CN114370508B - 带有冷却系统的磁性液体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有冷却系统的磁性液体密封装置，属于机械工程密封领域。解决了现有磁性液体密封在高转速下产热过快导致的磁性液体温度过高而密封失效的问题，并在一定程度上增加了磁性液体密封的寿命。所述磁性液体密封装置包括壳体、转轴、第一极靴、第二极靴和第一永磁体，所述壳体限定出腔室，所述转轴可转动地设在所述腔室内，所述第一极靴和所述第二极靴中的每一者设在所述腔室内且套设在所述转轴的外侧，所述第一极靴在所述内外方向上与所述转轴间隔开以形成第一密封间隙，所述第二极靴在所述内外方向上与所述转轴间隔开以形成第二密封间隙。本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置具有耐高温、高转速和寿命长等优点。

Description

带有冷却系统的磁性液体密封装置

技术领域

本发明涉及机械工程密封技术领域，具体涉及一种带有冷却系统的磁性液体密封装置。

背景技术

磁性液体密封因其零泄漏、长寿命、低摩擦等优点得到广泛应用。当磁性液体密封装置处于高速工况下时，磁性液体与转轴之间和磁性固体颗粒之间的粘性摩擦会引起密封部位的温度升高，温度升高会使磁性液体的基载液的蒸发速度加快以及磁性性能下降。相关技术中，采用冷媒对其密封部位进行降温时，存在降温效果差的问题，影响磁性液体密封装置的转速和使用寿命。

发明内容

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带有冷却系统的磁性液体密封装置，以提高磁性液体密封装置的降温效果、转速并延长其使用寿命。

本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置包括壳体、转轴、第一极靴、第二极靴和第一永磁体。所述壳体限定出腔室，所述转轴至少一部分可转动地设在所述腔室内，所述第一极靴和所述第二极靴中的每一者设在所述腔室内且套设在所述转轴的外侧，所述第一极靴在所述内外方向上与所述转轴间隔开以形成第一密封间隙，所述第二极靴在所述内外方向上与所述转轴间隔开以形成第二密封间隙，所述第一密封间隙和所述第二密封间隙中的每一者内填充有磁性液体，所述第一永磁体设在所述腔室内且位于所述转轴的外侧，所述第一永磁体在所述转轴的轴向上位于所述第一极靴和所述第二极靴之间；

其中所述壳体、所述第一极靴、所述第二极靴和所述第一永磁体之间限定出第一冷却空间，所述转轴、所述第一极靴、所述第二极靴和所述第一永磁体之间限定出第二冷却空间，所述第一永磁体具有与所述第一冷却空间和所述第二冷却空间中的每一者连通的第一冷却通道，所述壳体上设有供冷媒进入所述第一冷却空间的第一进口和供所述冷媒流出所述第一冷却空间的第一出口。

本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置耐高温、高转速和寿命长等优点。

在一些实施例中，所述第一极靴具有在所述转轴的轴向上相对的第一端面和第二端面，所述第二端面在所述转轴的轴向上相对所述第一端面更邻近所述第二极靴设置，所述第二端面具有第一环形凸台，所述第一环形凸台位于所述第一永磁体的内侧，所述第一环形凸台在所述内外方向上与所述第一永磁体间隔开；

所述第二极靴具有在所述转轴的轴向上相对的第三端面和第四端面，所述第三端面在所述转轴的轴向上相对所述第四端面更邻近所述第一极靴设置，所述第三端面具有第二环形凸台，所述第二环形凸台位于所述第一永磁体的内侧，所述第二环形凸台在所述内外方向上与所述第一永磁体间隔开。

在一些实施例中，所述第一极靴的内周面上设有多个第一极齿，所述第一极齿在所述内外方向上与所述转轴间隔开以形成所述第一密封间隙，多个所述第一极齿中的一者为第一端部极齿，所述第一端部极齿在所述转轴的轴向上相对其余所述第一极齿更邻近所述第二极靴设置，所述第一环形凸台向内延伸至所述第一端部极齿，所述第一端部极齿的远离所述第一端面的侧面与所述第一环形凸台的远离所述第一端面的表面平齐；

所述第二极靴的内周面上设有多个第二极齿，所述第二极齿在所述内外方向上与所述转轴间隔开以形成所述第二密封间隙，多个所述第二极齿中的一者为第二端部极齿，所述第二端部极齿在所述转轴的轴向上相对其余所述第二极齿更邻近所述第一极靴设置，所述第二环形凸台向内延伸至所述第二端部极齿，所述第二端部极齿的远离所述第四端面的侧面与所述第二环形凸台的远离所述第四端面的表面平齐。

