CN203115107U - 真空环境下传动输入轴的密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了真空环境下传动输入轴的密封装置。它包括传动输入轴、轴用弹性挡圈、磁性液体、磁极、磁块、O型圈、特制垫圈、外壳体、角接触球轴承、配对套圈、锁紧块、平端紧钉螺钉、端盖、内六角圆柱头螺钉、胶水、锁紧螺母、V型油封、四通接块、出水管接头、进水管接头、缓水挡块、水道外箍片和油脂，其中，传动轴上有油封限位槽、挡圈轴槽、磁性液体腔室、轴肩、锁紧螺纹和等分轴切缝。本实用新型运用了新型的磁流体材料进行真空密封，又运用了水冷却系统进行冷却散热，在热场环境中，降低热损坏，提高磁性工作件的磁效应，真空密封性好，可用于真空度要求较高的真空密封设备上。

Description

真空环境下传动输入轴的密封装置

技术领域

    本实用新型涉及在真空环境中工作的机械设备的动力输入时最关键的真空密封问题，也涉及热场环境中工作的机械零件的冷却降温问题，尤其涉及一种真空环境下传动输入轴的密封装置。

背景技术

在真空密封环境中工作的机械设备，需要的动力要由外界提供，在向真空腔内传输动力的过程中，存在真空密封问题，特别是对于旋转着的传动轴，真空密封更是个棘手的问题。常规的解决密封的方法是采用多级密封圈密封，但对于要求较高的真空密封，例如单晶生长环境的真空度要求在百分之九十九点九九以上，采用多级密封圈来实现密封，难度是非常大的，可能需要采用多级密封圈才能达到真空度要求，但在有限的空间下无法实现。随着近几年科学研究的进步，人们广泛运用磁场的作用，发现磁流体可以用来作密封，但在具体的使用中，不像我们常用的O型圈那么简单，由于是液体，要考虑到它的流动和密封，又由于要利用它的磁性，要考虑与之相配的磁块磁极，相对位置等等，不同的空间，不同的安装位置都会影响磁流体的密封效果。又由于磁流体密封经常在热场环境下工作，相关零件容易受到热损坏，影响磁性工作件的磁效应，缩短使用寿命。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种真空环境下传动输入轴的密封装置。

  一种真空环境下传动输入轴的密封装置，包括传动输入轴、轴用弹性挡圈、磁性液体、磁极 、磁块、O型圈、特种垫圈、外壳体、角接触球轴承、配对套圈、锁紧块、平端紧钉螺钉、端盖、内六角圆柱头螺钉、胶水、锁紧螺母、V型油封、四通接块、出水管接头、进水管接头、缓水挡块、水道外箍片、油脂、真空密封腔、油封限位槽、挡圈轴槽、磁性液体腔室、轴肩、锁紧螺纹和等分轴切缝；轴用弹性挡圈装在传动输入轴的挡圈轴槽上，磁性液体涂在传动输入轴的磁性液体腔室内，两个磁极套装在传动输入轴的涂磁性液体的位置处，O型圈套装在两个磁极的外圆柱面上的密封槽中，磁块套装在传动输入轴上，并处于两个磁极之间，特制垫圈套装在传动输入轴上，它的一个面与磁极的端部接触，另一个面与角接触球轴承的端部接触，外壳体套装在传动输入轴外，并与传动输入轴的外表面形成空腔，在空腔内装有三对角接触球轴承，其中较下边的两对角接触球轴承之间装有配对套圈，锁紧螺母装在传动输入轴的锁紧螺纹的位置处，压在角接触球轴承的内圈上，两个锁紧块装在锁紧螺母的两个侧面孔中，被平端紧钉螺钉压在传动输入轴上，端盖压在角接触球轴承的外圈上，通过内六角圆柱头螺钉固定在外壳体的端面，V型油封套装在传动输入轴上，处于外壳体的两端，四通接块和缓水挡块焊接在外壳体上的水道槽中，水道外箍片焊接在外壳体上的水道槽外侧口，与外壳体的圆柱面齐平，并与外壳体形成不渗水的水流通道，出水管接头和进水管接头分别装在四通接块上的出水口和进水口上，在安装O型圈和角接触球轴承时分别涂上相应的油脂。

