一种超高真空用磁流体密封传动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁流体密封技术领域，特别是涉及一种超高真空用磁流体密封传动装置。
【背景技术】
[0002]磁流体密封技术是在磁流体这一全新的功能材料出现之后才发展起来的。20世纪60年代初，美国国家航空航天局为解决宇航服的真空密封及空间失重状态下液体燃料的补充问题，开发了磁流体。当时作为美国航天研宄的一项附加成果而出现的这一功能材料，后来逐步发现有许多应用之处，如矿冶中的贵金属回收、机械制造中的磁流体润滑与研磨，以及近期热门的生物医学中的生物分离、生物与医药检测、疾病诊断与治疗中都取得了许多十分重要的科研成果和工业实用价值。另外，还应用到重要机械旋转部位的密封；计算机硬盘存储器中对灰尘和油雾的密封；原子能设备中对放射性气体的密封；发酵罐搅拌中用于防止细菌混入的密封；真空镀膜机、真空热处理炉、单晶硅炉等超高和特高真空条件下的密封以及反应釜、风机、气泵等用于压差条件下的密封等等，尤其是在转轴中作为设备的动态防漏部分具有突出的优越性，既可达到防漏目的，又不影响可动部件的运动，所以磁流体密封技术的应用范围越来越广。
[0003]图1为现有技术中的第一种典型的磁流体密封传动装置的示意图，如图1所示，由一个永磁体106、两个磁极107、旋转轴101和磁流体108构成密封组件，该密封组件位于壳体103中，且在磁极107的边缘设置隔磁套105，用来隔绝磁场，避免轴承104被磁化，并起到轴向定位的作用；轴承104用来保证旋转轴101旋转，并保证图中所示密封间隙“ δ ”的一致；静密封O型密封圈102用来保证气体不从磁极107与壳体103之间的配合间隙处泄露；轴承盖109通过螺钉110固定于壳体103端面，并对上述零件进行轴向定位，防止零件轴向移动。由于该装置中永磁体106的N-S极是按轴向分布的且两个磁极107和旋转轴101由导磁材料制成，因此，在磁场作用下，如图1中环线所示，形成了多个封闭的磁路，此封闭磁路是沿N-S区间转轴表面形成的。从图中还可以看出两个磁极107与旋转轴101之间存在间隙I此间隙δ环绕旋转轴的外圆，呈环状分布，形成了磁路的气隙，由于磁场磁路的气隙中的磁场强度最大，因此将具有超顺磁特性的磁流体108注入其间以后，在磁场作用下，磁流体108被稳稳地吸附并充满旋转轴101和磁极107之间的间隙，实现了对磁场两端空间的分隔，形成可靠的密封。
[0004]图2为现有技术中的第二种典型的磁流体密封传动装置的示意图，如图2所示，该装置与上述第一种磁流体密封传动装置的大部分部件相同，区别如下:第一，该装置采用的是旋盖209，旋盖209的外圆有螺纹，同时壳体203内孔中也有与之相配的螺纹，旋盖209通过螺纹旋合拧入壳体203中，起到固定的作用；第二，每个磁极207的外圆设置2个用于安装O型密封圈202的槽，且两个槽位于冷却槽2071的两侧，并在壳体203的外圆与冷却槽2071相对应的位置安装有冷却水接头210。O型密封圈202不仅隔绝气体从磁极207与壳体203的配合间隙处通过，同时防止冷却槽2071内冷却水漏出。该种磁流体密封传动装置由于可通过内部实现冷却，因而可用于温度较高的场所。