在一些实施例中，所述第二端面具有第一倾斜段，所述第一倾斜段位于所述第一永磁体的外侧，所述第一倾斜段自内向外逐渐向邻近所述第一端面的方向倾斜；

所述第三端面具有第二倾斜段，所述第二倾斜段位于所述第一永磁体的外侧，所述第二倾斜段自内向外逐渐向邻近所述第四端面的方向倾斜。

在一些实施例中，所述第一进口的至少一部分位于所述第一倾斜段的外端和内端之间；所述的第一出口的至少一部分位于所述第二倾斜段的外端和内端之间。

在一些实施例中，所述第一永磁体包括多个第一永磁块，多个所述第一永磁块沿所述转轴的周向间隔布置，以便相邻两个所述第一永磁块之间限定出所述第一冷却通道。

在一些实施例中，所述第一进口和所述第一出口沿所述内外方向相对设置。

在一些实施例中，所述第一进口和所述第一出口在所述转轴的轴向上错开布置。

在一些实施例中，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置还包括第三极靴和第二永磁体。所述第三极靴设在所述腔室内且套设在所述转轴的外侧，所述第二极靴在所述转轴的轴向上位于所述第一极靴和所述第三极靴之间，所述第三极靴在所述内外方向上与所述转轴间隔开以形成第三密封间隙，所述第三密封间隙内填充有磁性液体，所述第二永磁体设在所述腔室内且位于所述转轴的外侧，所述第二永磁体在所述转轴的轴向上位于所述第二极靴和所述第三极靴之间；

其中所述壳体、所述第二极靴、所述第三极靴和所述第二永磁体之间限定出第三冷却空间，所述转轴、所述第二极靴、所述第三极靴和所述第二永磁体之间限定出第四冷却空间，所述第二永磁体具有与所述第三冷却空间和所述第四冷却空间中的每一者连通的冷却通道，所述壳体上设有供冷媒进入所述第二冷却空间的第二进口和供所述冷媒流出所述第三冷却空间的第二出口。

在一些实施例中，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置还包括第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈，所述第一极靴的外周面上设有第一凹槽，所述第一密封圈配合安装在所述第一凹槽内，且所述第一密封圈的外周面与所述壳体的内周面相贴合，所述第二极靴的外周面设有第二凹槽，所述第二密封圈配合安装在所述第二凹槽内，且所述第二密封圈的外周面与所述壳体的内周面相贴合，所述第三极靴的外周面设有第三凹槽，所述第三密封圈配合安装在所述第三凹槽内，且所述第三密封圈的外周面与所述壳体的内周面相贴合。

附图说明

图1是本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置的剖视结构示意图。

图2是图1中A处的放大图。

附图标记：

带有冷却系统的磁性液体密封装置100；

壳体1；腔室101，第一进口102；第一出口103；第二进口104；第二出口105；

转轴2；

第一极靴3；第一端面301；第二端面302；第一倾斜段3021；第一环形凸台3022；第一极齿303；第一端部极齿304；第一凹槽305；

第二极靴4；第三端面401；第二倾斜段4011；第二环形凸台4012；第四端面402；第三倾斜段4021；第三环形凸台4022；第二极齿403；第二端部极齿404；第三端部极齿405；第二凹槽406；

第三极靴5；第五端面501；第四倾斜段5011；第四环形凸台5012；第六端面502；第三极齿503；第四端部极齿504；第三凹槽505；

第一永磁体601；第二永磁体602；

第一冷却空间701；第二冷却空间702；第三冷却空间703；第四冷却空间704；

第一密封圈801；第二密封圈802；第三密封圈803；

第一轴承901；第二轴承902；

磁性液体10。

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。

下面参照附图来详细描述本申请的技术方案。

如图1和图2所示，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100包括壳体1、转轴2、第一极靴3、第二极靴4和第一永磁体601。壳体1限定出腔室101，转轴2至少一部分可转动地设在腔室101内。第一极靴3和第二极靴4中的每一者设在腔室101内且套设在转轴2的外侧，第一极靴3在内外方向上与转轴2间隔开以形成第一密封间隙，第二极靴4在内外方向上与转轴2间隔开以形成第二密封间隙，第一密封间隙和第二密封间隙中的每一者内填充有磁性液体10。其中，向内是指在垂直于转轴2的轴向的平面上邻近转轴2的轴线的方向，向外是指在垂直于转轴2的轴向的平面上远离转轴2的轴线的方向，内外方向如图1所示。

第一永磁体601设在腔室101内且位于转轴2的外侧，第一永磁体601在转轴2的轴向上位于第一极靴3和第二极靴4之间。

为了使本申请的技术方案更容易被理解，下面以转轴2的轴向与上下方向一致为例，进一步描述本申请的技术方案，其中，上下方向如图1所示。

例如，如图1所示，转轴2的上端向上延伸至壳体1的外部，转轴2的下端向下延伸至壳体1的外部。第一极靴3和第二极靴4中的每一者位于腔室101内且套设在转轴2的中间部分上，第一极靴3位于第二极靴4的上方。第一极靴3的内周面与转轴2的外周面之间形成第一密封间隙，第二极靴4的内周面与转轴2的外周面之间形成第二密封间隙，第一密封间隙和第二密封间隙内均填充有磁性液体10。第一永磁体601位于第一极靴3和第二极靴4中间，以使第一永磁体601、第一极靴3、磁性液体10、转轴2和第二极靴4形成磁回路，磁性液体10在磁场的作用下吸附在第一密封间隙和第二密封间隙内，并与转轴2相接触以实现密封作用。

