CN117780894B - 一种真空设备中高扭矩密封传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空设备中高扭矩密封传动装置，涉及传动装置技术领域。本发明可以在高温高压差的条件下使用，无需考虑高温对磁体的影响，解决磁体受高温产生的退磁问题；可以调节传动过程中扭矩大小，根据不同的负载进行控制，起到了过载保护的功能；解决了传统磁力耦合传动装置扭矩低的问题，可以输出更大的扭矩，同时可以应用在高温和真空环境下，保证了传动结构的密封性。

Description

一种真空设备中高扭矩密封传动装置

技术领域

本发明涉及传动装置技术领域，具体为一种真空设备中高扭矩密封传动装置。

背景技术

密封传动装置则是在真空环境下，需要具有密封性能的传动装置，通常包括轴封、轴承、传动轴、密封件等部件。在真空设备中，密封传动装置的主要作用是防止内部润滑剂外泄和外部杂质、水分进入装置内部，从而保护装置的正常运转，提高装置的使用寿命和稳定性。

目前现有技术中，公告号为CN103326540B的发明专利，公开了一种高压密封磁传动装置，该发明专利采用一级主动转子与一级从动转子以及二级主动转子与二级从动转子之间的磁场交互作用，解决了常规密封传动装置无法在高压差的工况下使用的问题，但是该发明专利的技术方案中的磁体在高温的环境下使用时会出现退磁的问题。

发明内容

为克服上述现有技术的缺陷，本发明提供如下技术方案：一种真空设备中高扭矩密封传动装置，包括密封安装法兰，所述密封安装法兰上通过隔离密封筒安装法兰固定安装有隔离密封筒，隔离密封筒的内侧设置有主动磁柱，隔离密封筒的外侧转动配设有与主动磁柱磁力配合的从动磁体；还包括用于调节主动磁柱和从动磁体之间耦合力矩的调节组件，所述从动磁体的表面固定安装有散热片，所述散热片的两侧分别设置有吸入冷却排和排出冷却排，吸入冷却排和排出冷却排的相对面上均开设有通孔槽，所述密封安装法兰上固定安装有水泵，水泵的输入轴上固定安装有散热被动齿轮，散热被动齿轮与从动磁体之间通过散热主动齿轮啮合传动；所述密封安装法兰上还固定安装有散热密封罩，散热密封罩上固定安装有增扭支撑壳体，增扭支撑壳体内转动安装有一级齿环，从动磁体上固定安装有输出连接轴，输出连接轴固定安装有一级中心齿轮，一级中心齿轮与一级齿环之间通过三个一级行星齿轮啮合传动，用于增大传动扭矩。

优选地，所述主动磁柱的两端固定安装有滑动轴承，滑动轴承的内圈与主动磁柱固定，滑动轴承的外圈与隔离密封筒滑动配合，从动磁体与主动磁柱之间通过支撑轴承转动配合。

优选地，所述调节组件包括固定安装在密封安装法兰上的调节支撑壳体，调节支撑壳体内固定安装有两个滑动引导杆，滑动引导杆上滑动安装有花键套筒支架，调节支撑壳体内还转动安装有调节丝杆，在密封安装法兰上固定安装有用于驱动调节丝杆转动的调节电机。

优选地，所述花键套筒支架与调节丝杆螺纹配合，所述花键套筒支架上转动安装有花键套筒，花键套筒内通过花键滑动配合有花键轴，花键轴转动安装在调节支撑壳体上，并且花键轴远离花键套筒的一端固定安装有输入法兰盘，所述花键套筒与主动磁柱固定连接。

优选地，所述输出连接轴与散热密封罩之间通过减阻轴承转动配合，所述一级行星齿轮转动安装在增扭支撑壳体上。

优选地，所述增扭支撑壳体内还固定安装有二级行星架，二级行星架上转动安装有与一级齿环固定配合的一级传动盘，所述二级行星架上还转动安装有二级齿环，所述一级传动盘上固定安装有二级中心齿轮，二级中心齿轮和二级齿环之间通过三个转动安装在二级行星架上的二级行星齿轮啮合传动，用于进一步增大扭矩。

优选地，所述增扭支撑壳体上还固定安装有密封板，密封板上转动安装有与二级齿环固定配合的二级传动盘，并且增扭支撑壳体与密封板形成的空间中填充有润滑油，所述二级传动盘上通过锁紧螺钉固定安装有输出法兰盘。

