CN114294423B - 磁性液体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁性液体密封装置，所述磁性液体密封装置包括壳体、轴、多个极靴、磁源部件、导体片和绝缘垫片，壳体具有腔室，轴可转动地贯穿在壳体上，轴的至少部分位于腔室内，多个极靴设在腔室内且套设在轴上，多个极靴沿轴的轴向间隔设置，多个极靴的内周面和轴的外周面沿轴的径向间隔设置，磁源部件设在腔室内且套设在轴上，磁源部件设在相邻的两个极靴之间，导体片设在轴上，且导体片和极靴沿轴的径向间隔设置，导体片和极靴之间填充有磁性液体，绝缘垫片设在腔室内且套设在轴的外周侧，绝缘垫片设在导体片和轴之间。本发明的磁性液体密封装置具有结构简单、使用寿命长等优点。

Description

磁性液体密封装置

技术领域

本发明涉及机械密封领域，具体地，涉及一种磁性液体密封装置。

背景技术

磁性液体密封装置作为一种能够实现“零泄漏”的密封方法，在越来越多的行业中得到广泛应用。其工作原理是在永磁体产生的磁场作用下，把放置在转轴与极齿顶端缝隙间的磁性液体加以集中，使其形成一个“0”形环，将缝隙通道堵死而达到密封的目的。

相关技术中，磁性液体密封装置在低温工况下容易失效，使用寿命短。

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：

磁性液体的黏度会随着温度的降低呈指数级增加，在低温环境下，磁性液体密封装置会因为磁性液体黏度增大造成摩擦力矩过大而导致密封失效，造成严重的后果，带来巨大的经济损失。

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使用寿命长、结构简单、耐低温能力强的磁性液体密封装置。

本发明实施例的磁性液体密封装置包括：壳体，所述壳体具有腔室；轴，所述轴可转动地贯穿在所述壳体上，所述轴的至少部分位于所述腔室内；多个极靴，多个所述极靴设在所述腔室内且套设在所述轴上，多个所述极靴沿所述轴的轴向间隔设置，多个所述极靴的内周面和所述轴的外周面沿所述轴的径向间隔设置；磁源部件，所述磁源部件设在所述腔室内且套设在所述轴上，所述磁源部件设在相邻的两个所述极靴之间，所述磁源部件可沿所述轴的周向产生强弱交替的磁场，或所述磁源部件可沿所述轴的周向产生逐渐变化的磁场；导体片，所述导体片设在所述轴上，且所述导体片和所述极靴沿所述轴的径向间隔设置，所述导体片和所述极靴之间填充有磁性液体，绝缘垫片，所述绝缘垫片设在所述腔室内且套设在所述轴的外周侧，所述绝缘垫片设在所述导体片和所述轴之间。

本发明实施例的磁性液体密封装置，设置导体片和磁源部件，在低温环境下，磁源部件在轴的周向上产生非均匀的磁场，通过轴带动导体片转动，使得导体片在磁源部件的作用下产生涡流，导体片对磁性液体进行加热，降低磁性液体的黏度，从而降低了磁性液体密封装置的摩擦力矩，提高了磁性液体的使用寿命。

在一些实施例中，所述腔室在所述轴的周向上具有多个依次连通的子腔室，所述磁源部件包括多个永磁体，每个所述子腔室内至少设有一个所述永磁体，相邻的两个所述子腔室内的所述永磁体产生的磁场强度不同。

在一些实施例中，相邻的两个所述子腔室内的所述永磁体的个数不同，和/或相邻的两个所述子腔室内的所述永磁体的材料不同。

在一些实施例中，多个所述永磁体沿所述轴的周向等间隔设置，相邻的两个所述永磁体沿所述轴的径向方向上的横截面积不同。

在一些实施例中，所述磁源部件还包括连接件，所述连接件设在所述腔室内且套设在所述轴上，所述连接件设在相邻两个所述极靴之间，所述连接件的一侧设有贯穿连接件的安装孔，所述永磁体设在所述安装孔内。

在一些实施例中，所述磁源部件为第一永磁环，所述第一永磁环套设在所述轴上，所述第一永磁环包括多个彼此相连的连接段，相邻的两个所述连接段沿所述轴的径向方向上的横截面积不同。