如图2所示，其中，壳体1、第一极靴3、第二极靴4和第一永磁体601之间限定出第一冷却空间701，转轴2、第一极靴3、第二极靴4和第一永磁体601之间限定出第二冷却空间702。第一永磁体601具有与第一冷却空间701与第二冷却空间702中的每一者连通的第一冷却通道，壳体1上设有供冷媒进入第一冷却空间701的第一进口102和供冷媒流出第一冷却空间701的第一出口103。

需要说明的是，转轴2在高速旋转时，例如,转轴2以线速度20m/s旋转时，转轴2的外周面与磁性液体10之间因摩擦产生的温度可以达到120℃以上甚至更高的温度，温度升高会使磁性液体10的基载液的蒸发速度加快以及磁性性能下降。由于转轴2与磁性液体10之间产生的热量会传递给第一极靴3和第二极靴4，第一极靴3和第二极靴4的热量会传递给壳体1和第一永磁体601。因此，可以通过对转轴2、第一极靴3、第二极靴4、壳体1和第一永磁体601进行冷却实现对磁性液体10的冷却。

另外，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100采用的冷媒是以液体形式通过第一进口102进入第一冷却空间701和第二冷却空间702内，液态冷媒在第一冷却空间701和第二冷却空间702换热后汽化成气体并从第一出口103排出。例如，冷媒可以为无机化合物制冷剂、氟里昂、饱和碳氢化合物制冷剂、不饱和碳氢化合物制冷剂和共沸混合物制冷剂等。

具体地，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100运行过程中，冷媒通过第一进口102进入到第一冷却空间701内并通过第一冷却通道进入第二冷却空间702内，使得第一冷却空间701和第二冷却空间702内均具有冷媒。第一冷却空间701的冷媒不仅可以以液态形式与第一冷却空间701内壳体1的内壁面、第一极靴3的下端面、第二极靴4的上端面和第一永磁体601的外周面中的至少一者直接接触通过热传导方式进行换热，而且换热后汽化成气态的冷媒还可以与第一冷却空间701内的气体通过热对流方式进行换热，以对壳体1、第一极靴3、第二极靴4和第一永磁体601进行冷却。第二冷却空间702内冷媒不仅可以以液态形式与转轴2的外周面、第一极靴3的下端面、第二极靴4的上端面和第一永磁体601的内周面中的至少一者直接接触通过热传导方式进行换热，而且换热后汽化成气态的冷媒还可以与第二冷却空间702内的气体通过热对流方式进行换热。换热后的气态冷媒通过第一出口103流出第一冷却空间701，以将转轴2的外周面与磁性液体10之间因摩擦产生的热量带出壳体1外，从而实现对第一极靴3、第二极靴4、转轴2、第一永磁体601和壳体1的降温，进而实现对磁性液体10的降温。

由此，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100通过在第一极靴3和第二极靴4之间设置相连通的第一冷却空间701和第二冷却空间702，并通过第一进口102向第一冷却空间701和第二冷却空间702内通冷媒，使得液态冷媒与第一极靴3、第二极靴4、壳体1、转轴2和磁体之间的接触面积较大的同时，还可以使得换热后汽化的气态冷媒与第一冷却空间701气体形成热对流来进行换热，使得冷媒与磁性液体10之间换热效率高，从而实现对磁性液体10的快速降温，使得本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100更耐高温，从而使得本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100可以在高速工况下运行，并且磁性液体10被快速降温后，磁性液体10和转轴2之间产生的高温对磁性液体10的影响较小，还可以延长磁性液体10的使用寿命，进而延长本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100使用寿命。

因此，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100具有耐高温、高转速和寿命长等优点。

可选地，带有冷却系统的磁性液体密封装置100还包括第三极靴5和第二永磁体602。第三极靴5设在腔室101内且套设在转轴2的外侧，第二极靴4在转轴2的轴向上位于第一极靴3和第三极靴5之间，第三极靴5在内外方向上与转轴2间隔开以形成第三密封间隙，第三密封间隙内填充有磁性液体10。第二永磁体602设在腔室101内且位于转轴2的外侧，第二永磁体602在转轴2的轴向上位于第二极靴4和第三极靴5之间。

例如，如图1所示，第三极靴5位于第二极靴4的下方。第三极靴5的内周面与转轴2的外周面之间形成第三密封间隙，第三密封间隙内填充有磁性液体10。第二永磁体602位于第二极靴4和第三极靴5中间，以使第二永磁体602、第二极靴4、磁性液体10、转轴2和第三极靴5形成磁回路，磁性液体10在磁场的作用下吸附在第三密封间隙内，并与转轴2相接触以实现密封作用。

其中，壳体1、第二极靴4、第三极靴5和第二永磁体602之间限定出第三冷却空间703，转轴2、第二极靴4、第三极靴5和第二永磁体602之间限定出第四冷却空间704，第二永磁体602具有与第三冷却空间703和第四冷却空间704中的每一者连通的第二冷却通道，壳体1上设有供冷媒进入第二冷却空间702的第二进口104和供冷媒流出第三冷却空间703的第二出口105。