优选地，所述排出冷却排上固定安装有循环水管，所述水泵的排水口固定安装有排出水管，所述循环水管的内部与排出冷却排内部连通，所述吸入冷却排的内部与水泵的进水口连通，所述循环水管和排出水管贯穿密封安装法兰，所述吸入冷却排和排出冷却排固定安装在散热密封罩上。

本发明与现有技术相比具备以下有益效果：（1）本发明可以在高温高压差的条件下使用，无需考虑高温对磁体的影响，解决磁体受高温产生的退磁问题；（2）本发明可以调节传动过程中扭矩大小，根据不同的负载进行控制，起到了过载保护的功能；（3）本发明解决了传统磁力耦合传动装置扭矩低的问题，可以输出更大的扭矩，同时可以应用在高温和真空环境下，保证了传动结构的密封性。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明调节组件结构示意图。

图3为本发明散热片处结构示意图。

图4为本发明从动磁体处结构示意图。

图5为本发明增扭支撑壳体内部结构爆炸图。

图6为本发明增扭支撑壳体结构示意图。

图7为本发明支撑轴承处结构示意图。

图8为本发明主动磁柱处结构示意图。

图中：101-调节支撑壳体；102-花键轴；103-滑动引导杆；104-花键套筒支架；105-输入法兰盘；106-调节丝杆；107-花键套筒；108-调节电机；201-密封安装法兰；202-散热密封罩；203-吸入冷却排；204-排出冷却排；205-循环水管；206-水泵；207-排出水管；208-散热被动齿轮；209-散热主动齿轮；210-散热片；301-隔离密封筒安装法兰；302-隔离密封筒；303-从动磁体；304-主动磁柱；305-滑动轴承；306-支撑轴承；307-输出连接轴；308-减阻轴承；309-输出法兰盘；310-锁紧螺钉；311-增扭支撑壳体；312-一级齿环；313-一级行星齿轮；314-一级中心齿轮；315-一级传动盘；316-二级行星架；317-二级齿环；318-二级行星齿轮；319-二级中心齿轮；320-二级传动盘；321-密封板。

具体实施方式

下面结合附图1-图8，并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明提供一种真空设备中高扭矩密封传动装置，包括密封安装法兰201，密封安装法兰201上通过隔离密封筒安装法兰301固定安装有隔离密封筒302，隔离密封筒302的内侧设置有主动磁柱304，隔离密封筒302的外侧转动配设有与主动磁柱304磁力配合的从动磁体303。

还包括用于调节主动磁柱304和从动磁体303之间耦合力矩的调节组件，调节组件包括固定安装在密封安装法兰201上的调节支撑壳体101，调节支撑壳体101内固定安装有两个滑动引导杆103，滑动引导杆103上滑动安装有花键套筒支架104，调节支撑壳体101内还转动安装有调节丝杆106，在密封安装法兰201上固定安装有用于驱动调节丝杆106转动的调节电机108。花键套筒支架104与调节丝杆106螺纹配合，花键套筒支架104上转动安装有花键套筒107，花键套筒107内通过花键滑动配合有花键轴102，花键轴102转动安装在调节支撑壳体101上，并且花键轴102远离花键套筒107的一端固定安装有输入法兰盘105，花键套筒107与主动磁柱304固定连接。

从动磁体303的表面固定安装有散热片210，散热片210的两侧分别设置有吸入冷却排203和排出冷却排204，吸入冷却排203和排出冷却排204的相对面上均开设有通孔槽，密封安装法兰201上固定安装有水泵206，水泵206的输入轴上固定安装有散热被动齿轮208，散热被动齿轮208与从动磁体303之间通过散热主动齿轮209啮合传动。排出冷却排204上固定安装有循环水管205，水泵206的排水口固定安装有排出水管207，循环水管205的内部与排出冷却排204内部连通，吸入冷却排203的内部与水泵206的进水口连通，循环水管205和排出水管207贯穿密封安装法兰201，吸入冷却排203和排出冷却排204固定安装在散热密封罩202上。

