小直径双轴磁性流体密封装置及组装方法与流程

1.本发明涉及磁性流体密封技术领域，尤其是一种小直径双轴磁性流体密封装置及组装方法。


背景技术：

2.磁流体密封装置的功能是把旋转运动传递到密封容器内，常用于真空密封。一般的磁性流体密封装置仅能通过一根传动轴将动力输入，如果需要两组动力，必须使用两个磁流体密封装置，这在一些空间有局限的设备上难以实现。双轴磁性流体密封装置通过一套装置，可以将两组旋转运动从大气侧传入真空侧，并保证真空密封性。双轴磁性流体密封装置的结构可从中国专利申请201420185965.8的实用新型涉及的一种双轴磁性流体密封装置获得了解。该双轴磁性流体密封装置，外传动轴承22和外轴磁流体密封机构32的内径大于内传动轴承21和内轴磁流体密封31的外径，两个磁性流体密封机构的内传动轴11、内传动轴磁密封部件31、外传动轴12、外传动轴磁密封部件32，及用于安装的同轴壳体40内外依次同轴布置，外传动轴承22在内传动轴承21的外侧同轴布置，外传动轴承22和外传动轴磁密封部件32的内径大于内传动轴承21和内传动轴磁密封部件31的外径，外传动轴承22内径大于内传动轴承21外径，内传动轴承21外圈定位于外传动轴12的传动内腔60中，内传动轴承21外圈定位座，同时为外传动轴12；由于在内、外传动轴磁流体密封磁场构建设计时，内传动轴为导磁材料，如铁素体不锈钢，内轴闭合的密封磁场在内轴和内传动轴磁密封部件31之间，外传动轴为不导磁材料；外轴密封需要在外传动轴的外径，外传动轴磁密封部件的内径之间，增加导磁材料的衬套及定位机构，才能构建闭合的外轴磁场，外轴密封磁场结构复杂，同时要求壳体40的内径加大，因此加大了整体尺寸；或内传动轴为不导磁材料，外传动轴为导磁材料，内轴的闭合密封磁场在内传动轴密封部件31和外传动轴12之间之间，外轴的闭合密封磁场在外传动轴磁密封部件32和外传动轴12之间；内传动轴的不导磁材料通常用屈服强度较低的奥氏体不锈钢，为了保证相同的内轴传输扭矩，需要内传动轴轴径加大很多，从而整体结构外径尺寸加大。因此，设计一种整体外径尺寸较小，内、外轴密封磁场结构简单，磁场稳定性较好，适用于安装过孔小、安装空间小的真空设备的小直径双轴磁性流体密封装置及组装方法，成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了克服现有技术存在的不足，提供一种整体外径尺寸较小，内、外轴密封磁场结构简单，磁场稳定性较好，适用于安装过孔小、安装空间小的真空设备的小直径双轴磁性流体密封装置及组装方法。
4.本发明的具体技术方案是：一种小直径双轴磁性流体密封装置，包括：设有内轴的内轴磁性流体密封装置，设有外轴的外轴磁性流体密封装置；所述的外轴磁性流体密封装置与内轴磁性流体密封装置轴向并列设置；内轴磁性流体密封装置包括：套在内轴外且设有与右端贯通的容置孔的内
轴传动定位座，设于容置孔中的内轴磁性流体密封组件、内轴传动轴承及定位机构；外轴套在内轴外且左端与内轴传动定位座右端连接。
5.作为优选，所述的外轴磁性流体密封装置包括：套在外轴外且右端设有连接法兰的外轴传动定位座，设于外轴与外轴传动定位座之间的外轴磁性流体密封组件、外轴传动轴承及定位机构；外轴左端设有与内轴传动定位座右端连接的凸缘；内轴传动定位座的外径和外轴传动定位座的外径相等；凸缘的外径小于内轴传动定位座的外径和外轴传动定位座的外径。