具体地，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100运行过程中，冷媒通过第二进口104进入到第三冷却空间703内并通过第二冷却通道进入第四冷却空间704内，使得第三冷却空间703和第四冷却空间704内均具有冷媒。进入第三冷却空间703和第四冷却空间704内的冷媒，不仅可以以液态形式与壳体1、第二极靴4、第三极靴5、第二永磁体602和转轴2之间直接接触通过热传导方式进行换热，而且换热后汽化成气态的冷媒还可以与第三冷却空间703和第四冷却空间704内的气体通过热对流方式进行换热，换热后的气态冷媒通过第二出口105流出第三冷却空间703，从而实现对磁性液体10的快速降温。

由此，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100通过在第二极靴4和第三极靴5之间设置第二永磁体602，并在第二极靴4和第三极靴5之间形成第三冷却空间703和第四冷却空间704，对本发明实施例带有冷却系统的磁性液体密封装置100实现进一步地密封，进一步提高了本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100的密封性能和耐压性能。

可选地，第一永磁体601包括多个第一永磁块，多个第一永磁块沿转轴2的周向间隔布置，以便相邻两个第一永磁块之间限定出第一冷却通道。

第二永磁体602包括多个第二永磁块，多个第二永磁块沿转轴2的周向间隔布置，以便相邻两个第二永磁块之间限定出第二冷却通道。

在另一些实施例中，第一永磁体601可以为一块圆柱形永磁块，第一永磁体601套设在转轴2上，第一永磁体601上设有沿内外方向贯穿第一永磁体601的第一冷却孔，第一冷却孔形成第一冷却通道。第二永磁体602可以为一块圆柱形永磁块，第二永磁体602套设在转轴2上，第二永磁体602上设有沿内外方向贯穿第二永磁体602的第二冷却孔，第二冷却孔形成第二冷却通道。

可选地，冷媒与磁性液体10为两种互不相溶且互不反应的液体。

例如，冷媒为无机化合物制冷剂；磁性液体10为氟醚油基磁性液体，氟醚油基磁性液体不易与无机化合物制冷剂发生化学反应。

本领域技术人员可以理解的是，当冷媒在第一冷却空间701、第二冷却空间702、第三冷却空间703和第四冷却空间704内吸热汽化成气态冷媒后，气态冷媒也可以与转轴2、第一极靴3、第二极靴4、第三极靴5、第一永磁体601、第二永磁体602或壳体1直接接触并进行换热，从而进一步提高对磁性液体10的降温效果，进一步使得本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100耐高温性能。

在一些实施例中，第一极靴3具有在转轴2的轴向上相对的第一端面301和第二端面302，第二端面302在转轴2的轴向上相对第一端面301更邻近第二极靴4设置。第二端面302具有第一环形凸台3022，第一环形凸台3022位于第一永磁体601的内侧，第一环形凸台3022在内外方向上与第一永磁体601间隔开。第二极靴4具有在转轴2的轴向上相对的第三端面401和第四端面402，第三端面401在转轴2的轴向上相对第四端面402更邻近第一极靴3设置，第三端面401具有第二环形凸台4012，第二环形凸台4012位于第一永磁体601的内侧，第二环形凸台4012在内外方向上与第一永磁体601间隔开，第四端面402具有第三环形凸台4022，第三环形凸台4022位于第二永磁体602的内侧，第三环形凸台4022在内外方向上与第二永磁体602间隔开。

第三极靴5具有在转轴2的轴向上相对的第五端面501和第六端面502，第五端面501在转轴2的轴向上相对第六端面502更邻近第二极靴4设置。第五端面501具有第四环形凸台5012，第四环形凸台5012位于第二永磁体602的内侧，第四环形凸台5012在内外方向上与第二永磁体602间隔开。

如图2所示，第一极靴3具有在上下方向上相对的第一端面301(上端面)和第二端面302(下端面)，第一端面301在第二端面302的上方，第二端面302具有向下凸出的第一环形凸台3022，第一环形凸台3022环绕第一转轴2设置，第一环形凸台3022的外周面和第一永磁体601的内周面之间留有间隙。

第二极靴4具有在上下方向上相对的第三端面401(上端面)和第四端面402(下端面)，第三端面401在第四端面402的上方，第三端面401具有向上凸出的第二环形凸台4012，第二环形凸台4012环绕在第一转轴2的外周面，第二环形凸台4012的外周面和第一永磁体601的内周面之间留有间隙。第四端面402具有向下凸出的第三环形凸台4022，第三环形凸台4022环绕在第一转轴2的外周面，第三环形凸台4022的外周面和第二永磁体602的内周面之间留有间隙。

第三极靴5具有在上下方向上相对的第五端面501(上端面)和第六端面502(下端面)，第五端面501在第六端面502的上方，第五端面501具有向上凸出的第四环形凸台5012，第四环形凸台5012环绕在第一转轴2的外周面，第四环形凸台5012的外周面和第二永磁体602的内周面之间留有间隙。

本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100竖直放置使用时，分为以下两种情况：

第一种情况，如图1所示，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100竖直放置且第一极靴3在第二极靴4的上方，通过第一进口102向第一冷却空间701和第二冷却空间702添加液态冷媒，并通过控制添加液态冷媒的量，使进入第二冷却空间702的液态冷媒的高度低于第二环形凸台4012的上端面，通过第二进口104向第三冷却空间703和第四冷却空间704添加液态冷媒，并通过控制添加液态冷媒的量，使进入第四冷却空间704的冷媒的高度低于第四环形凸台5012的上端面，从而避免了因液态冷媒与磁性液体10直接接触而影响磁性液体10的磁性性能，进一步提高了本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100的使用寿命。

