CN115126876A - 一种适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置，包括：旋转轴，与磁流体应用端设备输出轴相连；外壳，套设于旋转轴外；磁流体，填充于旋转轴和外壳之间；永磁体，产生磁场将磁流体封闭在当前位置上；旋转轴上设有用于容纳相变材料的第一空腔和设于第一空腔一侧的第二空腔，第二空腔内设有若干第一导热块和第二导热块；第一导热块和第二导热块构成滑动连接；当第一空腔内的相变材料处于固相时，第一导热块和第二导热块相重合；当第一空腔内的相变材料处于液相时，第一导热块和第二导热块相错开；本发明在保留旋转轴主体、永磁磁钢和外壳的情况下实现磁流体密封且减小温度对磁流体影响。

Description

一种适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置

技术领域

本发明属于磁流体密封技术领域，尤其是涉及一种适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置。

背景技术

磁流体密封技术是在磁性流体的基础上发展而来的，当磁流体注入磁场的间隙时，它可以充满整个间隙，形成一种“液体的O型密封圈”。磁流体密封装置的功能是把旋转运动传递到密封容器内，常用于真空密封。

传统的磁流体密封件结构组成：导磁轴，不导磁外壳，隔磁垫圈(2个)，氟胶密封圈(多个)，永磁铁，磁极(2个)，端盖，轴用挡圈，轴承。在某些特殊应用场合，与磁流体的接口结构比较特别，从而压缩了磁流体内部的径向空间，从而限制了磁流体的使用范围。

另外磁流体在使用时驱动件上的温度升高传递至磁流体上，而所有磁性材料的磁通密度都会随着温度的升高和降低而发生变化，磁铁的性能在每升高一度的情况下就会下降一个百分比，驱动件工作产生的热量会直接影响到磁流体的磁性，从而导致磁流体密封装置的失效。

发明内容

本申请的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本申请的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置，包括：

旋转轴，与磁流体应用端设备输出轴相连；

外壳，套设于旋转轴外；

磁流体，填充于旋转轴和外壳之间；

永磁体，产生磁场将磁流体封闭在当前位置上；

旋转轴上设有用于容纳相变材料的第一空腔和设于第一空腔一侧的第二空腔，第二空腔内设有若干第一导热块和第二导热块；

第一导热块和第二导热块构成滑动连接；

当第一空腔内的相变材料处于固相时，第一导热块和第二导热块相重合；当第一空腔内的相变材料处于液相时，第一导热块和第二导热块相错开。

进一步的，旋转轴一端设有安装部，安装部直径大于旋转轴直径。

进一步的，安装部上设有用于容纳磁流体的齿形槽。

进一步的，安装部上设有用于安装永磁体的环形槽。

进一步的，永磁体设于齿形槽之间。

进一步的，第二空腔侧壁上设有若干进气腔。

进一步的，第一空腔内设有连接管，安装部上设有与第二空腔相通的出气腔，出气腔与连接管相连通。

进一步的，第二空腔内壁上设有多个扇叶。

进一步的，第二导热块上设有用于容纳相变材料的第三空腔。

进一步的，第二导热块上设有连接环，连接环上设有用于连通所有第三空腔的第一连接腔。

本发明具有以下优点：提供一种在保留旋转轴主体、永磁磁钢和外壳的情况下实现磁流体密封且减小温度对磁流体影响的适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

另外，贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。

在附图中：

图1为根据本发明一种实施例中的适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置的结构示意图。

图2为上述适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置的第一空腔和第二空腔的结构示意图。

图3为上述适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置的第二空腔处的放大图。

图4为上述适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置的连接管的示意图。

图5为上述适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置的连接管处的放大图。

图6为根据本发明另一种实施例中的适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置的剖视图。

图7为上述适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置的第一空腔处的放大图。

100、适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置；101、旋转轴；101a、第二空腔；101b、第一空腔；101c、进气腔；101d、齿形槽；101f、第二连接腔；1011、安装部；1012、第一导热块；1013、第二导热块；1013a、第三空腔；10131、导块；10131a、输料腔；10132、第一复位弹簧；10133、弧形板；1014、推板；10141、支撑弹簧；1015、扇叶；1016、连接管；102、外壳；102a、连接孔；102b、腔室；1021、端面；1022、氟胶密封圈；103、永磁体；104、环氧树脂胶；105、挡板；106、轴承；107、隔磁垫圈；108、限位挡圈；109、端盖；

200、适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置；201、连接环；202、连接块；203、移动板；204、第二复位弹簧。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

如图1-2所示的适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置100包括旋转轴101、外壳102、永磁体103和磁流体。

旋转轴101与磁流体应用端设备输出轴相连，外壳102套设于旋转轴101外侧，旋转轴101一端设有安装部1011，安装部1011直径大于旋转轴101轴体的直径，减小旋转轴101与外壳102之间的间隙以填充磁流体；安装部1011上设有齿形槽101d，磁流体填充在齿形槽101d内，外壳102内壁和安装部1011侧壁形成密封空间，配合永磁体103封闭磁流体；安装部1011上设有环形槽，环形槽设于齿形槽101d之间，永磁体103为环形结构，永磁体103装在环形槽内；永磁体103为钕铁硼永磁铁，永磁体103产生的磁场将磁流体束缚在齿形槽101d内，保证密封旋转轴101使用的可靠性。

