CN205918906U - 真空设备及其磁流体密封传动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于真空设备的磁流体密封传动装置，包括用于密封连接真空设备的壳体、用于传输动力的轴套和用于产生磁场的磁体，壳体上设置有用于轴套穿过的通孔，轴套和壳体之间安装有轴承，轴承的内圈连接轴套的外周，轴承的外圈连接通孔的内周，壳体和轴套之间设置有用于放置磁流体的间隙，磁体两极的端面分别靠近能够导磁的轴套和壳体，使轴套和壳体之间形成封闭的磁回路，磁流体位于间隙内的磁回路处并围绕轴套，用于隔绝真空环境和大气环境。使上述传动装置能够适用于狭小的安装空间以及超高真空环境，提高适用性。本实用新型还公开了一种包括上述磁流体密封传动装置的真空设备。

Description

真空设备及其磁流体密封传动装置

技术领域

本实用新型涉及真空加工领域，特别是涉及一种真空设备的磁流体密封传动装置。此外，本实用新型还涉及一种包括上述磁流体密封传动装置的真空设备。

背景技术

磁流体密封技术是在磁流体这一全新的功能材料出现之后才发展起来的，在多个领域内均有应用，其中磁流体密封技术在密封技术上的应用是其最重要的成果之一。经过几十年的发展，磁流体密封已在国防、航天、机械、电子、仪表、原子能、化工、制药等众多领域得到了广泛应用，特别是在防尘密封、真空密封和压差密封三个方面表现十分突出。如重要机械旋转部位的密封；计算机硬盘存储器中用于对灰尘和油雾的密封；原子能设备中用于对放射性气体的密封；发酵罐搅拌中用于防止细菌等混入的密封；真空镀膜机、真空热处理炉、单晶硅炉等用于超高和特高真空条件下的密封以及反应釜、风机、气泵等用于压差条件下的密封等等。尤其是在转轴中作为设备的动态防漏部分具有突出的优越性，既可达到防漏目的，又不至影响可动产件的运动。

请参考图1，图1为现有技术中磁流体密封传动装置的结构示意图。在现有技术中，磁流体密封传动装置包括转轴01、壳体03、磁体04和密封圈02。其中转轴01的一端位于真空环境，另一端位于大气环境，用于传输动力，通过壳体03隔绝真空环境，有磁体04产生磁场，使转轴01和磁体04之间设置有磁流体，实现真空环境和大气环境的动密封隔绝，并使用密封圈02实现静密封。同时，在壳体03的两端各设置有一个轴承，用于支撑转轴01。

但当碰到安装空间尺寸特别是轴向尺寸特别狭小时，就要求减小磁流体密封传动装置的长度，以便能在这种狭小的空间内使用。但由于在现有技术中，传动装置内部有两个轴承、两组磁极以及轴承盖等多个零件，使得传动装置很难以压缩轴向尺寸。

另外，超高真空设备均需长时间进行400℃左右的高温烘烤除气，高温容易使橡胶密封圈产生残余变形，加速橡胶密封圈老化，而对其进行冷却会使设备的烘烤温度难以达到要求。橡胶密封圈在真空环境下存在质损问题，即橡胶在常温常压下长期存放或在真空中使用会逐渐老化变脆，填料和易挥发成分的丧失，会使其质量逐渐减少。当质损超过了初始的压缩量时，橡胶密封圈即失去静密封效能，从而导致密封失效。轴承内的润滑脂在真空、高温下同样会存在挥发现象，不仅会由于润滑不良导致轴承过早损坏，同时，润滑脂挥发物也会污染真空环境，不利于超高真空的获得。

因此，如何提供一种长度较短、密封效果良好且适用性高的磁流体密封传动装置是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种真空设备的磁流体密封传动装置，长度较短、密封效果良好且适用性高。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述磁流体密封传动装置的真空设备，长度较短、密封效果良好且适用性高。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于真空设备的磁流体密封传动装置，包括用于密封连接真空设备的壳体、用于传输动力的轴套和用于产生磁场的磁体，所述壳体上设置有用于所述轴套穿过的通孔，所述轴套和所述壳体之间安装有轴承，所述轴承的内圈连接所述轴套的外周，所述轴承的外圈连接所述通孔的内周，所述壳体和所述轴套之间设置有用于放置磁流体的间隙，所述磁体两极的端面分别靠近能够导磁的所述轴套和所述壳体，使所述轴套和所述壳体之间形成封闭的磁回路，所述磁流体位于所述间隙内的所述磁回路处并围绕所述轴套，用于隔绝真空环境和大气环境。

