CN1184906A - 磁流体密封装置 - Google Patents
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Abstract
一种磁流体密封装置,环形磁铁2通过环形非导磁体12装于高导磁套筒8上。环形磁铁2两侧分别装有高导磁极靴4、13。高导磁套筒8两侧分别装有非导磁内垫圈7、11和非导磁外垫圈10、6。各元件装于非导磁壳体5中。环形非导磁体12、高导磁极靴4、13与高导磁套筒8之间的配合间隙中具有磁流体3。本发明不仅使磁流体可用于气体介质的密封,也可对液体介质进行密封,而且使非导磁材料的密封成为可能。
Description
本发明涉及机械中的密封装置，尤其是一种磁流体密封装置。
所谓磁流体就是一种可具有磁性的流体。磁流体用于机械密封是近几年发展起来的一项新技术。现有的磁流体密封装置，基本结构如图1、图2所示，包括转轴1、磁铁2、极靴4。极靴4与转轴1之间充有磁性流体3。将该装置安装在需要对流体进行密封的设备转轴的出口处，可防止流体从转轴与设备的配合间隙中漏出，磁流体是由基液、固体磁性微粒和包覆磁性微粒的分散剂组成的一种胶体溶液。其中，基液可以是水、煤油、酯、硅油和水银等，固体磁性微粒通常为四氧化三铁和赤铁矿一类的固体颗粒，分散剂是一种表面活性剂。磁流体属于超顺磁材料。磁性微粒在外磁场的作用下被磁化而显出磁性。如图1、图2所示，磁流体3在磁铁2的磁路中强磁场的作用下在密封间隙中形成液体O型密封环，故具有密封作用。磁流体密封没有磨损，无需维修。但是，目前磁流体密封仅用于气体介质的密封，尚没有较好地用于液体介质的密封。
本发明的目的是针对目前磁流体密封仅用于气体介质的密封，尚没有较好地用于液体介质的密封这一问题，提供一种不仅可用于气体介质的密封，同时也可有效的对液体介质进行密封的磁流体密封装置。
本发明所述的磁流体密封装置，包括环形磁铁、高导磁套筒、高导磁极靴、环形非导磁体、非导磁内垫圈、非导磁外垫圈、转轴和非导磁壳体。高导磁套筒套于转轴上。环形磁铁通过环形非导磁体装于高导磁套筒外。环形磁铁和环形非导磁体两侧均装有高导磁极靴。高导磁套筒两侧均装有非导磁内垫圈。两高导磁极靴外侧均装有非导磁外垫圈。非导磁壳体套装于环形磁铁、高导磁极靴、非导磁外垫圈的外面。环形非导磁体、高导磁极靴、非导磁外垫圈与非导磁内垫圈、高导磁套筒之间设有配合间隙。该配合间隙中具有磁流体。
高导磁极靴内圆面上设有环形凹槽。
高导磁套筒与转轴之间装有环形非导磁体。
环形磁铁可由环形非导磁体和磁体镶块构成。磁体镶块沿环形非导磁体周向均布，并镶嵌于环形非导磁性体上。
对磁流体与被密封液体介质之间界面的稳定性问题的研究发现，磁流体密封中，存在一个磁场强度门槛值。在磁场强度门槛值之上，磁流体与被密封液体介质之间的界面是不稳定的。这时，它们会混合而使磁流体破坏，失去密封能力。本发明就是根据这一理论研究成功的。
本发明的优点是：它以高导磁套筒串联在磁回路中，使低导磁材料的轴体所可能造成的磁化漏磁降到最小，从结构上保证了界面处于磁场强度门槛值以下，又保证工作磁场的场强足够大，不仅使磁流体可用于气体介质的密封，也可有效的对液体介质进行密封，而且使非导磁材料的转轴密封成为可能。
使用时，通过非导磁壳体将磁流体密封装置安装在需要对流体进行密封的设备转轴的出口处即可。
图1是一种现有的单级磁流体密封装置示意图。
图2是一种现有的多级磁流体密封装置示意图。
图3是一种本发明所述的磁流体密封装置构造图。
图4是一种环形磁铁的主视图。
图5是图4的A-A剖视图。
