CN217270987U - 一种压力水封隔气式磁流体组合密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压力水封隔气式磁流体组合密封装置，包括套设在泵轴上的密封壳体，密封壳体内安装有磁流体密封组件和间隙密封组件，密封壳体上开设有进气口和进水口，进水口开设在密封壳体上、靠近间隙密封组件侧，用于向间隙密封组件供水封水；进气口开设在密封壳体上、靠近磁流体密封组件侧，用于将磁流体密封组件与水封水隔开，确保磁流体密封组件处于密封气体中。该密封装置结构简单，其密封元件之间没有接触，且密封元件和泵轴间也没有接触，不会造成密封元件及泵轴的磨损，大大延长了密封元件及泵轴的使用寿命，节约了泵站的维修费用。

Description

一种压力水封隔气式磁流体组合密封装置

技术领域

本实用新型涉及机械动密封技术领域，具体涉及一种压力水封隔气式磁流体组合密封装置。

背景技术

水泵泵轴轴封处的密封，是一种压力要求较低，但绝对不能漏气的动密封。这样的密封大多是采用传统的填料密封，再加冷却水的水封作用，就可以保证水泵的正常运行。采用填料密封的缺点在于：由于填料是和泵轴(或轴套)密切接触，对泵轴(或轴套)的磨损较大，而且随着运行时间的增长，泵轴套的磨损加大，填料和轴套之间的间隙增大，会产生漏气进而影响水泵的正常运行，这时，就要将填料压盖的螺母旋紧，加大填料压盖对填料的压紧力，这样做的结果是加剧了填料对轴(或轴套)的磨损。所以,当填料密封的轴套一旦开始磨损, 轴套的使用寿命也就快到了，同时填料密封对水泵的效率影响也是较大，其功率损耗, 是所有动密封中是最大的。

水泵上另一种常用的动密封为机械密封。机械密封采用耐磨合金制作的动静环组，使密封件的动环不和轴(或轴套) 接触，只和固定在壳体上的静环接触，这样，密封对泵轴(或轴套) 就不会发生磨损，可以极大地保护轴(或轴套)，大大延长轴(或轴套)的寿命。但机械密封制造精度高，安装要求高、价格高。另外还有其他形式的密封, 如：唇形骨架油封、λ橡胶密封等。由于其承压能力较低，在旋转轴上只能用在防油、防尘和作为机械密封的辅助密封，很少作为水泵的主密封。

另外磁流体密封是一种非接触式的动密封形式，具有磨损小、寿命长、泄漏量低、结构简单等优点，在空气动密封领域早已得到应用。但磁流体密封本身结构上的单齿承压低、总体承压能力不如填料密封和机械密封，且磁流体大部分是油基型的，由铁粉和不同油类混合而成，水-油的不相溶特性造成磁流体的基础油在和水接触后很容易被乳化，使磁流体失效及流失从而致使密封失效， 其寿命受磁流体被水乳化的时间限制，要不断地向密封补充磁液，在设备运行成本上又不可接受。 综上种种原因使磁流体密封在水泵行业一直不能推广使用。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种压力水封隔气式磁流体组合密封装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种压力水封隔气式磁流体组合密封装置，包括套设在泵轴上的密封壳体，所述密封壳体内安装有磁流体密封组件和间隙密封组件，所述间隙密封组件包括静环、动环及胀紧圈，所述静环与动环套设在所述泵轴上，静环固定安装在密封壳体内，所述动环嵌套于所述静环中，所述胀紧圈套设在所述泵轴上且与动环相固定连接随泵轴同步转动，所述动环与静环间具有间隙，所述磁流体密封组件包括永磁铁、磁极、隔磁套及隔磁板，所述永磁铁的轴向两侧分别设置有一磁极，磁极与泵轴间具有间隙，所述间隙内填充有磁性液体，在永磁铁的磁场作用下，磁性液体在磁极与泵轴间形成密封圈，永磁铁的径向外侧面上套设有隔磁套，所述隔磁板有两个，分别设置在两个磁极背离永磁铁的一侧面上，所述密封壳体上开设有进气口和进水口，所述进水口开设在所述密封壳体上、靠近间隙密封组件侧，用于向间隙密封组件供水封水；所述进气口开设在所述密封壳体上、靠近磁流体密封组件侧，用于将磁流体密封组件与水封水隔开，确保磁流体密封组件处于密封气体的工况中。

