部31上并固定于所述第一容腔241内，所述第二套筒62抵靠于所述轴承组50及所述磁性液体密封组件40之间，所述第一密封圈451及所述第二密封圈452抵压所述外壳23从而实现良好的密封。所述第一极靴41的极齿及所述第二极靴42的极齿与所述第一轴部31之间均存在间隙，所述间隙的间距为0.1-0.3mm，所述磁性液体44被吸附于所述间隙内。由于磁场的作用，能够保证所述磁性液体44被紧紧吸附于0.1-0.3mm的间隙内而不会泄露，保证良好的密封性。

将所述第一套筒41套设于所述转轴30上，并将所述第一端盖21固定于所述外壳23上，使得所述第一端盖21位于所述第一容腔241远离所述第二容腔242的端部，所述第一端盖21覆盖所述第一容腔241，所述第一套筒41抵靠于所述磁性液体密封组件40与所述第一端盖21之间，所述磁性液体密封装置200组装完成。

当需要拆卸时，操作人员可以借助工具插入所述第一螺纹孔412及所述第二螺纹孔422内，如此，可以很容易将所述第一极靴41及所述第二极靴42从所述外壳23中取出。由于在拆卸所述磁性液体密封组件40时，所述轴承组50仍然稳固地固定于所述壳体20内从而提供了足够的支撑，避免了所述磁性液体密封组件40在拆卸过程中因强磁场作用而碰撞所述转轴30进而造成极齿的损坏。

由于所述磁性液体密封组件40与所述轴承组50位于两个不同的容腔内，因此，永磁体43的体积不受所述轴承组50中轴承大小的限制，可以在采用标准轴承时增加永磁体43的体积，从而提高密封性能；另外，由于安装所述磁性液体密封组件40的所述第一轴部31与安装所述轴承组50的所述第二轴部32为两个不同的轴部，二者并无交叉，因此便于减小安装所述磁性液体密封组件40的所述第一轴部31的轴径，提高耐压能力，而不会出现因所述第一轴部31的轴径小于所述第二轴部31的直径导致无法安装的情况。

需要说明的是，在本发明中，所述磁性液体密封装置200还包括安装于所述轴承组50两侧的紧固件70，以对所述轴承组50起到定位和紧固的作用。具体地，当所述固定件70安装于所述轴承组50右侧时，所述紧固件70为轴用弹性挡圈；当所述紧固件70安装于所述轴承组50左侧时，所述紧固件70为圆螺母和止动垫圈。

本发明提供了的所述磁性液体密封装置200中，所述磁性液体密封组件40安装于所述第一轴部31并固定于所述第一容腔241内，所述轴承组50安装于所述第二轴部32并固定于所述第二容腔242内，即所述磁性液体密封组件40与所述轴承组50位于不同的轴部不同的容腔，因此，所述磁性液体密封组件40中的永磁体43的体积不受所述轴承组50中轴承大小的限制，可以在采用标准轴承时增加所述永磁体43的体积，提高密封性能；安装所述磁性液体密封组件40的所述第一轴部31的轴径不受所述第二轴部32的影响，可以减小所述第一轴部31的轴径以提高耐压能力，而不会出现所述磁性液体密封组件40无法安装的情况。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“可选地”、“进一步地”或“一些示例”等的描述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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种磁性液体密封装置，包括壳体、转轴、磁性液体密封组件及轴承组；所述壳体由非导磁材料制成，包括容腔及位于所述容腔端部且可拆卸的端盖；所述转轴能够导磁，所述转轴贯穿所述容腔及所述端盖，其特征在于：所述容腔包括相互连通的第一容腔和第二容腔，所述转轴包括第一轴部及与所述第一轴部连接的第二轴部，所述磁性液体密封组件安装于所述第一轴部并固定于所述第一容腔内，所述轴承组安装于所述第二轴部并固定于所述第二容腔内，所述磁性液体密封组件与所述轴承组间隔设置；

所述第一容腔的径向尺寸大于所述第二容腔的径向尺寸；能够容易将所述磁性液体密封组件做大及将安装所述磁性液体密封组件所述第一轴部的轴径做小，从而能够提高所述磁性液体密封装置的密封性能和耐压性能；在拆卸所述磁性液体密封组件过程中，所述轴承组能够保持稳定的支撑，可以避免所述磁性液体密封组件在拆卸过程中因强磁场作用下碰撞转轴而造成的损伤；

所述第一轴部的直径小于所述第二轴部的直径；

所述磁性液体密封组件包括第一极靴、第二极靴、永磁体及磁性液体，所述第一极靴、所述第二极靴及所述永磁体安装于所述第一轴部，所述永磁体被夹持于所述第一极靴与所述第二极靴之间，所述第一极靴及所述第二极靴均与所述第一轴部之间形成有间隙，所述磁性液体吸附于所述间隙内，所述间隙的间距为0.1-0.3mm；

所述第一极靴与所述第二极靴的相同侧均开设有便于拆卸的螺纹孔。

2.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于：所述第一极靴和所述第二极靴的外周侧均设置有密封件。

3.根据权利要求2所述的磁性液体密封装置，其特征在于：所述密封件包括第一密封圈及第二密封圈，所述第一极靴的外周侧开设有第一凹槽，所述第二极靴的外周侧开设有第二凹槽，所述第一密封圈安装于所述第一凹槽内，所述第二密封圈安装于所述第二凹槽内。

4.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于：所述轴承组包括安装于所述第二轴部的第一轴承及第二轴承，所述转轴还包括位于所述第二轴部上且与所述第二轴部同轴的第三轴部，所述第三轴部间隔所述第一轴承及所述第二轴承，所述第三轴部的轴径大于所述第二轴部的轴径。

5.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于：还包括由非导磁材料制成的套筒，所述套筒包括间隔设置的第一套筒和第二套筒，所述第一套筒抵靠于所述端盖与所述磁性液体密封组件之间，和/或所述第二套筒抵靠于所述轴承组与所述磁性液体密封组件之间。

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