一种阶梯型端面式磁性流体密封装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及机械工程密封领域，具体涉及一种阶梯型端面式磁性流体密封装置，该装置包括外壳、左极靴、中间极靴、右极靴、永磁体，所述的中间极靴安装于轴的中部，中间极靴的左右两侧沿径向对称设置阶梯结构；左极靴安装于中间极靴的左侧，右极靴安装于中间极靴的右侧，左极靴的右端面设置极齿I和环形凹槽I，极齿I对应于中间极靴左端的阶梯侧面，极齿I之间为环形凹槽I；在右极靴的左端面设置极齿II和环形凹槽II，极齿II对应于中间极靴右端的阶梯侧面，极齿II之间为环形凹槽II；环形凹槽I和环形凹槽II内安装永磁体。本发明的密封装置密封性能好，可满足大间隙及高速、重载等工况的使用要求。
【专利说明】
一种阶梯型端面式磁性流体密封装置
技术领域
[0001]本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种阶梯型端面式磁性流体密封装置。
【背景技术】
[0002]磁性流体密封耐压性能随着密封间隙的增大而显著降低。因此提高大间隙磁性流体密封的耐压性能是当前研究的热点问题之一。提高大间隙下磁性流体密封耐压性能的方法之一是通过改进磁性流体密封结构。现有的磁性流体密封装置通过设置迷宫密封结构，较传统的密封结构的密封性能有了很大的提高，但由于设置轴向密封环，转轴在转动过程中产生的径向跳动对密封性能的影响较大;另外，由于密封结构设置存在的缺陷，导致密封失效时磁性流体的泄漏量大，耐压性能较低，无法满足大间隙及高速等工况的要求。
【发明内容】
[0003]本发明旨在解决现有密封装置无法实现高速或大间隙等工况下高密封性能的要求，提供一种阶梯型端面式磁性流体密封装置。
[0004]本发明的技术方案如下:一种阶梯型端面式磁性流体密封装置，包括外壳、左极靴、中间极靴、右极靴、永磁体，所述的中间极靴安装于轴的中部，中间极靴的左端面和右端面均为阶梯结构，左端面和右端面的阶梯分别沿径轴的向设置;所述的左极靴安装于中间极靴的左侧，右极靴安装于中间极靴的右侧；
所述的左极靴的右端面上设置极齿I和环形凹槽I，所述的极齿I与中间极靴的左端面的阶梯数相等，相邻的极齿I之间设置环形凹槽I;所述的极齿I沿轴的轴向设置，分别向中间极靴的左端面的各个阶梯的侧面延伸，各个极齿I的右端面与各个阶梯的侧面之间留有间隙，在极齿I的右端面注入磁性流体，在磁场力的作用下，磁性流体吸附于极齿的右端面上，所述的极齿I在轴径向上的高度小于其对应的阶梯的侧面的高度;所述的环形凹槽I中设置永磁体；
所述的右极靴的左端面上设置极齿II和环形凹槽II，所述的极齿II与中间极靴的右端面的阶梯数相等，相邻的极齿II之间设置环形凹槽II;所述的极齿II沿轴的轴向设置，分别向中间极靴的右端面的各个阶梯的侧面延伸，各个极齿II的左端面与各个阶梯的侧面之间留有间隙，在极齿II的左端面注入磁性流体，在磁场力的作用下，磁性流体吸附于极齿II的左端面上，所述的极齿II在轴径向上的高度小于其对应的阶梯的侧面的高度;所述的环形凹槽II中设置永磁体。
[0005]所述的各个环形凹槽I轴向深度不同，各个环形凹槽I的轴向深度在轴往外壳的方向上逐步变浅，且相邻两个环形凹槽I轴向深度的差值等于中间极靴左端的任一阶梯的轴向长度;所述的各个环形凹槽II轴向深度不同，各个环形凹槽II的轴向深度在轴往外壳的方向上逐步变浅，且相邻两个环形凹槽II轴向深度的差值等于中间极靴右端的任一阶梯的轴向长度。