作为一种具体的实施方式，所述密封装置套设在立式水泵的泵轴上，所述密封壳体包括上密封壳体与下密封壳体，所述磁流体密封组件安装在所述上密封壳体内，所述间隙密封组件安装在所述下密封壳体内，所述进气口和所述进水口沿上下方向间隔设置在所述下密封壳体上。

作为一种具体的实施方式，所述间隙密封组件还包括下密封板和磁性橡胶板，所述下密封板安装在静环的下方，所述磁性橡胶板设置在下密封板与静环之间，所述动环上设置有上环齿与下环齿，所述静环上开设有用于容置所述上环齿的上环槽，所述下密封板上开设有用于容置下环齿的下环槽，所述上环槽设置在静环的顶部，所述上环齿的齿深小于上环槽的槽深，所述上环槽的槽宽大于上环齿的齿宽；所述下环槽设置在下密封板的顶面上，所述下环齿的齿深小于下环槽的槽深，所述下环槽的槽宽大于下环齿的齿宽，所述磁性橡胶板的上表面为磁性面。

作为一种具体的实施方式，所述静环上开设有平衡水通道，所述平衡水通道沿静环的底部向上延伸并贯穿所述静环的径向外侧壁。

作为一种具体的实施方式，所述密封装置套设在卧式水泵的水平泵轴上，所述进气口与进水口分别开设在磁流体密封组件与间隙密封组件之间，所述密封装置还包括由进气口向进水口方向依次设置的隔气环、油封托环、隔水油封、隔水环，隔气环上设有与进气口气流相通的压力气腔，所述隔水环上设置有与进水口内腔相通的压力水腔。

作为一种具体的实施方式，所述动环上设置有环齿，所述静环上设置有用于容置环齿的环槽，所述环槽的宽度大于所述环齿的宽度。

作为一种具体的实施方式，所述静环上开设有平衡水通道，所述平衡水通道包括沿轴向方向贯穿静环一侧轴侧壁的轴向通道以及沿径向方向一侧贯穿静环内侧壁、另一侧与所述轴向通道内腔相通的径向通道。

作为一种具体的实施方式，所述密封壳体上开设有与进气口气流相通的进气通道，所述进气通道包括沿径向方向贯穿密封壳体的径向进气通道以及由所述径向进气通道向轴向方向贯穿密封壳体一侧轴侧壁的轴向进气通道；所述密封壳体上开设有与进水口内腔相通的进水通道，所述进水通道包括沿径向方向贯穿密封壳体的径向进水通道以及由所述径向进水通道向轴向方向贯穿密封壳体一侧轴侧壁的轴向进水通道。

作为一种具体的实施方式，所述密封装置还包括压力水箱、向压力水箱提供压力的气压调控电气箱、向压力水箱和密封壳体内通压力气体的压缩空气管路。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1）本实用新型的压力水封隔气式磁流体组合密封装置，其密封元件之间没有接触，因此不会发生元件间相互接触而产生摩擦引起功率损耗和发热的情况，可以达到水泵节能的效果；