第二种情况，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100竖直放置且第二极靴4在第一极靴3的上方，通过第一进口102在向第一冷却空间701和第二冷却空间702添加液态冷媒时，并通过控制添加液态冷媒的量，使进入第二冷却空间702的液态冷媒的高度低于第一环形凸台3022的上端面，通过第二进口104在向第三冷却空间703和第四冷却空间704添加液态冷媒时，并通过控制添加液态冷媒的量，使进入第四冷却空间704的液态冷媒的高度低于第三环形凸台4022的上端面，从而避免了因液态冷媒与磁性液体10直接接触而影响磁性液体10的磁性性能，进一步提高了本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100的使用寿命。

本领域技术人员可以理解的是，气态冷媒与磁性液体10直接接触不会影响磁性液体10的磁性性能。

由此，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100，通过在第二端面302、第三端面401、第四端面402和第五端面501上设置环形凸台，并通过控制液态冷媒进入第二冷却空间702和第四冷却空间704的量，能够有效保证本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100竖向放置使用时，液态冷媒无法与磁性液体10直接接触，在提高冷媒对磁性液体10降温效果的同时，还能避免液态冷媒与磁性液体10直接接触，进一步提高了本发明带有冷却系统的磁性液体密封装置100的使用寿命。

本领域技术人员可以理解的是，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100横向放置，也就说，转轴2的轴线与水平方向一致放置本装置。通过第一进口102向第一冷却空间701和第二冷却空间702添加液态冷媒时，可以通过控制添加液态冷媒的量，使进入第二冷却空间702的液态冷媒的高度低于最低点磁性液体10的高度，液态冷媒汽化后的气态冷媒可以继续通过第一冷却通道进入第二冷却空间702内进行换热。通过第二进口104向第三冷却空间703和第四冷却空间704添加液态冷媒时，可以通过控制添加液态冷媒的量，使进入第四冷却空间704的液态冷媒的高度低于最低点磁性液体10的高度，液态冷媒汽化后的气态冷媒可以继续通过第二冷却通道进入第四冷却空间704内进行换热。从而在保证了冷媒降温效果的同时还避免了液态冷媒因与磁性液体10直接接触而影响磁性液体10的磁性性能，进一步提高了本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100的使用寿命。

在一些实施例中，第一极靴3的内周面上设有多个第一极齿303，第一极齿303的顶端面与转轴2的外周面之间形成第一密封间隙，多个第一极齿303中的一者为第一端部极齿304，第一端部极齿304在转轴2的轴向上相对其余第一极齿303更邻近第二极靴4设置，第一环形凸台3022向内延伸至第一端部极齿304，第一端部极齿304的远离第一端面301的侧面与第一环形凸台3022的远离第一端面301的表面平齐。

如图1和图2所示，第一极靴3的内周面上多个第一极齿303沿上下方向间隔布置，位于最下方的第一极齿303为第一端部极齿304，第一端部极齿304的左端延伸至第一环形凸台3022，且第一端部极齿304的下端面与第一环形凸台3022的下端面平齐，防止第一环形凸台3022的下端面和第一端部极齿304下端面之间因不平齐形成凹槽，避免液态冷媒储存在凹槽内与磁性液体10长时间接触而影响本发明带有冷却系统的磁性液体密封装置100的密封性，从而进一步提高了带有冷却系统的磁性液体密封装置100的使用寿命。

在一些实施例中，第二极靴4的内周面上设有多个第二极齿403，第二极齿403的顶端面与转轴2的外周面之间形成第二密封间隙，多个第二极齿403中的一者为第二端部极齿404，第二端部极齿404在转轴2的轴向上相对其余第二极齿403更邻近第一极靴3设置，第二环形凸台4012向内延伸至第二端部极齿404，第二端部极齿404的远离第四端面402的侧面与第二环形凸台4012的远离第四端面402的表面平齐。

如图1和图2所示，第二极靴4的内周面上多个第二极齿403沿上下方向间隔布置，位于最上方的第二极齿403为第二端部极齿404，第二端部极齿404的左端延伸至第二环形凸台4012，且第二端部极齿404的上端面与第一环形凸台3022的上端面平齐，防止第二环形凸台4012的上端面和第二端部极齿404上端面之间因不平齐形成凹槽，避免液态冷媒储存在凹槽内与磁性液体10长时间接触而影响本发明带有冷却系统的磁性液体密封装置100的密封性，从而进一步提高了本发明实施例带有冷却系统的磁性液体密封装置100的使用寿命。

在一些实施例中，多个第二极齿403中的一者为第三端部极齿405，第三端部极齿405在转轴2的轴向上相对其余第二极齿403更邻近第三极靴5设置，第三环形凸台4022向内延伸至第三端部极齿405，第三端部极齿405的远离第三端面401的侧面与第三环形凸台4022的远离第三端面401的表面平齐。