密封安装法兰201上还固定安装有散热密封罩202，散热密封罩202上固定安装有增扭支撑壳体311，增扭支撑壳体311内转动安装有一级齿环312，从动磁体303上固定安装有输出连接轴307，输出连接轴307固定安装有一级中心齿轮314，一级中心齿轮314与一级齿环312之间通过三个一级行星齿轮313啮合传动，用于增大传动扭矩。主动磁柱304的两端固定安装有滑动轴承305，滑动轴承305的内圈与主动磁柱304固定，滑动轴承305的外圈与隔离密封筒302滑动配合，从动磁体303与主动磁柱304之间通过支撑轴承306转动配合。输出连接轴307与散热密封罩202之间通过减阻轴承308转动配合，一级行星齿轮313转动安装在增扭支撑壳体311上。增扭支撑壳体311内还固定安装有二级行星架316，二级行星架316上转动安装有与一级齿环312固定配合的一级传动盘315，二级行星架316上还转动安装有二级齿环317，一级传动盘315上固定安装有二级中心齿轮319，二级中心齿轮319和二级齿环317之间通过三个转动安装在二级行星架316上的二级行星齿轮318啮合传动，用于进一步增大扭矩。增扭支撑壳体311上还固定安装有密封板321，密封板321上转动安装有与二级齿环317固定配合的二级传动盘320，并且增扭支撑壳体311与密封板321形成的空间中填充有润滑油，二级传动盘320上通过锁紧螺钉310固定安装有输出法兰盘309。

本发明公开的一种真空设备中高扭矩密封传动装置的工作原理如下：将密封安装法兰201安装在真空密封腔室上，密封安装法兰201上设置有安装孔，通过螺钉进行锁紧安装（需要垫设密封垫）。将调节支撑壳体101的一侧设置在真空密封腔的外侧，使得输入法兰盘105与输入传动轴相连接，也就是输入法兰盘105作为主动运动部件。

输入法兰盘105转动会带动花键轴102转动，花键轴102转动会带动花键套筒107转动，同时花键套筒107还可以在花键轴102上沿着轴向移动（控制调节电机108，调节电机108的输出轴带动调节丝杆106转动，然后带动花键套筒支架104轴向移动，从而带动花键套筒107的移动），花键套筒107转动会带动主动磁柱304转动，主动磁柱304通过磁力耦合的方式带动从动磁体303转动，从动磁体303转动会带动输出连接轴307转动，主动磁柱304传递到从动磁体303上的扭矩会传递到输出连接轴307上，当控制主动磁柱304朝向抽离隔离密封筒302内部的方向移动时，会减少从动磁体303和主动磁柱304之间的磁力耦合面积，也就是从动磁体303和主动磁柱304之间的磁力减小，从而传递的扭矩也就降低，实现调节输出扭矩的作用，同时也能起到过载保护的作用（过载保护的阈值可调）。

输出连接轴307的转动会带动一级中心齿轮314转动，一级中心齿轮314通过一级行星齿轮313带动一级齿环312转动，一级齿环312转动带动一级传动盘315转动，一级传动盘315转动带动二级中心齿轮319转动，此时从输出连接轴307传递到二级中心齿轮319上的扭矩则会增大，并且一级传动盘315与二级行星架316之间会存在相对转动，因为二级行星架316与增扭支撑壳体311固定，增扭支撑壳体311与散热密封罩202固定，并且一级传动盘315与二级行星架316之间存在润滑油，可以有效的将转动缝隙予以填充，为了提升密封性或提升传动扭矩，可以多设置几组一级齿环312、一级行星齿轮313、一级中心齿轮314和一级传动盘315（此处举例为两组，另一组为二级齿环317、二级行星齿轮318、二级中心齿轮319和二级传动盘320），提升密封效果，在真空负压环境下需要驱动增扭支撑壳体311内的润滑油流动，而流的路径越长其阻力越大，密封性也就越强，最后在二级传动盘320上安装输出法兰盘309，在输出法兰盘309上安装所需的负载组件予以驱动。除此之外，设置的隔离密封筒302可以完全将真空密封腔室与外部隔离（将循环水管205和排出水管207堵住）。

当在高温环境下使用的时候，温度很容易传递到从动磁体303和主动磁柱304上（如在真空热处理中，改善材料的硬度和韧性，热量会通过支撑架接触传递到从动磁体303和主动磁柱304处），但是从动磁体303和主动磁柱304在高温下会出现退磁现象，然后主动磁柱304无法带动从动磁体303转动，或者传动扭矩降低，无法实现有效传递。将循环水管205和排出水管207与水池相连，或者设置散热冷排，在从动磁体303转动的时候会带动散热主动齿轮209转动，散热主动齿轮209转动带动散热被动齿轮208转动，散热被动齿轮208转动驱动水泵206，然后水泵206将吸入冷却排203内部的液体抽离，并排到排出水管207中，然后通过散热装置回流到循环水管205中，然后再进入排出冷却排204，排出冷却排204流出的液体经过散热片210被吸入冷却排203吸入，以此循环，流动的冷却液体会带动散热片210上的热量，而散热片210的热量来自于零部件的热传递，降低传递到从动磁体303和主动磁柱304上的温度，从而防止从动磁体303和主动磁柱304在高温环环境下出现退磁现象。

