CN219734221U - 一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置，属于磁流体密封领域，包括轴套、永磁铁、和极靴组件，极靴组件与轴套之间设置有填充磁性液体的间隙，在轴套、永磁体和极靴组件三者形成的磁场作用下，磁性液体在间隙中形成能封堵介质泄露通道的“O”形圈磁性液体密封环；其中，极靴组件包括第一极靴和第二极靴，第一极靴和第二极靴之间由轴套隔开，极靴组件上沿轴向开设有环形槽口，永磁铁嵌入在环形槽口内。本实用新型通过在整体式的极靴组件设置，并在极靴中开设环形槽口，将永磁铁嵌入在环形槽口内，同时限制永磁铁的整体设置，达到了限制永磁铁在环形槽口中的翻转和提高密封装置密封精确度的目的。

Description

一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置

技术领域

本实用新型涉及一种磁流体密封装置，具体涉及一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置。

背景技术

磁流体密封技术作为非接触密封技术之一，与传统的密封相比，具有在高速、高压、高温等苛刻的环境下实现稳定的密封性能，且由于磁流体密封环是由微粒子形成的，因此与轮盘之间不存在直接接触，可以减少磨损和摩擦，基于这些优点目前已经广泛运用与化工、航天、机械、电子等多个领域。

磁流体密封的核心部件是由极靴、永磁铁以及磁性液体组成，永磁铁具有强磁性，极靴由具备吸磁性的材料加工而成，当极靴靠近永磁铁时，极靴会被永磁铁牢牢吸住，永磁铁也会让极靴具备磁性，让其关键位置能够将磁性液体锁住。目前市场上广泛应用的极靴为组合式极靴，即由永磁铁两端分别连接两件极靴，在组装此组合式极靴时，由于永磁铁磁力极大，如果先将永磁铁全部组装在一件极靴上，再组装另外一件极靴，在极靴靠近永磁铁的瞬间，由于吸力过大，永磁铁极易被撞伤，且受磁场影响，部分永磁铁可能发生翻转，永磁铁南北极调转会导致磁场紊乱，会直接导致密封失效；相比上述技术方法，还可选择先在一件极靴上装少量永磁铁，再将另外一件极靴组装，由于永磁铁数量较少，磁力不会特别大，永磁铁不会被撞坏，然后再将剩余的永磁铁一件一件塞入两件极靴间的缝隙中。然而，由于永磁铁的厚度存在误差，导致部分永磁铁很难装入，组合后的极靴组件，其两件极靴之间的形位公差受组装精度影响。

有鉴于此，特提出本申请。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置，该流体密封装置通过在极靴组件中开设轴向的环形槽口，并将永磁铁嵌入在环形槽口内，形成的整体式极靴组件结构设置，解决磁流体密封的组装困难，永磁铁易沿轴向翻转，使密封精确度不高的问题。

本实用新型实施例通过下述技术方案实现：包括密封组件，其中密封组件包括设置在旋转轴上的轴套、永磁铁、和套设在轴套上的极靴组件，极靴组件与轴套之间设置有填充磁性液体的间隙，在轴套、永磁铁和极靴组件三者形成的磁场作用下，磁性液体在间隙中形成能封堵介质泄露通道的“O”形圈磁性液体密封环；其中，极靴组件包括第一极靴和第二极靴，第一极靴和第二极靴之间由轴套隔开，第一极靴和第二极靴分别沿轴向开设有环形槽口，永磁铁嵌入在环形槽口内，限制永磁铁在环形槽口内沿轴向和径向翻转。

优选地，极靴组件上的两个环形槽口大小和形状形成径向对称，永磁铁的形状和大小与环形槽口的形状和大小适配。

优选地，第一极靴与轴套之间形成第一安装面，第一极靴与轴套之间形成第一隔离面，第二极靴与轴套之间形成第二安装面，第二极靴与轴套之间形成第二隔离面；第一安装面、第二安装面、第一隔离面和第二隔离面上分别设置有填充磁性液体的间隙，填充磁性液体的间隙包括凸形轴向间隙和凸形径向间隙。

优选地，第一极靴和第二极靴之间还设置有支撑环，支撑环与轴套共同填充第一极靴和第二极靴之间的空隙，支撑环与轴套之间也设置有填充磁性液体的间隙。

优选地，轴套与极靴组件和支撑环之间形成的填充磁性液体的间隙轴向横截面组成“台阶”形的五个间隙面，其中，第一安装面、第二安装面、支撑环与轴套形成的平面填充磁性液体的间隙为凸形轴向间隙，第一隔离面、第二隔离面之间的填充磁性液体的间隙为凸形径向间隙。

