CN1299019C - 真空系统非接触挠性磁联轴器 - Google Patents

Abstract

真空系统非接触挠性磁联轴器，包括套装在从动轴上的从动磁半联轴器、套装在主动轴上的主动磁半联轴器和隔罩，从动磁半联轴器嵌入主动磁半联油器内，隔罩设置于从动磁半联轴器和主动磁半联轴器之间。本发明采用的嵌入式结构，实现了从动半联轴器中的永久磁钢和主动半联轴器中的永久磁钢最大面积的相互对应，不仅能满足特殊密封环境的要求，而且其磁场强度大、传输的扭矩大，体积小，结构紧凑。

Description

真空系统非接触挠性磁联轴器

技术领域

本发明属于动力传输设备，涉及一种挠性磁联轴器，尤其涉及一种适用于真空系统非接触的挠性磁联轴器。

背景技术

在材料制备过程中，对于一些特殊性能的材料，比如抗氧化性极差或纯度要求极高的材料，要求其制备环境具有超高真空或者必须在特殊气氛中进行。对于这些特殊材料制备过程中经常用到的动力传输设备，由于传动轴间间隙的存在，不能完全密封，容易造成气氛外泄，从而影响制造出的材料质量。

磁性联轴器利用高性能永久磁钢的磁性来传递力矩，是非接触式的，两个半联轴器没有相互接触避免了因机械式联轴器直接接触而在运动过程中产生的粉尘污染问题，并可以对其中所需的一半联轴器进行密封，从而满足特殊材料的超高真空或者特殊气氛中制备的要求。

在实用新型专利《非接触式磁性耦合联轴器》(专利号02261867.8，专利公告号CN 2563354Y，公告日2003年7月30日)中，公开了主动轴与从动轴非接触，通过安装固定在主动轴输出盘上和从动轴输入盘上一一相对应的永久性磁铁块之间的磁力耦合作用，实现主动轴与从动轴的同步转动，主动输出盘与从动输入盘之间设置隔板，从而实现主动轴与从动轴工作在两种不同介质中的动力传递。但是其联轴器的结构为平面型，磁极只有两个相对应的嵌有磁极的板面相对应，这种平面型结构使磁极的相对应面积较小，也就意味着在同等条件下该结构的两个半联轴器之间的磁场强度相对较小，传输的扭矩也相应较小。

发明内容

为了解决平面型结构磁性联轴器磁场强度较小、传输的扭矩较小的缺点，本发明的目的在于提供一种真空系统非接触挠性磁联轴器，不仅能满足特殊材料密封环境的要求，而且其磁场强度大、传输的扭矩大，体积小，结构紧凑。

本发明所采用的技术方案是，真空系统非接触挠性磁联轴器，包括套装在从动轴上的从动磁半联轴器、套装在主动轴上的主动磁半联轴器和隔罩，从动磁半联轴器嵌入主动磁半联轴器内，隔罩设置于从动磁半联轴器和主动磁半联轴器之间，隔罩上开有进水口和出水口，隔罩内开有水道，水道的两端口分别与进水口和出水口相通。

隔罩与从动磁半联轴器和主动磁半联轴器之间留有间隙。

从动磁半联轴器包括内磁条固定架，内磁条固定架内交替插有磁极相反的内磁条。

内磁条固定架的左右两端面分别设有外压盖和内压盖，内磁条固定螺栓穿过外压盖和内压盖将内磁条固定于内磁条固定架内。

主动磁半联轴器包括外磁条固定架，外磁条固定架内交替插有磁极相反的外磁条，并且外磁条固定架通过主动连接盘与主动轴固定连接。

外磁条固定架的外端面设有压盘，外磁条固定螺栓穿过压盘将外磁条固定架与主动连接盘固定，并将外磁条固定于外磁条固定架内。

内磁条和外磁条采用永久磁钢，其形状为条形，横截面呈扇形或等腰梯形。

本发明的有益效果是：

(1)本发明采用的嵌入式结构，从动半联轴器嵌入主动半联轴器内，实现了从动半联轴器中的永久磁钢和主动半联轴器中的永久磁钢最大面积的相互对应，因而两个半联轴器之间的磁场强度最大，传输的扭矩也最大，而且体积小、结构紧凑；

