CN204716987U - 环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种提供了一种环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构，设置在动力轴和壳体之间，包括依次设置的第一定环、第一动环、第二动环和第二定环，其中，所述第一动环和所述第二动环的磁极相对，且所述第一动环和所述第二动环之间设置有磁性流体。本实用新型采用环式磁悬浮液体密封，大大提高了密封件的可靠性；无磨损、无摩擦，高转速下密封件也能长寿命；无磨损可使密封件循环利用，避免了传统密封件导致的资源浪费。根据本实用新型的密封原理，也可以用于其他有旋转轴运动的、且箱体密封工作压力不太高的液体或气体与外界空气或两种不同介质之间的密封的领域。

Description

环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构

技术领域

本实用新型属于密封结构，特别涉及一种环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构，用于工业、电力、陆上和水上交通领域旋转机械传动，如：齿轮箱、曲轴箱的旋转轴与壳体之间在低压差旋转运动状态下各种液体润滑油的密封。

背景技术

工业、电力、陆上和水上交通领域的各种旋转机械传动，一定要有1根以上的动力输入、输出轴，并以各种传动方式传递动力、变换转速或方向。用箱体支撑动力输入、输出轴并承受各种交变载荷之外，还需要通过箱容纳一定的液体或润滑油，以满足机械传动部分的润滑和散热。特殊需求情况下，还需要旋转轴各段使用不同的介质，如：润滑油、气体、水溶液等。

由于动力输入、输出轴与壳体之间存在各种转速下的旋转运动，对液体润滑油或不同介质的密封显得非常重要。因为各类传统密封方式存在密封可靠性差、使用寿命短、转速范围低以及定期更换导致的资源浪费等不足。

传统密封方法是采用油封又称旋转轴唇形密封圈，主要采用各种材料和形状的密封圈，来阻挡流体或润滑油从运动轴与壳体之间的预留间隙中流出。主要原因是动力轴与壳体之间在工作时是相对运动的，所以采用任何材料和形状的密封圈都会与运动轴或壳体之间形成相对运动和摩擦，导致密封圈与运动部件(轴或壳体)产生摩擦磨损而影响运动件和密封件的使用寿命，并导致运动件之间的密封效果下降、渗漏。尤其是在高速工况下旋转，运动轴与密封件之间产生的摩擦很容易使摩擦表面温升提高，使摩擦件发生磨损的同时，直接影响密封件的密封效果。除此之外，箱体内产生的温度、脉冲气浪和压力，也容易将润滑液体等介质从磨损的密封件部位处挤出、泄露。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构，包括磁环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构载体、组合式磁悬浮异形密封环和导磁材料。本实用新型的在上述领域的推广和应用，有如下优点并可以解决如下问题：

1、环式磁悬浮液体密封，大大提高了密封件的可靠性；

2、无磨损、无摩擦，高转速下密封件也能长寿命；

3、无磨损可使密封件循环利用，避免了传统密封件导致的资源浪费；

4、根据本实用新型的密封原理，也可以用于其他有旋转轴运动的、且箱体密封工作压力不太高的液体或气体与外界空气或两种不同介质之间的密封的领域。

为了实现本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构，设置在动力轴和壳体之间，包括依次设置的第一定环、第一动环、第二动环和第二定环。其中，所述第一动环和所述第二动环的磁极相对，且所述第一动环和所述第二动环之间设置有磁性流体。

优选的是，所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构中，所述第一定环和所述第二定环为导磁金属材料制成的开口形弹性密封环。

优选的是，所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构中，所述第一动环和所述第二动环为磁性材料制成的磁悬浮环；所述第一动环和所述第二动环以可滑动的形式套在所述动力轴上。

优选的是，所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构中所述第一动环和所述第二动环之间形成一储液腔，所述储液腔内填充有所述磁性流体。

优选的是，所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构中，所述第一动环和所述第二动环与所述壳体之间还预留有所述磁性流体通过的缝隙。

优选的是，所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构中，所述第一定环和所述第二定环通过所述磁性流体与所述壳体密封连接。

优选的是，所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构中，所述动力轴上设置有磁性金属环槽式结构，所述槽式结构用于对所述环式磁悬浮旋转轴流体密封结构进行限位。

本实用新型解决主要技术问题和特点是：

(1)采用金属环式机械密封与磁流体密封相结合的复合式密封结构，使之对各种流体的密封效果更好。

(2)采用磁悬浮方式使两动环与定环之间的贴合度更好，并能在磁悬浮的作用下使磁密封液厚度更合理，分布更均匀，填充更可靠。

(3)两定环与壳体之间的密封由磁性流体来实现，不仅密封性好，而且能够在定环的磁悬浮推力作用下，自动实现正确的轴向定位。

(4)密封组件的各个运动件之间，能够在磁悬浮推力的作用下使磁性流体在各个摩擦面保持一定，实现了密封单元组件的非接触，从而大大延长了组合件的使用寿命，使密封单元的的各个零件实现百分之百的重复利用。

(5)在复合金属磁性密封载体、组合式磁悬浮磁性密封环、磁性流体密封液共同构成的密封结构中，注入磁性密封液组成非接触式密封单元，可以抗击部件加速、减速产生的冲击，实现高速旋转状态下转动轴与壳体之间、密封单元两侧液体和气体密封。

