专利名称：用于三相一体充气隔室的动密封结构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于三相一体充气隔室的动密封结构件，是C-GIS高压开关设备中与充气隔室配合的部件，属于高压电工中金属封闭开关设备技术领域。
背景技术：
C-GIS高压开关设备是新近发展起来的高新技术产品，它是一种利用绝缘性能优异的SF6气体作绝缘的开关柜，将一次主元件密封于充气隔室内，通过固定在充气隔室密封门上的动密封结构件控制充气隔室内元件的动作。
对C-GIS高压开关设备而言，其核心部件是三相一体充气隔室，设备的绝缘性能完全由三相一体充气隔室内部的绝缘气体的密度来保证的，而充气隔室内部的气压是高于外部大气压的，因此作为绝缘的气体介质会通过充气隔室的各密封薄弱环节向外泄漏。因此充气隔室内部绝缘气体的密度会越来越低，当其低于设备的最低功能水平时，会造成设备的绝缘问题而引发绝缘事故。因此C-GIS高压开关设备的充气隔室的密封性至关重要。
密封从机理上分为动密封和静密封两大类，三相一体充气隔室的动密封有两个部位，一是直动式三工位隔离开关的转动密封，另一个是直动式断路器的直动密封。对直动密封，采用成熟的全焊接的金属波纹管技术将动密封问题转化为静密封，在技术上是完全可行的。但对于直动式三工位隔离开关的转动密封存在动摩擦失效问题，会导致隔离开关的操作拒动或分合不到位问题。
经检索，专利号为02257623.1“用于气体密封的转动密封结构件”公开了它的结构，它主要由具有固定耳和两个腔室的轴套，轴套轴向两端配合的轴承和轴，轴套内设置的穿过轴套中部隔板的与两端轴联接的球头联轴，一侧球头联轴套置的分别与隔板和球头联轴焊接密封的金属波纹管构成，该转动密封结构件经紧固件和密封圈固定在充气隔室的密封门内外，工作中，外端轴的转动通过球头联轴的传递实现另一端轴的转动，从而带动充气隔室内丝杆螺母结构实现三工位隔离开关的直动。该技术方案通过金属波纹管联接技术将动密封有效地转化为静密封和焊接密封，大大提高了密封可靠性，有效解决了动密封因摩擦引起的密封失效，但该种密封结构仍存在以下问题1)机械寿命低，球头联轴与两端轴及轴套的配合均为接触式动配合，且对球头联轴球头的3个部位来讲是承力接触动配合，尽管充气隔室内直动式三工位隔离开关的机械寿命仅需要2000次，但通过丝杆螺母转换到联轴器密封件上时，则要求联轴器密封件的转动寿命不低于120000转。在这种情况下，动配合接触部位会因承力摩擦作用而导致配合间隙增大，最终导致隔离开关的操作拒动或分合不到位。
2)能耗大，由于球头联轴与两端轴及轴套的配合均为接触式动配合，在操作隔离开关时，需要增加克服这种动摩擦的操作功。
3)制造工艺要求高，由于球头联轴与两端轴及轴套的配合均为球头式动配合，制造工艺要求较高。
4)成本高，由于要实现金属波纹管的密封传动，球头联轴与密封结构件的轴心线之间必须有一夹角，且该夹角不宜过小，从而使整个密封结构件外形尺寸较大，而该密封结构件轴套的材料为不锈钢材料，同时由于球头动配合的制造工艺要求高，因而该密封结构件的材料成本和制造成本均较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于三相一体充气隔室的动密封结构件，解决上述现有“用于气体密封的转动密封结构件”采用金属波纹管联接技术将动密封有效地转化为静密封和焊接密封后仍存在机械寿命低、能耗大、制造工艺要求高和成本高等不足，实现机械寿命高、能耗低、制造成本低和具有自修复功能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种用于三相一体充气隔室的动密封结构件，包括轴套，轴套外周与轴套为一体的固定环，固定环与密封门相触的一面设置的可置入O型密封圈的密封槽，其特征在于所述密封结构件的轴套轴向贯穿轴，轴套内近两端的轴部套置轴承，两轴承间的轴部套置永磁体和至少一组磁极，磁极内壁由若干周向凹槽构成的磁极齿，在磁极的磁极齿与轴之间的配合间隙中置有磁性液体，磁极外壁设置的周向密封槽内置入密封圈与轴套内壁配合构成密封。
本发明利用磁性液体对磁场的响应而集中于齿尖的这一特性，在轴套内的轴上套置永磁体和具有齿尖的磁极，磁极与轴之间设计有配合间隙，在磁极与轴之间的配合间隙中设置磁性液体，磁性液体在磁极与轴的配合间隙中构成一个个“O”型液体密封环，将配合间隙充满，形成柔性密封，在使用中可阻止被密封介质从间隙通过，由于磁性液体具有良好的流动性，同时由于其对磁场的响应特性，当轴转动时，磁性液体密封环不会被破坏，从而实现了无摩擦自润滑动密封，使用在三相一体充气隔室时，充气隔室内直动式三工位隔离开关的分、合、接地直接通过轴的转动来实现，无需通过其它环节，不仅有效解决了现有金属波纹管联接易造成动摩擦失效问题，且可降低结构件的制造成本，本发明作为动密封结构件，不仅适用于与C-GIS高压开关设备的充气隔室配套，也适用于其它需密封的设备中。