(2)本发明的主动半联轴器和从动半联轴器被隔罩隔开，利用高性能永久磁钢的磁性在完全密封隔离状态下无接触传递扭矩，可以满足从动半联轴器一侧的高真空需求，并可以满足一些特殊行业对粉尘的要求，也可以满足特殊气氛的完全密封或者防止气氛外泄的动力传输要求，保护环境和生产安全；

(3)本发明的主动半联轴器和从动半联轴器之间设置的隔罩为水冷型，当联轴器高速旋转时两个半联轴器的同步运动或高速起动与停止可能产生的异步运动时，两个半联轴器之间的隔罩切割磁力线产生的磁感应电流造成的热量可以通过冷却水及时带走，因此，本发明可以满足长时间工作及频繁“启动”与“停止”的苛刻要求；

(3)本发明联轴器中的永久磁钢采用机械固定安装方式，抛弃了使用环氧树脂等化学粘结剂进行粘贴固定的方式，避免了化学组成物在真空环境下挥发造成的二次污染问题；

(4)本发明的联轴器中的永久磁钢采用N-S型和S-N型磁极交替安装，这种形式使磁钢相互吸引形成磁路闭环，结构更稳固；

(7)本发明的联轴器的永久磁钢截面呈扇形或等腰梯形，可以减小内外磁条的间隙，更好的传输扭矩；

(6)本发明的主动半联轴器和从动半联轴器无接触挠性传递扭矩，可以实现高速启动和停止时两个半联轴器可能产生的相对运动，实现旋转设备的“软启动”和“软停止”，减小对动力传输系统设备的冲击；

(8)本发明采用高性能永磁钢的磁性传递力矩，在实际安装过程中准许主动轴和从动轴之间有一定的偏差，可以满足挠性联轴器的补偿偏移的能力，实现了无接触挠性传递扭矩，因此适用面极广，可以应用于先进材料制备、制药、食品、塑料等设备中，并可以节约能源，降低生产成本。