6.作为优选，所述的外轴磁性流体密封组件包括：设有若干个与外侧围贯通且沿外轴轴向分布的外轴密封环槽的外轴密封磁极、装于外轴密封环槽中的外轴密封磁块，多个设于外轴侧围且沿外轴轴向分布的外轴密封环形凹槽，设于外轴密封磁极的内侧围与外轴之间的外轴密封间隙，置于外轴密封间隙中的磁液；外轴密封磁极的外径与外轴传动定位座设有的内孔直径适配；外轴密封磁极外侧围与外轴传动定位座的内孔侧围之间设有外轴密封o形圈；外轴密封磁极为整体式外轴密封磁极，或由多个沿外轴轴向分布的外轴密封子磁极构成的分体式外轴密封磁极，外轴密封环槽比外轴密封子磁极少一个且一一对应位于两个相邻的外轴密封子磁极之间。
7.作为优选，所述的外轴传动轴承及定位机构包括：装于外轴磁性流体密封组件左侧的外轴左传动轴承，两端一一对应抵压住外轴密封磁极的左端和外轴左传动轴承的外圈右端的外轴密封第一定位隔套，抵压住外轴左传动轴承的外圈左端且与外轴传动定位座设有的内孔侧围连接的固定圈，设于外轴上且抵压住外轴左传动轴承的内圈左端的外轴肩，装于外轴磁性流体密封组件右侧的外轴右传动轴承，两端一一对应抵压住外轴密封磁极的右端和外轴左传动轴承的外圈左端的外轴密封第二定位隔套，设于外轴传动定位座右端且挡住外轴右传动轴承的外圈右端的挡环，小端与外轴右端连接的阶梯形延伸联接座，两端一一对应抵压住外轴右传动轴承的内圈右端和阶梯形延伸联接座大端的外轴波形弹簧垫圈；阶梯形延伸联接座小端与外轴右端的连接处位于外轴右传动轴承的内孔中。
8.作为优选，所述的内轴磁性流体密封组件包括：设有若干个与外侧围贯通的内轴密封环槽的内轴密封磁极、装于内轴密封环槽中的内轴密封磁块，多个设于内轴侧围且沿内轴轴向分布的内轴密封环形凹槽，设于内轴密封磁极的内侧围与内轴之间的内轴密封间隙，置于内轴密封间隙中的磁液；内轴密封磁极外径与容置孔直径适配；内轴密封磁极外侧围与容置孔侧围之间设有内轴密封o形圈；内轴密封磁极为整体式内轴密封磁极，或由多个沿内轴轴向分布的内轴密封子磁极构成的分体式内轴密封磁极，内轴密封环槽比内轴密封子磁极少一个且一一对应位于两个相邻的内轴密封子磁极之间。
9.作为优选，所述的内轴传动轴承及定位机构包括：设于内轴上且位于容置孔中的内轴肩，装于内轴肩右侧的若干个内轴传动轴承，左端抵压住最右一个内轴传动轴承的内圈且与内轴螺接的螺母，左端抵压住最右一个内轴传动轴承的外圈的内轴密封第一定位隔套，内轴密封第二定位隔套，内轴波形弹簧垫圈，装于内轴和阶梯形延伸联接座之间的稳定轴承；内轴磁性流体密封组件装于内轴肩左侧，内轴波形弹簧垫圈两端一一对应抵压住内轴密封磁极的左端和容置孔底面；内轴密封第二定位隔套两端一一对应抵压住内轴密封磁极的右端和最左一个内轴传动轴承的外圈。
10.作为优选，所述的外轴还包括：抵压住稳定轴承的外圈且与阶梯形延伸联接座右
端连接的锁紧压盖。
11.作为优选，所述的内轴传动定位座右端与凸缘左端之间设有连接密封o形圈和定位止口。
12.作为优选，所述的连接法兰的左端设有安装密封o形圈；连接法兰设有多个连接孔。
