CN114719022B - 一种可剖分的轴径组合式磁性液体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可剖分的轴径组合式磁性液体密封装置，包括转轴、磁性液体密封组件、隔磁组件、端盖和壳体部件，其中轴向左极靴、轴向右极靴、导磁环等构成轴向密封；径向左极靴、径向右极靴等构成径向密封。本发明在轴向与径向同时布置剖分式磁性液体密封结构，实现了便于安装、拆卸及维修；不仅能实现轴向大间隙密封，而且解决了由于离心力太大而导致密封装置失效的问题，提高了密封的耐压能力，防止磁性液体的泄露和外部粉尘的进入。

Description

一种可剖分的轴径组合式磁性液体密封装置

技术领域

本发明涉及一种密封装置，具体涉及一种可剖分的轴径组合式磁性液体密封装置。

背景技术

随着社会工业化的快速发展，利用纳米磁性液体对介质进行密封的研究不断深入，且技术也逐渐成熟。纳米磁性液体密封是依靠液体材料填充密封间隙的方式而实现密封功能，相比于传统的密封形式，磁性液体密封具有高可靠性、零泄露、寿命长、结构简单、可与其他密封方式组合使用等优点。

目前纳米磁性液体密封的研究都是以整体式为主，因此在装配时，需要将纳米磁性液体密封件从转轴的轴端装入，当转轴的轴颈很大或转轴的两端连有其他复杂的设备及部件时，往往不方便甚至不允许拆卸。在这些情况下安装密封件时，整个拆卸及装配过程都非常困难，会消耗大量的人力、物力。而且随着转轴运行速度的增加，由于磁性液体的剪切运动加剧，离心力变大，磁性液体密封的效果也会逐渐下降。例如专利公开号为CN201720170819.1所述的磁性液体密封单元的极齿为单一轴向布置，在高速运转过程中，随着离心力的增大可能会因为磁性液体密封结构耐压能力的降低，导致密封失效；专利公开号为CN201110419434.1所述的一种磁性液体密封装置，虽解决了提高磁性液体密封的耐压能力的问题，但是其结构比较复杂，增加了安装的复杂度；专利公开号为CN202022809308.4所述的一种分瓣式磁性液体密封装置虽然在一定程度上实现了安装方便，但是其极齿为单一的轴向分布，没有避免转轴高速的运转时，由于离心作用降低密封耐压能力的问题；专利公开号为CN202010330612.2所述的一种轴向与径向组合式密封结构，虽解决了离心作用导致的密封效果降低的问题，但其为整体式，不便于安装与拆卸，而且其仍需精密加工，不能实现轴向大间隙密封。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种可剖分的轴径组合式磁性液体密封装置，改善传统密封方式安装及拆卸不便的情况，以及单一轴向磁性液体密封高速情况下密封效果差的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可剖分的轴径组合式磁性液体密封装置，包括转轴、磁性液体密封组件、隔磁组件、端盖和壳体部件，壳体部件包括壳体套和台阶孔端盖，壳体套的一端与台阶孔端盖连接；磁性液体密封组件包括径向左极靴、导磁环、轴向左极靴、永磁体、轴向右极靴和径向右极靴；隔磁组件包括外隔磁套、隔磁环和内隔磁套，外隔磁套包括外隔磁套壁和外隔磁套挡壁，外隔磁套壁的一端与外隔磁套挡壁连接；

内隔磁套套在转轴上且两端分别由左挡环、右挡环固定，左挡环、右挡环设置在转轴上开设的凹槽中，内隔磁套与转轴过盈配合，内隔磁套上由左至右分别套有径向左极靴、轴向左极靴、永磁体、轴向右极靴和径向右极靴，永磁体的周向外侧套有隔磁环，径向左极靴和径向右极靴之间设有导磁环，轴向左极靴和轴向右极靴位于导磁环的内部；

外隔磁套挡壁套在内隔磁套上且位于内隔磁套的最左端，径向左极靴、导磁环和径向右极靴位于外隔磁套壁的内部；端盖套在转轴上与外隔磁套挡壁贴合，壳体套套在外隔磁套壁上且与端盖连接，外隔磁套壁的外端端面、径向右极靴轴向的外侧面均与台阶孔端盖内侧面贴合，台阶孔端盖套在转轴上且与转轴之间设置密封介质。

