CN106151527B - 一种磁源串联型阶梯式磁流体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械工程密封技术领域，具体指一种磁源串联型阶梯式磁流体密封装置，该装置包括呈阶梯式安装于轴上的永磁体，在位于最左侧的永磁体的左侧安装第一极靴环，位于最右侧的永磁体的右侧安装第二极靴环，在永磁体、第一极靴环、第二极靴环的外侧安装外极靴环，外极靴环的里侧设置与永磁体对应的阶梯，实现多磁源串联型的阶梯式密封结构，该结构可增加磁场力的强度，解决大间隙条件下磁流体密封耐压能力低的问题。

Description

一种磁源串联型阶梯式磁流体密封装置

技术领域

本发明属于机械工程密封技术领域，具体指一种耐压能力高的磁源串联型阶梯式磁流体密封装置。

背景技术

磁流体密封技术相比于传统密封技术具有仪器无法测量的泄漏率、无固体摩擦、寿命长、高可靠性等优点，已被广泛应用于各行各业。但是磁流体密封对密封间隙变化敏感，其密封耐压能力随着密封间隙的增大而显著降低，因此如何提高大间隙条件下磁流体密封的耐压能力，从而增强大间隙条件下磁流体密封性能的可靠性成为磁流体密封需要解决的问题。现有的磁流体密封装置的磁源较少，因此对磁流体产生的磁场力不够强，导致磁流体密封装置的耐压能力较低；另外，由于直通式的密封结构，导致密封失效时磁流体损失量大，密封装置自修复能力差。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的缺陷，提供一种磁源串联型阶梯式磁流体密封装置，该密封装置可解决有效大间隙条件下密封装置耐压能力交底的难题。

本发明的技术方案如下：一种磁源串联型阶梯式磁流体密封装置，包括轴、外壳、第一极靴环、外极靴环、永磁体、第二极靴环，所述的外极靴环套装于外壳的内壁上，外极靴环的内圆面设置成阶梯结构；

所述的第一极靴环和第二极靴环分别套装于轴上，第一极靴环位于第二极靴环左侧；所述的第一极靴环的外圆面对应外极靴环内圆面上最左侧的阶梯面，它们之间设有间隙；所述的第二极靴环的外圆面对应外极靴环内圆面上最右侧的阶梯面，它们之间设有间隙；

所述的永磁体设于第一极靴环和第二极靴环之间，与第一极靴环和第二极靴环相接触；永磁体由两个以上的永磁体环组成，各个永磁体环均套装在轴上，各个永磁体环的外径不相等，按外径由小到大的顺序在轴的轴向上串联；各个永磁体环串联形成的阶梯式外圆面与外极靴环的内圆面相互对应，该阶梯式外圆面与外极靴环的内圆面之间留有间隙。

所述的永磁体的各个永磁体环均为轴向充磁型永磁体，且各个永磁体环的磁力线方向相同。

所述的永磁体永磁体环的数量为2-6个。

还包括左隔磁环、右隔磁环、轴承，在第一极靴环的左侧依次安装左隔磁环和轴承，在第二极靴环的右侧依次安装右隔磁环和轴承。

所述的左隔磁环包括左内隔磁环和左外隔磁环，左外隔磁环安装于外极靴环的左端，左内隔磁环安装于第一极靴环左侧的轴上，左内隔磁环的左端和左外隔磁环的左端对齐，左内隔磁环的外径小于左外隔磁环的内径；所述的右隔磁环包括右内隔磁环和右外隔磁环，右外隔磁环安装于外极靴环的右端，右内隔磁环安装于第二极靴环右端的轴上，右内隔磁环与右外隔磁环的右端对齐，右内隔磁环的外径小于右外隔磁环的内径。

所述的左内隔磁环的外径大于外极靴环最左侧的阶梯面相对于轴的径向高度。

所述的外极靴环梯面上各个阶梯高度相等；相邻两个永磁体环的径向高度差是外极靴环阶梯面上各个阶梯高度的两倍。

永磁体每个永磁体环的外圆面和与之对应的外极靴环阶梯面之间的间隙为0.1mm-5mm。

所述的第一极靴环与最左侧的永磁体环的径向高度一致，第一极靴环与最左侧的永磁体环的外圆面共同对应外极靴环的内圆面上最左侧的阶梯面，并与该阶梯面之间留有间隙。

本发明所述的密封装置的安装过程如下：将永磁体从右侧安装在轴的中部，组成永磁体的永磁体环按外径从左到右依次增大呈阶梯状；在最右侧的永磁体的右侧安装第二极靴环，在最左侧的永磁体的左侧安装第一极靴环；在永磁体、第一极靴环、第二极靴环的外侧安装外极靴环，使外极靴环的右端面与第二极靴环的右端面对齐，在外极靴环最左侧的阶梯面与第一极靴环外圆面的间隙内注入磁性流体，在外极靴环最右侧的阶梯面与第二极靴环外圆面的间隙内注入磁性流体；在外极靴环的左侧安装左外隔磁环，在第一极靴环的左侧安装左内隔磁环，在外极靴环的右侧安装右外隔磁环，在第二极靴环的右侧安装右内隔磁环；在左隔磁环左侧的轴上安装轴承，在右隔磁环右侧的轴上安装轴承；在轴上安装外壳，外壳罩住上述的密封部件，使外壳左端的内壁靠紧位于左侧的轴承，外壳的右端与端盖通过螺纹连接，端盖压紧位于右侧的轴承的外圈。