13.一种小直径双轴磁性流体密封装置的组装方法，所述的小直径双轴磁性流体密封装置为上述的小直径双轴磁性流体密封装置，（1）内轴上从大气侧压入内轴传动轴承，在内轴肩处定位内轴传动轴承内圈并用螺母锁紧，从真空侧装配内轴密封第二定位隔套、内轴磁性流体密封组件和内轴波形弹簧垫圈. 从真空侧向大气侧装配内轴传动定位座，从大气侧向真空侧套入内轴密封第二定位隔套、连接密封o形圈和外轴，并将外轴与内轴传动定位座用螺钉锁紧， 保证外轴与内轴传动定位座的端面紧密贴合；（2）外轴上从大气侧套入固定圈，从大气侧压入外轴左传动轴承，且外轴左传动轴承的内圈在外轴肩处定位，接着装配外轴密封第一定位隔套、外轴磁性流体密封组件和外轴密封第二定位隔套，压入外轴右传动轴承，从大气侧向真空侧装配外轴传动定位座且挡环住外轴右传动轴承的外圈，用螺钉锁紧固定圈，再从大气侧装配外轴波形弹簧垫圈和阶梯形延伸联接座，阶梯形延伸联接座保证与外轴端面紧密贴合，用螺钉锁紧阶梯形延伸联接座；（3）内轴上从大气侧装配稳定轴承、锁紧压盖，锁紧压盖抵压住稳定轴承的外圈且与阶梯形延伸联接座用螺钉锁紧。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：所述的小直径双轴磁性流体密封装置，外轴直接套设在内轴上，在内轴上设有内轴传动轴承和内轴磁流体密封组件，在外轴上设有外轴传动轴承和外轴磁流体密封组件，外轴上的外轴传动轴承和外轴磁流体密封组件与内轴上的内轴传动轴承和内轴磁流体密封组件并排设置，外轴传动轴承尺寸小，内轴传动定位座的外径和外轴传动定位座的外径相等，凸缘的外径小于内轴传动定位座的外径和外轴传动定位座的外径，内轴和外轴都采用有磁力线通过的导磁材料，两处磁场并排分布，磁块的n极和s极的方向均为ns-sn或sn-ns；整体外径尺寸较小，内、外轴密封磁场结构简单，磁场稳定性较好，适用于安装过孔小、安装空间小的真空设备。内轴传动轴承的内圈和外圈、外轴左传动轴承和外轴右传动轴承的内圈和外圈，稳定轴承的外圈，轴向均进行抵压定位，利于工作时保证内外轴的同轴度和减小轴向跳动，提高装置的稳定性。与对比文件（中国专利申请号201420185965.8的实用新型涉及的一种双轴磁性流体密封装置，包括同轴壳体40、磁密封部件 30、传动轴10和轴承20，磁密封部件30设在传动轴10的两侧，轴承20设在磁密封部件30的两端，传动轴10包括内传动轴11和外传动轴12，内传动轴11穿射外传动轴12，轴承20包括内传动轴轴承21和外传动轴轴承22，磁密封部件30包括内传动轴磁密封部件31和外传动轴磁密封部件32）中外传动轴和内传动轴上的磁性流体密封和传动结构都是采用标准式布置，即两个内传动轴承分别布置在内传动轴磁密封部件的两侧，两个外传动轴承布置在外传动磁密封部件的两侧不同，本技术内轴的磁性流体密封和传动结构的布置为悬臂式结构，内轴磁性流体密封组件在真空侧，内轴传动轴承在大气侧；外轴的磁性流体密封和传动结构的布置为标准式结构，外轴磁性流体密封组件在两个传动轴承之间。内轴的内轴肩在真空侧，利于内轴传动轴承从大气侧向真空侧压入；容置孔设于内轴传动定位座的右端，利于从真空侧向大气侧安装零件；外轴的外轴肩在真空侧，利于外轴传动轴承从大气侧向真空侧压入；挡环在外轴传动定位座的右端，利于从大气侧向真空侧安装零件。设有多
个连接孔的连接法兰利于与真空设备连接；连接法兰的左端设有安装密封o形圈，利于与真空设备连接处密封。装于内轴和阶梯形延伸联接座之间的稳定轴承，在大气侧的锁紧压盖抵压住稳定轴承的外圈且与阶梯形延伸联接座右端连接，阶梯形延伸联接座小端与外轴右端的连接处位于外轴右传动轴承的内孔中，利于装置转动平稳，减小轴向跳动。