2）本实用新型的压力水封隔气式磁流体组合密封装置，因密封元件和泵轴或轴套没有接触，不会对泵轴造成磨损，大大延长了泵轴的使用寿命，节约了泵站的维修费用。

附图说明

附图1为实施例一中的压力水封隔气式磁流体组合密封装置的结构示意图；

附图2为实施例一中的压力水封隔气式磁流体组合密封装置与压力水箱相连的结构示意图；

附图3为实施例二中的压力水封隔气式磁流体组合密封装置的结构示意图；

附图4为图3中A处的放大示意图；

其中：1、泵轴；2、磁流体密封组件；3、密封壳体；31、上密封壳体；32、下密封壳体；4、间隙密封组件；5、进气口；6、进水口；7、压力水箱；8、气压调控电气箱；9、压缩空气管路；21、磁极；22、隔磁套；23、隔磁板；24、永磁铁；31、隔气环；32、进气通道；33、压力气腔；34、油封托环；35、隔水油封；36、隔水环；37、进水通道；38、压力水腔；41、静环；411、上环槽；42、动环；421、上环齿；422、下环齿；43、胀紧圈；44、下密封板；441、下环槽；45、磁性橡胶板；46、平衡水通道。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。

实施例一

一种压力水封隔气式磁流体组合密封装置，安装在立式水泵的泵轴1上。参见图1、2所示，包括套设在泵轴1上的密封壳体3，该密封壳体3内安装有磁流体密封组件2和间隙密封组件4。该密封壳体3包括上密封壳体31与下密封壳体32，该磁流体密封组件2安装在上密封壳体31内，该间隙密封组件4安装在下密封壳体32内。具体的，该磁流体密封组件2包括永磁铁24、磁极21、隔磁套22及隔磁板23，该永磁铁24的上下两侧分别设置有一磁极21，该磁极21与泵轴1间具有间隙，该间隙内填充有磁性流体，在永磁铁24磁场的作用下，磁性液体在磁极21和泵轴1间形成液体密封圈，以达到动密封的效果。该永磁铁24的径向外侧面上套设有隔磁套22，该隔磁板23有两块，分别设置在两个磁极21背离永磁铁24的一侧面上。通过设置隔磁套22和隔磁板23有效防止永磁铁24磁性外泄，导致磁性降低的情况发生。该间隙密封包括静环41、动环42及胀紧圈43，该静环41套设在泵轴1上且固定安装在密封壳体3内，动环42嵌套于静环41中，胀紧圈43套设在泵轴1上且与动环42相固定连接，且随泵轴1同步转动。下密封壳体32上还开设有进气口5和进水口6，进气口5与进水口6沿上下方向间隔开设在下密封壳体32上，进水口6用于向间隙密封组件4供水封水，进气口5用于将磁流体密封组件2与水封水隔开，确保磁流体密封组件2处于密封气体的工况中。

本例中，该密封装置还包括下密封板44和磁性橡胶板45，该下密封板44安装在动环42的下方，该磁性橡胶板45设置在下密封板44与静环41之间，该动环42上设置有上环齿421与下环齿422，静环41上开设有用于容置上环齿421的上环槽411，下密封板44上开设有用于容置下环齿422的下环槽441，上环槽411设置在静环41的顶部，上环齿421的齿深小于上环槽411的槽深，上环槽411的槽宽大于上环齿421的齿宽；下环槽441设置在下密封板44的顶面上，下环齿422的齿深小于下环槽441的槽深，下环槽441的槽宽大于下环齿422的齿宽，磁性橡胶板45的上表面为磁性面。通过该设置方式，形成动环42与静环41的平面间隙、动环42与下密封板44的平面间隙，另外配合动环42与静环41的径向间隙，使得当这三个间隙间被水充满时，这三个间隙间形成一个能够承受一定压力的、无接触的动密封。

本例中，该静环41上开设有平衡水通道46，用于向静环41与动环42的径向间隙间通入水封水。该静环41上的平衡水通道46沿静环41的底部向上延伸并贯穿静环41的径向外侧壁。

在静环41上开设平衡水通道46其目的是为了将整个密封壳体3内中的水封水不经过上环齿421与上环槽411的间隙，直接从平衡水通道46流入下环齿422与下环槽441的间隙间，这样，下环齿422与下环槽441间的间隙处的压力与密封壳体3中的压力一样，对由于水泵运行时发生抬轴现象所带来的密封平面间隙增大而引起水封水流失过快的情况起到了减缓作用，同时节约了水封水的用量。