  所述的传动输入轴1的外表面及端部依次设有油封限位槽、挡圈轴槽、磁性液体腔室、轴肩、锁紧螺纹和等分轴切缝；油封限位槽设在传动输入轴的左端部，挡圈轴槽设在油封限位槽的右侧，磁性液体腔室设在挡圈轴槽的右侧，轴肩设在磁性液体腔室的右侧，锁紧螺纹设在传动输入轴的中段右部，等分轴切缝位于传动输入轴的右端部。

  所述的外壳体、四通接块、出水管接头、进水管接头、缓水挡块和水道外箍片组成水冷却系统；在对外壳体精加工前，水冷却系统的焊接件就要焊接成一体，将出水管接头和进水管接头装在四通接块上，在外壳体的中上部的外圆柱面上设有水槽，在水槽里焊接有四通接块和三个缓水挡块，它们呈90°均匀分布，在沟槽的外侧口焊接有水道外箍片。

本实用新型的有益效果：运用了新型的磁流体材料进行真空密封，同时又运用了水冷却系统进行冷却散热，结构紧凑，真空密封性好，可运用于真空度要求较高的真空密封设备上，即使在热场环境中，真空密封性能也不受影响；克服了磁流体密封工作在热场环境中所受热场的影响，降低了磁流体和磁极磁块等工作件的热损坏，提高磁性工作件的磁效应，并延长其使用寿命。

附图说明

图1是真空环境下传动输入轴的密封装置的结构示意图；

图2是本实用新型的外壳体焊接件结构示意图；

图3是本实用新型的外壳体焊接件的A-A截面处冷却水流向示意图；

图4是本实用新型的传动输入轴结构示意图；

图5是图4中的B处放大图；

图6是图4中的C处放大图；

图7是本实用新型的四通接块结构示意图；

图中：传动输入轴1、轴用弹性挡圈2、磁性液体3、磁极4 、磁块5、O型圈6、特种垫圈7、外壳体8、角接触球轴承9、配对套圈10、锁紧块11、平端紧钉螺钉12、端盖13、内六角圆柱头螺钉14、胶水15、锁紧螺母16、V型油封17、四通接块18、出水管接头19、进水管接头20、缓水挡块21、水道外箍片22、油脂23、真空密封腔24、油封限位槽25、挡圈轴槽26、磁性液体腔室27、轴肩28、锁紧螺纹29和等分轴切缝30。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

如图1-3所示，用于真空环境下传动输入轴的密封装置包括传动输入轴1、轴用弹性挡圈2、磁性液体3、磁极4 、磁块5、O型圈6、特种垫圈7、外壳体8、角接触球轴承9、配对套圈10、锁紧块11、平端紧钉螺钉12、端盖13、内六角圆柱头螺钉14、胶水15、锁紧螺母16、V型油封17、四通接块18、出水管接头19、进水管接头20、缓水挡块21、水道外箍片22、油脂23、真空密封腔24、油封限位槽25、挡圈轴槽26、磁性液体腔室27、轴肩28、锁紧螺纹29和等分轴切缝30；轴用弹性挡圈2装在传动输入轴1的挡圈轴槽26上，磁性液体3涂在传动输入轴1的磁性液体腔室27内，两个磁极4套装在传动输入轴1的涂磁性液体3的位置处，O型圈6套装在两个磁极4的外圆柱面上的密封槽中，磁块5套装在传动输入轴1上，并处于两个磁极4之间，特制垫圈7套装在传动输入轴1上，它的一个面与磁极4的端部接触，另一个面与角接触球轴承9的端部接触，外壳体8套装在传动输入轴1外，并与传动输入轴1的外表面形成一定的空间，在空间内装有三对角接触球轴承9，其中较下边的两对角接触球轴承9之间装有配对套圈10，锁紧螺母16装在传动输入轴1的锁紧螺纹29的位置处，压在角接触球轴承9的内圈上，两个锁紧块11装在锁紧螺母16的两个侧面孔中，被平端紧钉螺钉12压在传动输入轴1上，端盖13压在角接触球轴承9的外圈上，通过内六角圆柱头螺钉14固定在外壳体8的端面，V型油封17套装在传动输入轴1上，处于外壳体8的两端，四通接块18和缓水挡块21焊接在外壳体8上的水道槽中，水道外箍片22焊接在外壳体8上的水道槽外侧口，与外壳体8的圆柱面齐平，并与外壳体8形成不渗水的水流通道，出水管接头19和进水管接头20分别装在四通接块18上的出水口和进水口上，在安装O型圈6和角接触球轴承9时分别涂上相应的油脂23。