如图1和图2所示，第二极靴4的内周面上多个第二极齿403沿上下方向间隔布置，位于最下方的第二极齿403为第三端部极齿405，第三端部极齿405的左端延伸至第三环形凸台4022，且第三端部极齿405的下端面与第三环形凸台4022的下端面平齐，防止第三环形凸台4022的下端面和第三端部极齿405下端面之间因不平齐形成凹槽，避免液态冷媒储存在凹槽内与磁性液体10长时间接触而影响本发明实施例带有冷却系统的磁性液体密封装置100，从而进一步提高了本发明实施例带有冷却系统的磁性液体密封装置100的使用寿命。

在一些实施例中，第三极靴5的内周面上设有多个第三极齿503，第三极齿503的顶端面与转轴2的外周面之间形成第三密封间隙，多个第三极齿503中的一者为第四端部极齿504，第四端部极齿504在转轴2的轴向上相对其余第三极齿503更邻近第二极靴4设置，第四环形凸台5012向内延伸至第四端部极齿504，第四端部极齿504的靠近第四端面402的侧面与第四环形凸台5012的靠近第四端面402的表面平齐。

如图1和图2所示，第三极靴5的内周面上多个第三极齿503沿上下方向间隔布置，位于最上方的第三极齿503为第四端部极齿504，第四端部极齿504的左端延伸至第四环形凸台5012，且第四端部极齿504的上端面与第四环形凸台5012的上端面平齐，防止第四环形凸台5012的上端面和第四端部极齿504上端面之间因不平齐形成凹槽，避免液态冷媒储存在凹槽内与磁性液体10长时间接触而影响本发明实施例带有冷却系统的磁性液体密封装置100的密封性，从而进一步提高了本发明实施例带有冷却系统的磁性液体密封装置100的使用寿命。

可选地，如图2所示，第二端面302具有第一倾斜段3021，第一倾斜段3021位于第一永磁体601的外侧，第一倾斜段3021自内向外逐渐向邻近第一端面301的方向倾斜。第三端面401具有第二倾斜段4011，第二倾斜段4011位于第一永磁体601的外侧，第二倾斜段4011自内向外逐渐向邻近第四端面402的方向倾斜。

本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100通过在第二端面302上设置第一倾斜段3021和在第三端面401上设置第二倾斜段4011，并使第一倾斜段3021和第二倾斜段4011置于位于第一冷却空间701内，不仅增大了第一冷却空间701的体积，还增大了冷媒与第一极靴3和第二极靴4的接触面积，从而进一步提高了冷媒与第一冷却空间701内的第一极靴3和第二极靴4的换热效率，进一步提高了对磁性液体10的降温效果，进一步提高了本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100的耐高温性能和高转速性能。

可选地，如图2所示，第四端面402具有第三倾斜段4021，第三倾斜段4021位于第二永磁体602的外侧，第二倾斜段4011自内向外逐渐向邻近第三端面401的方向倾斜。第五端面501具有第四倾斜段5011，第四倾斜段5011位于第二永磁体602的外侧，第四倾斜段5011自内向外逐渐向邻近第六端面502的方向倾斜。

本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100通过在第四端面402上设置第三倾斜段4021和在第五端面501上设置第四倾斜段5011，并使第三倾斜段4021和第四倾斜段5011置于位于第三冷却空间703内，不仅增大了第三冷却空间703的体积，还增大了冷媒与第一极靴3和第二极靴4的接触面积，从而进一步提高了冷媒与第三冷却空间703内的第二极靴4和第三极靴5的换热效率，进一步提高了对磁性液体10的降温效果，进一步提高了了本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100的耐高温性能和高转速性能。

在一些实施例中，第一进口102的至少一部分位于第二倾斜段4011的外端和内端之间，以便于冷媒进入第一冷却空间701内。第一出口103的至少一部分位于第一倾斜段3021的外端和内端之间，以便于冷媒从第一冷却空间701内流出。

例如，如图2所示，第一进口102的下端与第二倾斜段4011的下端齐平。

例如，如图2所示，第一出口103的上端与第一倾斜段3021的上端齐平。

由此，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100竖向放置使用时，冷媒从下部进入，避免冷媒直接进入第二冷却空间702的环形凸台内，而与磁性液体10接触影响其密封性，进一步提高本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100的使用寿命。

在一些实施例中，第二进口104的至少一部分位于第四倾斜段5011的外端和内端之间，以便于冷媒进入第三冷却空间703内。第二出口105的至少一部分位于第三倾斜段4021的外端和内端之间，以便于冷媒从第三冷却空间703内流出。

例如，如图2所示，第二进口104的下端与第四倾斜段5011的下端齐平。

例如，如图2所示，第二出口105的上端与第三倾斜段4021的上端齐平。

由此，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100竖向放置使用时，冷媒从下部进入，避免冷媒直接进入第四冷却空间704的环形凸台内，而与磁性液体10接触影响其密封性，进一步提高本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100的使用寿命。

可选地，第一进口102和第一出口103沿内外方向相对设置。

使得第一进口102和第一出口103之间的冷媒的流动路径较长，以便冷媒从第一进口102进入第一冷却空间701和第二冷却空间702，且使得第一冷却空间701和第二冷却空间702均具有冷媒后，冷媒才可以从第一出口103流出。由此，使得第一冷却空间701和第二冷却空间702内冷媒量较多有利于提高冷却效果，进一步本提高了发明带有冷却系统的磁性液体密封装置100的耐高温性能和高转速性能。