进一步的，所述轴向左极靴包括两个轴向左极靴瓣，两个轴向左极靴瓣在转轴的周向上首尾相连；轴向右极靴包括两个轴向右极靴瓣，两个轴向右极靴瓣在转轴的周向上首尾相连的。

进一步的，所述径向左极靴和径向右极靴均分为两个径向极靴瓣；径向左极靴的两个径向极靴瓣上分别设有定位部凸极和定位部凹极，两个径向极靴瓣通过定位部凸极和定位部凹极进行固定连接；径向右极靴的两个径向极靴瓣上分别设有定位部凸极和定位部凹极，两个径向极靴瓣通过定位部凸极和定位部凹极进行机械配合。

进一步的，所述径向左极靴设有三层径向左极靴极齿，径向右极靴设有三层径向右极靴极齿。

进一步的，所述轴向左极靴设有两层轴向左极靴极齿、轴向右极靴设有两层轴向右极靴极齿。

进一步的，所述径向左极靴、径向右极靴、轴向左极靴、轴向右极靴和导磁环的材质为导磁材质，且相对导磁率大于1。

进一步的，所述外隔磁套与内隔磁套的材质为金属材质，且相对导磁率等于1。

进一步的，所述内隔磁套中部设有下沉阶梯状凹槽，永磁体、轴向左极靴和轴向右极靴设置在凹槽中，下沉阶梯状凹槽有利于永磁体、轴向左极靴和轴向右极靴的定位和限位。

与现有技术相比，本发明在轴向与径向同时布置剖分式磁性液体密封结构，实现了便于安装、拆卸及维修；不仅能实现轴向大间隙密封，而且解决了由于离心力太大而导致密封装置失效的问题，提高了密封的耐压能力，防止磁性液体的泄露和外部粉尘的进入。

附图说明

图1为本发明的装配示意图；

图2为本发明的壳体部件装配结构示意图；

图3为本发明的外隔磁套结构示意图；

图4为本发明的径向左极靴结构示意图；

图5为本发明的径向极靴瓣定位部示意图；

图6为本发明的径向右极靴结构示意图；

图7为本发明的轴向左极靴结构示意图；

图8为本发明的轴向右极靴结构示意图；

图中：1、转轴；2、左挡环；3、外隔磁套；4、径向左极靴；5、端盖；6、端盖螺钉；7、导磁环；8、轴向左极靴；9、隔磁环；10、永磁体；11、轴向右极靴；12、径向右极靴；13、壳体部件；14、密封介质；15、内隔磁套；16、右挡环；17、定位部凸极；18、定位部凹极；301、外隔磁套壁；302、外隔磁套挡壁；401、径向左极靴极齿；402、径向左极靴环形小凸台；801、轴向左极靴极齿；1101、轴向右极靴极齿；1201、径向右极靴极齿；1202、径向右极靴环形小凸台；1301、第一壳体；1302、第二壳体；1303、壳体套；1304、台阶孔端盖。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种技术方案：包括转轴1、磁性液体密封组件、隔磁组件、圆形环状的端盖5和分体式的壳体部件13。

壳体部件13包括壳体套1303和台阶孔端盖1304，壳体套1303的一端与台阶孔端盖1304连接；如图2所示，壳体部件13由轴向方向一分为二，由第一壳体1301和第二壳体1302组成；第一壳体1301和第二壳体1302之间通过螺栓连接，螺栓设在第一壳体1301和第二壳体1302的外部。第一壳体1301临近第二壳体1302的侧面涂有密封胶，第二壳体1302临近第一壳体1301的侧面涂有密封胶。

磁性液体密封组件包括径向左极靴4、导磁环7、轴向左极靴8、永磁体10、轴向右极靴11和径向右极靴12；如图4所示，径向左极靴4轴向的一侧面沿径向设有三层径向左极靴极齿401，另一侧面的外边缘设有径向左极靴环形小凸台402；如图6所示，径向右极靴12轴向的一侧面沿径向设有三层径向右极靴极齿1201，另一侧面的外边缘设有径向右极靴环形小凸台1202；如图7和图8所示，轴向左极靴8设有两层轴向左极靴极齿801，轴向右极靴11设有两层轴向右极靴极齿1101；径向左极靴4和径向右极靴12均分为两个径向极靴瓣；如图5所示，径向左极靴4的两个径向极靴瓣上分别设有定位部凸极17和定位部凹极18，两个径向极靴瓣通过定位部凸极17和定位部凹极18进行固定连接；径向右极靴12的两个径向极靴瓣上分别设有定位部凸极17和定位部凹极18，两个径向极靴瓣通过定位部凸极17和定位部凹极18进行机械配合。