附图说明
15.图1是本发明的一种结构示意图；图2是内轴磁性流体密封装置、磁力线的结构示意图；图3是外轴磁性流体密封装置、磁力线的结构示意图。
16.图中：内轴1，外轴2，容置孔3，内轴传动定位座4，连接法兰5，外轴传动定位座6，凸缘7，外轴密封环槽8，外轴密封磁极9，外轴密封磁块10，外轴密封环形凹槽11，磁液12，外轴密封o形圈13，外轴左传动轴承14，外轴密封第一定位隔套15，固定圈16，外轴肩17，外轴右传动轴承18，外轴密封第二定位隔套19，挡环20，阶梯形延伸联接座21，外轴波形弹簧垫圈22，稳定轴承23，锁紧压盖24，内轴密封环槽25，内轴密封磁极26，内轴密封磁块27，内轴密封环形凹槽28，内轴密封o形圈29，内轴肩30，内轴传动轴承31，螺母32，内轴密封第一定位隔套33，内轴密封第二定位隔套34，内轴波形弹簧垫圈35，连接密封o形圈36，安装密封o形圈37，连接孔38，内轴磁性流体密封组件39，外轴磁性流体密封组件40。
具体实施方式
17.下面结合附图所示对本发明进行进一步描述。
18.如附图1、附图2、附图3所示：一种小直径双轴磁性流体密封装置，包括：设有内轴1的内轴磁性流体密封装置，设有外轴2的外轴磁性流体密封装置；所述的外轴磁性流体密封装置与内轴磁性流体密封装置轴向并列设置；内轴磁性流体密封装置包括：套在内轴1外且设有与右端贯通的容置孔3的内轴传动定位座4，设于容置孔3中的内轴磁性流体密封组件39、内轴传动轴承及定位机构；外轴2套在内轴1外且左端与内轴传动定位座4右端连接。
19.本实施例中，所述的外轴磁性流体密封装置包括：套在外轴2外且右端设有连接法兰5的外轴传动定位座6，设于外轴2与外轴传动定位座6之间的外轴磁性流体密封组件40、外轴传动轴承及定位机构；外轴2左端设有与内轴传动定位座4右端螺接的凸缘7；内轴传动定位座4的外径和外轴传动定位座6的外径相等；凸缘7的外径小于内轴传动定位座4的外径和外轴传动定位座6的外径。
20.所述的外轴磁性流体密封组件包括：设有一个与外侧围贯通的外轴密封环槽8的外轴密封磁极9、装于外轴密封环槽8中的外轴密封磁块10，多个设于外轴2侧围且沿外轴2轴向分布的外轴密封环形凹槽11，设于外轴密封磁极9的内侧围与外轴2之间的外轴密封间隙，置于外轴密封间隙中的磁液12；外轴密封磁极9的外径与外轴传动定位座6设有的内孔直径间隙配合；外轴密封磁极9外侧围与外轴传动定位座6的内孔侧围之间装有外轴密封o形圈13；外轴密封磁极为由两个沿外轴轴向分布的外轴密封子磁极构成的分体式外轴密封磁极，外轴密封环槽位于两个外轴密封子磁极之间。
21.所述的外轴传动轴承及定位机构包括：装于外轴磁性流体密封组件左侧的外轴左传动轴承14，两端一一对应抵压住外轴密封磁极9的左端和外轴左传动轴承14的外圈右端
的外轴密封第一定位隔套15，抵压住外轴左传动轴承14的外圈左端且与外轴传动定位座6设有的内孔侧围螺接的固定圈16，设于外轴2上且抵压住外轴左传动轴承14的内圈左端的外轴肩17，装于外轴磁性流体密封组件右侧的外轴右传动轴承18，两端一一对应抵压住外轴密封磁极9的右端和外轴左传动轴承14的外圈左端的外轴密封第二定位隔套19，设于外轴传动定位座6右端且挡住外轴右传动轴承18的外圈右端的挡环20，小端与外轴2右端螺接的阶梯形延伸联接座21，两端一一对应抵压住外轴右传动轴承18的内圈右端和阶梯形延伸联接座21大端的外轴波形弹簧垫圈22；阶梯形延伸联接座21小端与外轴2右端的连接处位于外轴右传动轴承18的内孔中。