Claims (4)

1.一种真空设备中高扭矩密封传动装置，包括密封安装法兰（201），其特征在于：所述密封安装法兰（201）上通过隔离密封筒安装法兰（301）固定安装有隔离密封筒（302），隔离密封筒（302）的内侧设置有主动磁柱（304），隔离密封筒（302）的外侧转动配设有与主动磁柱（304）磁力配合的从动磁体（303）；

还包括用于调节主动磁柱（304）和从动磁体（303）之间耦合力矩的调节组件，所述从动磁体（303）的表面固定安装有散热片（210），所述散热片（210）的两侧分别设置有吸入冷却排（203）和排出冷却排（204），吸入冷却排（203）和排出冷却排（204）的相对面上均开设有通孔槽，所述密封安装法兰（201）上固定安装有水泵（206），水泵（206）的输入轴上固定安装有散热被动齿轮（208），散热被动齿轮（208）与从动磁体（303）之间通过散热主动齿轮（209）啮合传动；

所述密封安装法兰（201）上还固定安装有散热密封罩（202），散热密封罩（202）上固定安装有增扭支撑壳体（311），增扭支撑壳体（311）内转动安装有一级齿环（312），从动磁体（303）上固定安装有输出连接轴（307），输出连接轴（307）固定安装有一级中心齿轮（314），一级中心齿轮（314）与一级齿环（312）之间通过三个一级行星齿轮（313）啮合传动，用于增大传动扭矩, 所述输出连接轴（307）与散热密封罩（202）之间通过减阻轴承（308）转动配合，所述一级行星齿轮（313）转动安装在增扭支撑壳体（311）上, 所述增扭支撑壳体（311）内还固定安装有二级行星架（316），二级行星架（316）上转动安装有与一级齿环（312）固定配合的一级传动盘（315），所述二级行星架（316）上还转动安装有二级齿环（317），所述一级传动盘（315）上固定安装有二级中心齿轮（319），二级中心齿轮（319）和二级齿环（317）之间通过三个转动安装在二级行星架（316）上的二级行星齿轮（318）啮合传动，用于进一步增大扭矩；

所述调节组件包括固定安装在密封安装法兰（201）上的调节支撑壳体（101），调节支撑壳体（101）内固定安装有两个滑动引导杆（103），滑动引导杆（103）上滑动安装有花键套筒支架（104），调节支撑壳体（101）内还转动安装有调节丝杆（106），在密封安装法兰（201）上固定安装有用于驱动调节丝杆（106）转动的调节电机（108），所述花键套筒支架（104）与调节丝杆（106）螺纹配合，所述花键套筒支架（104）上转动安装有花键套筒（107），花键套筒（107）内通过花键滑动配合有花键轴（102），花键轴（102）转动安装在调节支撑壳体（101）上，并且花键轴（102）远离花键套筒（107）的一端固定安装有输入法兰盘（105），所述花键套筒（107）与主动磁柱（304）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种真空设备中高扭矩密封传动装置，其特征在于：所述主动磁柱（304）的两端固定安装有滑动轴承（305），滑动轴承（305）的内圈与主动磁柱（304）固定，滑动轴承（305）的外圈与隔离密封筒（302）滑动配合，从动磁体（303）与主动磁柱（304）之间通过支撑轴承（306）转动配合。

3.根据权利要求2所述的一种真空设备中高扭矩密封传动装置，其特征在于：所述增扭支撑壳体（311）上还固定安装有密封板（321），密封板（321）上转动安装有与二级齿环（317）固定配合的二级传动盘（320），并且增扭支撑壳体（311）与密封板（321）形成的空间中填充有润滑油，所述二级传动盘（320）上通过锁紧螺钉（310）固定安装有输出法兰盘（309）。

4.根据权利要求3所述的一种真空设备中高扭矩密封传动装置，其特征在于：所述排出冷却排（204）上固定安装有循环水管（205），所述水泵（206）的排水口固定安装有排出水管（207），所述循环水管（205）的内部与排出冷却排（204）内部连通，所述吸入冷却排（203）的内部与水泵（206）的进水口连通，所述循环水管（205）和排出水管（207）贯穿密封安装法兰（201），所述吸入冷却排（203）和排出冷却排（204）固定安装在散热密封罩（202）上。