优选地，所述通孔具体为阶梯孔，所述阶梯孔包括用于安装所述轴承的轴承安装孔、用于安装所述磁体的磁体安装孔和用于所述间隙的间隙孔，所述间隙孔位于所述轴承安装孔和所述磁体安装孔之间，且所述轴承安装孔的孔径和所述磁体安装孔的孔径均大于所述间隙孔的孔径，所述间隙具体为所述间隙孔的内周与所述轴套的外周之间的空间。

优选地，所述轴套对应所述间隙孔的外周设置有多个环形磁极齿，多个所述环形磁极齿沿所述轴套轴向依次排列围绕所述轴套，所述间隙具体为所述环形磁极齿的顶端与所述间隙孔之间的空间。

优选地，还包括安装于所述磁体安装孔内的非导磁定位环，所述非导磁定位环的外周与所述磁体安装孔的内周过渡配合安装，所述非导磁定位环的内周过渡配合安装导磁盖的外周，所述导磁盖的内周围绕并靠近所述轴套的外周，所述磁体具体为围绕所述轴套的环形永磁体，所述环形永磁体的一个磁极的端面接触所述壳体，另一个磁极的端面接触所述导磁盖。

优选地，所述轴承外周设置有两个轴向定位挡圈，一个所述轴向定位挡圈位于所述轴承和所述壳体之间，另一个所述轴向定位挡圈位于所述轴承和所述轴套之间，所述壳体和所述轴套上设置有用于安装所述轴向定位挡圈的环形安装槽。

优选地，所述轴承具体为交叉滚子轴承。

优选地，所述壳体一端设置有用于连接真空设备的法兰，所述法兰连接真空设备的端面设置有第一密封槽，所述轴套靠近真空设备的端面设置有第二密封槽。

优选地，所述轴套内固定安装有转轴。

优选地，所述壳体内部设置有围绕所述通孔的环形冷却槽，所述壳体的外周上设置有连通所述环形冷却槽的接口，所述接口用于冷却液进出。

一种真空设备，包括动力装置以及连接所述动力装置的磁流体密封传动装置，所述磁流体密封传动装置具体为上述任意一项所述的磁流体密封传动装置。

本实用新型提供的磁流体密封传动装置，包括轴套、磁体和壳体，其中轴套用于传输动力，磁体用于产生磁场，壳体用于连接真空设备。壳体上设置有用于轴套穿过的通孔，轴套和壳体之间安装有轴承，轴承的内圈连接轴套的外周，轴承的外圈连接通孔的内周，壳体和轴套之间设置有用于放置磁流体的间隙，磁体两极的端面分别靠近能够导磁的轴套和壳体，使轴套和壳体之间形成封闭的磁回路，磁流体位于间隙内的磁回路处并围绕轴套，用于隔绝真空环境和大气环境。

上述传动装置与现有技术相比，由于壳体能够导磁，简化了结构，可只使用一个轴承，省略了多个部件，特别是省略了橡胶密封圈，在保证密封效果的基础上有效减短了传动装置的长度并避免了使用橡胶密封圈所产生的问题。使上述传动装置能够适用于狭小的安装空间以及超高真空环境，提高适用性。

本实用新型还提供一种包括上述磁流体密封传动装置的真空设备，由于上述磁流体密封传动装置具有上述技术效果，上述真空设备也应具有同样的技术效果，在此不再详细介绍。

附图说明

图1为现有技术中磁流体密封传动装置的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的磁流体密封传动装置的一种具体实施方式的半剖示意图；

图3为图2中Ⅰ处的局部放大示意图；

图4为本实用新型所提供的磁流体密封传动装置的另一种具体实施方式的半剖示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种真空设备的磁流体密封传动装置，长度较短、密封效果良好且适用性高。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述磁流体密封传动装置的真空设备，长度较短、密封效果良好且适用性高。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图2和图3，图2为本实用新型所提供的磁流体密封传动装置的一种具体实施方式的半剖示意图；图3为图2中Ⅰ处的局部放大示意图。

本实用新型具体实施方式提供的磁流体密封传动装置，包括轴套2、磁体6和壳体4。其中壳体4用于密封连接真空设备，即壳体4安装于真空设备用于连接动力装置的开口，轴套2用于传输动力，磁体6用于产生磁场。壳体4上设置有用于轴套2穿过的通孔，轴套2和壳体4之间安装有轴承3，轴承3的内圈连接轴套2的外周，轴承3的外圈连接通孔的内周。且可在轴套2内固定安装有转轴，两者可一体式设置，转轴分别连接动力装置和待驱动部件，实现动力传输，也可将轴套2套装于其他设备的转轴，能够实现动力传输即可。

