一种混合式磁流体密封结构制造技术

本发明专利技术公开了一种混合式磁流体密封结构，依次间隔设有多个第一、第二径向充磁型永磁环；相邻两个第一径向充磁型永磁环之间夹设有环状第一极靴；第一极齿与轴外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体；从高压侧至低压侧方向，第一径向充磁型永磁环上的第一极齿数量依次递增；第二极靴横截面为上宽下窄的梯形；在每一个第二径向充磁型永磁环上设有可与第二极靴的侧面对应贴合的结合面；第二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。本发明专利技术流体的耐压能力逐渐上升，使得所有第一径向充磁型永磁环下磁流体密封都能够发挥作用，保证了密封耐压性能。改进第二极靴，避免了漏磁。采用径向充磁型永磁环，密封效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种混合式磁流体密封结构
本专利技术属于机械工程密封技术，具体涉及一种混合式磁流体密封结构。
技术介绍
现有用于轴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之一是通过增加磁流体密封磁路中磁源的数量并改进极靴的形状，如公开号为CN204805552U和CN202418592U的专利所述的密封装置。尽管以上文献所述的两种密封装置相对普通磁性流体密封性能得到极大的提高，但现有技术仍然存在如下缺陷：第一，现有的磁流体密封结构一般采用极靴与轴向充磁型永磁环配合，在极靴上开极齿，轴向充磁型永磁环的最强磁场部位位于端面，磁流体位置处的磁场强度相对较弱，导致密封耐压性能较差。第二，现有技术的多级密封结构中，各极靴上的极齿数量都是相同的。专利技术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。第三，磁流体密封中磁场的泄漏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。如图1所示，目前极靴和轴向充磁型永磁环11都是标准的环状结构，二者的横截面都是矩形，二者的结合面处是磁流体密封的主要漏磁发生位置，因此解决磁流体密封的漏磁问题对于提高磁流体密封性能具有重要的意义。中国专利201711333738.X公开了一种梯形极靴套筒式磁流体密封装置，包括轴、外壳、左极靴环、右极靴环、上永磁体环、下永磁体环、梯形套筒；所述的左极靴环、右极靴环的内圆面上设有极齿III；所述的上永磁体环设于外壳的内壁上，所述的梯形套筒套装于轴上，梯形套筒的外圆面与上永磁体环相对应，并与上永磁体环的内圆面之间留有空隙，所述的梯形套筒的外圆面上设有凹槽I，所述的下永磁体环设于凹槽I内；所述的梯形套筒的左端面为斜行环面I，右端面为斜行环面II；斜行环面I上设有极齿I，斜行环面II上设有极齿II。据专利技术人介绍，该专利的下永磁体环采用并联结构，主要目的是为了增大磁场强度，上永磁体环与极靴之间仍然存在严重的漏磁情况。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术旨在提供一种能够避免漏磁、密封耐压能力强的混合式磁流体密封结构。本专利技术解决问题的技术方案是：一种混合式磁流体密封结构，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，从高压侧至低压侧方向，在轴外表面与壳体内壁之间的空间内沿轴向依次间隔设有多个第一径向充磁型永磁环和多个第二径向充磁型永磁环，所有第二径向充磁型永磁环相对第一径向充磁型永磁环更靠近低压侧；相邻两个第一径向充磁型永磁环之间夹设有环状第一极靴；在每个第一径向充磁型永磁环内圆面上设有第一极齿，第一极齿与轴外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体；从高压侧至低压侧方向，第一径向充磁型永磁环上的第一极齿数量依次递增；在第一径向充磁型永磁环和第二径向充磁型永磁环交界处的间隔空隙、以及相邻两个第二径向充磁型永磁环的间隔空隙内夹设有环状第二极靴，所述第二极靴横截面为上宽下窄的梯形；在每一个第二径向充磁型永磁环上设有可与第二极靴的侧面对应贴合的结合面，第二极靴侧面与其相邻的径向充磁型永磁环分别抵接配合；第二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；从高压侧至低压侧方向，所有相邻的径向充磁型永磁环的磁极的极性相反。径向充磁型永磁环自身的磁路结构使得其内圆处的磁场强度最强，上述方案改变现有的结构，在第一径向充磁型永磁环上直接开第一极齿，在轴上开第二极齿，第一、第二极齿和磁流体直接接触，由于接触部位磁场强度最大，密封效果显著大于传统的极靴和磁流体接触的方式。与此同时，第一径向充磁型永磁环对应的极齿数也存在递增的变化。通过结构的变化，人为制造出高压侧永磁环下磁流体密封能力小于低压侧永磁环下磁流体密封能力，可以保证不出现
技术介绍
