CN116928347A - 一种高真空用多磁路磁流体密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高真空用多磁路磁流体密封装置。所述密封装置包括转轴、壳体、端盖、极靴、套筒和第二内永磁体环，所述第二内永磁体环置于转轴的中部，所述套筒对称设置在所述第二内永磁体环的两侧，所述极靴对称设置在套筒的外侧，所述极靴与转轴之间形成蜿蜒的第一通道，所述极靴与套筒之间形成蜿蜒的第二通道，所述第一通道与第二通道连通且对称；所述第二内永磁体环上套装有隔磁筒、第一内永磁体环和外永磁体环；所述第一内永磁体环和第二内永磁体环磁极相同，所述第一内永磁体环和外永磁体环磁极相反。本发明解决传统磁流体密封装置高真空工况下密封效果差、可达到的真空度低等密封难题。
Description
技术领域
本发明涉及机械工程密封技术领域，尤其涉及一种高真空用多磁路磁流体密封装置。
背景技术
磁流体密封装置是利用磁流体独特的磁响应特性，通过高强磁场的施加，使磁流体形成多个磁流体液膜，来抵抗两侧的压力。在高真空工况下，普通磁流体密封结构很少能达到较高的真空度，并且泄漏率较高。因此，提高在高真空工况下的密封性能是当前的研究热点之一。
在传统的磁流体密封装置中，其多采用圆柱轴结构，泄漏路径较短、密封形式单一。在高真空工况下，普通磁流体密封结构很少能达到较高的真空度，并且泄漏率较高。因此提高在高真空工况下的密封性能是当前的研究热点之一。
现有专利如公告号CN108006233B公示的一种具有梯形极靴套筒的磁流体密封结构，通过梯形套筒与极靴形成密封间隙，在梯形套筒中的三个永磁体所形成的磁场作用下形成多处磁流体液膜，实现密封作用。但该结构磁源浪费严重，漏磁现象并不能得到良好解决，无法满足高真空工况下的实际要求。
又如专利公告号CN 109027252B，公示的一种分叉式磁流体密封结构，利用分叉式套筒与极靴斜面形成密封间隙，该斜向密封间隙可以有效解决直通形密封间隙所具有的离心力影响大、磁流体易被带出等问题，能够有效提高磁流体密封的耐压性能。但该结构所形成的磁流体液膜数量较少，且加工困难。
所以亟需一种适应高真空工况、密封性能良好且结构简单、不易失效的磁流体密封装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高真空用多磁路磁流体密封装置，解决传统磁流体密封装置高真空工况下密封效果差、可达到的真空度低等密封难题。
本发明的技术方案是：一种高真空用多磁路磁流体密封装置包括转轴、壳体、端盖、在所述壳体内且套装在所述转轴上的极靴、套筒和第二内永磁体环，所述端盖连接于壳体的一端，所述转轴穿过所述壳体和端盖，所述第二内永磁体环置于转轴的中部，所述套筒对称设置在所述第二内永磁体环的两侧，所述极靴对称设置在套筒的外侧，所述极靴与转轴之间形成蜿蜒的第一通道，所述极靴与套筒之间形成蜿蜒的第二通道，所述第一通道与第二通道连通，且在所述第二内永磁体环两侧的第一通道与第二通道对称设置；
所述第二内永磁体环外圈自内向外依次套装有隔磁筒和第一内永磁体环，所述第一内永磁体环外圈间隔套装外永磁体环，所述第一内永磁体环和外永磁体环之间的间隔形成所述第二通道；所述第一内永磁体环和第二内永磁体环磁极相同，所述第一内永磁体环和外永磁体环磁极相反。
优选的，所述第一通道与第二通道形成“Z”字形。
优选的，所述第二通道包括与所述第一通道平行的水平段，倾斜连接于所述第一通道和水平段之间的倾斜段；
所述极靴朝向套筒的一侧设有多个第一极齿，多个所述第一极齿位于倾斜段；所述套筒朝向极靴的一侧设有多个第三极齿，多个所述第三极齿在倾斜段和水平段均有设置，所述第一极齿与第三极齿之间间隔形成所述第二通道，所述第三极齿与极靴的内壁间隔形成所述第二通道。
优选的，多个第一极齿和第三极齿中，位于奇数位的第一极齿和第三极齿错开设置，位于偶数位的第一极齿和第三极齿对齐设置。
优选的，所述极靴朝向转轴的一侧设有多个第二极齿，所述第二极齿与转轴之间间隔形成所述第一通道。
优选的，所述套筒和第二内永磁体环与转轴螺纹连接。
优选的，所述极靴与壳体的内壁之间设有密封圈。
优选的，所述转轴通过深沟球轴承安装在壳体的内部，且所述深沟球轴承位于极靴的两端。