本发明所述的密封装置在轴上设置磁力线方向相同的多个轴向充磁型永磁体，永磁体呈阶梯状分布，在永磁体外侧的极靴上设置与永磁体相对应的阶梯，形成磁源串联型阶梯式磁流体密封结构，该磁流体密封结构的多个磁源设置增加了磁场强度，从而使磁流体密封的耐压能力大大增强；阶梯式的密封结构可减小密封失效时磁流体的损失，增强了密封装置的二次承压能力和自修复能力。

附图说明

图1为本发明所述的密封装置结构示意图

图中各序号标示及其对应的结构名称如下：1-轴，2-外壳，3-轴承，4-第一极靴环，5-左外隔磁环，6-外极靴环，7-永磁体，8-第二极靴环，9-右外隔磁环，10-右内隔磁环，11-端盖，12-左内隔磁环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示的磁源串联型阶梯式磁流体密封装置，包括轴1、外壳2、第一极靴环4、外极靴环6、永磁体7、第二极靴环8，

所述的外极靴环6套装于外壳2的内壁上，外极靴环6的内圆面设置成阶梯结构；

所述的第一极靴环4和第二极靴环8分别套装于轴1上，第一极靴环4位于第二极靴环8左侧；所述的第一极靴环4的外圆面对应外极靴环6内圆面上最左侧的阶梯面，它们之间设有间隙；所述的第二极靴环8的外圆面对应外极靴环6内圆面上最右侧的阶梯面，它们之间设有间隙；

所述的永磁体7设于第一极靴环4和第二极靴环8之间，与第一极靴环4和第二极靴环8相接触；永磁体7由两个以上的永磁体环组成，各个永磁体环均套装在轴1上，各个永磁体环的外径不相等，按外径由小到大的顺序在轴1的轴向上串联；各个永磁体环串联形成的阶梯式外圆面与外极靴环6的内圆面相互对应，该阶梯式外圆面与外极靴环6的内圆面之间留有间隙。

所述的永磁体7的各个永磁体环均为轴向充磁型永磁体，且各个永磁体环的磁力线方向相同。

所述的永磁体7永磁体环的数量为2-6个。

还包括左隔磁环、右隔磁环、轴承3，在第一极靴环4的左侧依次安装左隔磁环和轴承3，在第二极靴环8的右侧依次安装右隔磁环和轴承3。

所述的左隔磁环包括左内隔磁环12和左外隔磁环5，左外隔磁环5安装于外极靴环6的左端，左内隔磁环12安装于第一极靴环4左侧的轴1上，左内隔磁环12的左端和左外隔磁环5的左端对齐，左内隔磁环12的外径小于左外隔磁环5的内径；所述的右隔磁环包括右内隔磁环10和右外隔磁环9，右外隔磁环9安装于外极靴环6的右端，右内隔磁环10安装于第二极靴环8右端的轴1上，右内隔磁环10与右外隔磁环9的右端对齐，右内隔磁环10的外径小于右外隔磁环9的内径。

