CN114251369A - 一种轴承用磁流体密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在提供了一种轴承用磁流体密封装置，包括壳体；所述的壳体内沿轴向设置的一组以上的单元结构；所述的单元结构包括左内套筒、左外套筒、轴承、右外套筒、右内套筒；所述的轴承两侧设置外套筒和内套筒，内套筒和外套筒相互配合形成密封间隙，该密封间隙中设有磁流体，磁流体密封具有零泄漏和可靠性高的特点。所述的内套筒和外套筒内部设有永磁体，永磁体轴向磁化，使得轴承两侧相对的磁极相异，减少磁场对轴承滚珠的影响。本发明轴承用磁流体密封装置，该装置可解决现有磁流体密封装置的泄漏、使用寿命短的难题，具有零泄露、可靠性高、使用寿命长的特点。

Description

一种轴承用磁流体密封装置
技术领域
本发明属于机械工程密封领域 ，具体涉及一种轴承用磁流体密封装置。
背景技术
磁流体是一种新型智能材料，磁流体密封已经较为成熟的应用于密封真空、气体等场合，磁流体密封属于无接触式密封，具有零泄露，寿命长，结构简单，可靠性高，摩擦力小等优点。
现有磁流体密封装置存在两种缺陷，一种密封组件设置在两个轴承之间，轴承暴露在存在灰尘、水、杂质的环境中，高速旋转情况下，轴承磨损加剧，密封装置的使用寿命被限制。另一种是通过在轴承内部设置对称磁流体密封组件，滚珠两侧永磁体对应磁极相异，利用永磁体相异磁极产生的轴向磁场抑制滚珠与内外圈之间的磁性吸引力，从而减少轴承滚轴与内外圈的摩擦磨损，延长使用寿命，但永磁体与滚珠距离较近，滚珠在磁场作用下会挤压轴承内外圈，旋转力矩增大，轴承磨损加剧。因此提供一种结构简单、安装方便且能够保护轴承良好运行的密封装置具有重要的意义。
发明内容
本发明旨在提供一种轴承用磁流体密封装置，该装置可解决现有磁流体密封装置的泄漏、使用寿命短的难题，具有零泄露、可靠性高、使用寿命长的特点。
本发明的技术方案如下：
一种轴承用磁流体密封装置，包括壳体；
所述的壳体内沿轴向设置的一组以上的单元结构；所述的单元结构包括左内套筒、左外套筒、轴承、右外套筒、右内套筒；
所述的轴承的外圈与壳体的内圆面固定连接，内圈与轴的外圆面固定连接；所述的轴承的左侧设有左内套筒、左外套筒；所述的左内套筒套装于轴的外圆面上，左内套筒的右端面与轴承的左端面内圆周部接触；所述的左外套筒设于壳体的内圆面上，左外套筒的右端面与轴承的左端面外圆周部接触；所述的左外套筒的轴向长度小于左内套筒轴向长度，左外套筒的内圆面与左内套筒的外圆面之间留有间距；
所述的轴承的右侧设有右外套筒、右内套筒；所述的右内套筒套装于轴的外圆面上，右内套筒的左端面与轴承的右端面内圆周部接触；所述的右外套筒设于壳体的内圆面上，右外套筒的左端面与轴承的右端面外圆周部接触；所述的右外套筒的轴向长度小于右内套筒轴向长度，右外套筒的内圆面与右内套筒的外圆面之间留有间距；
所述的左内套筒外圆面的左端上设有凸环Ⅰ，凸环Ⅰ的外圆面与壳体内圆面之间留有间隙；所述的凸环Ⅰ的右端面与左外套筒的左端面之间留有间距，凸环Ⅰ的右端面上沿径向间隔设有多组轴向极齿Ⅰ，轴向极齿Ⅰ延伸靠近左外套筒的左端面；左内套筒的外圆面上设有环形凹槽Ⅰ，环形凹槽Ⅰ内设有永磁体Ⅰ；
所述的左外套筒内圆面的右侧上间隔均匀设有一组以上的径向极齿Ⅰ，径向极齿Ⅰ与左内套筒的外圆面之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；所述的左外套筒的左端面上对应轴向极齿Ⅰ设有环形凹槽Ⅱ，环形凹槽Ⅱ内设有永磁体Ⅱ，轴向极齿Ⅰ与其对应的永磁体Ⅱ的左端面之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；