(6)常规使用条件下，市场上有现成的磁性液体供应。但是，当特使用环境下需要非常规液体密封时，可同通过解决磁性密封液与被密封液体直接之间的非溶性或化学反应问题来实现。

本实用新型的主要效果是：

(1)可以用在需要对高速旋转轴密封的场合，密封可靠性高；

(2)采用组合密封环与磁流体密封相结合的复合式密封结构，使之对各种流体的密封效果更好；

(3)采用磁悬浮方式使两动环与定环之间的贴合度更好，并能在磁悬浮的作用下使磁密封液厚度更合理，分布更均匀；

(4)制作容易、成本低、无橡胶硫化工艺造成的环境污染；

(5)非接触式密封，使用寿命无限制，并可循环利用。

(6)对于低粘度液体的密封性更加凸显优势。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

传统工业、电力、陆上和水上交通领域的各种旋转机械传动与密封结构中，旋转轴承担动力输入、输出；箱体支撑动力输入、输出轴并承受各种交变载荷之外，还需要通过箱容纳一定的液体或润滑油，以满足机械传动部分的润滑和散热。应用最为普遍的旋转轴密封方式是唇型密封圈。它与外壳之间采用紧密配合；与旋转轴之间采用的是一定压力下的可滑动配合。密封唇口与旋转轴之间的压力来自密封件材料和结构弹性，或者通过弹簧圈向轴心方向将唇口拉紧。

传统密封方式存在的不足之处在于：

(1)唇口与旋转轴之间在任何情况下必须密闭并贴合可靠，否则就会造成液体或气体泄漏；

(2)唇口与旋转轴之间长时间的相对运动，容易导致磨损并使之贴合不良；

(3)轴承在使用过程中也会出现磨损造成径向旷动，而这种不规则的径向旷动物，很容易使这种物理接触式的唇口密封失去密封效果；

(4)对于线速度较高的旋转轴密封，这种唇口式密封的接触部位容易发热加速磨损。

如图1所示，本实用新型提供一种环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构，设置在动力轴6和壳体7之间，包括依次设置的第一定环2、第一动环3、第二动环4和第二定环5，其中，所述第一动环3和所述第二动环4的磁极相对，且所述第一动环3和所述第二动环4之间设置有磁性流体。

所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构中，所述第一定环2和所述第二定环5为导磁金属材料制成的开口形弹性密封环。

所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构中，所述第一动环3和所述第二动环4为磁性材料制成的磁悬浮环；所述第一动环3和所述第二动环4以可滑动的形式套在所述动力轴6上。

所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构中，所述第一动环3和所述第二动环4之间形成一储液腔，所述储液腔内填充有所述磁性流体。

所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构中，所述第一动环3和所述第二动环4与所述壳体7之间还预留有所述磁性流体通过的缝隙。

所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构中，所述第一定环2和所述第二定环5通过所述磁性流体与所述壳体7密封连接。

所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构中，所述动力轴6上设置有磁性金属环槽式结构1，所述槽式结构用于对所述环式磁悬浮旋转轴流体密封结构进行限位。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的轴封结构的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

(1)如上所述，第一定环和第二定环为开口形弹性导磁制成的膨胀环，可以自身膨胀力与壳体结合形成与壳体之间的密封。同时，在磁性材料的作用下，使磁性液体能够自动填充于倒角和与壳体之间缝隙中。

(2)第一动环和第二动环为磁性材料制成的非开口形环(或称挡片)，以可以自由滑动的间隙套装在旋转轴上。两环以磁极相向方式安装，在异性相斥的磁力作用下形成磁材料储液腔。

(3)两组环在外力的作用下可沿轴向滑动。但是，两外环在旋转轴止口作用下限制了两环之间的最大尺寸。两内环在磁力作用下形成一定的相向作用力，从而实现各环之间的自动定位，并为磁性液体留出空间。

本发明需要保护的部分主要为：

(1)机械环与磁液体组合密封的整体组合式结构设计；

(2)磁悬浮方式的磁液体吸附与浮动式磁性液体密封间隙与储液腔的维持与建立；

(3)在工业、电力、陆上和水上交通领域的各种旋转机械传动应用；

(4)在工业、电力、陆上和水上交通领域的各种旋转机械传动应用中替代唇口式油封的技术方案。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构，设置在动力轴和壳体之间，其特征在于，包括依次设置的第一定环、第一动环、第二动环和第二定环，其中，所述第一动环和所述第二动环的磁极相对，且所述第一动环和所述第二动环之间设置有磁性流体。

2.如权利要求1所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构，其特征在于，所述第一定环和所述第二定环为导磁金属材料制成的开口形弹性密封环。

3.如权利要求1或2中任一项所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构，其特征在于，所述第一动环和所述第二动环为磁性材料制成的磁悬浮环；所述第一动环和所述第二动环以可滑动的形式套在所述动力轴上。

4.如权利要求3所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构，其特征在于，所述第一动环和所述第二动环之间形成一储液腔；所述储液腔内填充有所述磁性流体。

5.如权利要求4所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构，其特征在于：所述第一动环和所述第二动环留有开口，与所述壳体之间贴合且能自行定位；使所述磁性流体通过缝隙注入、流动和填充间隙。

6.如权利要求5所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构，其特征在于，所述第一定环和所述第二定环通过所述磁性流体与所述壳体密封连接。

7.如权利要求2所述的环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构，其特征在于，作为限位，所述动力轴上设置有磁性金属环槽式结构。