[0006]所述的中间极靴的左端面和右端面的阶梯结构相互呈镜像对应，且每个阶梯的轴向长度相等。
[0007]本发明所述的密封装置还包括卡簧、隔磁环、轴承，所述的卡簧安装于轴上，位于中间极靴的左右两侧;左极靴的左侧和右极靴的右侧分别依次安装隔磁环和轴承。
[0008]所述的隔磁环包括外隔磁环和内隔磁环，外隔磁环安装于外壳的内壁，内隔磁环安装于轴上，外隔磁环的内壁和内隔磁环的外壁之间存在间隙，外隔磁环和内隔磁环的轴向长度相等。
[0009]所述的永磁体为径向充磁型永磁体，左极靴上相邻两个永磁体的极性相反，右极靴上相邻两个永磁体的极性相反。
[0010]所述的中间极靴左右两端的阶梯数量分别为2-7个，阶梯高度为1-5_。
[0011]所述的左极靴上极齿I和右极靴上极齿II的端面与中间极靴上阶梯的侧面之间的距离均为0.1-5mm。
[0012]在左极靴和右极靴外环面上分别设置环形凹槽III，用于安装橡胶密封圈。
[0013]本发明所述的密封装置的安装过程如下:将中间极靴安装于轴的中部;将橡胶圈分别安装到左极靴和右极靴外环面的环形凹槽III内，在左极靴的环形凹槽I内安装永磁体，使各环形凹槽I内的永磁体极性相反，在右极靴的环形凹槽II内安装永磁体，使环形凹槽II内的永磁体极性相反;将磁性流体分别注入极齿I和极齿II的端面;在中间极靴的左侧依次安装卡簧、左极靴、隔磁环、轴承，在中间极靴的右侧依次安装卡簧、右极靴、隔磁环、轴承;在轴上安装外壳，使外壳罩住上述安装于轴上的零件，外壳左端的内壁靠紧位于左侧的轴承，端盖通过与外壳右端的螺纹连接压紧位于右侧的轴承的外圈。
[0014]本发明所述的阶梯型端面式磁性流体密封装置，中间极靴的左右两端对称设置径向的阶梯结构，在左极靴和右极靴上设置与中间极靴上的阶梯相对应的极齿，极齿之间的环形凹槽相互成阶梯结构，使中间极靴与左极靴和右极靴形成径向的阶梯型密封结构，阶梯型密封结构具有良好的聚磁性能，从而增强了密封结构的耐压能力，减小密封失效时磁性流体的损失;另外，径向的阶梯型密封结构使密封间隙不受转轴径向跳动的影响，在中间极靴的左右两侧设置卡簧，配合外壳与端盖的的作用实现密封结构的轴向定位，有利于保证密封间隙的波动在可靠的范围内，使密封装置的密封性能稳定可靠；由于结构设计合理，本发明所述的密封装置用于要求大间隙等特殊工况的旋转机械中，其耐压能力满足要求，从而扩大了安全工作范围。
【附图说明】
[0015]图1为本发明所述的密封装置的结构示意图
图中各序号标示及对应的名称如下:1_轴，2-外壳，3-轴承，4-内隔磁环，5-外隔磁环，6-左极靴，61-极齿I，62-环形凹槽I，7-永磁体，8-中间极靴，9-右极靴，91-极齿11，92-环形凹槽II，10_卡簧，11-端盖，12-环形凹槽III。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0017]如图1所示的一种阶梯型端面式磁性流体密封装置，包括外壳2、左极靴6、中间极靴8、右极靴9、永磁体7，所述的中间极靴8安装于轴I的中部，中间极靴8的左端面和右端面均为阶梯结构，左端面和右端面的阶梯分别沿轴I的径向设置;所述的左极靴6安装于中间极靴8的左侧，右极靴9安装于中间极靴8的右侧；