传动输入轴1（图4-6）是该装置的主要零件，在它的外表面及端部设有不同形状的沟槽和轴肩，以达到不同的使用要求，它们依次是油封限位槽25、挡圈轴槽26、磁性液体腔室27、轴肩28、锁紧螺纹29和等分轴切缝30，详见附图4。油封限位槽25设在传动输入轴1的左端部，主要作用是限制V型油封17的安装位置，在传动输入轴1的端部，油封限位槽25的左侧设有20°的倒角，便于V型油封的安装，详图如图6所示。挡圈轴槽26设在油封限位槽25的右侧，是用来安装轴用弹性挡圈2的，为外壳体8提供轴向定位。磁性液体腔室27设在挡圈轴槽26的右侧，是由两组九条环形深槽组成的，详图如图5所示，它的作用是用来盛装磁性液体3的，每组的宽度与相应的磁极4的宽度相吻合，环形深槽的数量和宽度是由盛装的磁性液体3的粘度和流动性决定的，将磁性液体腔室27分成数个窄小的腔室，目的在于当传动输入轴1旋转时，减小磁性液体3在轴向的流动。轴肩28设在磁性液体腔室27的右侧，主要为安装角接触球轴承9提供轴向定位。锁紧螺纹29设在传动输入轴1的中段右部，是用来装锁紧螺母16，压紧角接触球轴承9内圈的。等分轴切缝30位于传动输入轴1的右端部，是将内空的轴端切割数条轴向切缝，以增强轴端的径向弹性。

本装置的水冷却系统主要由外壳体8、四通接块18、出水管接头19、进水管接头20、缓水挡块21和水道外箍片22组成，详见附图3。在对外壳体8精加工前，水冷却系统的焊接件就要焊接成一体，将出水管接头19和进水管接头20装在四通接块18上，进行漏水测试，确保各个焊缝的水密封。外壳体8是个重要零件，它不仅承载着传动输入轴1和真空密封腔24连接的过渡作用，而且还包涵着该装置的大部分零件，还为水冷却系统提供水流通道。在外壳体8的中上部的外圆柱面上设有一定宽度的水槽，在水槽里焊接有四通接块18和三个缓水挡块21，它们呈90°均匀分布，在沟槽的外侧口，焊接有水道外箍片22，由于水道外箍片22是弧形的，焊接时可以考虑分段、分片，只要保证焊缝的连续性，使它与外壳体8和四通接块18形成的水流通道不漏水。四通接块18（详见附图7）是一个四通的焊接件，它的外形尺寸与外壳体8上的水槽相吻合，在它的三个面上分布有四个孔，两对垂直相通，其中，外圆侧面上的两个孔是螺纹孔，分别用来装接出水管接头19和进水管接头20，另外两个侧面上的两个孔与外壳体8和水道外箍片22形成的空腔相通。缓水挡块21是中心有通水孔的板形块，它的作用主要是加强水道外箍片22和减缓冷却水过急通过，在节约用水的同时达到热交换的目的。

真空环境下传动输入轴的密封装置的使用方法：将本装置的上端面与真空密封腔对接固定，保证该接触面真空密封。由于磁性液体3、磁极4和磁块5具有的高磁性，在将它们装上传动输入轴1的同时，就已经形成了磁场，由于磁性液体3和磁极4环抱安装的相对位置，形成磁场的方向在磁性液体3和磁极4所在的轴截面上，磁力线在该截面上形成了密封面，阻止了传动输入轴1周围的空气流通，起到了密封的作用。为了达到更好的密封效果，在该装置中设置了两对磁性液体3和磁极4，使之进行二级密封。这里的密封利用的是磁性液体3和磁极4之间产生的磁场，因此，无论传动输入轴1转动与否，或转速多高，密封作用都会一直存在，不受任何影响。当传动输入轴1旋转时，传动输入轴1和磁极4之间由磁性液体3形成了一层液面保护膜，对二者起到了保护的作用，减少了摩擦损伤。