具体地，轴承3可以为交叉滚子轴承，不仅可承载较大的轴向、径向载荷，同时具有极小的径向、轴向游隙及偏转角度，因此即使使用一个轴承3，也可以保证轴套2的旋转精度及偏转角度，保证密封间隙。也可采用其他类型的轴承，均在本实用新型的保护范围之内。

同时，壳体4和轴套2均为导磁材料制成，能够导磁，且两者之间设置有间隙，此间隙围绕轴套2，由于轴套2的一端为真空环境，另一端为大气环境，且壳体3也是如此，所以间隙的一侧为真空环境，另一侧为大气环境。磁体6两极的端面分别靠近轴套2和壳体4，在两者间形成闭合的磁回路，使磁流体8位于间隙内的磁回路处并围绕轴套2，并使磁流体8稳稳地吸附并充满间隙，实现真空环境和大气环境的隔绝。

上述传动装置与现有技术相比，由于壳体4能够导磁，简化了结构，可只使用一个轴承3，省略了多个部件，特别是省略了橡胶密封圈，在保证密封效果的基础上有效减短了传动装置的长度并避免了使用橡胶密封圈所产生的问题。使上述传动装置能够适用于狭小的安装空间以及超高真空环境，提高适用性。

在本实用新型具体实施方式提供的传动装置中，为了便于各部件的安装，可是通孔为阶梯孔，阶梯孔包括用于安装轴承3的轴承安装孔、用于安装磁体6的磁体安装孔和用于间隙的间隙孔，间隙孔位于轴承安装孔和磁体安装孔之间，且轴承安装孔的孔径和磁体安装孔的孔径均大于间隙孔的孔径，间隙具体为间隙孔的内周与轴套2的外周之间的空间。即阶梯孔两端的孔径大于中部的孔径，且两端用于安装轴承3和磁体6，孔壁距离轴套2更远，中部距离轴套2更近，用于形成间隙。具体地，轴承3外周设置有两个轴向定位挡圈1，一个轴向定位挡圈1位于轴承3和壳体4之间，另一个轴向定位挡圈1位于轴承3和轴套2之间，壳体4和轴套2上设置有用于安装轴向定位挡圈1的环形安装槽，通过轴套2上的定位轴肩安装轴向定位挡圈1。也可通过其他方式实现轴向定位，或调整各部件的设置位置，均在本实用新型的保护范围之内。

同时，在轴套2对应间隙孔的外周设置有多个环形磁极齿201，多个环形磁极齿201沿轴套2轴向依次排列围绕轴套2，间隙具体为环形磁极齿201的顶端与间隙孔之间的空间。通过外形结构的调整，提高间隙处的磁场强度，保证密封效果。还可在间隙孔上设置对应的环形磁极齿201，进一步提高间隙处的磁场强度。

在本实用新型具体实施方式提供的磁流体密封传动装置中，磁体6具体为围绕轴套2的环形永磁体，可以为整体式的环形结构，也可以为多个等分的弧形永磁体组合成的环形结构，或多个圆柱形永磁体6排列成的环形结构。在磁体安装孔内安装有非导磁定位环5，且由非导磁材料制成，不能够导磁。非导磁定位环5的外周与磁体安装孔的内周过渡配合安装，非导磁定位环5的内周过渡配合安装导磁盖7的外周，导磁盖7的内周围绕并靠近轴套2的外周，环形永磁体的一个磁极的端面接触壳体4，另一个磁极的端面接触导磁盖7，使壳体4具有一个磁极的特性，使轴套具有另一个磁极的特性，进而使两者之间的间隙形成强磁场。设置非导磁定位环5，与导磁盖7配合并能够限定磁体6的位置，由于是非导磁材料，对磁场的分布起到关键作用。同时保证与转轴8的同轴度，即保证导磁盖7与轴套2之间的间隔701的一致性。也可采用其他方式设置磁体6，只要保证磁场方向，均在本实用新型的保护范围之内。

为了便于安装，可在壳体4一端设置有用于连接真空设备的法兰，法兰连接真空设备的端面设置有第一密封槽403，轴套2靠近真空设备的端面设置有第二密封槽202，保证密封性，当设置有转轴时，也可不设置第二密封槽202，均在本实用新型的保护范围之内。具体地，可将磁体安装孔设置于靠近法兰的一端，即安装磁体6的一侧为真空环境，安装有轴承3的一端为大气环境。