在下密封板44与静环41间安装磁性橡胶板45，其目的是为了当水泵停机时，磁性橡胶板45在磁性作用下，吸合在静环41和动环42的底部，将静环41与动环42间的径向间隙封堵，同时将平衡水通道46的底部堵住，防止水封水流失。而在水泵运行过程中，从平衡水通道46流入的水封水，在其冲击力的作用下，则磁性橡胶板45脱离静环41底部，使静环41与动环42间的径向间隙间充满水封水。

对于泵轴轴封处的压力高于0.05MPa时，常用的重力水箱的水是无法封住泵轴轴封的，因此需要采用压力水和压力气体进行泵轴1的轴封。本例中，该密封装置采用了一带气压调控电气箱8的压力水箱7、向压力水箱7和密封壳体3内通压力气体的压缩空气管路9。通过设置带气压调控电气箱8的压力水箱7能确保向密封壳体3内提供有一定压力的水封水，同时提供相同压力的压缩空气，将水封水和磁流体密封组件2隔开，确保磁流体密封组件2在使用过程中处于密封空气的工况。

采用上述结构的密封装置，在水泵运行过程中，各密封元件之间不相接触，不会发生磨损，另外与泵轴1间也不相接触，是一种无接触式的动密封，不会发生磨损，延长了密封元件和泵轴1的使用寿命。

实施例二

一种压力水封隔气式磁流体组合密封装置，安装在卧式水泵的水平泵轴1上。参见图3、4所示，该密封装置包括套设在泵轴1上的密封壳体3，该密封壳体3内安装有磁流体密封组件2和间隙密封组件4。

本例中的密封装置与实施例一的区别在于，本例中，从磁流体密封组件2到间隙密封组件4间、从空气侧到水封侧还依次设置了隔气环31、油封托环34、隔水油封35及隔水环36，隔气环31上设有与进气口5气流相通的压力气腔33，所述隔水环36上设置有与进水口6内腔相通的压力水腔38。

本例中的密封壳体3上开设有与进气口5气流相通的进气通道32，进气通道32包括沿径向方向贯穿密封壳体3的径向进气通道以及由径向进气通道32向轴向方向贯穿密封壳体3一侧轴侧壁的轴向进气通道；密封壳体3上开设有与进水口6内腔相通的进水通道37，进水通道37包括沿径向方向贯穿密封壳体3的径向进水通道以及由径向进水通道向轴向方向贯穿密封壳体3一侧轴侧壁的轴向进水通道。

由于卧式水泵的水平轴的轴向窜动和径向跳动都在0.5mm以下，所以本组合密封采用的是密封效果较好的径向迷宫式间隙密封，动环42上设置有环齿、静环41上设置有用于容置环齿的环槽，该环槽的宽度大于环齿的宽度，这里，该环齿及环槽的轴心线方向与泵轴1的轴线方向相垂直设置。

这里根据密封压力情况，在静环41上开设平衡水通道46，以免水封水过快的流失。具体的，该静环41上开设有平衡水通道46，平衡水通道46包括沿轴向方向贯穿静环41一侧轴侧壁的轴向通道、沿径向方向一侧贯穿静环41内侧壁、另一侧与轴向通道内腔相通的径向通道。

同样的，本例中的密封装置也是通过带气压调控电气箱8的压力水箱7向密封壳体3内通压力水和压力气体。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种压力水封隔气式磁流体组合密封装置，包括套设在泵轴上的密封壳体，所述密封壳体内安装有磁流体密封组件和间隙密封组件，所述间隙密封组件包括静环、动环及胀紧圈，所述静环与动环套设在所述泵轴上，静环固定安装在密封壳体内，所述动环嵌套于所述静环中，所述胀紧圈套设在所述泵轴上且与动环相固定连接随泵轴同步转动，所述动环与静环间具有间隙，其特征在于，所述磁流体密封组件包括永磁铁、磁极、隔磁套及隔磁板，所述永磁铁的轴向两侧分别设置有一磁极，磁极与泵轴间具有间隙，所述间隙内填充有磁性液体，在永磁铁的磁场作用下，磁性液体在磁极与泵轴间形成密封圈，永磁铁的径向外侧面上套设有隔磁套，所述隔磁板有两个，分别设置在两个磁极背离永磁铁的一侧面上，所述密封壳体上开设有进气口和进水口，所述进水口开设在所述密封壳体上、靠近间隙密封组件侧，用于向间隙密封组件供水封水；所述进气口开设在所述密封壳体上、靠近磁流体密封组件侧，用于将磁流体密封组件与水封水隔开，确保磁流体密封组件处于密封气体中。

