CN108869755B - 一种磁源混合型磁流体密封结构 - Google Patents

一种磁源混合型磁流体密封结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磁源混合型磁流体密封结构，包括壳体、轴，沿轴向间隔设有多个极靴，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，在每一个极靴的内圆面套装有径向充磁型永磁环，径向充磁型永磁环的内圆面与轴外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体；相邻两个径向充磁型永磁环的磁极的极性相反；每一个径向充磁型永磁环均位于轴向充磁型永磁环与其两侧的极靴所构成的磁回路中，且径向充磁型永磁环的磁场方向与其所在的磁回路方向相同。本发明增加了磁场强度，密封耐压能力增强，并通过递增不同间隙中磁流体的饱和磁化强度，使得所有间隙中的磁流体密封都能够发挥作用，保证了密封耐压性能。

Description

一种磁源混合型磁流体密封结构
技术领域
本发明属于机械工程密封技术，具体涉及一种磁源混合型磁流体密封结构。
背景技术
现有用于轴往复运动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，极靴内圈设有极齿。
提高磁性流体密封耐压性能的方法一般有两种：第一，想办法提高磁场强度；第二，增加磁流体的饱和磁化强度。大多数出发点都是从提高磁场强度去考虑，但现有的磁流体密封性能仍有进一步提高的空间。
发明人实验发现从高压侧到低压侧，相邻两个极靴中，若高压侧极靴磁流体密封耐压能力大于相邻低压侧磁流体密封耐压能力时，低压侧磁流体密封会不起作用，也就是说低压侧的密封形同虚设。对于多级密封结构来说，既然低压侧的磁流体密封无法发挥作用，那么设置过多级数的极靴只会增大磁流体密封结构的体积，浪费更多的成本。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种密封耐压能力强的磁源混合型磁流体密封结构。
本发明解决问题的技术方案是：一种磁源混合型磁流体密封结构，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极靴，所述极靴为环状，极靴外圆面与壳体内壁抵接，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，在每一个极靴的内圆面套装有径向充磁型永磁环，径向充磁型永磁环的内圆面与轴外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体；
相邻两个径向充磁型永磁环的磁极的极性相反；
每一个径向充磁型永磁环均位于轴向充磁型永磁环与其两侧的极靴所构成的磁回路中，且径向充磁型永磁环的磁场方向与其所在的磁回路方向相同。
上述方案中，通过两个极靴、两个径向充磁型永磁环、一个轴向充磁型永磁环、以及轴共同组成一个磁回路单元，整个密封结构中有多个这样的磁回路单元。相对于现有技术来说，每一个磁回路单元中增加了两个径向充磁型永磁环，磁场强度增加，密封耐压能力增强。
上述方案虽然从磁场强度的角度对密封耐压能力有很大改善，但是仍然有可能存在背景技术中提到的高压侧极靴磁流体密封耐压能力大于相邻低压侧磁流体密封耐压能力的情况，出现这种情况低压侧磁流体密封仍然不起作用。
进一步的，从高压侧至低压侧方向，每一处间隙中所注的磁流体的饱和磁化强度依次递增。
上述进一步改进的方案就解决了低压侧磁流体密封不起作用的问题。通过递增不同间隙中磁流体的饱和磁化强度，间隙内磁场强度依次增强，磁流体密封能力也依次增强，人为制造出高压侧磁流体密封能力小于低压侧磁流体密封能力，可以保证不出现背景技术所述的缺陷情况，使得所有间隙中的磁流体密封都能够发挥作用，保证了密封耐压性能，增加了二次承压能力和自修复能力。
优选的，所注的磁流体的饱和磁化强度的增量为1～3KA/m。
具体的，最靠近壳体封闭端的那一个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那一个极靴通过端盖压紧密封于壳体内腔；
在每一个极靴的内圆面的一侧设有限位凸台；
最靠近壳体封闭端的那一个径向充磁型永磁环的一侧端面与对应极靴的限位凸台抵接、另一侧端面与隔磁环抵接限位；
最靠近壳体敞开端的那一个径向充磁型永磁环的一侧端面与对应极靴的限位凸台抵接、另一侧端面与端盖抵接限位；
位于最靠近壳体封闭端的径向充磁型永磁环和最靠近壳体敞开端的径向充磁型永磁环之间的其它各径向充磁型永磁环的一侧端面与对应极靴的限位凸台抵接、另一侧端面与轴向充磁型永磁环的端面抵接限位。
优选的，所述轴向充磁型永磁环的数量为2～20个，径向充磁型永磁环的数量比轴向充磁型永磁环的数量多1个，极靴的数量比轴向充磁型永磁环的数量多1个。
进一步的，径向充磁型永磁环与轴外表面之间的间隙大小为0.05～5mm。
本发明从两个方面着手改进了磁流体密封的性能。第一，通过结构的变化，增加了磁场强度，密封耐压能力增强。第二，通过递增不同间隙中磁流体的饱和磁化强度，间隙内磁场强度依次增强，磁流体密封能力也依次增强，人为制造出高压侧磁流体密封能力小于低压侧磁流体密封能力，使得所有间隙中的磁流体密封都能够发挥作用，保证了密封耐压性能，增加了二次承压能力和自修复能力。
两个方面共同作用，相辅相成，共同加强了密封耐压能力。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明磁流体密封结构示意图。
图中：1-轴，2-壳体，3-极靴，4-端盖,5-隔磁环,7-轴向充磁型永磁环，8-径向充磁型永磁环,31-限位凸台。
具体实施方式
如图1所示，一种磁源混合型磁流体密封结构，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极靴3。所述极靴3为环状，极靴3外圆面与壳体2内壁抵接。
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。
在每一个极靴3的内圆面套装有径向充磁型永磁环8。径向充磁型永磁环8的内圆面与轴1外表面之间存在间隙。间隙大小为0.05～5mm。间隙处注有磁流体。
从高压侧至低压侧方向，每一处间隙中所注的磁流体的饱和磁化强度依次递增。所注的磁流体的饱和磁化强度的增量为1～3KA/m。
相邻两个径向充磁型永磁环8的磁极的极性相反。
每一个径向充磁型永磁环8均位于轴向充磁型永磁环7与其两侧的极靴3所构成的磁回路中，且径向充磁型永磁环8的磁场方向与其所在的磁回路方向相同。
最靠近壳体2封闭端的那一个极靴3与壳体2封闭端内壁之间设有隔磁环5。
最靠近壳体2敞开端的那一个极靴3通过端盖4压紧密封于壳体2内腔。
在每一个极靴3的内圆面的一侧设有限位凸台31。
径向充磁型永磁环8的套装方式为：
最靠近壳体2封闭端的那一个径向充磁型永磁环8的一侧端面与对应极靴3的限位凸台31抵接、另一侧端面与隔磁环5抵接限位。
最靠近壳体2敞开端的那一个径向充磁型永磁环8的一侧端面与对应极靴3的限位凸台31抵接、另一侧端面与端盖4抵接限位。
其余位于最靠近壳体2封闭端的径向充磁型永磁环8和最靠近壳体2敞开端的径向充磁型永磁环8之间的其它各径向充磁型永磁环8的一侧端面与对应极靴3的限位凸台31抵接、另一侧端面与轴向充磁型永磁环7的端面抵接限位。
所述轴向充磁型永磁环7的数量为2～20个。径向充磁型永磁环8的数量比轴向充磁型永磁环7的数量多1个。极靴3的数量比轴向充磁型永磁环7的数量多1个。