附图说明

图1是本发明联轴器的结构示意图；

图2是图1的A-A向视图；

图3是本发明从动磁半联轴器在主动磁半联轴器内不同嵌入深度示意图。

图中，1.从动轴，2.主动轴，3.隔罩，4.内磁条固定架，5.外磁条固定架，6.主动连接盘，7.内磁条，8.外磁条，9.外压盖，10.内压盖，11.压盘，12.内磁条固定螺栓，13.外磁条固定螺栓，14.进水口，15.出水口，16.水道，17.真空室侧壁。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参见图1、图2，真空系统非接触挠性磁联轴器，包括套装在从动轴1上的从动磁半联轴器、套装在主动轴2上的主动磁半联轴器和隔罩3，从动磁半联轴器嵌入主动磁半联轴器内，隔罩3设置于从动磁半联轴器和主动磁半联轴器之间，并与从动磁半联轴器和主动磁半联轴器之间留有间隙。本发明的磁联轴器，从动轴1和主动轴2是依靠非接触的两个半联轴器的磁力挠性来传递动力，主动磁半联轴器和从动磁半联轴器之间隔罩3的设置，利用了高性能永久磁钢的磁性，可以在完全密封隔离的状态下无接触传递扭矩，可以满足从动磁半联轴器一侧的高真空需求，并可以满足一些特殊行业对粉尘的要求，也可以满足特殊气氛的完全密封或者防止气氛外泄的动力传输要求，保护环境和生产安全。其特征为嵌入式，从动磁半联轴器在主动磁半联轴器内部，实现了从动磁半联轴器中的磁条和主动磁半联轴器中的磁条最大面积的相互对应，两个半联轴器之间的磁场强度最大，传输的扭矩也最大，具有结构紧凑，体积小型化的特点。从动磁半联轴器与隔罩3之间、主动磁半联轴器与隔罩3之间都有一定的间隙，这种设置，不仅准许主动轴和从动轴之间有一定的偏差，可以满足挠性联轴器的补偿偏移的能力，也可实现高速启动和停止时两个半联轴器可能产生的相对运动，实现旋转设备的“软启动”和“软停止”，减小对动力传输系统设备的冲击。从动磁半联轴器包括内磁条固定架4，内磁条固定架4内交替插入六支磁极为N-S设置和六支磁极为S-N设置的内磁条7，内磁条固定架4的左右两端面分别设有外压盖9和内压盖10，内磁条固定螺栓12穿过外压盖9和内压盖10将磁条7固定在内磁条固定架4内，主动磁半联轴器包括外磁条固定架5，外磁条固定架5内交替插入六支磁极为N-S设置和六支磁极为S-N设置的外磁条8，并且外磁条固定架5通过主动连接盘6与主动轴2固定连接，外磁条固定架5的外端面设有压盘11，外磁条固定螺栓13穿过压盘11将外磁条固定架5与主动连接盘6固定，并将外磁条8固定在外磁条固定架5内。内磁条7和外磁条8均采用条形永久磁钢，其横截面呈扇形，这种形状可以减小内外磁条的间隙，更有效地传输扭矩，另外其采用磁极为N-S型和S-N型交替安装的形式使磁条之间相互吸引，结构更稳固。内磁条7和外磁条8均采用机械固定安装方式，抛弃了使用环氧树脂等化学粘结剂进行粘贴固定的方式，避免了化学组成物在真空环境下挥发造成的二次污染问题。隔罩3是由不锈钢组件焊接加工而成，隔罩3上开有进水口14和出水口15，隔罩内开有水道16，水道16的两端口分别与进水口14和出水口15相通。在隔罩3中通入循环冷却水，用以带走联轴器长时间高速旋转时两个半联轴器的同步运动或高速起动与停止时可能产生的异步运动在两个半联轴器之间的隔罩3切割磁力线产生的磁感应电流造成的热量，从而可以满足长时间工作及频繁“启动”与“停止”的要求。

将组装好的从动半联轴器安装在从动轴1上，然后在真空室侧壁17上安装隔罩3，确保从动半联轴器与隔罩3的内壁之间没有直接接触，并有一定的间隙；将组装好的主动半联轴器安装在主动轴2上，然后向隔罩3方向移动整体主动部件，使隔罩3及从动半联轴器嵌入主动半联轴器的内部，并确保主动半联轴器与隔罩3的外壁之间没有直接接触，并有一定的间隙；在隔罩3的进水口14和出水口15上分别接上冷却水水管，并打开冷却水准备运转；打开抽真空设备，待真空度达到预定值时，开启主动设备，动力通过非接触挠性磁联轴器传递到处于完全密封隔离状态的从动轴及从动设备上。

图3中显示从动磁半联轴器在主动磁半联轴器内的不同嵌入深度。从动磁半联轴器在主动磁半联轴器内的嵌入深度可以调整，通过调整其嵌入深度，可改变磁场的强弱、传输扭矩的大小，进而调整“软启动”和“软停止”的时间长短。当从动磁半联轴器嵌入较深时，内磁条7和外磁条8轴向严格对应，此时磁场最强，传输的扭矩最大，“软启动”和“软停止”的时间最短，当从动磁半联轴器嵌入较浅时，内磁条7和外磁条8沿长度方向错位，轴向没有严格对应，传输的扭矩相对较小，“软启动”和“软停止”的时间就较长。