所述的右内套筒外圆面的右端上设有凸环Ⅱ，凸环Ⅱ的外圆面与壳体内圆面之间留有间隙；所述的凸环Ⅱ的左端面与右外套筒的右端面之间留有间距，凸环Ⅱ的左端面上沿径向间隔设有多组轴向极齿Ⅱ，轴向极齿Ⅱ延伸靠近右外套筒的右端面；右内套筒的外圆面上设有环形凹槽Ⅲ，环形凹槽Ⅲ内设有永磁体Ⅲ；
所述的右外套筒内圆面的左侧上间隔均匀设有一组以上的径向极齿Ⅱ，径向极齿Ⅱ与右内套筒的外圆面之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；所述的右外套筒的左端面上对应轴向极齿Ⅱ设有环形凹槽Ⅳ，环形凹槽Ⅳ内设有永磁体Ⅳ，轴向极齿Ⅱ与其对应的永磁体Ⅳ的右端面之间留有间隙，该间隙中设有磁流体。
进一步地，所述的相邻的两组单元结构之间设有定位套筒和挡圈环；
所述的定位套筒的外圆面与壳体的内圆面固定连接，定位套筒的左端面与位于左侧的单元结构的右外套筒的右端面外圆周部接触，右端面与位于右侧的单元结构的左外套筒的左端面外圆周部接触；
所述的挡圈环套装于轴上，挡圈环左端面与位于左侧的单元结构的右内套筒的右端面内圆周部接触，右端面与位于右侧的单元结构的左内套筒的左端面内圆周部接触。
进一步地，所述的永磁体Ⅰ、永磁体Ⅱ、永磁体Ⅲ、永磁体Ⅳ均为轴向充磁型永磁体；
所述的永磁体Ⅰ和永磁体Ⅱ的磁力线方向相反；
所述的永磁体Ⅲ和永磁体Ⅳ的磁力线方向相反；
所述的永磁体Ⅰ和永磁体Ⅲ的磁力线方向相同。
进一步地，所述的轴向极齿Ⅰ、径向极齿Ⅰ、径向极齿Ⅱ、轴向极齿Ⅱ的轴向截面均为三角形结构。
进一步地，所述的轴外圆面上通过弹簧挡圈槽安装两组弹簧挡圈，两组弹簧挡圈分别设于最左侧的单元结构的左内套筒的左端面内圆周部和最右侧的单元结构的右内套筒的右端面内圆周部。
进一步地，所述的壳体的左端面上设有密封圈槽a，其内设有O型密封圈Ⅰ。
进一步地，所述的左内套筒、右内套筒的内圆面上设有密封圈槽b，其内O型密封圈Ⅱ。
进一步地，所述的左外套筒、右外套筒的外圆面上设有密封圈槽c，其内设有O型密封圈Ⅲ。
进一步地，所述的壳体的右端设有端盖。
进一步地，所述的端盖左端面的外圆周处设有定位环，所述的定位环沿轴向向左延伸，与最右侧的单元结构的右外套筒的右端面外圆周部接触。
本发明通过在轴承两侧设置外套筒和内套筒，内套筒和外套筒相互配合形成密封间隙，该密封间隙中设有磁流体，磁流体密封具有零泄漏和可靠性高的特点。
本发明优选方案通过在内套筒和外套筒内部设有永磁体，永磁体轴向磁化，使得轴承两侧相对的磁极相异，减少磁场对滚珠的影响。
本发明优选方案通过将轴向极齿与永磁体正对或错开间隔设置，使得密封间隙中磁流体密封环的耐压能力具有一定梯度，提高密封件整体耐压能力；通过将径向极齿与永磁体错开间隔设置，使得密封间隙中的磁流体可阻挡尘土、水、杂质污染轴承工作空间，提高了轴承的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的轴承用磁流体密封装置结构示意图；
图2是本发明的左内套筒的结构示意图；
图中各部分名称及序号如下：