可选地，第二进口104和第二出口105沿内外方向相对设置。

使得第二进口104和第二出口105之间的冷媒的流动路径较长，以便冷媒从第二进口104进入第三冷却空间703和第四冷却空间704，且使得第三冷却空间703和第四冷却空间704均具有冷媒后，冷媒才可以从第二出口105流出。由此，使得第三冷却空间703和第四冷却空间704内冷媒量较多有利于提高冷却效果，进一步本提高了发明带有冷却系统的磁性液体密封装置100的耐高温性能和高转速性能。

可选地，第一进口102和第一出口103在转轴2的轴向上错开布置，以便冷媒在第一冷却空间701和第二冷却空间702内的流通。

可选地，第二进口104和第二出口105在转轴2的轴向上错开布置，以便冷媒在第三冷却空间703和第四冷却空间704内的流通。

可选地，本发明实施例带有冷却系统的磁性液体密封装置100还包括压缩机(图中未示出)和冷凝器(图中未示出)，压缩机具有压缩机进口和压缩机出口，冷凝器具有冷凝器进口和冷凝器出口，第一出口103和第二出口105均与压缩机进口连通，压缩机出口与冷凝器进口连通，冷凝器出口与第一进口102和第二进口104中的每一者连通。

具体地，第一出口103和第二出口105排出的气态冷媒通过压缩机进口进入压缩机内，并经压缩机加压后通过压缩机出口流出，压缩机出口流出高压气态冷媒通过冷凝器进口流入至冷凝器中液化，液化后的液态冷媒经冷凝器出口流出流入第一进口102和第二进口104中的每一者。

由此，冷媒以液态形式通过第一进口102和第二进口104流入，并以气态形式从第一出口103和第二出口105流出，如此往复循环，持续对本发明实施例带有冷却系统的磁性液体密封装置100进行降温，进一步提高了本发明实施例的磁性液体密封冷却装置100的可靠性和使用寿命。

在一些实施例中，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100进一步包括第一密封圈801、第二密封圈802和第三密封圈803。第一极靴3的外周面上设有第一凹槽305，第一密封圈801配合安装在第一凹槽305内，且第一密封圈801的外周面与壳体1的内周面相贴合。第二极靴4的外周面设有第二凹槽406，第二密封圈802配合安装在第二凹槽406内，且第二密封圈802的外周面与壳体1的内周面相贴合。第三极靴5的外周面设有第三凹槽505，第三密封圈803配合安装在第三凹槽505内，且第三密封圈803的外周面与壳体1的内周面相贴合。

第一冷却空间701在第一密封圈801和第二密封圈802的作用下实现与壳体1之间的密封，使得进入第一冷却空间701的液态冷媒仅通过第一冷却通道流入至第二冷却空间702，从而防止液态冷媒通过第一极靴3、第二极靴4与壳体1之间的间隙流入至第一极靴3的第一端面301和第二极靴4的第四端面402并与磁性液体10进行接触，影响磁性液体10的磁性性能，从而进一步提高本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100的使用寿命。

第三冷却空间703在第二密封圈802和第三密封圈803的作用下实现与壳体1之间的密封，使得进入第三冷却空间703的冷媒仅通过第二冷却通道流入至第四冷却空间704，从而防止液态冷媒通过第二极靴4、第三极靴5与壳体1之间的间隙流入至第二极靴4的第三端面401和第三极靴5的第六端面502并与磁性液体10进行接触，影响磁性液体10的磁性，从而进一步提高本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100的使用寿命。

在一些实施例中，本发明实施例的带有冷却系统的磁性液体密封装置100进一步包括第一轴承901和第二轴承902，第一轴承901和第二轴承902中的每一者设在壳体1内且套设在转轴2上，第一轴承901设在转轴2远离第二极靴4的一侧，第二轴承902设在转轴2远离第一极靴3的一侧。

如图1所示，第一轴承901和第二轴承902中的每一者位于腔室101内，第一轴承901套设在转轴2上，并位于第一极靴3的上方，第二轴承902套设在转轴2上，并位于第三极靴5的下方，第一轴承901和第二轴承902的型号可以根据实际工况下受力的大小来进行选择，如深沟球轴承或者角接触轴承等。

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 (8)

1.一种带有冷却系统的磁性液体密封装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体限定出腔室；

转轴，所述转轴至少一部分可转动地设在所述腔室内；

第一极靴和第二极靴，所述第一极靴和所述第二极靴中的每一者设在所述腔室内且套设在所述转轴的外侧，所述第一极靴在内外方向上与所述转轴间隔开以形成第一密封间隙，所述第二极靴在所述内外方向上与所述转轴间隔开以形成第二密封间隙，所述第一密封间隙和所述第二密封间隙中的每一者内填充有磁性液体；