所述的左极靴6的右端面上设置极齿161和环形凹槽162，所述的极齿161与中间极靴8的左端面的阶梯数相等，相邻的极齿161之间设置环形凹槽162;所述的极齿161沿轴I的轴向设置，分别向中间极靴8的左端面的各个阶梯的侧面延伸，各个极齿161的右端面与各个阶梯的侧面之间留有间隙，所述的极齿161在轴I径向上的高度小于其对应的阶梯的侧面的高度;所述的环形凹槽162中设置永磁体7;
所述的右极靴9的左端面上设置极齿1191和环形凹槽1192，所述的极齿1191与中间极靴8的右端面的阶梯数相等，相邻的极齿1191之间设置环形凹槽1192;所述的极齿1191沿轴I的轴向设置，分别向中间极靴8的右端面的各个阶梯的侧面延伸，各个极齿1191的左端面与各个阶梯的侧面之间留有间隙，所述的极齿1191在轴I径向上的高度小于其对应的阶梯的侧面的高度;所述的环形凹槽1192中设置永磁体7。
[0018]所述的各个环形凹槽162轴向深度不同，各个环形凹槽162的轴向深度在轴I往外壳2的方向上逐步变浅，且相邻两个环形凹槽162轴向深度的差值等于中间极靴8左端的任一阶梯的轴向长度;所述的各个环形凹槽1192轴向深度不同，各个环形凹槽1192的轴向深度在轴I往外壳2的方向上逐步变浅，且相邻两个环形凹槽1192轴向深度的差值等于中间极靴8右端的任一阶梯的轴向长度。
[0019]所述的中间极靴8的左端面和右端面的阶梯结构相互呈镜像对应，且每个阶梯的轴向长度相等。
[0020]本发明所述的密封装置还包括卡簧10、隔磁环、轴承3，所述的卡簧10安装于轴I上，位于中间极靴8的左右两侧;左极靴6的左侧和右极靴9的右侧分别依次安装隔磁环和轴承3。
[0021]所述的隔磁环包括外隔磁环5和内隔磁环4，外隔磁环5安装于外壳2的内壁，内隔磁环4安装于轴I上，外隔磁环5的内壁和内隔磁环4的外壁之间存在间隙，外隔磁环5和内隔磁环4的轴向长度相等。
[0022]所述的永磁体7为径向充磁型永磁体，左极靴6上相邻两个永磁体7的极性相反，右极靴9上相邻两个永磁体7的极性相反。
[0023]所述的中间极靴8左右两端的阶梯数量分别为2-7个，阶梯高度为1-5_。
[0024]所述的左极靴6上极齿161和右极靴9上极齿1191的端面与中间极靴8上阶梯的侧面之间的距离均为0.l-5mm。
[0025]在左极靴6和右极靴9外环面上分别设置环形凹槽11112，用于安装橡胶密封圈。
[0026]本发明所述的密封装置的安装过程如下:将中间极靴8安装于轴I的中部;将橡胶圈分别安装到左极靴6和右极靴9外环面的环形凹槽III12内，在左极靴6的环形凹槽162内安装永磁体7，使各环形凹槽162内的永磁体7极性相反，在右极靴9的环形凹槽1192内安装永磁体7，使环形凹槽1192内的永磁体7极性相反;将磁性流体分别注入极齿161和极齿II91的端面;在中间极靴8的左侧依次安装卡簧10、左极靴6、隔磁环、轴承3，在中间极靴8的右侧依次安装卡簧10、右极靴9、隔磁环、轴承3;在轴I上安装外壳2，使外壳2罩住上述安装于轴I上的零件，外壳2左端的内壁靠紧位于左侧的轴承3，端盖11通过与外壳2右端的螺纹连接压紧位于右侧的轴承3的外圈。
【主权项】
1.一种阶梯型端面式磁性流体密封装置，包括外壳(2)、左极靴(6)、永磁体(7)、中间极靴(8)、右极靴(9)，其特征在于:所述的中间极靴(8)安装于轴(I)的中部，中间极靴(8)的左端面和右端面均为阶梯结构，左端面和右端面的阶梯分别沿轴(I)的径向设置;所述的左极靴(6)安装于中间极靴(8)的左侧，右极靴(9)安装于中间极靴(8)的右侧； 