1-壳体、2-O型密封圈Ⅰ、3-轴、4-左内套筒、5-左外套筒、6-环形凹槽Ⅱ、7-永磁体Ⅱ、8-轴承、9-右外套筒、10-环形凹槽Ⅳ、11-永磁体Ⅳ、12-右内套筒、13-定位套筒、14-端盖、15-弹簧挡圈、、16-环形凹槽Ⅰ、17-永磁体Ⅰ、18-凸环Ⅰ、19-轴向极齿Ⅰ、20-径向极齿Ⅰ、21-径向极齿Ⅱ、22-环形凹槽Ⅲ、23-永磁体Ⅲ、24-轴向极齿Ⅱ、25-凸环Ⅱ、26-挡圈环、27-O型密封圈Ⅱ、28-O型密封圈Ⅲ、29-定位环。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进一步详细描述，以下实施例用于说明本发明。
实施例1
如图1-2所示，所述的轴承用磁流体密封装置，包括壳体1；
所述的壳体1内沿轴向设置的一组以上的单元结构；所述的单元结构包括左内套筒4、左外套筒5、轴承8、右外套筒9、右内套筒12；
所述的轴承8的外圈与壳体1的内圆面固定连接，内圈与轴3的外圆面固定连接；所述的轴承8的左侧设有左内套筒4、左外套筒5；所述的左内套筒4套装于轴3的外圆面上，左内套筒4的右端面与轴承8的左端面内圆周部接触；所述的左外套筒5设于壳体1的内圆面上，左外套筒5的右端面与轴承8的左端面外圆周部接触；所述的左外套筒5的轴向长度小于左内套筒4轴向长度，左外套筒5的内圆面与左内套筒4的外圆面之间留有间距；
所述的轴承8的右侧设有右外套筒9、右内套筒12；所述的右内套筒12套装于轴3的外圆面上，右内套筒12的左端面与轴承8的右端面内圆周部接触；所述的右外套筒9设于壳体1的内圆面上，右外套筒9的左端面与轴承8的右端面外圆周部接触；所述的右外套筒9的轴向长度小于右内套筒12轴向长度，右外套筒9的内圆面与右内套筒12的外圆面之间留有间距；
所述的左内套筒4外圆面的左端上设有凸环Ⅰ18，凸环Ⅰ18的外圆面与壳体1内圆面之间留有间隙；所述的凸环Ⅰ18的右端面与左外套筒5的左端面之间留有间距，凸环Ⅰ18的右端面上沿径向间隔设有多组轴向极齿Ⅰ19，轴向极齿Ⅰ19延伸靠近左外套筒5的左端面；左内套筒4的外圆面上设有环形凹槽Ⅰ16，环形凹槽Ⅰ16内设有永磁体Ⅰ17；
所述的左外套筒5内圆面的右侧上间隔均匀设有一组以上的径向极齿Ⅰ20，径向极齿Ⅰ20与左内套筒4的外圆面之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；所述的左外套筒5的左端面上对应轴向极齿Ⅰ19设有环形凹槽Ⅱ6，环形凹槽Ⅱ6内设有永磁体Ⅱ7，轴向极齿Ⅰ19与其对应的永磁体Ⅱ7的左端面之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；
所述的右内套筒12外圆面的右端上设有凸环Ⅱ25，凸环Ⅱ25的外圆面与壳体1内圆面之间留有间隙；所述的凸环Ⅱ25的左端面与右外套筒9的右端面之间留有间距，凸环Ⅱ25的左端面上沿径向间隔设有多组轴向极齿Ⅱ24，轴向极齿Ⅱ24延伸靠近右外套筒9的右端面；右内套筒12的外圆面上设有环形凹槽Ⅲ22，环形凹槽Ⅲ22内设有永磁体Ⅲ23；
所述的右外套筒9内圆面的左侧上间隔均匀设有一组以上的径向极齿Ⅱ21，径向极齿Ⅱ21与右内套筒12的外圆面之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；所述的右外套筒9的左端面上对应轴向极齿Ⅱ24设有环形凹槽Ⅳ10，环形凹槽Ⅳ10内设有永磁体Ⅳ11，轴向极齿Ⅱ24与其对应的永磁体Ⅳ11的右端面之间留有间隙，该间隙中设有磁流体。
所述的相邻的两组单元结构之间设有定位套筒13和挡圈环26；
所述的定位套筒13的外圆面与壳体1的内圆面固定连接，定位套筒13的左端面与位于左侧的单元结构的右外套筒9的右端面外圆周部接触，右端面与位于右侧的单元结构的左外套筒5的左端面外圆周部接触；
