CN108869754B - 一种防漏磁型磁流体密封结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防漏磁型磁流体密封结构，在轴外表面与壳体内壁之间的空间内沿轴向间隔设有多个环状极靴，相邻两个极靴之间夹设有轴向充磁型永磁环，相邻两个轴向充磁型永磁环的磁极的极性相反，在每两个相邻的极靴之间设置有套装在轴上的轴套，轴套外径小于轴向充磁型永磁环的内径；轴套的两侧端面与其相邻的极靴端面之间存在间隙，极靴内圆面与轴外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体。本发明的轴向和径向都得到密封，密封耐压能力增强。改变泄漏路径后增加了路径长度，可减小磁流体损失，自修复能力增强。
Description
技术领域
本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种防漏磁型磁流体密封结构。
背景技术
现有的磁流体密封结构一般包括带中空腔的壳体、轴，轴和壳体之间设置永磁体和极靴进行磁流体密封。现有技术的缺陷主要表现在如下方面：
1.现有的密封间隙一般位于径向方向，充填磁流体之后实现轴向方向的密封，密封耐压性能不够好。
2.由于传统结构只有径向间隙，磁流体的流动阻力小，沿着轴向方向泄漏风险大，磁流体密封中磁场的泄漏会导致磁路中磁场强度的降低，从而使磁流体密封的耐压性能降低。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种能够提高密封耐压能力的磁流体密封结构。
本发明解决问题的技术方案是：一种防漏磁型磁流体密封结构，包括中空的壳体，所述壳体一端封闭、另一端敞开，在壳体的封闭端面中心开有通孔，还包括从通孔穿设至壳体内腔的轴，在轴外表面与壳体内壁之间的空间内沿轴向间隔设有多个环状极靴，相邻两个极靴之间夹设有轴向充磁型永磁环，相邻两个轴向充磁型永磁环的磁极的极性相反，在每两个相邻的极靴之间设置有套装在轴上的轴套，轴套外径小于轴向充磁型永磁环的内径；
所述轴套的两侧端面与其相邻的极靴端面之间存在间隙，极靴内圆面与轴外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体。
上述方案中，利用轴套、轴、极靴构造出在轴向和径向上的间隙，并在间隙中注磁流体进行密封，使得轴向和径向都得到密封，密封耐压能力增强。
传统的结构一般只设计径向间隙，只能在轴向方向上形成密封，一旦发生磁流体泄漏，则沿着轴向方向泄漏。采用了本发明的结构之后，如果发生磁流体泄漏，泄漏路径会先轴向，再径向，然后轴向，再径向，最后再轴向。相对于传统结构，改变泄漏路径后增加了路径长度，路径增长使得磁流体的流动阻力增加，可减小磁流体损失，自修复能力增强。
进一步的，最靠近壳体封闭端的极靴与最靠近壳体敞开端的极靴形状相同，其内圆面为锥面，且在内圆面上、位于锥面的大径端侧设有朝轴的方向向下凸的矩形截面环，该矩形截面环位于极靴的一侧端面，锥面的小径端位于极靴的另一侧端面，形成内圆面两侧与轴的间隙小、内圆面中间与轴的间隙大的结构。
位于最外侧的两个极靴的内圆面设计成两侧间隙小、中间间隙大的结构的目的在于有利于形成磁场梯度差，众所周知，磁场梯度差与磁流体密封耐压能力呈线性正比关系，这样的结构设计能够提高密封耐压能力。
矩形截面环与极靴可以一体成型。
更进一步的，所述极靴至少有三个，除最靠近壳体封闭端和敞开端的两个极靴外，其它位于中间的极靴形状相同，且位于中间的极靴的内圆面为V字形，形成内圆面两侧与轴的间隙小、内圆面中间与轴的间隙大的结构。
位于中间的极靴，其内圆面的设计出发点也是为了营造出磁场梯度差，以提高密封耐压能力。
优选的，所述极靴的数量为2～10个。
上述结构可以用于不同形式的需求场景，比如往复轴密封、旋转轴密封都可适用。
当用于旋转轴密封结构时，所述轴为阶梯轴；在轴的两端设有与轴的台肩抵接的第一轴承和第二轴承，第一轴承靠近壳体封闭端，第二轴承靠近壳体敞开端；
所述极靴和轴向充磁型永磁环位于第一轴承和第二轴承之间；在壳体内腔的封闭端面处设有台阶；
最靠近壳体封闭端的极靴与第一轴承一端面之间设有隔磁环，第一轴承另一端面与台阶抵接；
最靠近壳体敞开端的极靴与第二轴承一端面之间设有隔磁环，第二轴承另一端面通过端盖压紧密封于壳体内腔。
当用于往复轴密封结构时，所述轴为光轴；最靠近壳体封闭端的极靴与壳体封闭端内壁之间设有隔磁环，最靠近壳体敞开端的极靴通过端盖压紧密封于壳体内腔，实现往复式密封。
本发明的显著效果是：
1.轴向和径向都得到密封，密封耐压能力增强。
2.采用了本发明的结构之后，如果发生磁流体泄漏，泄漏路径会先轴向，再径向，然后轴向，再径向，最后再轴向。相对于传统结构，改变泄漏路径后增加了路径长度，路径增长使得磁流体的流动阻力增加，可减小磁流体损失，自修复能力增强。
3.极靴的内圆面设计成两侧间隙小、中间间隙大的结构,有利于形成磁场梯度差，能够提高密封耐压能力。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为应用于旋转轴时的防漏磁型磁流体密封结构示意图。