图1为本发明剖视结构示意图；图中，1密封门，2紧固件，3轴套，4压盖，5轴，6轴承，7永磁体，8密封圈，9磁极，10磁性液体，11密封圈。
具体实施例方式
结合附图和实施例进一步说明本发明，本发明包括轴套3，轴套3外周与轴套3为一体的固定环，固定环与密封门相触的一面设置的可置入O型密封圈11的密封槽，轴套3轴向贯穿轴5，轴套3内近两端的轴5部套置轴承6，两轴承6间的轴5部套置永磁体7和至少一组磁极9，磁极9内壁由若干周向凹槽构成的磁极齿，在磁极9的磁极齿与轴5之间的配合间隙中置有磁性液体10，磁极9外壁设置的周向密封槽内置入密封圈8与轴套3内壁配合构成密封；轴套3外端部轴承6的外端的轴5上套置压盖4，压盖4具有外螺纹，与轴套3的内螺纹相配合；轴套3、压盖4采用非导磁性材料制作；轴采用高导磁性材料制作；磁极9内壁各磁极齿具有斜面；磁极9内壁各磁极齿朝向气压高的一侧齿边具有斜面；磁极9可设置两组，两组磁极9分置在永磁体7的两端。使用在三相一体充气隔室时，本发明的密封分三个部位，轴套3与密封门1的静密封采用O型密封圈11、密封结构件内部磁极9与轴套3的静密封采用O型密封圈8、轴5与磁极9的动密封采用磁性液体10。本发明具有以下优点，1)机械寿命高，由于本发明的密封结构件动摩擦密封副具有无摩擦自润滑特性，同时作为转动副的轴承6不承受径向及轴向力的作用，因此轴5转动时基本不存在动摩擦阻滞力，机械寿命完全可以达到120000转以上；2)能耗低，直动式三工位隔离开关操作时，仅需克服开关本身操作所需的阻转矩，无需克服转动密封副附加的阻矩；3)成本低，与金属波纹管式的转动密封结构件相比，由于制造加工量及加工配合要求的降低，本发明的转动密封结构件成本要低，同样的结构尺寸，成本仅为前者的2/3，同时由于轴5贯穿充气隔室内外，无需象金属波纹管式的转动密封结构件那样通过球头联轴进行转矩传递，可大大减缩转动密封结构件的尺寸，使成本进一步降低；4)密封副的自修复性，本发明的转动密封结构件的磁性液体密封副具有自修复功能，即当特殊情况下，充气隔室的内外气压差高于额定设计量时，磁性液体密封环会被破坏，当充气隔室的内外气压差低于额定设计量时，密封环会自动复原，保持其原有的密封性能，而金属波纹管式转动密封结构件由于是机械式结构，一旦由于气压差作用而被破坏则须更换。
权利要求
1.一种用于三相一体充气隔室的动密封结构件，包括轴套，轴套外周与轴套为一体的固定环，固定环与密封门相触的一面设置的可置入O型密封圈的密封槽，其特征在于所述密封结构件的轴套轴向贯穿轴，轴套内近两端的轴部套置轴承，两轴承间的轴部套置永磁体和至少一组磁极，磁极内壁由若干周向凹槽构成的磁极齿，在磁极的磁极齿与轴之间的配合间隙中置有磁性液体，磁极外壁设置的周向密封槽内置入密封圈与轴套内壁配合构成密封。
2.根据权利要求1所述的用于三相一体充气隔室的动密封结构件，其特征在于轴套外端部轴承的外端的轴上套置压盖，压盖具有外螺纹，与轴套的内螺纹相配合。
3.根据权利要求2所述的用于三相一体充气隔室的动密封结构件，其特征在于轴套、压盖采用非导磁性材料制作。
4.根据权利要求1所述的用于三相一体充气隔室的动密封结构件，其特征在于磁极内壁各磁极齿具有斜面。
5.根据权利要求1或4所述的用于三相一体充气隔室的动密封结构件，其特征在于磁极内壁各磁极齿朝向气压高的一侧齿边具有斜面。
6.根据权利要求1或4所述的用于三相一体充气隔室的动密封结构件，其特征在于磁极可设置两组，两组磁极分置在永磁体的两端。
7.根据权利要求1所述的用于三相一体充气隔室的动密封结构件，其特征在于轴采用高导磁性材料制作。
全文摘要
本发明涉及一种用于三相一体充气隔室的动密封结构件，属于高压电工中金属封闭开关设备技术领域，主要特点是利用磁性液体对磁场的响应而集中于齿尖的这一特性，在轴套内的轴上套置永磁体和具有齿尖的磁极，在磁极与轴之间的配合间隙中设置磁性液体，构成若干O型液体密封环，将配合间隙充满，形成柔性密封，并具有自修复功能，在使用中可阻止被密封介质从间隙通过，由于磁性液体具有良好的流动性，同时由于其对磁场的响应特性，当轴转动时，磁性液体密封环不会被破坏，从而实现了无摩擦自润滑动密封，不仅有效解决了现有金属波纹管联接易造成动摩擦失效问题，且可降低结构件的制造成本，本发明也适用于其它需密封的设备中。
文档编号H02B13/045GK1829023SQ20061003918
公开日2006年9月6日 申请日期2006年3月24日 优先权日2006年3月24日
发明者王士年, 陈勇, 周永成, 郭永军, 郭建春 申请人:江苏宝胜电气股份有限公司