专利名称：一种磁性液体与迷宫交替式组合密封的制作方法
技术领域：
本发明属于机械工程密封领域，特别涉及一种磁性液体与迷宫交替式组合密封。
背景技术：
在许多场合，如对500_大直径旋转轴机械的密封而言，由于旋转的大直径主轴导致转轴通常不小于0.4_径向跳动，而密封间隙过小会导致转轴与外壳的磨损并导致密封的失效，所以一般情况下单边密封间隙不小于0.4mm。尽管磁性液体密封具有零泄漏，可靠性高和寿命长等优点，但是间隙越大，磁性液体密封的耐压能力越小，因此，提高大间隙条件下磁性液体密封性能具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是，提供一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，用于解决大间隙旋转轴的泄漏问题。本发明的技术方案是:一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，该交替式组合密封包括:轴、外壳、第一、第二隔磁环、第一至第N极靴、第一至第N橡胶圈、第一至第N-1永磁体、第一、二轴承、端盖、第一、第二卡簧。所述的轴为一阶梯轴。将第一至第N橡胶圈分别安装在第一至第N极靴外圆上的凹槽内。在第一、第二隔磁环之间，顺序安装第一极靴、第一永磁体、第二极靴、第二永磁体、第三极靴、依此类推第N-1永磁体和第N极靴；将磁性液体注入所述的第一至第N极靴内圆面上，构成N级密封组件，套在轴上；再将第一、第二轴承分别安装在第一、第二隔磁环外侧的轴上，将第一、第二卡簧分别安装在轴上左端的凹槽和右端的凹槽内；再将安装在轴上的N级密封组件安装在外壳内，通过端盖与外壳的螺纹连接压紧第二轴承外圈；N级密封组件的第一极靴安装在阶梯轴的第一阶梯的外圆上；N级密封组件的第二极靴安装在阶梯轴的第二阶梯的外圆上；N级密封组件的第三极靴安装在阶梯轴的第三阶梯的外圆上；依此类推N级密封组件的第N极靴安装在阶梯轴的第N阶梯的外圆上；第一极靴、第一永磁体、第二极靴和第二阶梯围成的空间为第一膨胀密封腔；第二极靴、第二永磁体、第三极靴和第三阶梯围成的空间为第二膨胀密封腔；依此类推第N-1极靴、第N-1永磁体、第N极靴和第N阶梯围成的空间为第N_1膨胀密封腔；第一极靴和阶梯轴的第一阶梯之间的磁性液体密封和第一膨胀密封腔形成磁性液体与迷宫第一级组合密封；第二极靴和阶梯轴的第二阶梯之间的磁性液体密封和第二膨胀密封腔形成磁性液体与迷宫第二级组合密封；依此类推第N-1极靴和阶梯轴的第N-1阶梯之间的磁性液体密封和第N-1膨胀密封腔形成磁性液体与迷宫第N-1级组合密封；N 为 2 20。通过以上装配实现磁性液体与迷宫交替式组合密封。本发明的有益效果:通过将磁性液体密封中的轴设计为阶梯轴，极靴与极靴内径之间的形状设计为阶梯状，并将其永磁体，永磁 体两侧的极靴，以及阶梯轴之间的空间设计为迷宫密封的膨胀密封腔结构，实现磁性液体与迷宫交替式组合密封。本发明克服了迷宫密封所无法实现零泄漏的缺点，减少了在密封失效时磁性液体的损失，提高了大间隙条件下磁性液体密封的耐压能力，扩大了其安全工作范围。因此，它是一种用于解决大间隙条件下旋转轴泄漏问题的理想密封方法。该磁性液体与迷宫交替式组合密封结构紧凑，易于安装。
