柔性极靴磁流体密封装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械工程密封领域，特别是一种磁流体密封装置。
技术背景
[0002]在解决一些大型石化设备和船用机械中的大直径主轴密封问题时，转轴密封直接影响了机构整体运行的稳定性，可以说密封技术通常是决定某一重大技术能否从根本上实现的关键因素。传统的密封形式有利有弊:填料密封结构简单，但密封能力不足，使用寿命周期较短，并且需要定期更换填料，引起装配等一系列相关复杂问题；机械密封具备良好的密封性能，密封承压能力高，但在大直径条件下，密封装置结构庞大，装配关系较为复杂，装配精度难以保证。而磁流体密封具有零泄漏、密封结构简单、密封功耗小、能应用在较高转速下等优点。
[0003]磁流体密封结构中，极齿和转轴之间的间隙为密封间隙，其间充入磁流体，由于极靴结构能聚集和增强磁场，磁流体吸附于该处，在密封间隙形成形似O形圈的液体密封环，起到承受密封介质轴向压力和封堵介质泄露通道的作用。密封间隙的存在即是磁流体密封结构的优点，也是发生泄露和需要密封的关键点。
[0004]—般情况下，为了保证磁流体密封的耐压能力和可靠性，在密封装置的设计时要选取尽可能小的密封间隙，然而实际应用中，较小的密封间隙又会带来诸多问题:首先，密封间隙受到转轴径向跳动的约束，密封间隙太小，容易造成转轴与极齿间的磕碰，甚至发生极齿“抱轴”现象，这不仅影响磁流体密封的性能，严重时还会造成密封的失效和破坏，同时，较小的密封间隙也给加工和装配带来很大难度；其次，在动密封中，更小的密封间隙会带来更大的剪切速率，由此磁流体产生的摩擦热也更大，尤其是在大直径条件下，圆周跳动等引起的碰摩也会导致局部温度的升高，磁流体的稳定性和使用寿命也会随之降低。
[0005]现有的刷式磁流体密封装置如申请公布号为CN 103925372 A的专利申请所述。该装置在解决原有磁流体密封装置问题和缺陷的同时，也有自身的不足:由长短不同的刷毛组成的密封件在制造和装配上有很大的难度；导磁性材料的极靴存在一定的漏磁，会削弱刷丝周围的磁场强度，降低密封性能；长刷毛束直接与转轴表面接触，长时间运行会对转轴产生磨损，且密封实现的前提是构成磁回路，即要求转轴必须是导磁性材料，这样进一步限制了密封的应用场合。
【发明内容】
[0006]本发明需要解决的技术问题是，现有的磁流体密封装置在设计密封间隙时的矛盾。过小的密封间隙，在提高密封承压能力的同时，容易造成转轴和极齿间的磕碰甚至发生“抱轴”现象，降低了密封的安全性和可靠性，并且给加工装配带来很大难度；而过大的密封间隙，又无法提供足够的密封承压能力，限制了磁流体密封的应用范围。因此提供一种柔性极靴磁流体密封装置。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0008]柔性极靴磁流体密封装置，其特征在于，包括:外壳(I)、垫片(2)、端盖(3)、螺钉(4)、永磁铁(5)、柔性极靴(6)、软铁(7)、前板(8)、背板(9)、密封圈(10)、轴套(11)、涂层
(12)、右侧密封圈(13)、左侧密封圈(15)。
[0009]构成该装置的各部分之间的连接关系:所述密封圈(10)安装在轴套(11)内表面的密封槽内；轴套(11)的外表面有一层涂层(12)，轴套(11)的外周有一环状永磁铁(5)，环状永磁铁(5)与轴套(11)同轴，且环状永磁铁(5)与轴套(11)之间具有一定的空隙，环状永磁铁(5)左右两端面各布置有一组密封元件，密封元件均为环状结构，密封元件包括软铁(7)、背板(9)、柔性极靴(6)和前板(8)，密封元件之间通过焊接、胶粘等方式固定连接组成整体，永磁铁(5)左右两端面与软铁(7)接触；软铁(7)的环内为背板(9)，背板(9)与轴套(11)不接触，具有空隙；软铁(7)与背板(9)的接触面与永磁铁(5)的内环面齐平；在软铁(7)与背板(9)的外端面均为柔性极靴￠)，柔性极靴(6)采用导磁性材料，柔性极靴(6)是紧密有序排列的柔性丝束组成的环，丝束的方向沿环的径向，柔性极靴(6)有一定轴向厚度，丝束通过卡箍或者胶粘、焊接等方式组成整体，柔性极靴出)的内环面与涂层(12)表面接触；柔性极靴(6)的外端面为前板(8)，左右两侧的前板(8)的外端面分别为外壳(I)和端盖(3)，外壳(I)和端盖(3)通过螺钉和螺母固定连接，将永磁铁(5)、柔性极靴
(6)、软铁(7)、前板(8)、背板(9紧固在外壳(I)的空腔内，外壳(I)通过螺钉固定在轴套
(11)上。
[0010]所述右侧密封圈(13)和左侧密封圈(15)安装在两组密封元件的前板⑶外环面的密封槽内。
[0011]所述端盖(3)安装在外壳⑴右侧，并通过螺钉⑷将端盖(3)和外壳⑴固定，使外壳(I)内部各零件轴向定位。
[0012]所述垫片⑵布置在端盖(3)与外壳⑴之间的连接处。
[0013]所述轴套(11)与涂层(12)通过焊接、胶粘、喷涂等方式组成整体，所述涂层(12)采用非导磁性材料。
[0014]所述轴套(11)通过锁紧螺钉(14)固定在转轴上。
[0015]所述外壳(I)加工有安装螺钉(4)的螺纹孔。
[0016]所述端盖(3)加工有配合螺钉(4)的通孔。
[0017]所述轴套(11)内圆加工有安装密封圈(10)的环形密封凹槽，并加工有安装锁紧螺钉(14)的螺纹孔，采用导磁性材料。
[0018]所述前板(8)采用非导磁性材料，其内环面与涂层(12)表面之间存在一定间隙，其外环面加工有安装左右侧密封圈的环形密封凹槽；
[0019]所述背板(9)采用非导磁性材料；其内环面与涂层(12)表面之间存在一定间隙；
[0020]软铁(7)采用导磁性能良好的材料。
[0021]本发明和已有技术相比所具有的有益效果:
[0022]该柔性极靴磁流体密封装置用导磁性材料制作的柔性极靴代替传统的极齿和磁极，首先细密的柔性极靴充满密封间隙，形成类似于刷式密封刷丝的结构，使流体产生了自密封效应，在一定程度上提高了密封的承压能力；而且，细密均匀排布的柔性极靴丝束会比传统的硬极靴产生更强、更均匀、更稳定的磁场，磁流体充满柔性极靴丝间隙，进一步阻塞介质泄露通道，因此，柔性极靴磁流体密封会比传统的磁流体密封有更强的承压能力和稳定性。其次，柔性极靴的使用，使得过去因安全原因不可以达到的小间隙甚至零间隙成为可能，很大程度上提高密封的性能，而柔性极靴的柔软性不仅可以有效解决小间隙下，转轴与极靴间的磕碰问题，降低磁流体密封加工和装配难度，同时也能在设备启停之间瞬间过盈的情况下，保持密封能力不变，有效增加了磁