实施例1

应用于高真空系统的材料制备设备中的动力传输。

内磁条固定架4、外磁条固定架5、外压盖9、内压盖10、主动连接盘6、隔罩3均采用不锈钢制作。

用螺栓将隔罩3固定在真空系统的真空室侧壁17上，隔罩3将经过真空室侧壁17伸出在真空室外的从动轴1及安装在从动轴上的从动半联轴器密封，形成封闭的真空系统，调整好从动磁半联轴器在主动磁半联轴器内的嵌入深度。向隔罩3内通入压力为0.1MPa、流量为0.5吨/小时的循环冷却水，打开高真空系统的机械泵，当压力小于40Pa后打开扩散泵进行两级抽真空，真空度达到10^-2-10^-5Pa，联轴器在3000转/分时可以平稳长时间工作，隔罩3的热量可以由循环冷却水带出，磁联轴器系统的工作温度可以保持在30℃以内，频繁“启动”和“停止”工作时，隔罩3的温度也可以保持在30℃以内，并且可以实现一定程度的“软启动”和“软停车”。

实施例2

应用于惰性气体保护系统的材料制备设备中的动力传输。

内磁条固定架4、外磁条固定架5、外压盖9、内压盖10、主动连接盘6均采用铝合金，隔罩3采用不锈钢制作。

用螺栓将隔罩3固定在真空系统的真空室侧壁17上，隔罩3将经过真空室侧壁17伸出在真空室外的从动轴1及安装在从动轴上的从动半联轴器密封，形成封闭的真空系统，调整好从动磁半联轴器在主动磁半联轴器内的嵌入深度。向隔罩3内通入压力为0.1MPa、流量为0.5吨/小时的循环冷却水，打开机械泵，当压力小于40Pa后打开扩散泵进行两级抽真空，真空度达到10^-2-10^-5Pa，充入氩气和SF₆气体后其真空度为10²Pa，保压5小时不泄漏，表明该联轴器可以保证在传动中防止有害SF₆气体的泄漏，可以保护环境和生产安全。联轴器在1000-3000转/分时可以平稳连续5小时工作，隔罩3的热量可以由循环冷却水带出，联轴器系统的工作温度可以保持在40℃以内，并且也可以实现一定程度的“软启动”和“软停车”。

Claims (8)

1.真空系统非接触挠性磁联轴器，包括套装在从动轴(1)上的从动磁半联轴器、套装在主动轴(2)上的主动磁半联轴器和隔罩(3)，其特征在于，所述从动磁半联轴器嵌入主动磁半联轴器内，所述隔罩(3)设置于从动磁半联轴器和主动磁半联轴器之间，所述隔罩(3)上开有进水口(14)和出水口(15)，隔罩(3)内开有水道(16)，水道(16)的两端口分别与进水口(14)和出水口(15)相通。

2.如权利要求1所述的磁联轴器，其特征在于，所述隔罩(3)与从动磁半联轴器和主动磁半联轴器之间留有间隙。

3.如权利要求1所述的磁联轴器，其特征在于，所述从动磁半联轴器包括内磁条固定架(4)，内磁条固定架(4)内交替插有磁极相反的内磁条(7)。

4.如权利要求3所述的磁联轴器，其特征在于，所述内磁条固定架(4)的左右两端面分别设有外压盖(9)和内压盖(10)，内磁条固定螺栓(12)穿过外压盖(9)和内压盖(10)将内磁条(7)固定于内磁条固定架(4)内。

5.如权利要求1所述的磁联轴器，其特征在于，所述主动磁半联轴器包括外磁条固定架(5)，外磁条固定架(5)内交替插有磁极相反的外磁条(8)，并且外磁条固定架(5)通过主动连接盘(6)与主动轴(2)固定连接。

6.如权利要求5所述的磁联轴器，其特征在于，所述外磁条固定架(5)的外端面设有压盘(11)，外磁条固定螺栓(13)穿过压盘(11)将外磁条固定架(5)与主动连接盘(6)固定，并将外磁条(8)固定于外磁条固定架(5)内。

7.如权利要求3所述的磁联轴器，其特征在于，所述内磁条(7)采用永久磁钢，其形状为条形，横截面呈扇形或等腰梯形。

8.如权利要求5所述的磁联轴器，其特征在于，所述外磁条(8)采用永久磁钢，其形状为条形，横截面呈扇形或等腰梯形。