图2为图1未注磁流体时的示意图（对称的下半部分未示出）。
图中：1-轴，2-壳体，3-极靴，4-端盖,5-隔磁环,6-轴套，7-轴向充磁型永磁环,8-锥面，9-矩形截面环，11-第一轴承，12-第二轴承,13-台阶。
具体实施方式
以旋转轴的磁流体密封为例，如图1-2所示，一种防漏磁型磁流体密封结构，包括中空的壳体2，所述壳体2一端封闭、另一端敞开。在壳体2的封闭端面中心开有通孔。还包括从通孔穿设至壳体2内腔的轴1。
在轴1外表面与壳体2内壁之间的空间内沿轴向间隔设有多个环状极靴3。相邻两个极靴3之间夹设有轴向充磁型永磁环7。所述轴向充磁型永磁环7和极靴3的外圆与壳体2内壁抵接。相邻两个轴向充磁型永磁环7的磁极的极性相反。
在每两个相邻的极靴3之间设置有套装在轴1上的轴套6。轴套6为环状。轴套6两侧端面为平面，安装到轴2上之后两侧端面为铅垂面。轴套6外径小于轴向充磁型永磁环7的内径。
所述极靴3至少有三个。最靠近壳体2封闭端的极靴3与最靠近壳体2敞开端的极靴3形状相同，其内圆面为锥面8，且在内圆面上、位于锥面8的大径端侧设有朝轴1的方向向下凸的矩形截面环9，该矩形截面环9位于极靴3的一侧端面，锥面8的小径端位于极靴3的另一侧端面，形成内圆面两侧与轴1的间隙小、内圆面中间与轴1的间隙大的结构。
除最靠近壳体2封闭端和敞开端的两个极靴3外，其它位于中间的极靴3形状相同，且位于中间的极靴3的内圆面为V字形，形成内圆面两侧与轴1的间隙小、内圆面中间与轴1的间隙大的结构。
所述轴套6的两侧端面与其相邻的极靴3端面之间存在间隙，极靴3内圆面与轴1外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体。
所述轴1为阶梯轴。在轴1的两端设有与轴1的台肩抵接的第一轴承11和第二轴承12，第一轴承11靠近壳体2封闭端，第二轴承12靠近壳体2敞开端。。
所述极靴3和轴向充磁型永磁环7位于第一轴承11和第二轴承12之间。在壳体2内腔的封闭端面处设有台阶13。
最靠近壳体2封闭端的极靴3与第一轴承11一端面之间设有隔磁环5，第一轴承11另一端面与台阶13抵接。
最靠近壳体2敞开端的极靴3与第二轴承12一端面之间设有隔磁环5，第二轴承12另一端面通过端盖4压紧密封于壳体2内腔。
Claims (5)
1.一种防漏磁型磁流体密封结构，包括中空的壳体（2），所述壳体（2）一端封闭、另一端敞开，在壳体（2）的封闭端面中心开有通孔，还包括从通孔穿设至壳体（2）内腔的轴（1），在轴（1）外表面与壳体（2）内壁之间的空间内沿轴向间隔设有多个环状极靴（3），相邻两个极靴（3）之间夹设有轴向充磁型永磁环（7），相邻两个轴向充磁型永磁环（7）的磁极的极性相反，其特征在于：在每两个相邻的极靴（3）之间设置有套装在轴（1）上的轴套（6），轴套（6）外径小于轴向充磁型永磁环（7）的内径；
所述轴套（6）的两侧端面与其相邻的极靴（3）端面之间存在间隙，极靴（3）内圆面与轴（1）外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体；
最靠近壳体（2）封闭端的极靴（3）与最靠近壳体（2）敞开端的极靴（3）形状相同，其内圆面为锥面（8），且在内圆面上、位于锥面（8）的大径端侧设有朝轴（1）的方向向下凸的矩形截面环（9），该矩形截面环（9）位于极靴（3）的一侧端面，锥面（8）的小径端位于极靴（3）的另一侧端面，形成内圆面两侧与轴（1）的间隙小、内圆面中间与轴（1）的间隙大的结构。
2.根据权利要求1所述的防漏磁型磁流体密封结构，其特征在于：所述极靴（3）至少有三个，除最靠近壳体（2）封闭端和敞开端的两个极靴（3）外，其它位于中间的极靴（3）形状相同，且位于中间的极靴（3）的内圆面为V字形，形成内圆面两侧与轴（1）的间隙小、内圆面中间与轴（1）的间隙大的结构。
3.根据权利要求1或2所述的防漏磁型磁流体密封结构，其特征在于：所述极靴（3）的数量为2～10个。
4.根据权利要求1或2所述的防漏磁型磁流体密封结构，其特征在于：所述轴（1）为阶梯轴；在轴（1）的两端设有与轴（1）的台肩抵接的第一轴承（11）和第二轴承（12），第一轴承（11）靠近壳体（2）封闭端，第二轴承（12）靠近壳体（2）敞开端；
所述极靴（3）和轴向充磁型永磁环（7）位于第一轴承（11）和第二轴承（12）之间；在壳体（2）内腔的封闭端面处设有台阶（13）；
最靠近壳体（2）封闭端的极靴（3）与第一轴承（11）一端面之间设有隔磁环（5），第一轴承（11）另一端面与台阶（13）抵接；
最靠近壳体（2）敞开端的极靴（3）与第二轴承（12）一端面之间设有隔磁环（5），第二轴承（12）另一端面通过端盖（4）压紧密封于壳体（2）内腔。
5.根据权利要求1或2所述的防漏磁型磁流体密封结构，其特征在于：所述轴（1）为光轴；最靠近壳体（2）封闭端的极靴（3）与壳体（2）封闭端内壁之间设有隔磁环，最靠近壳体（2）敞开端的极靴（3）通过端盖压紧密封于壳体（2）内腔，实现往复式密封。
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