优选地，轴套轴向两端分别设置有第一轴承和第二轴承，第一轴承与第一极靴之间、第二轴承与第二极靴之间分别设置有隔离环。

优选地，第一轴承、第二轴承和极靴组件远离旋转轴一侧共同安装有密封腔，密封腔介质侧一端与设备腔体通过锁紧螺母固定。

优选地，密封组件大气侧设置有轴承盖，所述轴承盖固定在密封腔上，轴向压紧安装在密封腔内的零件。

优选地，密封腔上设置有冷却腔，冷却水在连通冷却腔的通道内流进或者流出。

优选地，旋转轴与轴套之间、设备腔体与密封腔之间、第一极靴与密封腔之间和第二极靴与密封腔之间分别设置有密封“O”型圈。

本实用新型实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、通过在第一极靴和第二极靴轴向分别开设轴向环形槽口，并将永磁铁嵌入在环形槽口内，限制了永磁铁在环形槽口内沿轴向和径向翻转，组装简单，不仅避免了组装时由于永磁铁的磁力大，组装时存在瞬间碰撞易被撞伤的问题，同时严格设置了永磁铁和环形槽口之间的大小和形状关系，避免了永磁铁组装时的精度误差，提高了整体装置的密封效果稳定性；

2、本实用新型实施例，拥有便于组装的整体式极靴结构，降低了磁流体密封的组装难度，且磁性液体的布置方式不局限于径向方式或者轴向方式，让极靴组件在有限的轴向长度下拥有更高的耐压能力，解决了现有技术中的磁流体密封结构因为受结构限制，每件极靴的耐压能力是有限的，当一件极靴不能满足耐压能力时，通常的做法是增加极靴以及对应的永磁铁数量，然而增加极靴数量需要较大的轴向空间，而通常情况下，设备用于安装密封的轴向长度都是有限的，很难满足密封性能和耐压能力的效果问题。

3、通过在极靴和轴套之间、支撑环和轴套之间的多个接触面设置多个填充磁性液体的凸形轴向间隙和凸形径向间隙，使本磁流体密封装置能形成不同尺寸和排列的“O”形圈磁性液体密封环，相比于现有技术中只设置有凸形轴向间隙或者设置间隙面个数少的磁流体密封装置来说密封性更强，且更稳定，且本实用新型实施例相比于现有技术具有上述优点的情况下并没有复杂化极靴组件的结构设置；

4、本实用新型实施例设置了双轴承支撑，更加保证了极靴与轴承间的填充磁性液体的间隙更加稳定且均匀，增加了整体密封装置的密封性能稳定性；

总体而言，本实用新型的实施例提供的一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置，不仅组装结构简单、方便，而且密封效果更好，实用性更强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例构提供的使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置轴向横截面结构示意图；

图2为本实用新型实施例构提供的使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置极靴组件填充磁性液体间隙结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-轴套，2-永磁铁，3-极靴组件，4-磁性液体，5-第一极靴，6-第二极靴，7-环形槽口，8-支撑环，9-第一安装面，10-第二安装面，11-第一隔离面，12-第二隔离面，13-凸形轴向间隙，14-凸形径向间隙，15-第一轴承，16-第二轴承，17-锁紧螺母，18-密封腔，19-冷却腔，20-隔离环，21-轴承盖，22-“O”型圈。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例

如图1所示，本实用新型实施例为一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置，包括密封组件，其中密封组件包括设置在旋转轴上的轴套1、永磁铁2、和套设在轴套1上的极靴组件3，极靴组件3与轴套1之间设置有填充磁性液体4的间隙，在轴套1、永磁铁和极靴组件3三者形成的的磁场作用下，磁性液体4在间隙中形成能封堵介质泄露通道的“O”形圈磁性液体4密封环，其中，密封组件的一侧为介质侧，与设备腔体连接，另一侧为大气侧，整个密封组件通过轴套1套装在旋转轴上，这里的旋转轴是指密封组件沿介质侧向大气侧方向的中心轴。在磁流体密封装置工作时，永磁铁2、极靴、轴套1三者形成定向磁场，磁性液体4在磁场的作用下能在间隙中形成能封堵介质泄露通道的“O”形圈磁性液体4密封环，起到密封作用。

永磁铁2具有强磁性，极靴组件3由具备吸磁性的材料加工而成，当极靴组件3靠近永磁铁2时，极靴组件3会被永磁铁2牢牢吸住，永磁铁2也会让极靴组件3具备磁性，让极靴组件3和轴套1的密封位置能够将磁性液体4锁住。具体地，极靴组件3包括第一极靴5和第二极靴6，第一极靴5和第二极靴6之间由轴套1隔开，第一极靴5、第二极靴6和轴套1都由吸磁性的材料加工而成，第一极靴5和第二极靴6分别沿轴向开设有环形槽口7，永磁铁2嵌入在环形槽口7内，限制永磁铁2在环形槽口7内沿轴向和径向翻转。具体地，分别将南北两极的永磁铁2嵌入到第一极靴5和第二极靴6的环形槽口7内，形成拥有两个不同磁极的环状永磁铁2环圈的密封组件，由于环状永磁铁2是分别放置在第一极靴5和第二极靴6的环形槽口7内的，环形槽口7的形状和方向可以限制环状永磁铁2在径向翻转，同时环状永磁铁2是嵌入到环形槽口7内的，外壁会与环形槽口7内壁部分贴合，限制了环状永磁铁2在环形槽口7内的轴向翻转，不仅组装方便，而且避免了永磁铁2被撞伤的风险，同时限制了永磁铁2的径向和轴向的翻转，影响密封效果的问题，避免了永磁铁2南北极调转会导致磁场紊乱，会直接导致密封失效的问题。