Claims (6)

1.一种磁源混合型磁流体密封结构，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极靴（3），所述极靴（3）为环状，极靴（3）外圆面与壳体（2）内壁抵接，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：在每一个极靴（3）的内圆面套装有径向充磁型永磁环（8），径向充磁型永磁环（8）的内圆面与轴（1）外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体；
相邻两个径向充磁型永磁环（8）的磁极的极性相反；
每一个径向充磁型永磁环（8）均位于轴向充磁型永磁环（7）与其两侧的极靴（3）所构成的磁回路中，且径向充磁型永磁环（8）的磁场方向与其所在的磁回路方向相同。
2.根据权利要求1所述的磁源混合型磁流体密封结构，其特征在于：从高压侧至低压侧方向，每一处间隙中所注的磁流体的饱和磁化强度依次递增。
3.根据权利要求2所述的磁源混合型磁流体密封结构，其特征在于：所注的磁流体的饱和磁化强度的增量为1～3KA/m。
4.根据权利要求1所述的磁源混合型磁流体密封结构，其特征在于：最靠近壳体（2）封闭端的那一个极靴（3）与壳体（2）封闭端内壁之间设有隔磁环（5）；
最靠近壳体（2）敞开端的那一个极靴（3）通过端盖（4）压紧密封于壳体（2）内腔；
在每一个极靴（3）的内圆面的一侧设有限位凸台（31）；
最靠近壳体（2）封闭端的那一个径向充磁型永磁环（8）的一侧端面与对应极靴（3）的限位凸台（31）抵接、另一侧端面与隔磁环（5）抵接限位；
最靠近壳体（2）敞开端的那一个径向充磁型永磁环（8）的一侧端面与对应极靴（3）的限位凸台（31）抵接、另一侧端面与端盖（4）抵接限位；
位于最靠近壳体（2）封闭端的径向充磁型永磁环（8）和最靠近壳体（2）敞开端的径向充磁型永磁环（8）之间的其它各径向充磁型永磁环（8）的一侧端面与对应极靴（3）的限位凸台（31）抵接、另一侧端面与轴向充磁型永磁环（7）的端面抵接限位。
5.根据权利要求1所述的磁源混合型磁流体密封结构，其特征在于：所述轴向充磁型永磁环（7）的数量为2～20个，径向充磁型永磁环（8）的数量比轴向充磁型永磁环（7）的数量多1个，极靴（3）的数量比轴向充磁型永磁环（7）的数量多1个。
6.根据权利要求1所述的磁源混合型磁流体密封结构，其特征在于：径向充磁型永磁环（8）与轴（1）外表面之间的间隙大小为0.05～5mm。
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