所述的左内隔磁环12的外径大于外极靴环6最左侧的阶梯面相对于轴1的径向高度。

所述的外极靴环6阶梯面上各个阶梯高度相等；相邻两个永磁体环的径向高度差是外极靴环6阶梯面上各个阶梯高度的两倍。

永磁体7每个永磁体环的外圆面和与之对应的外极靴环6阶梯面之间的间隙为0.1mm-5mm。

所述的第一极靴环4与最左侧的永磁体环的径向高度一致，第一极靴环4与最左侧的永磁体环的外圆面共同对应外极靴环6的内圆面上最左侧的阶梯面，并与该阶梯面之间留有间隙。

本发明所述的密封装置的安装过程如下：将永磁体7从右侧安装在轴1的中部，组成永磁体7的永磁体环按外径从左到右依次增大呈阶梯状；在最右侧的永磁体环的右侧安装第二极靴环8，在最左侧的永磁体环的左侧安装第一极靴环4；在永磁体7、第一极靴环4、第二极靴环8的外侧安装外极靴环6，使外极靴环6的左端面与第一极靴环4的左端面对齐，外极靴环6的右端面与第二极靴环8的右端面对齐；在外极靴环6最左侧的阶梯面与第一极靴环4外圆面的间隙内注入磁性流体，在外极靴环6最右侧的阶梯面与第二极靴环8外圆面的间隙内注入磁性流体；在外极靴环6的左侧安装左外隔磁环5，在第一极靴环4的左侧安装左内隔磁环12，在外极靴环6的右侧安装右外隔磁环9，在第二极靴环8的右侧安装右内隔磁环10；在左隔磁环左侧的轴1上安装轴承3，在右隔磁环右侧的轴1上安装轴承3；在轴1上安装外壳2，外壳2罩住上述的密封部件，使外壳2左端的内壁靠紧位于左侧的轴承3，外壳2的右端与端盖11通过螺纹连接，端盖11压紧位于右侧的轴承3的外圈。

Claims (9)

1.一种磁源串联型阶梯式磁流体密封装置，包括轴（1）、外壳（2）、第一极靴环（4）、外极靴环（6）、永磁体（7）、第二极靴环（8），其特征在于：

所述的外极靴环（6）套装于外壳（2）的内壁上，外极靴环（6）的内圆面设置成阶梯结构；

所述的第一极靴环（4）和第二极靴环（8）分别套装于轴（1）上，第一极靴环（4）位于第二极靴环（8）左侧；所述的第一极靴环（4）的外圆面对应外极靴环（6）内圆面上最左侧的阶梯面，它们之间设有间隙；所述的第二极靴环（8）的外圆面对应外极靴环（6）内圆面上最右侧的阶梯面，它们之间设有间隙；

所述的永磁体（7）设于第一极靴环（4）和第二极靴环（8）之间，与第一极靴环（4）和第二极靴环（8）相接触；永磁体（7）由两个以上的永磁体环组成，各个永磁体环均套装在轴（1）上，各个永磁体环的外径不相等，按外径由小到大的顺序在轴（1）的轴向上串联；各个永磁体环串联形成的阶梯式外圆面与外极靴环（6）的内圆面相互对应，该阶梯式外圆面与外极靴环（6）的内圆面之间留有间隙。

2.如权利要求1所述的磁源串联型阶梯式磁流体密封装置，其特征在于：所述的永磁体（7）的各个永磁体环均为轴向充磁型永磁体，且各个永磁体环的磁力线方向相同。

3.如权利要求1或2所述的磁源串联型阶梯式磁流体密封装置，其特征在于：所述的永磁体（7）的永磁体环的数量为2-6个。

4.如权利要求1所述的磁源串联型阶梯式磁流体密封装置，其特征在于：还包括左隔磁环、右隔磁环、轴承（3），在第一极靴环（4）的左侧依次安装左隔磁环和轴承（3），在第二极靴环（8）的右侧依次安装右隔磁环和轴承（3）。

5.如权利要求4所述的磁源串联型阶梯式磁流体密封装置，其特征在于：所述的左隔磁环包括左内隔磁环（12）和左外隔磁环（5），左外隔磁环（5）安装于外极靴环（6）的左端，左内隔磁环（12）安装于第一极靴环（4）左侧的轴（1）上，左内隔磁环（12）的左端和左外隔磁环（5）的左端对齐，左内隔磁环（12）的外径小于左外隔磁环（5）的内径；所述的右隔磁环包括右内隔磁环（10）和右外隔磁环（9），右外隔磁环（9）安装于外极靴环（6）的右端，右内隔磁环（10）安装于第二极靴环（8）右端的轴（1）上，右内隔磁环（10）与右外隔磁环（9）的右端对齐，右内隔磁环（10）的外径小于右外隔磁环（9）的内径。

6.如权利要求5所述的磁源串联型阶梯式磁流体密封装置，其特征在于：所述的左内隔磁环（12）的外径大于外极靴环（6）最左侧的阶梯面相对于轴（1）的径向高度。

7.如权利要求1所述的磁源串联型阶梯式磁流体密封装置，其特征在于：所述的外极靴环（6）阶梯面上各个阶梯高度相等；相邻两个永磁体环的径向高度差是外极靴环（6）阶梯面上各个阶梯高度的两倍。

8.如权利要求1所述的磁源串联型阶梯式磁流体密封装置，其特征在于：永磁体（7）每个永磁体环的外圆面和与之对应的外极靴环（6）阶梯面之间的间隙为0.1mm-5mm。

9.如权利要求1所述的磁源串联型阶梯式磁流体密封装置，其特征在于：所述的第一极靴环（4）与最左侧的永磁体环的径向高度一致，第一极靴环（4）与最左侧的永磁体环的外圆面共同对应外极靴环（6）的内圆面上最左侧的阶梯面，并与该阶梯面之间留有间隙。