2.根据权利要求1所述的压力水封隔气式磁流体组合密封装置，其特征在于，所述密封装置套设在立式水泵的泵轴上，所述密封壳体包括上密封壳体与下密封壳体，所述磁流体密封组件安装在所述上密封壳体内，所述间隙密封组件安装在所述下密封壳体内，所述进气口和所述进水口沿上下方向间隔设置在所述下密封壳体上。

3.根据权利要求2所述的压力水封隔气式磁流体组合密封装置，其特征在于，所述间隙密封组件还包括下密封板和磁性橡胶板，所述下密封板安装在静环的下方，所述磁性橡胶板设置在下密封板与静环之间，所述动环上设置有上环齿与下环齿，所述静环上开设有用于容置所述上环齿的上环槽，所述下密封板上开设有用于容置下环齿的下环槽，所述上环槽设置在静环的顶部，所述上环齿的齿深小于上环槽的槽深，所述上环槽的槽宽大于上环齿的齿宽；所述下环槽设置在下密封板的顶面上，所述下环齿的齿深小于下环槽的槽深，所述下环槽的槽宽大于下环齿的齿宽，所述磁性橡胶板的上表面为磁性面。

4.根据权利要求2所述的压力水封隔气式磁流体组合密封装置，其特征在于，所述静环上开设有平衡水通道，所述平衡水通道沿静环的底部向上延伸并贯穿所述静环的径向外侧壁。

5.根据权利要求1所述的压力水封隔气式磁流体组合密封装置，其特征在于，所述密封装置套设在卧式水泵的水平泵轴上，所述进气口与进水口分别开设在磁流体密封组件与间隙密封组件之间，所述密封装置还包括由进气口向进水口方向依次设置的隔气环、油封托环、隔水油封、隔水环，隔气环上设有与进气口气流相通的压力气腔，所述隔水环上设置有与进水口内腔相通的压力水腔。

6.根据权利要求5所述的压力水封隔气式磁流体组合密封装置，其特征在于，所述动环上设置有环齿，所述静环上设置有用于容置环齿的环槽，所述环槽的宽度大于所述环齿的宽度。

7.根据权利要求5所述的压力水封隔气式磁流体组合密封装置，其特征在于，所述静环上开设有平衡水通道，所述平衡水通道包括沿轴向方向贯穿静环一侧轴侧壁的轴向通道以及沿径向方向一侧贯穿静环内侧壁、另一侧与所述轴向通道内腔相通的径向通道。

8.根据权利要求5所述的压力水封隔气式磁流体组合密封装置，其特征在于，所述密封壳体上开设有与进气口气流相通的进气通道，所述进气通道包括沿径向方向贯穿密封壳体的径向进气通道以及由所述径向进气通道向轴向方向贯穿密封壳体一侧轴侧壁的轴向进气通道；所述密封壳体上开设有与进水口内腔相通的进水通道，所述进水通道包括沿径向方向贯穿密封壳体的径向进水通道以及由所述径向进水通道向轴向方向贯穿密封壳体一侧轴侧壁的轴向进水通道。

9.根据权利要求1所述的压力水封隔气式磁流体组合密封装置，其特征在于，所述密封装置还包括压力水箱、向压力水箱提供压力的气压调控电气箱、向压力水箱和密封壳体内通压力气体的压缩空气管路。

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