极靴横向通道式循环冷却磁性液体密封装置的制作方法

本发明属于机械工程密封领域，尤其适用于高环境温度和高转速工况下的磁性液体密封。

背景技术：

磁性液体密封因其零泄漏、长寿命、低摩擦等优点得到广泛应用。然而在实际应用中，磁性液体密封在大直径、高转速和高环境温度工况下，密封间隙内磁性液体往往因为温度过高而失效，永磁体在高温环境下性能也会下降甚至失效，这些因素严重影响磁性液体密封的使用寿命。在国际上，大直径、高转速、高环境温度工况下磁性液体密封的冷却也一直是一个难题。因此对磁性液体密封的冷却研究和改进至关重要，直接影响着磁性液体密封装置的使用寿命。现有磁性液体密封装置如公开号为CN 104455463A公开的嵌入导热片的冷却液式磁性液体密封装置，所述装置在每个齿槽内用密封胶粘接有导热片，在极靴上开有冷却液通道，该装置结构复杂，由于齿槽尺寸很小，对导热片的加工精度要求很高，同时在极靴上开冷却液通道会影响磁回路。又如授权公告号为CN200943707Y公开的一种高温磁性液体密封水冷装置，所述装置通过套在极靴外圆的嵌入水套对磁性液体进行冷却，由于嵌入水套距离磁性液体较远，其冷却效果不好。又如公开号为CN 103574041A公开的冷却槽与离心式组合的磁性液体旋转密封装置，所述装置在极靴上开有冷却槽，会影响磁回路，进而影响密封耐压能力。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是，现有磁性液体旋转密封装置在大直径、高转速、高环境温度工况下，由于密封间隙发热量大、环境温度高易导致磁性液体密封寿命缩短甚至失效。因此提出一种极靴横向通道式循环冷却磁性液体密封装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

极靴横向通道式循环冷却磁性液体密封装置，该装置包括：回转轴、左极靴、左极靴密封圈、左导磁套、外壳、隔磁定位套筒第一密封圈、永磁体、隔磁定位套筒、隔磁定位套筒第二密封圈、右导磁套、右端盖、右极靴、右端盖密封圈、磁性液体。

构成该装置的各部分之间的连接：所述左极靴密封圈安装在左极靴端面外圆的凹槽内，构成带密封圈的左极靴；所述隔磁定位套筒第一密封圈、隔磁定位套筒第二密封圈安装在隔磁定位套筒端面外圆的凹槽内，构成带密封圈的隔磁定位套筒；所述右端盖密封圈安装在右端盖端面外圆的凹槽内，构成带密封圈的右端盖。

左导磁套、所述带密封圈的左极靴、带密封圈的隔磁定位套筒、永磁体、右导磁套、右极靴和带密封圈的右端盖依次放入外壳中；所述左极靴的左端面与外壳接触；旋转调节外壳的位置，使得左导磁套对称分布的两个圆孔分别与外壳的A1、A2圆孔对齐；旋转调节右端盖的位置，使得右端盖对称分布的B1、B2两个圆孔分别与右极靴的对称分布的两个圆孔对齐；通过螺纹连接将右端盖与外壳固定，使各部件在外壳内轴向定位完成；所述带密封圈的左极靴、左导磁套、带密封圈的隔磁定位套筒、永磁体、右导磁套、右极靴和带密封圈的右端盖组成的密封件套上回转轴，向所述装置注入磁性液体，通过外壳法兰盘上的螺纹连接实现外壳的定位。

外壳开有向密封装置中添加冷却液的圆孔A1、A2，左导磁套的外圆上开有向左极靴的背槽中添加冷却液的圆孔，右导磁套的外圆上开有向右极靴的背槽中添加冷却液的圆孔，所述左极靴的外圆开有流通冷却液的背槽，右极靴的外圆开有流通冷却液的背槽；所述极靴横向通道式循环冷却磁性液体密封装置工作时，利用泵将低温冷却液从外壳上A1、A2圆孔输入密封装置；冷却液经过左极靴、永磁体、右极靴对密封装置进行冷却，最后从右端盖上的B1、B2圆孔流出密封装置，实现循环冷却。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果：所述左极靴、右极靴的外圆表面开有流通冷却液的背槽，背槽的数量为4～6个，和背齿交替排列，其中背槽轴向宽1～3mm，背齿轴向宽为1～2mm，这种设计能够有效增加极靴和冷却液的接触面积，提高冷却效率；背齿和极齿相对，背齿和极齿轴向长度相等，背槽和齿槽相对，背槽和齿槽轴向长度相等，这样不会影响磁回路的形成，保证密封装置的耐压能力；背槽和齿槽的的径向距离d的距离为0.5～1mm，这样能够使冷却液更接近磁性液体，快速带走磁性液体因相对运动产生的热量，提高冷却效率；左极靴和右极靴的背槽和端面开有沿圆周均匀分布的通孔2～4个，其中左极靴的左端面没有通孔，右极靴的通孔贯穿右极靴，通孔的作用是作为低温冷却液的流动通道，以实现低温冷却液对密封装置的冷却，且左极靴的右端面和右极靴的左端面开有用以定位隔磁定位套筒的定位槽；永磁体的内、外径分别与左导磁套、右导磁套的内、外径相等，永磁体的轴向尺寸和隔磁定位套筒的轴向尺寸相同，这种设计能有效形成磁回路，并且实现极靴的定位；隔磁定位套筒的外圆表面与永磁体内圆表面之间的间隙为3～10mm，间隙内可以流通低温冷却液，能够高效冷却永磁体和隔磁定位套筒，增强永磁体的性能；右端盖端面开有通孔，通孔的数量和极靴上通孔的数量一致，且右端盖的通孔正对右极靴通孔，这样能够保证冷却液的顺利流通；解决了大直径、高转速、高环境温度工况下的冷却难题。