在上述各具体实施方式提供的传动装置的基础上，还可以对传动装置进行冷却，请参考图4，图4为本实用新型所提供的磁流体密封传动装置的另一种具体实施方式的半剖示意图。

在壳体4内部设置有围绕通孔的环形冷却槽401，壳体4的外端面上设置有连通环形冷却槽401的接口402，接口402用于冷却液进出。具体地可以设置两个接口402，且接口402具体为螺纹接口。可以通过此接口402导入冷却液对该装置进行冷却，从而适用于更高的环境温度。也可采用其他冷却方式，如设置平行于转轴8的冷却孔，均在本实用新型的保护范围之内。

除了上述磁流体密封传动装置，本实用新型的具体实施方式还提供一种包括上述磁流体密封传动装置的真空设备，该真空设备其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

具体地，上述真空设备可以是超高真空设备。

以上对本实用新型所提供的真空设备及其磁流体密封传动装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于真空设备的磁流体密封传动装置，包括用于密封连接真空设备的壳体(4)、用于传输动力的轴套(2)和用于产生磁场的磁体(6)，其特征在于，所述壳体(4)上设置有用于所述轴套(2)穿过的通孔，所述轴套(2)和所述壳体(4)之间安装有轴承(3)，所述轴承(3)的内圈连接所述轴套(2)的外周，所述轴承(3)的外圈连接所述通孔的内周，所述壳体(4)和所述轴套(2)之间设置有用于放置磁流体(8)的间隙，所述磁体(6)两极的端面分别靠近能够导磁的所述轴套(2)和所述壳体(4)，使所述轴套(2)和所述壳体(4)之间形成封闭的磁回路，所述磁流体(8)位于所述间隙内的所述磁回路处并围绕所述轴套(2)，用于隔绝真空环境和大气环境。

2.根据权利要求1所述的磁流体密封传动装置，其特征在于，所述通孔具体为阶梯孔，所述阶梯孔包括用于安装所述轴承(3)的轴承安装孔、用于安装所述磁体(6)的磁体安装孔和用于所述间隙的间隙孔，所述间隙孔位于所述轴承安装孔和所述磁体安装孔之间，且所述轴承安装孔的孔径和所述磁体安装孔的孔径均大于所述间隙孔的孔径，所述间隙具体为所述间隙孔的内周与所述轴套(2)的外周之间的空间。

3.根据权利要求2所述的磁流体密封传动装置，其特征在于，所述轴套(2)对应所述间隙孔的外周设置有多个环形磁极齿(201)，多个所述环形磁极齿(201)沿所述轴套(2)轴向依次排列围绕所述轴套(2)，所述间隙具体为所述环形磁极齿(201)的顶端与所述间隙孔之间的空间。

4.根据权利要求3所述的磁流体密封传动装置，其特征在于，还包括安装于所述磁体安装孔内的非导磁定位环(5)，所述非导磁定位环(5)的外周与所述磁体安装孔的内周过渡配合安装，所述非导磁定位环(5)的内周过渡配合安装导磁盖(7)的外周，所述导磁盖(7)的内周围绕并靠近所述轴套(2)的外周，所述磁体(6)具体为围绕所述轴套(2)的环形永磁体，所述环形永磁体的一个磁极的端面接触所述壳体(4)，另一个磁极的端面接触所述导磁盖(7)。

5.根据权利要求4所述的磁流体密封传动装置，其特征在于，所述轴承(3)外周设置有两个轴向定位挡圈(1)，一个所述轴向定位挡圈(1)位于所述轴承(3)和所述壳体(4)之间，另一个所述轴向定位挡圈(1)位于所述轴承(3)和所述轴套(2)之间，所述壳体(4)和所述轴套(2)上设置有用于安装所述轴向定位挡圈(1)的环形安装槽。

6.根据权利要求1所述的磁流体密封传动装置，其特征在于，所述轴承(3)具体为交叉滚子轴承。

7.根据权利要求1所述的磁流体密封传动装置，其特征在于，所述壳体(4)一端设置有用于连接真空设备的法兰，所述法兰连接真空设备的端面设置有第一密封槽(403)，所述轴套(2)靠近真空设备的端面设置有第二密封槽(202)。

8.根据权利要求1所述的磁流体密封传动装置，其特征在于，所述轴套(2)内固定安装有转轴。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的磁流体密封传动装置，其特征在于，所述壳体(4)内部设置有围绕所述通孔的环形冷却槽(401)，所述壳体(4)的外周上设置有连通所述环形冷却槽(401)的接口(402)，所述接口(402)用于冷却液进出。

10.一种真空设备，包括动力装置以及连接所述动力装置的磁流体密封传动装置，其特征在于，所述磁流体密封传动装置具体为权利要求1至9任意一项所述的磁流体密封传动装置。