第二点所述的缺陷情况。从高压侧至低压侧，磁流体的耐压能力逐渐上升，使得所有第一径向充磁型永磁环下磁流体密封都能够发挥作用，保证了密封耐压性能。传统的矩形永磁体和极靴的结合面接触面积小，漏磁大。上述方案中梯形截面的设计增加了第二极靴与第二径向充磁型永磁环的接触面积，是减少漏磁的重要措施；而且，第二极靴嵌于第二径向充磁型永磁环之间，两侧的径向充磁型永磁环将第二极靴形成包裹，几乎不会发生漏磁。进一步的，轴的外圆面上对应每一个第二径向充磁型永磁环位置处设有第二极齿，第二极齿与第二径向充磁型永磁环的内圆面之间存在间隙，间隙处注有磁流体。相对于不设置极齿的方案来说，设置第二极齿后能够增加密封间隙处的磁场强度差，众所周知，密封性能和磁场强度差呈正比关系，设置第二极齿可以提高密封性能。将第二极齿开在轴上加工更方便。优选的，相邻第一径向充磁型永磁环上的第一极齿数量相差1个或2个。优选的，每个第一径向充磁型永磁环上的第一极齿数量为2～10个；对应每一个第二径向充磁型永磁环的第二极齿数量为2～10个。优选的，位于相邻两个第二径向充磁型永磁环之间的第二极靴的横截面为等腰梯形；位于第二径向充磁型永磁环与第一径向充磁型永磁环之间的第二极靴的横截面为直角梯形，且直角梯形的斜腰与第二径向充磁型永磁环抵接；最靠近壳体敞开端的第二径向充磁型永磁环的低压侧抵接有横截面为直角梯形的第二极靴，且直角梯形的斜腰与第二径向充磁型永磁环抵接。进一步的，最靠近壳体封闭端的第一径向充磁型永磁环与壳体封闭端内壁之间设有隔磁环；最靠近壳体敞开端的第二径向充磁型永磁环的低压侧抵接有第二极靴，该第二极靴通过端盖压紧密封于壳体内腔。优选的，所述第一径向充磁型永磁环和第二径向充磁型永磁环的数量总和为2～12个。优选的，第一极齿、第二极齿与轴外表面之间的间隙大小为0.05～3mm。优选的，从高压侧至低压侧方向，第一径向充磁型永磁环的宽度依次递增。本专利技术的显著效果是：1.在第一径向充磁型永磁环上直接开第一极齿，在轴上开第二极齿，第一、第二极齿和磁流体直接接触，由于接触部位磁场强度最大，密封效果显著大于传统的极靴和磁流体接触的方式。2.通过结构的变化，人为制造出高压侧永磁环下磁流体密封能力小于低压侧永磁环下磁流体密封能力，从高压侧至低压侧，磁流体的耐压能力逐渐上升，使得所有第一径向充磁型永磁环下磁流体密封都能够发挥作用，保证了密封耐压性能。3.梯形截面的设计增加了第二极靴与第二径向充磁型永磁环的接触面积，是减少漏磁的重要措施；而且，第二极靴嵌于径向充磁型永磁环之间，两侧的径向充磁型永磁环将极靴形成包裹，几乎不会发生漏磁。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明。图1为现有技术磁流体密封的磁感线分布示意图。图2为本专利技术磁流体密封结构示意图。图3为图2的结构的磁感线分布示意图。图中：1-轴，2-壳体，3-第一极靴，4-端盖,5-隔磁环,6-第一极齿，7-第一径向充磁型永磁环,8-第二径向充磁型永磁环，9-第二极靴,10-第二极齿，11-轴向充磁型永磁环。具体实施方式如图2-3所示，一种混合式磁流体密封结构，包括中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合式磁流体密封结构，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），其特征在于：从高压侧至低压侧方向，在轴（1）外表面与壳体（2）内壁之间的空间内沿轴向依次间隔设有多个第一径向充磁型永磁环（7）和多个第二径向充磁型永磁环（8），所有第二径向充磁型永磁环（8）相对第一径向充磁型永磁环（7）更靠近低压侧；相邻两个第一径向充磁型永磁环（7）之间夹设有环状第一极靴（3）；在每个第一径向充磁型永磁环（7）内圆面上设有第一极齿（6），第一极齿（6）与轴（1）外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体；从高压侧至低压侧方向，第一径向充磁型永磁环（7）上的第一极齿（6）数量依次递增；在第一径向充磁型永磁环（7）和第二径向充磁型永磁环（8）交界处的间隔空隙、以及相邻两个第二径向充磁型永磁环（8）的间隔空隙内夹设有环状第二极靴（9），所述第二极靴（9）横截面为上宽下窄的梯形；在每一个第二径向充磁型永磁环（8）上设有可与第二极靴（9）的侧面对应贴合的结合面，第二极靴（3）侧面与其相邻的径向充磁型永磁环分别抵接配合；第二径向充磁型永磁环（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；从高压侧至低压侧方向，所有相邻的径向充磁型永磁环的磁极的极性相反。...

【技术特征摘要】
1.一种混合式磁流体密封结构，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），其特征在于：从高压侧至低压侧方向，在轴（1）外表面与壳体（2）内壁之间的空间内沿轴向依次间隔设有多个第一径向充磁型永磁环（7）和多个第二径向充磁型永磁环（8），所有第二径向充磁型永磁环（8）相对第一径向充磁型永磁环（7）更靠近低压侧；相邻两个第一径向充磁型永磁环（7）之间夹设有环状第一极靴（3）；在每个第一径向充磁型永磁环（7）内圆面上设有第一极齿（6），第一极齿（6）与轴（1）外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体；从高压侧至低压侧方向，第一径向充磁型永磁环（7）上的第一极齿（6）数量依次递增；在第一径向充磁型永磁环（7）和第二径向充磁型永磁环（8）交界处的间隔空隙、以及相邻两个第二径向充磁型永磁环（8）的间隔空隙内夹设有环状第二极靴（9），所述第二极靴（9）横截面为上宽下窄的梯形；在每一个第二径向充磁型永磁环（8）上设有可与第二极靴（9）的侧面对应贴合的结合面，第二极靴（3）侧面与其相邻的径向充磁型永磁环分别抵接配合；第二径向充磁型永磁环（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；从高压侧至低压侧方向，所有相邻的径向充磁型永磁环的磁极的极性相反。2.根据权利要求1所述的混合式磁流体密封结构，其特征在于：轴（1）的外圆面上对应每一个第二径向充磁型永磁环（8）位置处设有第二极齿（10），第二极齿（10）与第二径向充磁型永磁环（8）的内圆面之间存在间隙，间隙处注有磁流体。3.根据权利要求1所述的混合式磁流体密...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小龙，陈帆，宾仕博，何美丽，
申请(专利权)人：广西科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45