在一些实施例中，所述磁源部件包括多个磁源单元，多个所述磁源单元沿所述轴的周向间隔设置，所述磁源单元包括铁芯和线圈，所述线圈缠绕在所述铁芯的外周侧，相邻的两个所述磁源单元的所述铁芯缠绕的所述线圈的匝数不同，和/或相邻的两个所述铁芯的形状大小不同。

在一些实施例中，所述导体片为多个，多个所述导体片沿所述轴的周向间隔设置。

在一些实施例中，所述绝缘垫片的外周侧设有凹槽，所述导体片设在所述凹槽内。

在一些实施例中，所述磁性液体密封装置还包括第二永磁环，所述第二永磁环设在所述腔室内且套设在所述轴上，所述第二永磁环设在多个所述极靴中的其中一部分极靴之间，所述磁源部件设在多个所述极靴中的另一部分所述极靴之间。

附图说明

图1是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-A的剖视图。

图3是图1中B的局部放大图。

附图标记：

磁性液体密封装置100；

壳体1；腔室11；子腔室111；轴2；极靴3；磁源部件4；永磁体41；导体片5；绝缘垫片6；磁性液体7。

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。

下面参考附图描述本发明实施例的磁性液体密封装置。

如图1-3所示，本发明实施例的磁性液体密封装置包括壳体1、轴2、多个极靴3、磁源部件4和绝缘垫片6。

壳体1具有腔室11。

轴2可转动地贯穿在壳体1上，轴2的至少部分位于腔室11内。

多个极靴3设在腔室11内且套设在轴2上，多个极靴3沿轴2的轴向(如图1所述的左右方向)间隔设置，多个极靴3的内周面和轴2的外周面沿轴2的径向间隔设置。具体地，如图1所示，多个极靴3套设在轴2上，且多个极靴3沿左右方向间隔设置，且多个极靴3的内周面设有多个极齿。

磁源部件4设在腔室11内且套设在轴2上，磁源部件4设在相邻的两个极靴3之间，磁源部件4可沿轴2的周向产生强弱交替的磁场，或磁源部件4可沿轴2的周向产生逐渐变化的磁场。具体地，如图1所示，磁源部件4的左右两端的其中一个为N极，磁源部件4的左右两端的另一个为S极，且磁源部件4沿轴2的周向上产生强弱不同的磁场，或磁源部件4沿轴2的周向上产生逐渐增大的磁场，或磁源部件4沿轴2的周向上产生逐渐减小的磁场，从而磁源部件4产生的磁力线从左右两端穿设在极靴3内。

导体片5设在轴2上，且导体片5和极靴3沿轴2的径向间隔设置，导体片5和极靴3之间填充有磁性液体7。由此，在导体片5和极靴3之间产生周向的非均匀磁场，轴2在旋转过程中，通过轴2上的导体片5的磁通量发生变化，导体片5内部产生涡流，涡流产生的热量能够传递给磁性液体7从而使得磁性液体7的温度升高，降低磁性液体7的黏度，从而降低磁性液体密封装置的摩擦力矩。

绝缘垫片6设在腔室11内且套设在轴2的外周侧，绝缘垫片6设在导体片5和轴2之间。具体地，如图1所示，绝缘垫片6具有绝缘的能力，通过绝缘垫片6将轴2和导体片5间隔开来，防止轴2和导体片5形成一个整体影响涡流的产生。

磁源部件4、极靴3、导体片5和轴2构成闭合磁路，通过磁源部件4在极靴3的极齿间隙中产生强弱相间的非均匀磁场，将磁性液体7吸附在极齿和导体片5之间，从而使得磁性液体7填充在间隙内，达到密封的目的。

本发明实施例的磁性液体密封装置100，设置磁源部件4和导体片5，轴2转动带动导体片5转动，使得导体片5转动的过程中的磁通量发生变化，进而导体片5产生涡流从而对磁性液体7进行加热，降低了磁性液体7的黏度，从而降低磁性液体密封装置100的摩擦力矩，延长了磁性液体密封装置100的使用寿命。

在一些实施例中，腔室11在轴2的周向上具有多个依次连通的子腔室111，磁源部件4包括多个永磁体41，每个子腔室111内至少设有一个永磁体41，相邻的两个子腔室111内的永磁体41产生的磁场强度不同。具体地，如图2所示，腔室11沿轴2的周向上可划分为多个子腔室111，且多个子腔室111彼此连通，每个子腔室111内至少设有一个永磁体41，相邻的两个子腔室111内的产生的磁场强度不同，使得腔室11和磁源部件4设置更加合理。