第一永磁体，所述第一永磁体设在所述腔室内且位于所述转轴的外侧，所述第一永磁体在所述转轴的轴向上位于所述第一极靴和所述第二极靴之间；

其中所述壳体、所述第一极靴、所述第二极靴和所述第一永磁体之间限定出第一冷却空间，所述转轴、所述第一极靴、所述第二极靴和所述第一永磁体之间限定出第二冷却空间，所述第一永磁体具有与所述第一冷却空间和所述第二冷却空间中的每一者连通的第一冷却通道，所述壳体上设有供冷媒进入所述第一冷却空间的第一进口和供所述冷媒流出所述第一冷却空间的第一出口；

所述第一极靴具有在所述转轴的轴向上相对的第一端面和第二端面，所述第二端面在所述转轴的轴向上相对所述第一端面更邻近所述第二极靴设置，所述第二端面具有第一环形凸台，所述第一环形凸台位于所述第一永磁体的内侧，所述第一环形凸台在所述内外方向上与所述第一永磁体间隔开；

所述第二极靴具有在所述转轴的轴向上相对的第三端面和第四端面，所述第三端面在所述转轴的轴向上相对所述第四端面更邻近所述第一极靴设置，所述第三端面具有第二环形凸台，所述第二环形凸台位于所述第一永磁体的内侧，所述第二环形凸台在所述内外方向上与所述第一永磁体间隔开；

所述第一永磁体包括多个第一永磁块，多个所述第一永磁块沿所述转轴的周向间隔布置，以便相邻两个所述第一永磁块之间限定出所述第一冷却通道。

2.根据权利要求1所述的带有冷却系统的磁性液体密封装置，其特征在于，所述第一极靴的内周面上设有多个第一极齿，所述第一极齿在所述内外方向上与所述转轴间隔开以形成所述第一密封间隙，多个所述第一极齿中的一者为第一端部极齿，所述第一端部极齿在所述转轴的轴向上相对其余所述第一极齿更邻近所述第二极靴设置，所述第一环形凸台向内延伸至所述第一端部极齿，所述第一端部极齿的远离所述第一端面的侧面与所述第一环形凸台的远离所述第一端面的表面平齐；

所述第二极靴的内周面上设有多个第二极齿，所述第二极齿在所述内外方向上与所述转轴间隔开以形成所述第二密封间隙，多个所述第二极齿中的一者为第二端部极齿，所述第二端部极齿在所述转轴的轴向上相对其余所述第二极齿更邻近所述第一极靴设置，所述第二环形凸台向内延伸至所述第二端部极齿，所述第二端部极齿的远离所述第四端面的侧面与所述第二环形凸台的远离所述第四端面的表面平齐。

3.根据权利要求2所述的带有冷却系统的磁性液体密封装置，其特征在于，所述第二端面具有第一倾斜段，所述第一倾斜段位于所述第一永磁体的外侧，所述第一倾斜段自内向外逐渐向邻近所述第一端面的方向倾斜；

所述第三端面具有第二倾斜段，所述第二倾斜段位于所述第一永磁体的外侧，所述第二倾斜段自内向外逐渐向邻近所述第四端面的方向倾斜。

4.根据权利要求3所述的带有冷却系统的磁性液体密封装置，其特征在于，所述第一进口的至少一部分位于所述第一倾斜段的外端和内端之间；

所述的第一出口的至少一部分位于所述第二倾斜段的外端和内端之间。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的带有冷却系统的磁性液体密封装置，其特征在于，所述第一进口和所述第一出口沿所述内外方向相对设置。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的带有冷却系统的磁性液体密封装置，其特征在于，所述第一进口和所述第一出口在所述转轴的轴向上错开布置。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的带有冷却系统的磁性液体密封装置，其特征在于，还包括：

第三极靴，所述第三极靴设在所述腔室内且套设在所述转轴的外侧，所述第二极靴在所述转轴的轴向上位于所述第一极靴和所述第三极靴之间，所述第三极靴在所述内外方向上与所述转轴间隔开以形成第三密封间隙，所述第三密封间隙内填充有磁性液体；和

第二永磁体，所述第二永磁体设在所述腔室内且位于所述转轴的外侧，所述第二永磁体在所述转轴的轴向上位于所述第二极靴和所述第三极靴之间；

其中所述壳体、所述第二极靴、所述第三极靴和所述第二永磁体之间限定出第三冷却空间，所述转轴、所述第二极靴、所述第三极靴和所述第二永磁体之间限定出第四冷却空间，所述第二永磁体具有与所述第三冷却空间和所述第四冷却空间中的每一者连通的冷却通道，所述壳体上设有供冷媒进入所述第二冷却空间的第二进口和供所述冷媒流出所述第三冷却空间的第二出口。

8.根据权利要求7所述的带有冷却系统的磁性液体密封装置，其特征在于，还包括：

第一密封圈，所述第一极靴的外周面上设有第一凹槽，所述第一密封圈配合安装在所述第一凹槽内，且所述第一密封圈的外周面与所述壳体的内周面相贴合；

第二密封圈，所述第二极靴的外周面设有第二凹槽，所述第二密封圈配合安装在所述第二凹槽内，且所述第二密封圈的外周面与所述壳体的内周面相贴合；和第三密封圈，所述第三极靴的外周面设有第三凹槽，所述第三密封圈配合安装在所述第三凹槽内，且所述第三密封圈的外周面与所述壳体的内周面相贴合。

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