为了避免南北两级的永磁铁2磁性误差，导致第一极靴5和第二极靴6之间的形位公差受组装精度影响，在本实用新型实施例中，作为优选，将第一极靴5的环形槽口7和第二极靴6的环形槽口7大小和形状设置成径向对称，永磁铁2的形状和大小与环形槽口7的形状和大小适配，这样的结构设计可以进一步的提高组装的精确度，高效一体化组装可以降低组装的难度。

优选地，第一极靴5与轴套1之间形成第一安装面9，第一极靴5与轴套1之间形成第一隔离面11，第二极靴6与轴套1之间形成第二安装面10，第二极靴6与轴套1之间形成第二隔离面12；第一安装面9、第二安装面10、第一隔离面11和第二隔离面12上分别设置有填充磁性液体4的间隙，填充磁性液体4的间隙包括凸形轴向间隙13和凸形径向间隙14。具体地，通过在多个安装面和隔离面设置填充磁性液体4的间隙，磁性液体4在这些间隙中可以形成多个磁性液体4“O”型圈，本实用新型实施例的磁流体密封装置在多重磁性液体4“O”型圈密封的情况下，增加了整个装置的密封效果。不仅如此，本实用新型的实施例在不同的填充磁性液体4间隙面形成的间隙是凸形轴向间隙13和凸形径向间隙14的混合设置，这样在密封界面形成的磁性液体4“O”型圈不仅有轴向的平行的多个密封圈，同时形成的磁性液体4“O”型圈还有径向不同直径大小在同一平面的多个密封圈，这样轴向平行的多个“O”型密封圈和径向同一平面不同直径大小的多个密封圈相互配合，进一步提高了本实用新型实施例磁流体密封装置的密封性能。

优选地，第一极靴5和第二极靴6之间还设置有支撑环8，支撑环8与轴套1共同填充第一极靴5和第二极靴6之间的空隙，支撑环8与轴套1之间也设置有填充磁性液体4的间隙。具体地，支撑环8的作用除了可以更有效的隔离第一极靴5和第二极靴6，同时由具备吸磁性的材料加工而成，与轴套1共同填充满第一极靴5和第二极靴6的空隙，使第一极靴5和第二极靴6之间形成稳定的磁场，并在支撑环8与轴套1之间设置填充磁性液体4的间隙，再一步增加了磁性液体4“O”型圈的设置，进一步提高了本实用新型实施例的密封性能。

作为优选，本实用新型实施例中，轴套1与极靴组件3和支撑环8之间形成的填充磁性液体4的轴向间隙横截面组成“台阶”形的五个间隙面，其中，第一安装面9、第二安装面10和支撑环8与轴套1分别形成的平面填充磁性液体4的间隙为凸形轴向间隙13，第一隔离面11和第二隔离面12之间的填充磁性液体4的间隙为凸形径向间隙14。在其它实施例中，轴套1与极靴组件3和支撑环8之间形成的填充磁性液体4的轴向间隙横截面可以组成其它形状的多个间隙面，如“口”形的四个间隙面、“凸”形的八个间隙面等。回到本实用新型的实施例中，具体地，由于形成了“台阶”形的五个间隙面，可将填充磁性液体4的间隙径向、轴向交替设置，不仅结构简单，方便安装，而且密封性能好。

优选地，轴套1轴向两端分别设置有第一轴承15和第二轴承16，第一轴承15与第一极靴5之间、第二轴承16与第二极靴6之间分别设置有隔离环20，第一轴承15、第二轴承16和极靴组件3远离旋转轴一侧共同安装有密封腔18，密封腔18介质侧一端与设备腔体通过锁紧螺母17固定，密封组件大气侧设置有轴承盖21，轴承盖21固定密封腔18和第二轴承16，并向密封组件施加轴向往介质侧方向的紧固力。具体地，轴承盖21固定在密封腔18上，轴承盖21轴向压紧第二轴承16，第二轴承16压紧隔离环20，隔离环20压紧整体式混合型极靴组件3，保证了整个密封组件的稳定性。同时，双轴承设计使整体式混合型极靴与轴套1之间的缝隙稳定而均匀，均匀分布的永磁铁2为磁性液体4提供了稳定而均匀的磁场环境。