旋转轴101和外壳102为绕统一中心轴形成的回转体，外壳102上升设有腔室102b，腔室102b内设有轴承106，旋转轴101穿设于轴承106内，轴承106侧壁与腔室102b内壁接触，内壁与旋转轴101接触，旋转轴101上设有第一环槽，第一环槽内设有限位挡圈108，限位挡圈108抵在轴承106侧壁上将轴承106固定，避免轴承106在腔室102b内移动；轴承106侧壁上设有隔磁垫圈107，隔磁垫圈107侧壁抵在腔室102b内壁上，对轴承106起辅助固定作用，减少磁流体和永磁体103对轴承106的影响。

轴承106可设置多个，根据旋转轴101的长度进行调整，在本实施例中以设置两个轴承106为例，两个轴承106之间设置垫圈将两个轴承106隔开，隔磁垫圈107和限位挡圈108分别设置在两个轴承106侧壁，与垫圈相互配合将轴承106固定，避免轴承106在旋转轴101转动时移动。

利用轴承106设置减小旋转轴101和外壳102内壁的摩擦力，配合磁流体减小磁流体应用端设备动能的损耗。

腔室102b一端内壁上设有连接槽，连接槽内设有端盖109，端盖109将腔室102b封闭，避免轴承106在使用时受到影响，保证轴承106使用的稳定性。

永磁体103上设有环氧树脂胶104，利用环氧树脂胶104将永磁体103固定，避免永磁体103错位或缺失，延长磁流体密封旋转轴101的使用寿命。

外壳102一端设有连接环，安装部1011一端设有与连接环相配合的第二环槽，外壳102套设于旋转轴101上时，连接环处于第二环槽内；外壳102内壁上设有第三环槽，第三环槽内设有挡板105，挡板105抵在第二环槽内壁上，挡板105配合齿形槽101d将磁流体封闭，进一步的增加对磁流体的密封效果。

外壳102上设有端面1021，端面1021上设有第一凹槽和多个连接孔102a，第一凹槽内设有氟胶密封圈1022，连接孔102a内穿设有螺钉，磁流体应用端设备通过螺钉连接于外壳102上，氟胶密封圈1022将外壳102和设备的连接处封闭，增加外壳102与磁流体应用端设备的密封效果。

如图3-5所示，安装部1011上设有第一空腔101b和第二空腔101a，第一空腔101b和第二空腔101a均为环形结构，第一空腔101b设于第二空腔101a外侧，第一空腔101b内填充有相变材料；第二空腔101a侧壁上设有多个进气腔101c，第一空腔101b内设有连接管1016，连接管1016穿设于第一空腔101b内，安装部1011上设有与第二空腔101a相通的出气腔，出气腔与连接管1016相连通，出气腔设于进气腔101c一侧；第二空腔101a内壁上设有多个扇叶1015。

相变材料对安装部1011起到控温作用，从而对磁流体的温度进行控制，将磁流体和永磁体103上的温度吸收，保证磁流体密封的可靠性；驱动件带动旋转轴101转动时，扇叶1015随旋转轴101转动，扇叶1015起到引流作用，气流从进气腔101c处进入到第二空腔101a内，进入到第二空腔101a内的气流从出气腔内流出，使气流形成流动态势，利用气流对相变材料和磁流体起到降温作用，提升相变材料对磁流体的降温效果，将磁流体的温度控制在指定范围内，减小温度对磁流体密封装置的影响。

具体的，第二空腔101a内设有多个第一导热块1012和第二导热块1013，第一导热块1012固连于第二空腔101a内壁上，第二导热块1013上设有通槽，第二导热块1013穿设于通槽内；第二空腔101a底部设有第一活动槽，第二导热块1013底部设有导块10131，第一活动槽连通第一空腔101b和第二空腔101a，导块10131穿设于第一活动槽内，导块10131底部设有弧形板10133，弧形板10133面积大于第一活动槽，弧形板10133将第一活动槽封闭，避免相变材料从第一活动槽处进入到第一空腔101b内。

当第一空腔101b内的相变材料处于固相时，第一导热块1012和第二导热块1013相重合，以将磁流体上的热量传递至相变材料上，提升相变材料对磁流体的控温效果；当第一空腔101b内的相变材料处于液相时，第一导热块1012和第二导热块1013相错开，通槽开启，进入到第二空腔101a内的气流直接从通槽内通过，使气流从出气腔内流出，在第二空腔101a内形成流动气流，更好的对相变材料和磁流体进行控温。