[0005]然而，上述两种磁流体密封传动装置并适用于低于I X 1-5Pa的超高真空环境，限制了其应用。一方面，由于其所用的橡胶O形圈密封圈通常具有相对高的气体渗透速率，因此不适合用于超高真空的密封中，且超高真空设备均需长时间进行400°C左右的高温烘烤除气，这种高温容易使橡胶产生残余变形，加速橡胶老化，影响密封性能；另外，橡胶在常温常压下长期存放或在真空中使用会逐渐老化变脆，从而导致密封失效，而且橡胶密封圈在真空环境下存在着质损的问题，即随着填料和易挥发成分的丧失，会使其质量逐渐减少，当质损超过了初始的压缩量时，橡胶密封圈即失去了密封性能；另一方面，从上述两种装置的结构上来说，轴承处于真空腔体与O型密封圈、永磁体、磁极、磁流体所构成的密封组件之间，而轴承内的润滑脂在真空或高温下存在挥发现象，不仅会由于润滑不良导致轴承过早损坏，同时，润滑脂挥发物也会污染真空环境，影响到超高真空的获得。
【发明内容】
[0006]为解决上述问题，本发明提供了一种超高真空用磁流体密封传动装置，以便能够解决目前磁流体密封传动装置所存在的密封圈容易失效，以及真空环境容易被污染的问题。
[0007]为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下:
[0008]一种超高真空用磁流体密封传动装置，包括壳体、密封组件和轴承；所述密封组件包括主轴、永磁体、设置于所述永磁体两侧的第一磁极和第二磁极、设置于所述主轴与所述第一磁极和/或第二磁极之间的磁流体，并且:
[0009]所述密封组件设置于超高真空环境侧与全部所述轴承之间；
[0010]所述第一磁极和所述壳体的法兰的接触面上设置有第一密封型腔，在所述第一密封型腔内设置有第一金属密封垫，所述第一金属密封垫被所述壳体的法兰和所述第一磁极之间的轴向力压紧变形后，与所述壳体的法兰和所述第一磁极形成静密封。
[0011]优选的，在上述超高真空用磁流体密封传动装置中，所述壳体的法兰另一端面还设置有第二半腔体，且该所述第二半腔体可与设备上的安装法兰所开设的第二半腔体扣合形成与所述第一密封型腔相同的第二密封型腔，所述第二密封型腔中设置有第二金属密封垫，所述第二金属密封垫被轴向力压紧变形后，与所述壳体的法兰和所述设备上的安装法兰形成静密封。
[0012]优选的，在上述超高真空用磁流体密封传动装置中，所述第一金属密封垫和所述第二金属密封垫为无氧铜密封垫或铝密封垫。
[0013]优选的，在上述超高真空用磁流体密封传动装置中，所述主轴与所述第一磁极所形成的空隙内还具有多个沿所述主轴的轴向分布的磁极齿，且所述磁极齿开设在所述主轴的外圆上，或者所述第一磁极上，并且每个所述磁极齿呈朝所述主轴的轴向凸起的闭合环状。
[0014]优选的，在上述超高真空用磁流体密封传动装置中，所述磁流体仅填充于所述主轴与所述第一磁极所形成的空隙内。
[0015]优选的，在上述超高真空用磁流体密封传动装置中，还包括开设在所述第一磁极外圆上的冷却环槽，所述壳体与所述冷却环槽相对应的位置设置有沿周向均布的冷却水接口，且所述第一磁极外圆或者端面与壳体的接触位置设置有用于防止冷却水泄漏的O型橡胶密封圈或者金属密封圈。
[0016]优选的，在上述超高真空用磁流体密封传动装置中，还包括开设在所述第一磁极中部的环形冷却腔，且所述环形冷却腔的开口朝向所述壳体的法兰，所述第一密封型腔包括两个，且两个所述第一密封型腔分别位于所述环形冷却腔的开口的两侧，并均内置有所述第一金属密封垫，所述壳体的法兰内开设有用于与所述冷却腔的开口相通的冷却水通道，且所述壳体的法兰的周向上均匀设置有冷却水接口。
[0017]优选的，在上述超高真空用磁流体密封传动装置中，所述主轴外圆上还开设有与所述第二磁极相对应的磁极齿，所述磁流体填充在所述主轴与所述第一磁极，以及所述主轴与所述第二磁极所形成的空隙内。
[0018]优选的，在上述超高真空用磁流体密封传动装置中，