所述的挡圈环26套装于轴3上，挡圈环26左端面与位于左侧的单元结构的右内套筒12的右端面内圆周部接触，右端面与位于右侧的单元结构的左内套筒4的左端面内圆周部接触。
所述的永磁体Ⅰ17、永磁体Ⅱ7、永磁体Ⅲ23、永磁体Ⅳ11均为轴向充磁型永磁体；
所述的永磁体Ⅰ17和永磁体Ⅱ7的磁力线方向相反；
所述的永磁体Ⅲ23和永磁体Ⅳ11的磁力线方向相反；
所述的永磁体Ⅰ17和永磁体Ⅲ23的磁力线方向相同。
所述的轴向极齿Ⅰ19、径向极齿Ⅰ20、径向极齿Ⅱ21、轴向极齿Ⅱ24的轴向截面均为三角形结构。
所述的轴3外圆面上通过弹簧挡圈槽安装两组弹簧挡圈15，两组弹簧挡圈15分别设于最左侧的单元结构的左内套筒4的左端面内圆周部和最右侧的单元结构的右内套筒12的右端面内圆周部。
所述的壳体1的左端面上设有密封圈槽a，其内设有O型密封圈Ⅰ2。
所述的左内套筒4、右内套筒12的内圆面上设有密封圈槽b，其内O型密封圈Ⅱ27。
所述的左外套筒5、右外套筒9的外圆面上设有密封圈槽c，其内设有O型密封圈Ⅲ28。
所述的壳体1的右端设有端盖14。
所述的端盖14左端面的外圆周处设有定位环29，所述的定位环29沿轴向向左延伸，与最右侧的单元结构的右外套筒9的右端面外圆周部接触。

Claims (10)

1.一种轴承用磁流体密封装置，包括壳体（1），其特征在于：
所述的壳体（1）内沿轴向设置的一组以上的单元结构；所述的单元结构包括左内套筒（4）、左外套筒（5）、轴承（8）、右外套筒（9）、右内套筒（12）；
所述的轴承（8）的外圈与壳体（1）的内圆面固定连接，内圈与轴（3）的外圆面固定连接；所述的轴承（8）的左侧设有左内套筒（4）、左外套筒（5）；所述的左内套筒（4）套装于轴（3）的外圆面上，左内套筒（4）的右端面与轴承（8）的左端面内圆周部接触；所述的左外套筒（5）设于壳体（1）的内圆面上，左外套筒（5）的右端面与轴承（8）的左端面外圆周部接触；所述的左外套筒（5）的轴向长度小于左内套筒（4）轴向长度，左外套筒（5）的内圆面与左内套筒（4）的外圆面之间留有间距；
所述的轴承（8）的右侧设有右外套筒（9）、右内套筒（12）；所述的右内套筒（12）套装于轴（3）的外圆面上，右内套筒（12）的左端面与轴承（8）的右端面内圆周部接触；所述的右外套筒（9）设于壳体（1）的内圆面上，右外套筒（9）的左端面与轴承（8）的右端面外圆周部接触；所述的右外套筒（9）的轴向长度小于右内套筒（12）轴向长度，右外套筒（9）的内圆面与右内套筒（12）的外圆面之间留有间距；
所述的左内套筒（4）外圆面的左端上设有凸环Ⅰ（18），凸环Ⅰ（18）的外圆面与壳体（1）内圆面之间留有间隙；所述的凸环Ⅰ（18）的右端面与左外套筒（5）的左端面之间留有间距，凸环Ⅰ（18）的右端面上沿径向间隔设有多组轴向极齿Ⅰ（19），轴向极齿Ⅰ（19）延伸靠近左外套筒（5）的左端面；左内套筒（4）的外圆面上设有环形凹槽Ⅰ（16），环形凹槽Ⅰ（16）内设有永磁体Ⅰ（17）；
所述的左外套筒（5）内圆面的右侧上间隔均匀设有一组以上的径向极齿Ⅰ（20），径向极齿Ⅰ（20）与左内套筒（4）的外圆面之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；所述的左外套筒（5）的左端面上对应轴向极齿Ⅰ（19）设有环形凹槽Ⅱ（6），环形凹槽Ⅱ（6）内设有永磁体Ⅱ（7），轴向极齿Ⅰ（19）与其对应的永磁体Ⅱ（7）的左端面之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；