隔磁组件包括外隔磁套3、隔磁环9和内隔磁套15，如图3所示，外隔磁套3包括外隔磁套壁301和外隔磁套挡壁302，外隔磁套壁301的一端与外隔磁套挡壁302连接；

内隔磁套15套在转轴1上且两端分别由左挡环2、右挡环16固定，左挡环2、右挡环16设置在转轴1上开设的凹槽中，内隔磁套15与转轴1过盈配合，内隔磁套15上由左至右分别套有径向左极靴4、轴向左极靴8、永磁体10、轴向右极靴11和径向右极靴12，永磁体10的周向外侧套有隔磁环9，径向左极靴4和径向右极靴12之间设有导磁环7，轴向左极靴8和轴向右极靴11位于导磁环7的内部；径向极靴与轴向极靴在轴向方向上留有间隙，径向极靴上设有环形小凸台的一侧均向外；

外隔磁套挡壁302套在内隔磁套15上且位于内隔磁套15的最左端，径向左极靴4、导磁环7和径向右极靴12位于外隔磁套壁301的内部且径向左极靴环形小凸台402与外隔磁套挡壁302内侧面贴合；

端盖5套在转轴1上与外隔磁套挡壁302贴合，壳体套1303套在外隔磁套壁301上且与端盖5通过螺钉6连接，壳体套1303与外隔磁套壁301过盈配合，外隔磁套壁301的外端端面、径向右极靴12轴向的外侧面即径向右极靴环形小凸台1202均与台阶孔端盖1304内侧面贴合，台阶孔端盖1304套在转轴1上且与转轴1之间设置密封介质14。

设置径向左极靴环形小凸台402的目的是为了防止径向左极靴4与外隔磁套壁301过多的接触，避免削弱磁回路的磁感应强度；设置径向右极靴环形小凸台1202目的是为了避免径向右极靴12与密封介质14侧零件直接接触，从而避免两者不同步转动而产生额外的摩擦力；同时两极靴这样设计能够减少垫圈的使用，降低密封结构的复杂性。

本发明中磁性液体密封组件、隔磁组件（内隔磁套15除外）和壳体部件13均是两瓣结构的。安装时，首先将隔磁环9的一瓣紧贴放置在永磁体10的外圈，将轴向左极靴8的一瓣、轴向右极靴11的一瓣吸附在永磁体10的两侧并将隔磁环9卡住，然后将整体嵌套在内隔磁套15上；再将导磁环7的一瓣夹在径向左极靴4的一瓣、径向右极靴12的一瓣之间且全部嵌套在外隔磁套3的一瓣上，将装有磁性液体密封组件的隔磁套3嵌套在壳体部件13的一瓣内并用端盖螺钉6将端盖5固定在壳体部件13上从而实现壳体部件13将装有磁性液体密封组件的隔磁套3的那一瓣牢牢的固定住；磁性液体密封组件的另一瓣也是同理安装；磁性液体密封组件、隔磁组件的两瓣相对位置都是固定的，通过定位部凸极17和定位部凹极18进行定位安装实现密封连接；最后将第一壳体1301和第二壳体1302通过螺栓进行连接，并用密封胶进行密封。

运行时，磁性液体在磁场的作用下会在径向左极靴极齿401、径向右极靴极齿1201处聚集形成径向磁性液体密封，在轴向左极靴极齿801、轴向右极靴极齿1101处形成轴向磁性液体密封，当转轴1工作时，由于内隔磁套15与转轴1过盈配合，所以内隔磁套15、轴向左极靴8、轴向右极靴11、隔磁环9、永磁体10与转轴1一起同步运动，由于外隔磁套3与壳体部件13过盈配合，所以径向左极靴4、导磁环7、径向右极靴12与壳体部件13一起同步运动；由于磁性液体密封是非接触密封，可以大大降低转轴1运行时的旋转阻力，当转轴1的转速较低时，磁性液体受到的离心力不大，磁性液体在径向与轴向上都会形成密封；当转轴1高速转动时，磁性液体会受到较大的离心力，当磁场的力不足以束缚磁性液体时，磁性液体会由于离心力的作用在轴向左极靴8、轴向右极靴11与导磁环7之间的间隙中聚集，形成离心式密封，而且磁性液体不会从磁性液体密封组件中泄露，有效地防止了外界杂质的进入和内侧密封介质14的泄露，使得轴向与径向组合剖分式磁性液体密封结构无论在低速还是高速运动状态下都能够起到良好的效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可剖分的轴径组合式磁性液体密封装置，包括转轴（1）、磁性液体密封组件、隔磁组件、端盖（5）和壳体部件（13），壳体部件（13）包括壳体套（1303）和台阶孔端盖（1304），壳体套（1303）的一端与台阶孔端盖（1304）连接；