更为具体的，第二导热块1013上设有第三空腔1013a，导块10131上设有与第三空腔1013a相通的输料腔10131a，弧形板10133底部设有与输料腔10131a相通的第二凹槽；导块10131侧壁上设有第一复位弹簧10132；第二空腔101a内壁上设有多个第二活动槽，第二活动槽设置在第一导热块1012下方，第二活动槽底部设有支撑弹簧10141，支撑弹簧10141上设有推板1014，推板1014长度与第二空腔101a长度相对应，推板1014侧壁上交接有导板，导板另一端铰接于第二空腔101a内壁上，导板为伸缩板；安装部1011上设有用于连通第一活动槽和第二活动槽的第二连接腔101f，推板1014底部设有连接绳，连接绳一端固连于导块10131侧壁上。

旋转轴101在驱动件的作用下转动时，相变材料在离心力的作用下往第三空腔1013a方向移动，相变材料填充在第三空腔1013a内缩短相变材料与磁流体的距离，提升相变材料对磁流体的控温效果；相变材料处于固相时，相变材料充满整个第二空腔101a，相变材料推动推板1014进入到第二活动槽内，第二导热块1013插在通槽内，以将磁流体上的热量导至相变材料上，使相变更好的进行吸热；相变材料处于液相状态时，相变材料的体积减小，同时相变材料在离心力作用下往远离推板1014方向移动，推板1014不受到挤压后支撑弹簧10141推动推板1014往第二活动槽外移动，连接绳拉动导块10131往第一活动槽一端移动，导块10131带动第二导热块1013移动，第二导热块1013从通槽内移出，将通槽开启连通进气腔101c和出气腔，此时第三空腔1013a内仍填充有相变材料，气流从第二导热块1013侧壁经过，对第二导热块1013内的相变材料起到降温作用，使相变材料能够继续吸收磁流体上的热量，气流与相变材料相配合，将部分第一空腔101b内的热量直接带走，将相变材料的温度控制在指定范围内，为磁流体提供稳定的工作环境。

通槽内壁上设有限位块，限位块对第二导热块1013移动的最大距离做限定，避免第二导热块1013从通槽的另一侧移出。

第二导热块1013插入到通槽内后一半处于第一空腔101b内，使第三空腔1013a内的相变材料有充足的散热空间，进而保证相变材料对磁流体的控温效果。

如图6-7所示，作为进一步的优选方案的适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置200，所有的第二导热块通过一连接环201相连，第一连接环201上设有第一连接腔，第一连接腔与第三空腔相通；旋转轴转动时，不同第三空腔内的相变材料进入到第一连接腔内交汇，使第三空腔内的相变材料处于流动状态，保证相变材料的受热均匀，进一步的提升相变材料对磁流体的控温效果。

导块侧壁上设有连接块202，连接块202上设有活动腔，活动腔内设有移动板203，移动板203上设有第二复位弹簧204，连接绳一端固连于移动板203上，另一端固连于推板底部；第二空腔内的相变材料吸热后，部分第二活动槽内的推板在支撑弹簧作用下上升，部分上升的推板拉动移动板203在活动腔内移动，直至所有的推板升起后，连接绳拉动导块在第一活动槽内移动，将第二导热块从通槽内拉出，使第一空腔保持畅通状态，利用气流对磁流体和相变材料起到辅助降温作用。

以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置，包括：

旋转轴，与磁流体应用端设备输出轴相连；

外壳，套设于所述旋转轴外；

磁流体，填充于所述旋转轴和所述外壳之间；

永磁体，产生磁场将磁流体封闭在当前位置上；

其特征在于：

所述旋转轴上设有用于容纳相变材料的第一空腔和设于所述第一空腔一侧的第二空腔，所述第二空腔内设有若干第一导热块和第二导热块；

所述第一导热块和所述第二导热块构成滑动连接；

当所述第一空腔内的相变材料处于固相时，所述第一导热块和所述第二导热块相重合；当所述第一空腔内的相变材料处于液相时，所述第一导热块和所述第二导热块相错开。

2.根据权利要求1所述的适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置，其特征在于：所述旋转轴一端设有安装部，所述安装部直径大于所述旋转轴直径。

3.根据权利要求2所述的适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置，其特征在于：所述安装部上设有用于容纳所述磁流体的齿形槽。

4.根据权利要求2所述的适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置，其特征在于：所述安装部上设有用于安装所述永磁体的环形槽。

5.根据权利要求3所述的适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置，其特征在于：所述永磁体设于所述齿形槽之间。

6.根据权利要求1所述的适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置，其特征在于：所述第二空腔侧壁上设有若干进气腔。

7.根据权利要求2所述的适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置，其特征在于：所述第一空腔内设有连接管，所述安装部上设有与所述第二空腔相通的出气腔，所述出气腔与所述连接管相连通。

8.根据权利要求1所述的适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置，其特征在于：所述第二空腔内壁上设有多个扇叶。

9.根据权利要求1所述的适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置，其特征在于：所述第二导热块上设有用于容纳所述相变材料的第三空腔。

10.根据权利要求9所述的适用于狭小空间的长效控温型磁流体密封装置，其特征在于：所述第二导热块上设有连接环，所述连接环上设有用于连通所有所述第三空腔的第一连接腔。

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