优选地，密封腔18上设置有冷却腔19，冷却水在连通冷却腔19的通道内流进或者流出，为避免磁性液体4受摩擦热变质失去密封性能，在密封腔18上设置冷却腔19，保证磁性液体4不会因高温变质。

优选地，旋转轴与轴套1之间、设备腔体与密封腔18之间、第一极靴5与密封腔18之间和第二极靴6与密封腔18之间分别设置有密封“O”型圈22，此处的密封为静密封，为了防止部件之间的间隙泄漏，当然，在其它实施例中，也可以选择其它的密封件，如密封胶密封，垫片密封等，能保证密封效果即可。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应当注意，在附图中所图示的结构或部件不一定按比例绘制，同时本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述，以避免不必要地限制本实用新型。

Claims (10)

1.一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置，包括密封组件，其特征在于，所述密封组件包括设置在旋转轴上的轴套(1)、永磁铁(2)、和套设在轴套(1)上的极靴组件(3)，所述极靴组件(3)与轴套之间设置有填充磁性液体(4)的间隙，在所述轴套(1)、永磁铁(2)和极靴组件(3)三者形成的磁场作用下，所述磁性液体(4)在间隙中形成能封堵介质泄漏通道的“O”形圈磁性液体密封环；

其中，所述极靴组件(3)包括第一极靴(5)和第二极靴(6)，所述第一极靴(5)和第二极靴(6)之间由轴套(1)隔开，所述第一极靴(5)和第二极靴(6)分别沿轴向开设有环形槽口(7)，所述永磁铁(2)嵌入在环形槽口(7)内，所述环形槽口(7)限制永磁铁(2)在环形槽口(7)内沿轴向和径向翻转。

2.根据权利要求1所述的一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置，其特征在于，所述极靴组件(3)上的两个环形槽口(7)大小和形状形成径向对称，所述永磁铁(2)的形状和大小与环形槽口(7)的形状和大小适配。

3.根据权利要求2所述的一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置，其特征在于，所述第一极靴(5)与轴套(1)之间形成第一安装面(9)，所述第一极靴(5)与轴套(1)之间形成第一隔离面(11)，所述第二极靴(6)与轴套(1)之间形成第二安装面(10)，所述第二极靴(6)与轴套(1)之间形成第二隔离面(12)；所述第一安装面(9)、第二安装面(10)、第一隔离面(11)和第二隔离面(12)上分别设置有填充磁性液体(4)的间隙，所述填充磁性液体(4)的间隙包括凸形轴向间隙(13)和凸形径向间隙(14)。

4.根据权利要求3所述的一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置，其特征在于，所述第一极靴(5)和第二极靴(6)之间还设置有支撑环(8)，所述支撑环(8)与轴套(1)共同填充第一极靴(5)和第二极靴(6)之间的空隙，所述支撑环(8)与轴套(1)之间也设置有填充磁性液体(4)的间隙。

5.根据权利要求4所述的一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置，其特征在于，所述轴套(1)与极靴组件(3)和支撑环(8)之间形成的填充磁性液体(4)的间隙轴向横截面组成“台阶”形的五个间隙面，其中，所述第一安装面(9)、第二安装面(10)、支撑环(8)与轴套(1)形成的平面分别填充磁性液体(4)的间隙为凸形轴向间隙(13)，所述第一隔离面(11)和第二隔离面(12)之间的填充磁性液体(4)的间隙为凸形径向间隙(14)。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置，其特征在于，所述轴套(1)轴向两端分别设置有第一轴承(15)和第二轴承(16)，所述第一轴承(15)与第一极靴(5)之间、第二轴承(16)与第二极靴(6)之间分别设置有隔离环(20)。

7.根据权利要求6所述的一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置，其特征在于，所述第一轴承(15)、第二轴承(16)和极靴组件(3)远离旋转轴一侧共同安装有密封腔(18)，所述密封腔(18)介质侧一端与设备腔体通过锁紧螺母(17)固定。

8.根据权利要求7所述的一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置，其特征在于，所述密封组件大气侧设置有轴承盖(21)，所述轴承盖(21)固定在密封腔(18)上，轴向压紧安装在密封腔内的零件。

9.根据权利要求8所述的一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置，其特征在于，所述密封腔(18)上设置有冷却腔(19)，冷却水在连通冷却腔(19)的通道内流进或者流出。

10.根据权利要求9所述的一种使用整体式混合型极靴的磁流体密封装置，其特征在于，所述旋转轴与轴套(1)之间、设备腔体与密封腔(18)之间、第一极靴(5)与密封腔(18)之间和第二极靴(6)与密封腔(18)之间分别设置有密封“O”型圈(22)。