在一些实施例中，相邻的两个子腔室111内的永磁体41的个数不同。具体地，如图2所示，子腔室111内的永磁体41的排布可根据实际情况设置，例如：子腔室111内的永磁体41的个数可以为多个，多个永磁体41沿轴2的周向间隔设置，一个子腔室111内的相邻的两个永磁体41之间的间距为第一间距，另一个子腔室111内的相邻的两个永磁体41之间的间距为第二间距，且第一间距大于第二间距，换言之，多个永磁体41沿轴的周向间隔设置，且多个永磁体41之间的间隔依次减小，从而使得多个永磁体41在轴2的周向上产生的磁场强度不同。或例如，相邻的两个子腔室111内的永磁体41的个数不同，且每个子腔室111内的多个永磁体41沿轴2的径向方向依次设置，由此使得相邻的两个腔室11内的永磁体41产生的磁场强度不同。

在一些实施例中，相邻的两个子腔室111内的永磁体41的材料不同。由此，可通过永磁体41的材料使得相邻的两个子腔室111内的永磁体41产生的磁场强度不同。

可以理解的是，多个导体片5的中的材料也可以不同。

在一些实施例中，多个永磁体41沿轴2的周向等间隔设置，相邻的两个永磁体41沿轴2的径向上的横截面积不同。具体地，多个永磁体41的设置可根据实际情况进行设置，例如：多个永磁体41的可沿轴2的周向等间距设置，且相邻两个永磁体41沿轴2的径向上的横截面积不同，或例如：多个永磁体41的可沿轴2的周向不等间距设置，且相邻两个永磁体41沿轴2的径向上的横截面积不同，由此使得多个永磁体41沿轴2的周向产生的磁场强度不同，使得永磁体41的设置更加合理。

可以理解的是，多个永磁体41的可沿轴2的周向不等间距设置时，相邻两个永磁体41沿轴2的径向上的横截面积可以相同，永磁体41的形状可以为长方体、圆柱体、多棱柱等等。

在一些实施例中，磁源部件4还包括连接件(图中未示意出)，连接件设在腔室11内且套设在轴2上，连接件设在相邻两个极靴3之间，连接件的一侧设有贯穿连接件的安装孔，永磁体41设在安装孔内。具体地，连接件为圆环形，连接件的一侧设有多个贯穿连接件的安装孔，且安装孔的位置可根据永磁体41的实际设置情况布置，永磁体41可安装在安装孔内，由此通过连接件将多个永磁体41形成一个整体，方便多个永磁体41的安装和制造。

在一些实施例中，磁源部件4为第一永磁环(图中未示意出)，第一永磁环套设在轴2上，第一永磁环包括多个彼此相连的连接段，相邻的两个连接段沿轴2的径向方向上的横截面积不同。从而使得第一永磁环可沿轴2的周向发出不同强度的磁场。

在一些实施例中，磁源部件4包括多个磁源单元(图中未示意出)，多个磁源单元(图中未示意出)沿轴2的周向间隔设置，磁源单元包括铁芯(图中未示意出)和线圈(图中未示意出)，线圈缠绕在铁芯的外周侧，相邻的两个磁源单元的铁芯缠绕的线圈的匝数不同，和/或相邻的两个铁芯的形状大小不同。由此，当线圈通电时，铁芯将会被磁化，使得磁源单元产生磁场，通过调整电流的大小，从而将调节磁源单元产生磁场的大小。当轴2需要启动的时，将电流减小，使得磁源单元产生的磁场强度减小，使得轴2的启动力矩减小，因此能够减小启动轴2转动时的所需功率，并且由于相邻的两个磁源单元的铁芯缠绕的线圈的匝数不同，或相邻的两个铁芯的形状大小不同，由此磁源部件4沿轴2的周向可产生不同强度磁场，从而使得导体片5产生涡流加对磁性液体7进行加热，减小磁性液体7的黏度。

在一些实施例中，导体片5为多个，多个导体片5沿轴2的周向间隔设置。具体地，如图1-2所示，多个导体片5沿轴2的周向等间隔设置，且多个导体片5与极靴3在轴2的径向上相对设置，由此提高了导体片5的加热效率。