附图说明

图1极靴横向通道式循环冷却磁性液体密封装置；

图2极靴示意图。

图1中：回转轴1、左极靴2、左极靴密封圈3、左导磁套4、外壳5、隔磁定位套筒第一密封圈6、永磁体7、隔磁定位套筒8、隔磁定位套筒第二密封圈9、右导磁套10、右端盖11、右极靴12、右端盖密封圈13、磁性液体14。

具体实施方式

以附图为具体实施方式对本发明做进一步说明：

极靴横向通道式循环冷却磁性液体密封装置如图1：回转轴1、左极靴2、左极靴密封圈3、左导磁套4、外壳5、隔磁定位套筒第一密封圈6、永磁体7、隔磁定位套筒8、隔磁定位套筒第二密封圈9、右导磁套10、右端盖11、右极靴12、右端盖密封圈13、磁性液体14。

构成该装置的各部分之间的连接：所述左极靴密封圈3安装在左极靴2端面外圆的凹槽内，构成带密封圈的左极靴；所述隔磁定位套筒第一密封圈6、隔磁定位套筒第二密封圈9安装在隔磁定位套筒8端面外圆的凹槽内，构成带密封圈的隔磁定位套筒；所述右端盖密封圈13安装在右端盖11端面外圆的凹槽内，构成带密封圈的右端盖。

所述左导磁套4、所述带密封圈的左极靴、带密封圈的隔磁定位套筒、永磁体7、右导磁套10、右极靴12和带密封圈的右端盖依次放入外壳5中；所述左极靴2的左端面与外壳5接触；旋转调节外壳5的位置，使得左导磁套4对称分布的两个圆孔分别与外壳5的A1、A2圆孔对齐；旋转调节右端盖11的位置，使得右端盖11对称分布的的B1、B2两个圆孔分别与右极靴12的对称分布的两个圆孔对齐；通过螺纹连接将右端盖11与外壳5固定，使各部件在外壳5内轴向定位完成；所述带密封圈的左极靴、左导磁套4、带密封圈的隔磁定位套筒、永磁体7、右导磁套10、右极靴12和带密封圈的右端盖组成的密封件套上回转轴1，向所述装置注入磁性液体14，通过外壳5法兰盘上的螺纹连接实现外壳5的定位。

所述左极靴2、右极靴12的外圆表面开有流通冷却液的背槽，背槽的数量为4～6个，和背齿交替排列，其中背槽轴向宽1～3mm，背齿轴向宽为1～2mm，这种设计能够有效增加极靴和冷却液的接触面积，提高冷却效率；背齿和极齿相对，背齿和极齿轴向长度相等，背槽和齿槽相对，背槽和齿槽轴向长度相等，这样不会影响磁回路的形成，保证密封装置的耐压能力；背槽和齿槽的的径向距离d的距离为0.5～1mm，这样能够使冷却液更接近磁性液体14，快速带走磁性液体14因相对运动产生的热量，提高冷却效率；左极靴2和右极靴12背槽的端面开有沿圆周分布的通孔2～4个，其中左极靴2的左端面没有通孔，右极靴12的通孔贯穿右极靴，通孔的作用是作为低温冷却液的流动通道，以实现低温冷却液对密封装置的冷却，且左极靴2的右端面和右极靴12的左端面开有定位隔磁定位套筒8的定位槽；永磁体7的内、外径分别与左导磁套4、右导磁套10的内、外径相等，永磁体7的轴向尺寸和隔磁定位套筒8的轴向尺寸相同，这种设计能有效形成磁回路，并且实现极靴的定位；隔磁定位套筒8的外圆表面与永磁体7内圆表面之间的间隙为3～10mm，间隙内可以流通低温冷却液，能够高效冷却永磁体7和隔磁定位套筒8，增强永磁体7的性能；右端盖11端面开有通孔，通孔的数量和极靴上通孔的数量一致，且右端盖11的通孔正对右极靴12的通孔，这样能够保证冷却液的顺利流通；外壳5开有向密封装置中添加冷却液的圆孔A1、A2；左导磁套4的外圆上开有向左极靴2的背槽中添加冷却液的圆孔，右导磁套10的外圆上开有向右极靴12的背槽中添加冷却液的圆孔。

所述极靴横向通道式循环冷却磁性液体密封装置工作时，利用泵将低温冷却液从外壳5上A1、A2圆孔输入密封装置；冷却液经过左极靴2、永磁体7、右极靴12对密封装置进行冷却，最后从右端盖11上的B1、B2圆孔流出密封装置，实现循环冷却。

左极靴2、右极靴12、左导磁套4、右导磁套10、回转轴1选用导磁性良好的材料，如电工纯铁；

永磁体7选用钕铁硼；

磁性液体14的种类根据使用环境和密封介质的不同选择不同基载液的磁性液体。