22.所述的内轴磁性流体密封组件包括：设有一个与外侧围贯通的内轴密封环槽25的内轴密封磁极26、装于内轴密封环槽25中的内轴密封磁块27，多个设于内轴1侧围且沿内轴1轴向分布的内轴密封环形凹槽28，设于内轴密封磁极26的内侧围与内轴1之间的内轴密封间隙，置于内轴密封间隙中的磁液12；外径与容置孔直径3间隙配合；内轴密封磁极26外侧围与容置孔3侧围之间设有内轴密封o形圈29；内轴密封磁极为由两个沿内轴轴向分布的内轴密封子磁极构成的分体式内轴密封磁极，内轴密封环槽位于两个内轴密封子磁极之间。
23.所述的内轴传动轴承及定位机构包括：设于内轴1上且位于容置孔3中的内轴肩30，装于内轴肩30右侧的两个内轴传动轴承31，左端抵压住右侧一个内轴传动轴承31的内圈且与内轴1螺接的螺母32，左端抵压住右侧一个内轴传动轴承31的外圈的内轴密封第一定位隔套33，内轴密封第二定位隔套34，内轴波形弹簧垫圈35，装于内轴1和阶梯形延伸联接座21之间的稳定轴承23；内轴磁性流体密封组件装于内轴肩30左侧，内轴波形弹簧垫圈35两端一一对应抵压住内轴密封磁极26的左端和容置孔3底面；内轴密封第二定位隔套34两端一一对应抵压住内轴密封磁极26的右端和左侧一个内轴传动轴承31的外圈。
24.所述的外轴2还包括：抵压住外轴2稳定轴承的外圈且与阶梯形延伸联接座21右端螺接的锁紧压盖24。
25.所述的内轴传动定位座4右端与凸缘7左端之间设有连接密封o形圈36和定位止口。
26.所述的连接法兰5的左端具有安装密封o形圈37；连接法兰5设有四个连接孔38。
27.一种小直径双轴磁性流体密封装置的组装方法，所述的小直径双轴磁性流体密封装置为上述的小直径双轴磁性流体密封装置，（1）内轴1上从大气侧压入内轴传动轴承31，在内轴肩30处定位内轴传动轴承31内圈并用螺母32锁紧，从真空侧装配内轴密封第二定位隔套34、内轴磁性流体密封组件和内轴波形弹簧垫圈35. 从真空侧向大气侧装配内轴传动定位座4，从大气侧向真空侧套入内轴密封第二定位隔套34、连接密封o形圈和外轴2，并将外轴2与内轴传动定位座4用螺钉锁紧， 保证外轴2与内轴传动定位座4的端面紧密贴合；（2）外轴2上从大气侧套入固定圈16，从大气侧压入外轴左传动轴承14，且外轴左传动轴承14的内圈在外轴2肩处定位，接着装配外轴密封第一定位隔套15、外轴磁性流体密封组件和外轴密封第二定位隔套19，压入外轴右传动轴承18，从大气侧向真空侧装配外轴传动定位座6且挡环20住外轴右传动轴承18的外圈，用螺钉锁紧固定圈16，再从大气侧装配外轴波形弹簧垫圈和阶梯形延伸联接座21，阶梯形延伸联接座21保证与外轴2端面紧密贴合，用螺钉锁紧阶梯形延伸联接座21；（3）内轴1上从大气侧装配外轴2稳定轴承、锁紧压盖，锁紧压盖抵压住外轴2稳定轴承的外圈且与阶梯形延伸联接座21用螺钉锁紧。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、
ꢀ“
右”、“上”、
ꢀ“
下”、
ꢀ“
水平”、
ꢀ“
顶”、“底”、
ꢀ“
内”、
ꢀ“
外”、
ꢀ“
周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。