所述的右内套筒（12）外圆面的右端上设有凸环Ⅱ（25），凸环Ⅱ（25）的外圆面与壳体（1）内圆面之间留有间隙；所述的凸环Ⅱ（25）的左端面与右外套筒（9）的右端面之间留有间距，凸环Ⅱ（25）的左端面上沿径向间隔设有多组轴向极齿Ⅱ（24），轴向极齿Ⅱ（24）延伸靠近右外套筒（9）的右端面；右内套筒（12）的外圆面上设有环形凹槽Ⅲ（22），环形凹槽Ⅲ（22）内设有永磁体Ⅲ（23）；
所述的右外套筒（9）内圆面的左侧上间隔均匀设有一组以上的径向极齿Ⅱ（21），径向极齿Ⅱ（21）与右内套筒（12）的外圆面之间留有间隙，该间隙中设有磁流体；所述的右外套筒（9）的左端面上对应轴向极齿Ⅱ（24）设有环形凹槽Ⅳ（10），环形凹槽Ⅳ（10）内设有永磁体Ⅳ（11），轴向极齿Ⅱ（24）与其对应的永磁体Ⅳ（11）的右端面之间留有间隙，该间隙中设有磁流体。
2.如权利要求1所述的轴承用磁流体密封装置，其特征在于：所述的相邻的两组单元结构之间设有定位套筒（13）和挡圈环（26）；
所述的定位套筒（13）的外圆面与壳体（1）的内圆面固定连接，定位套筒（13）的左端面与位于左侧的单元结构的右外套筒（9）的右端面外圆周部接触，右端面与位于右侧的单元结构的左外套筒（5）的左端面外圆周部接触；
所述的挡圈环（26）套装于轴（3）上，挡圈环（26）左端面与位于左侧的单元结构的右内套筒（12）的右端面内圆周部接触，右端面与位于右侧的单元结构的左内套筒（4）的左端面内圆周部接触。
3.如权利要求1所述的轴承用磁流体密封装置，其特征在于：所述的永磁体Ⅰ（17）、永磁体Ⅱ（7）、永磁体Ⅲ（23）、永磁体Ⅳ（11）均为轴向充磁型永磁体；
所述的永磁体Ⅰ（17）和永磁体Ⅱ（7）的磁力线方向相反；
所述的永磁体Ⅲ（23）和永磁体Ⅳ（11）的磁力线方向相反；
所述的永磁体Ⅰ（17）和永磁体Ⅲ（23）的磁力线方向相同。
4.如权利要求1所述的轴承用磁流体密封装置，其特征在于：所述的轴向极齿Ⅰ（19）、径向极齿Ⅰ（20）、径向极齿Ⅱ（21）、轴向极齿Ⅱ（24）的轴向截面均为三角形结构。
5.如权利要求1所述的轴承用磁流体密封装置，其特征在于：所述的轴（3）外圆面上通过弹簧挡圈槽安装两组弹簧挡圈（15），两组弹簧挡圈（15）分别设于最左侧的单元结构的左内套筒（4）的左端面内圆周部和最右侧的单元结构的右内套筒（12）的右端面内圆周部。
6.如权利要求1所述的轴承用磁流体密封装置，其特征在于：所述的壳体（1）的左端面上设有密封圈槽a，其内设有O型密封圈Ⅰ（2）。
7.如权利要求1所述的轴承用磁流体密封装置，其特征在于：所述的左内套筒（4）、右内套筒（12）的内圆面上设有密封圈槽b，其内O型密封圈Ⅱ（27）。
8.如权利要求1所述的轴承用磁流体密封装置，其特征在于：所述的左外套筒（5）、右外套筒（9）的外圆面上设有密封圈槽c，其内设有O型密封圈Ⅲ（28）。
9.如权利要求1所述的轴承用磁流体密封装置，其特征在于：所述的壳体（1）的右端设有端盖（14）。
10.如权利要求9所述的轴承用磁流体密封装置，其特征在于：所述的端盖（14）左端面的外圆周处设有定位环（29），所述的定位环（29）沿轴向向左延伸，与最右侧的单元结构的右外套筒（9）的右端面外圆周部接触。
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