所述的左极靴(6)的右端面上设置极齿1(61)和环形凹槽1(62)，所述的极齿1(61)与中间极靴(8)的左端面的阶梯数相等，相邻的极齿1(61)之间设置环形凹槽1(62);所述的极齿1(61)沿轴(I)的轴向设置，分别向中间极靴(8)的左端面的各个阶梯的侧面延伸，各个极齿1(61)的右端面与各个阶梯的侧面之间留有间隙，所述的极齿1(61)在轴(I)径向上的高度小于其对应的阶梯的侧面的高度;所述的环形凹槽1(62)中设置永磁体(7); 所述的右极靴(9)的左端面上设置极齿11(91)和环形凹槽11(92)，所述的极齿11(91)与中间极靴(8)的右端面的阶梯数相等，相邻的极齿11(91)之间设置环形凹槽11(92);所述的极齿11(91)沿轴(I)的轴向设置，分别向中间极靴(8)的右端面的各个阶梯的侧面延伸，各个极齿11(91)的左端面与各个阶梯的侧面之间留有间隙，所述的极齿11(91)在轴(I)径向上的高度小于其对应的阶梯的侧面的高度;所述的环形凹槽11(92)中设置永磁体(7)。2.如权利要求1所述的阶梯型端面式磁性流体密封装置，其特征在于:所述的各个环形凹槽1(62)轴向深度不同，各个环形凹槽1(62)的轴向深度在轴(I)往外壳(2)的方向上逐步变浅，且相邻两个环形凹槽I (62 )轴向深度的差值等于中间极靴(8 )左端的任一阶梯的轴向长度;所述的各个环形凹槽11(92)轴向深度不同，各个环形凹槽11(92)的轴向深度在轴(I)往外壳(2)的方向上逐步变浅，且相邻两个环形凹槽11(92)轴向深度的差值等于中间极靴(8 )右端的任一阶梯的轴向长度。3.如权利要求1或2所述的阶梯型端面式磁性流体密封装置，其特征在于:所述的中间极靴(8)的左端面和右端面的阶梯结构相互呈镜像对应，且每个阶梯的轴向长度相等。4.如权利要求1所述的阶梯型端面式磁性流体密封装置，其特征在于:还包括卡簧(10)，所述的卡簧(10)安装于轴(I)上，位于中间极靴(8)的左右两侧。5.如权利要求1所述的阶梯型端面式磁性流体密封装置，其特征在于:还包括隔磁环、轴承(3)，左极靴(6)的左侧和右极靴(9)的右侧分别依次安装隔磁环和轴承(3)。6.如权利要求5所述的阶梯型端面式磁性流体密封装置，其特征在于:所述的隔磁环包括外隔磁环(5)和内隔磁环(4)，外隔磁环(5)安装于外壳(2)的内壁，内隔磁环(4)安装于轴(I)上，外隔磁环(5)的内壁和内隔磁环(4)的外壁之间存在间隙，外隔磁环(5)和内隔磁环(4)的轴向长度相等。7.如权利要求1所述的阶梯型端面式磁性流体密封装置，其特征在于:所述的永磁体(7)为径向充磁型永磁体，左极靴(6)上相邻两个永磁体(7)的极性相反，右极靴(9)上相邻两个永磁体(7)的极性相反。8.如权利要求1所述的阶梯型端面式磁性流体密封装置，其特征在于:所述的中间极靴(8 )左右两端的阶梯数量分别为2-7个，阶梯高度为1-5mm。9.如权利要求1所述的阶梯型端面式磁性流体密封装置，其特征在于:所述的左极靴(6)上极齿1(61)和右极靴(9)上极齿11(91)的端面与中间极靴(8)上阶梯的侧面之间的距离均为0.1_5mm。10.如权利要求1所述的阶梯型端面式磁性流体密封装置，其特征在于:在左极靴(6)和 右极靴(9)外环面上分别设置环形凹槽111( 12)，用于安装橡胶密封圈。
【文档编号】F16J15/43GK106015586SQ201610608981
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月29日
【发明人】杨小龙, 高尚晗, 邹乃威
【申请人】广西科技大学