优选的，所述深沟球轴承与极靴之间设有隔磁环。
优选的，所述端盖与壳体螺纹连接。
与相关技术相比，本发明的有益效果为：
一、本发明通过在转轴中间增加隔磁筒以及磁极对置等方法，将磁回路分割分割为了两部分，分别是永磁体环—左右极靴—左右套筒—第一内永磁体环；第二内永磁体环—转轴；有效解决了单一磁回路漏磁严重、磁感应强度弱等现象，增强了密封装置的耐压性能；
二、套筒上的第三极齿与极靴上的第一极齿形成交替错齿结构，该结构能够使经过两极齿的磁力线从更加集中的对角穿过，大幅提高磁流体液膜的临界耐压能力；
三、第二通道形成“Z”字形类迷宫密封形式，其中套筒的第三极齿与极靴的第一极齿形成对中的迷宫回路进口，相比于置底的迷宫回路进口能够有效降低“透气效应”的影响，增强类迷宫密封形式的作用。
附图说明
图1为本发明提供的高真空用多磁路磁流体密封装置的内部结构示意图；
图2为图1中的A处放大示意图。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
如图1、图2所示，本实施例提供的一种高真空用多磁路磁流体密封装置包括转轴1、壳体2、深沟球轴承3、隔磁环4、极靴5、套筒6、外永磁体环7、第二内永磁体环8、第一内永磁体环9、第一通道10、隔磁筒11、第二通道12、第一极齿13、第二极齿14、第三极齿15和端盖16。
所述端盖16螺纹连接于壳体2的一端，所述转轴1穿过所述壳体2和端盖16。所述转轴1的中部套装有极靴5、套筒6和第二内永磁体环8。所述第二内永磁体环8置于转轴1的中间，在第二内永磁体环8的两侧各设置一所述套筒6，两个套筒6对称设置。所述套筒6具有斜面和平面，斜面的一端靠近转轴，另一端向外倾斜与平面连接，所述平面与转轴1的中心线平行。
在两个套筒6的外侧均配合安装有所述极靴5。所述极靴5靠近套筒6的一侧同样设置有斜面和平面，极靴5的斜面与套筒6上的斜面对应且平行，极靴5的平面与套筒6上的平面对应且平行。
所述极靴5与转轴1之间形成蜿蜒的第一通道10，所述极靴5与套筒6之间形成蜿蜒的第二通道12，所述第一通道10与第二通道12连通，且在所述第二内永磁体环8两侧的第一通道10与第二通道12对称设置。斜面和平面的结构，使单侧的所述第一通道10与第二通道12形成“Z”字形。也即为，所述第二通道12包括与所述第一通道10平行的水平段，倾斜连接于所述第一通道10和水平段之间的倾斜段。
所述极靴5朝向套筒6的一侧设有多个第一极齿13，多个所述第一极齿13位于倾斜段(即位于极靴5的斜面上)。所述套筒6朝向极靴5的一侧设有多个第三极齿15，多个所述第三极齿15在倾斜段和水平段均有设置(即在套筒6的斜面和平面上均有设置)，所述第一极齿13与第三极齿15之间间隔形成所述第二通道12，所述第三极齿15与极靴5的内壁间隔形成所述第二通道12。所述第一极齿13与第三极齿15使第二通道12形成蜿蜒结构。
在本实施例中，第二通道12的倾斜段上的多个第一极齿13和第三极齿15中，靠近水平段为起始1，则位于奇数位的第一极齿13和第三极齿15错开设置，位于偶数位的第一极齿13和第三极齿15对齐设置。这种交替错齿的结构能够使经过两极齿的磁力线从更加集中的对角穿过，大幅提高磁流体液膜的临界耐压能力。
所述极靴5朝向转轴1的一侧设有多个第二极齿14，所述第二极齿14与转轴1之间间隔形成所述第一通道12。所述第一通道12通过多个第二极齿14形成蜿蜒的结构。
所述第二内永磁体环8外圈自内向外依次套装有隔磁筒11和第一内永磁体环9，所述第一内永磁体环9外圈间隔套装外永磁体环7，所述第一内永磁体环9和外永磁体环7之间的间隔形成所述第二通道12。所述第一内永磁体环9和第二内永磁体环8磁极相同，所述第一内永磁体环9和外永磁体环7磁极相反。
通过在转轴1中间增设隔磁筒11以及磁极对置(刺激相反)的方式，将磁回路分割为了两部分：分别是永磁体环—左右极靴—左右套筒—第一内永磁体环；第二内永磁体环—转轴。有效解决了单一磁回路漏磁严重、磁感应强度弱等现象，增强了密封装置的耐压性能。
所述转轴1通过深沟球轴承3安装在壳体2的内部，且所述深沟球轴承3位于极靴5的两端。所述深沟球轴承3以过盈配合形式安装在转轴1上。所述深沟球轴承3与极靴5之间设有隔磁环4。所述套筒6与转轴1、第二内永磁体环8与转轴1都为螺纹连接。所述极靴5与壳体2的内壁之间设有密封圈15。所述端盖14与壳体2螺纹连接。