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图3所示，本发明所述的磁流体密封装置包括环形磁铁2、高导磁套筒8、高导磁极靴4、13、环形非导磁体9、非导磁内垫圈11、非导磁外垫圈10、转轴1和非导磁壳体5。高导磁套筒8套装于转轴1上。环形磁铁2通过环形非导磁体12装于高导磁套筒8外。环形磁铁2和环形非导磁体12两侧分别装有高导磁极靴13和高导磁极靴4。高导磁套筒8两侧分别装有非导磁内垫圈7和非导磁内垫圈11。两高导磁极靴4、13外侧分别装有非导磁外垫圈10、6。非导磁壳体5套装于环形磁铁2、高导磁极靴4、13、非导磁外垫圈6、10的外侧。环形非导磁体12、高导磁极靴4、13、非导磁外垫圈6、10与非导磁内垫圈7、11、高导磁套筒8之间设有配合间隙。该配合间隙中具有磁流体3。高导磁极靴4、13内圆面上设有环形凹槽14。高导磁套筒8与转轴1之间可装有环形非导磁体9。环形磁铁2可由环形非导磁体15和磁体镶块16构成。磁体镶块16沿环形非导磁体15周向均布，并镶嵌于环形非导磁体15上。高导磁套筒8可以做成鼠笼形、网形或栅形。
高导磁套筒8使环形磁铁2磁回路由环形磁铁N极出发经过高导磁极靴13、磁流体3，再经高导磁极靴4回到S极，一改传统磁流体密封结构中的转轴1串联在环形磁铁2的磁回路的作法；以高导磁套筒8串联在磁回路中，使低导磁材料的轴体1所可能造成的磁化和漏磁降到最小，而且使非导磁材料的转轴密封成为可能。
环形高导磁极靴13和环形高导磁极靴4外侧加装非导磁外垫圈6、10’与非导磁内垫圈7、11，可保证磁流体3与被密封液体的界面在超出极靴断面的空间，远离环形磁铁2，以减少磁场对界面的影响，即保证界面处的磁场强度在门槛值以下，同时保证磁流体3与被密封的液体接触面尽量的小，以减少其混合机会。
环形磁铁2可以做成由环形非导磁体15和磁体镶块16组合结构，以避免环形磁铁烧结的困难，降低加工成本，缩短生产周期，同一形状的磁体镶块可用于各种直径转轴的密封；可根据被密封的液体或气体的压力改变磁体镶块的数量，以调节环形磁铁的磁场强度；可在环形非导磁体15上加工一个磁流体注入孔，便于对磁流体密封装置添加或补充磁流体。
通过本发明实施例还可以看出：
为被密封的转轴加装高导磁套筒，实际上是使高导磁套筒与低导磁率的被密封转轴在环形磁铁的闭合回路中并联，主要的磁通量将从高导磁套筒中通过，这样就减少了转轴被磁化和漏磁的程度。转轴被磁化程度的降低，减少了它所形成的磁场对磁流体和被密封液体间界面的干扰。转轴被磁化程度的降低，使环形磁铁的磁能绝大部分消耗在工作磁场中，有利于保持磁流体不被压力冲掉，提高磁流体密封的耐压性。根据被密封介质的要求，可通过调整高导磁套筒的厚度和形状制作出适合生产实用的磁流体密封元器件。
原磁流体密封结构只能对铁磁性转轴密封，不能用于非铁磁性转轴的密封，而加装了与转轴同时旋转的高导磁套筒后，对任何材料的转轴，均可采用磁流体密封，扩大了磁流体密封的使用范围。
Claims (4)
1、一种磁流体密封装置，包括环形磁铁、高导磁极靴、转轴和非导磁壳体，其特征在于：还具有高导磁套筒、环形非导磁体、非导磁内垫圈和非导磁外垫圈；高导磁套筒套于转轴上，环形磁铁通过环形非导磁体装于高导磁套筒外；环形磁铁和环形非导磁体两侧均装有高导磁极靴；高导磁套筒两侧均装有非导磁内垫圈；两高导磁极靴外侧均装有非导磁外垫圈。非导磁壳体套装于环形磁铁、高导磁极靴、非导磁外垫圈的外面；环形非导磁体、高导磁极靴、非导磁外垫圈与非导磁内垫圈、高导磁套筒之间设有配合间隙，该配合间隙中具有磁流体。
2、按权利要求1所述的磁流体密封装置，其特征在于：高导磁极靴内圆面上设有环形凹槽。
3、按权利要求1所述的磁流体密封装置，其特征在于：导磁套筒与转轴之间装有环形非导磁体。
4、按权利要求1所述的磁流体密封装置，其特征在于：环形磁铁可由环形非导磁体和磁体镶块构成，磁体镶块沿环形非导磁体周向均布，并镶嵌于环形非导磁性体上。
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