当该装置用在热场中时，开启进水开关，使冷却水从进水管接头20进入冷却系统，沿着如图3所示的流向，在外壳体8的体内，围绕在两级磁极4和磁块5的周围，经过三级缓水挡块21从出水管接头19流出。缓流不断地水循环对该装置的主要零件磁极4 、磁块5和外壳体8进行冷却降温，使之免于热损坏。

Claims (3)

1.一种真空环境下传动输入轴的密封装置，其特征在于，它包括传动输入轴（1）、轴用弹性挡圈（2）、磁性液体（3）、磁极（4）、磁块（5）、O型圈（6）、特种垫圈（7）、外壳体（8）、角接触球轴承（9）、配对套圈（10）、锁紧块（11）、平端紧钉螺钉（12）、端盖（13）、内六角圆柱头螺钉（14）、胶水（15）、锁紧螺母（16）、V型油封（17）、四通接块（18）、出水管接头（19）、进水管接头（20）、缓水挡块（21）、水道外箍片（22）、油脂（23）、真空密封腔（24）、油封限位槽（25）、挡圈轴槽（26）、磁性液体腔室（27）、轴肩（28）、锁紧螺纹（29）和等分轴切缝（30）；轴用弹性挡圈（2）装在传动输入轴（1）的挡圈轴槽（26）上，磁性液体（3）涂在传动输入轴（1）的磁性液体腔室（27）内，两个磁极（4）套装在传动输入轴（1）的涂磁性液体（3）的位置处，O型圈（6）套装在两个磁极（4）的外圆柱面上的密封槽中，磁块（5）套装在传动输入轴（1）上，并处于两个磁极（4）之间，特制垫圈（7）套装在传动输入轴（1）上，它的一个面与磁极（4）的端部接触，另一个面与角接触球轴承（9）的端部接触，外壳体（8）套装在传动输入轴（1）外，并与传动输入轴（1）的外表面形成空腔，在空腔内装有三对角接触球轴承（9），其中较下边的两对角接触球轴承（9）之间装有配对套圈（10），锁紧螺母（16）装在传动输入轴（1）的锁紧螺纹（29）的位置处，压在角接触球轴承（9）的内圈上，两个锁紧块（11）装在锁紧螺母（16）的两个侧面孔中，被平端紧钉螺钉（12）压在传动输入轴（1）上，端盖（13）压在角接触球轴承（9）的外圈上，通过内六角圆柱头螺钉（14）固定在外壳体（8）的端面，V型油封（17）套装在传动输入轴（1）上，处于外壳体（8）的两端，四通接块（18）和缓水挡块（21）焊接在外壳体（8）上的水道槽中，水道外箍片（22）焊接在外壳体（8）上的水道槽外侧口，与外壳体（8）的圆柱面齐平，并与外壳体（8）形成不渗水的水流通道，出水管接头（19）和进水管接头（20）分别装在四通接块（18）上的出水口和进水口上，在安装O型圈（6）和角接触球轴承（9）时分别涂上相应的油脂（23）。

2.根据权利要求1所述的真空环境下传动输入轴的密封装置，其特征在于，所述传动输入轴（1）的外表面及端部依次设有油封限位槽（25）、挡圈轴槽（26）、磁性液体腔室（27）、轴肩（28）、锁紧螺纹（29）和等分轴切缝（30）；油封限位槽（25）设在传动输入轴（1）的左端部，挡圈轴槽（26）设在油封限位槽（25）的右侧，磁性液体腔室（27）设在挡圈轴槽（26）的右侧，轴肩（28）设在磁性液体腔室（27）的右侧，锁紧螺纹（29）设在传动输入轴（1）的中段右部，等分轴切缝（30）位于传动输入轴（1）的右端部。

3.根据权利要求1所述的真空环境下传动输入轴的密封装置，其特征在于，所述的外壳体（8）、四通接块（18）、出水管接头（19）、进水管接头（20）、缓水挡块（21）和水道外箍片（22）组成水冷却系统；在对外壳体（8）精加工前，水冷却系统的焊接件就要焊接成一体，将出水管接头（19）和进水管接头（20）装在四通接块（18）上，在外壳体（8）的中上部的外圆柱面上设有水槽，在水槽里焊接有四通接块（18）和三个缓水挡块（21），它们呈90°均匀分布，在外壳体（8）的沟槽的外侧口焊接有水道外箍片（22）。

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