本发明能满足真空工况的密封要求，性能良好的新型迷宫式磁流体密封结构。通过增加非导磁材料的隔磁筒11以及内外永磁体环的磁极对置结构，将原本的整体磁回路分割为两部分，有效避免漏磁现象，增加磁感应强度。套筒6上斜向的第三极齿15和极靴5上斜向的第一极齿13形成交替错齿结构，使磁力线集中在对角处，大幅提高了磁流体液膜的临界耐压能力。所述第一通道10和第二通道12形成“Z”字形类迷宫密封形式，其中套筒6上斜向的第三极齿15和极靴5上斜向的第一极齿13形成对中的迷宫回路进口，相比于置地的迷宫回路进口，能够有效降低“透气效应”的影响，增强类迷宫密封形式的作用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种高真空用多磁路磁流体密封装置，包括转轴(1)、壳体(2)和端盖(16)，所述端盖(16)连接于壳体(2)的一端，所述转轴(1)穿过所述壳体(2)和端盖(16)，其特征在于，还包括在所述壳体(2)内且套装在所述转轴(1)上的极靴(5)、套筒(6)和第二内永磁体环(8)，所述第二内永磁体环(8)置于转轴(1)的中部，所述套筒(6)对称设置在所述第二内永磁体环(8)的两侧，所述极靴(5)对称设置在套筒(6)的外侧，所述极靴(5)与转轴(1)之间形成蜿蜒的第一通道(10)，所述极靴(5)与套筒(6)之间形成蜿蜒的第二通道(12)，所述第一通道(10)与第二通道(12)连通，且在所述第二内永磁体环(8)两侧的第一通道(10)与第二通道(12)对称设置；
所述第二内永磁体环(8)外圈自内向外依次套装有隔磁筒(11)和第一内永磁体环(9)，所述第一内永磁体环(9)外圈间隔套装外永磁体环(7)，所述第一内永磁体环(9)和外永磁体环(7)之间的间隔形成所述第二通道(12)；所述第一内永磁体环(9)和第二内永磁体环(8)磁极相同，所述第一内永磁体环(9)和外永磁体环(7)磁极相反。
2.根据权利要求1所述的高真空用多磁路磁流体密封装置，其特征在于，所述第一通道(10)与第二通道(12)形成“Z”字形。
3.根据权利要求1所述的高真空用多磁路磁流体密封装置，其特征在于，所述第二通道(12)包括与所述第一通道(10)平行的水平段，倾斜连接于所述第一通道(10)和水平段之间的倾斜段；
所述极靴(5)朝向套筒(6)的一侧设有多个第一极齿(13)，多个所述第一极齿(13)位于倾斜段；所述套筒(6)朝向极靴(5)的一侧设有多个第三极齿(15)，多个所述第三极齿(15)在倾斜段和水平段均有设置，所述第一极齿(13)与第三极齿(15)之间间隔形成所述第二通道(12)，所述第三极齿(15)与极靴(5)的内壁间隔形成所述第二通道(12)。
4.根据权利要求3所述的高真空用多磁路磁流体密封装置，其特征在于，多个第一极齿(13)和第三极齿(15)中，位于奇数位的第一极齿(13)和第三极齿(15)错开设置，位于偶数位的第一极齿(13)和第三极齿(15)对齐设置。
5.根据权利要求1所述的高真空用多磁路磁流体密封装置，其特征在于，所述极靴(5)朝向转轴(1)的一侧设有多个第二极齿(14)，所述第二极齿(14)与转轴(1)之间间隔形成所述第一通道(12)。
6.根据权利要求1所述的高真空用多磁路磁流体密封装置，其特征在于，所述套筒(6)和第二内永磁体环(8)与转轴(1)螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的高真空用多磁路磁流体密封装置，其特征在于，所述极靴(5)与壳体(2)的内壁之间设有密封圈(15)。
8.根据权利要求1所述的高真空用多磁路磁流体密封装置，其特征在于，所述转轴(1)通过深沟球轴承(3)安装在壳体(2)的内部，且所述深沟球轴承(3)位于极靴(5)的两端。
9.根据权利要求8所述的高真空用多磁路磁流体密封装置，其特征在于，所述深沟球轴承(3)与极靴(5)之间设有隔磁环(4)。
10.根据权利要求1所述的高真空用多磁路磁流体密封装置，其特征在于，所述端盖(16)与壳体(2)螺纹连接。
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