磁性液体密封组件包括径向左极靴（4）、导磁环（7）、轴向左极靴（8）、永磁体（10）、轴向右极靴（11）和径向右极靴（12）；

隔磁组件包括外隔磁套（3）、隔磁环（9）和内隔磁套（15），外隔磁套（3）包括外隔磁套壁（301）和外隔磁套挡壁（302），外隔磁套壁（301）的一端与外隔磁套挡壁（302）连接；

内隔磁套（15）套在转轴（1）上且两端分别由左挡环（2）、右挡环（16）固定，左挡环（2）、右挡环（16）设置在转轴（1）上开设的凹槽中，内隔磁套（15）与转轴（1）过盈配合，内隔磁套（15）上由左至右分别套有径向左极靴（4）、轴向左极靴（8）、永磁体（10）、轴向右极靴（11）和径向右极靴（12），永磁体（10）的周向外侧套有隔磁环（9），径向左极靴（4）和径向右极靴（12）之间设有导磁环（7），轴向左极靴（8）和轴向右极靴（11）位于导磁环（7）的内部；

外隔磁套挡壁（302）套在内隔磁套（15）上且位于内隔磁套（15）的最左端，径向左极靴（4）、导磁环（7）和径向右极靴（12）位于外隔磁套壁（301）的内部；

端盖（5）套在转轴（1）上与外隔磁套挡壁（302）贴合，壳体套（1303）套在外隔磁套壁（301）上且与端盖（5）连接，外隔磁套壁（301）的外端端面、径向右极靴（12）轴向的外侧面均与台阶孔端盖（1304）内侧面贴合，台阶孔端盖（1304）套在转轴（1）上且与转轴（1）之间设置密封介质（14）。

2.根据权利要求1所述的一种可剖分的轴径组合式磁性液体密封装置，其特征在于，所述轴向左极靴（8）包括两个轴向左极靴瓣，两个轴向左极靴瓣在转轴（1）的周向上首尾相连；轴向右极靴（11）包括两个轴向右极靴瓣，两个轴向右极靴瓣在转轴（1）的周向上首尾相连的。

3.根据权利要求1所述的一种可剖分的轴径组合式磁性液体密封装置，其特征在于，所述径向左极靴（4）和径向右极靴（12）均分为两个径向极靴瓣；径向左极靴（4）的两个径向极靴瓣上分别设有定位部凸极（17）和定位部凹极（18），两个径向极靴瓣通过定位部凸极（17）和定位部凹极（18）进行固定连接；径向右极靴（12）的两个径向极靴瓣上分别设有定位部凸极（17）和定位部凹极（18），两个径向极靴瓣通过定位部凸极（17）和定位部凹极（18）进行机械配合。

4.根据权利要求1所述的一种可剖分的轴径组合式磁性液体密封装置，其特征在于，所述径向左极靴（4）设有三层径向左极靴极齿（401），径向右极靴（12）设有三层径向右极靴极齿（1201）。

5.根据权利要求1所述的一种可剖分的轴径组合式磁性液体密封装置，其特征在于，所述轴向左极靴（8）设有两层轴向左极靴极齿（801）、轴向右极靴（11）设有两层轴向右极靴极齿（1101）。

6.根据权利要求1所述的一种可剖分的轴径组合式磁性液体密封装置，其特征在于，所述径向左极靴（4）、径向右极靴（12）、轴向左极靴（8）、轴向右极靴（11）和导磁环（7）的材质为导磁材质，且相对导磁率大于1。

7.根据权利要求1所述的一种可剖分的轴径组合式磁性液体密封装置 ，其特征在于，所述外隔磁套（3）与内隔磁套（15）的材质为金属材质，且相对导磁率等于1。

8.根据权利要求1所述的一种可剖分的轴径组合式磁性液体密封装置 ，其特征在于，所述内隔磁套（15）中部设有下沉阶梯状凹槽，永磁体（10）、轴向左极靴（8）和轴向右极靴（11）设置在凹槽中。

Images