在一些实施例中，绝缘垫片6的外周侧设有凹槽(图中未示意出)，导体片5设在凹槽内。具体地，如图1-3所示，绝缘垫片6套设在轴2上，绝缘垫片6的外周侧设有多个凹槽，多个凹槽沿轴2的周向间隔设置，每个凹槽内镶嵌有一个导体片5，绝缘垫片6将轴2和导体片隔绝开，也使得绝缘垫片6和多个导体片5形成一个整体，方便绝缘垫片6和多个导体片5的安装制造。

在一些实施例中，磁性液体密封装置100还包括第二永磁环(图中未示意出)，第二永磁环设在腔室11内且套设在轴2上，第二永磁环设在多个极靴3中的其中一部分极靴3之间，磁源部件4设在多个极靴3中的另一部分极靴3之间。具体地，第二永磁环的径向方向上的横截面积处处相等，第二永磁环和磁源部件4的设置可根据是实际情况进行设置，例如：磁源部件4和第二永磁环交替设置，或例如：多个磁源部件4的一部分设在轴2的左段，多个磁源部件4的另一部分设在轴2的右段，且第二永磁环设在多个磁源部件4的一部分和多个磁源部件4的另一部分之间，由此，通过第二永磁环的设置，减小了磁性液体密封装置100的加工制造难度。

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 (9)

1.一种磁性液体密封装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体具有腔室；

轴，所述轴可转动地贯穿在所述壳体上，所述轴的至少部分位于所述腔室内；

多个极靴，多个所述极靴设在所述腔室内且套设在所述轴上，多个所述极靴沿所述轴的轴向间隔设置，多个所述极靴的内周面和所述轴的外周面沿所述轴的径向间隔设置；

磁源部件，所述磁源部件设在所述腔室内且套设在所述轴上，所述磁源部件设在相邻的两个所述极靴之间，所述磁源部件可沿所述轴的周向产生强弱交替的磁场，或所述磁源部件可沿所述轴的周向产生逐渐变化的磁场；

导体片，所述导体片设在所述轴上，且所述导体片和所述极靴沿所述轴的径向间隔设置，所述导体片和所述极靴之间填充有磁性液体；

绝缘垫片，所述绝缘垫片设在所述腔室内且套设在所述轴的外周侧，所述绝缘垫片设在所述导体片和所述轴之间；

所述腔室在所述轴的周向上具有多个依次连通的子腔室，

所述磁源部件包括多个永磁体，每个所述子腔室内至少设有一个所述永磁体，相邻的两个所述子腔室内的所述永磁体产生的磁场强度不同。

2.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于，相邻的两个所述子腔室内的所述永磁体的个数不同，和/或相邻的两个所述子腔室内的所述永磁体的材料不同。

3.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于，多个所述永磁体沿所述轴的周向等间隔设置，相邻的两个所述永磁体沿所述轴的径向方向上的横截面积不同。

4.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述磁源部件还包括连接件，所述连接件设在所述腔室内且套设在所述轴上，所述连接件设在相邻两个所述极靴之间，所述连接件的一侧设有贯穿连接件的安装孔，所述永磁体设在所述安装孔内。

5.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述磁源部件为第一永磁环，所述第一永磁环套设在所述轴上，所述第一永磁环包括多个彼此相连的连接段，相邻的两个所述连接段沿所述轴的径向方向上的横截面积不同。

6.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述磁源部件包括多个磁源单元，多个所述磁源单元沿所述轴的周向间隔设置，所述磁源单元包括铁芯和线圈，所述线圈缠绕在所述铁芯的外周侧，相邻的两个所述磁源单元的所述铁芯缠绕的所述线圈的匝数不同，和/或相邻的两个所述铁芯的形状大小不同。

7.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述导体片为多个，多个所述导体片沿所述轴的周向间隔设置。

8.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置，其特征在于，所述绝缘垫片的外周侧设有凹槽，所述导体片设在所述凹槽内。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的磁性液体密封装置，其特征在于，还包括第二永磁环，所述第二永磁环设在所述腔室内且套设在所述轴上，所述第二永磁环设在多个所述极靴中的其中一部分极靴之间，所述磁源部件设在多个所述极靴中的另一部分所述极靴之间。

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