图1为一种N级磁性液体与迷宫交替式组合密封的示意图。图2为一种二级磁性液体与迷宫交替式组合密封的示意图。图3为一种三级磁性液体与迷宫交替式组合密封的示意图。图4为一种三级磁性液体与迷宫交替式组合密封轴的示意图。图5为图3a处的局部放大图。图6为一种带极齿的三级磁性液体与迷宫交替式组合密封示意图。图7为一种极靴带锥孔的三级磁性液体与迷宫交替式组合密封示意图。图8为极靴锥孔上带极齿的三级磁性液体与迷宫交替式组合密封示意图。图9为一种四级磁性液体与迷宫交替式组合密封示意图。图10为一种十级磁性液体与迷宫交替式组合密封示意图。图11为一种二十级磁性液体与迷宫交替式组合密封示意图。
具体实施例方式结合附图对本发明作进一步说明。实施方式一一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，如图1所示，该交替式组合密封包括:轴1、外壳2、第一、第二隔磁环6、10、第一至第N极靴7-1、7-2、……7-N、第一至第N橡胶圈8_1、
8-2、......、8-N、第一至第 N-1 永磁体 9-1、9-2、......、9_ (N-1)、第一、_.轴承 5、11、端盖
12、第一、第二卡簧4、13。所述的轴I为一阶梯轴，阶梯轴的材料为2crl3不锈钢。所述的外壳2的材料为非导磁不锈钢。
所述的第一至第N极靴7-1、7_2、……7_N的材料为2crl3不锈钢。所述的第一至第N-1永磁体9-1、9_2、……、9_ (N_l)的材料均为钕铁硼材料。将第一至第N橡胶圈8-1、8_2、……、8_N分别安装在第一至第N极靴7_1、7_2^..…、7-N外圆上的凹槽内。在第一、第二隔磁环6、10之间，顺序安装第一极靴7-1、第一永磁体9-1、第二极靴
7-2、第二永磁体9-2、第三极靴7-3、依此类推第N-1 永磁体 9- (N-1)、第 N 极靴 7-N ；将磁性液体注入所述的第一至第N极靴内圆面上，构成N级密封组件，套在轴I上；所述的磁性液体为机油基磁性液体、酯基磁性液体或硅油基磁性液体，具体选用哪种磁性液体由被密封的介质以及其压力大小决定，但这不是本发明的重点。再将第一、第二轴承5、11分别安装在第一、第二隔磁环6、10外侧的轴上，将第一、第二卡簧4、13分别安装在轴I左端的凹槽4-1和右端的凹槽4-2内；再将安装在轴I上的N级密封组件安装在外壳2内，通过端盖12与外壳2的螺纹连接压紧第二轴承11外圈；N级密封组件的第一极靴7-1安装在阶梯轴的第一阶梯1-1的外圆上；N级密封组件的第二极靴7-2安装在阶梯轴的第二阶梯1-2的外圆上；
N级密封组件的第三极靴7-3安装在阶梯轴的第三阶梯1-3的外圆上；依此类推N级密封组件的第N极靴7-N安装在阶梯轴的第N阶梯1_N的外圆上；第一极靴7-1、第一永磁体9-1、第二极靴7-2和第二阶梯1_2围成的空间为第一膨胀密封腔14-1 ；第二极靴7_2、第二永磁体9_2、第二极靴7-3和第二阶梯1-3围成的空间为第二膨胀密封腔14-2 ；依此类推第N_1极靴7_ (N_l)、第N_1永磁体9_ (N_l)、第N极靴7_N和第N阶梯1-N围成的空间为第N-1膨胀密封腔14- (N-1)；第一极靴7-1和阶梯轴的第一阶梯1-1之间的磁性液体密封和第一膨胀密封腔14-1形成磁性液体与迷宫第一级组合密封；第二极靴7-2和阶梯轴的第二阶梯1-2之间的磁性液体密封和第二膨胀密封腔14-2形成磁性液体与迷宫第二级组合密封；依此类推第N-1极靴7- (N-1)和阶梯轴的第N_1阶梯1- (N_l)之间的磁性液体密封和第N-1膨胀密封腔14- (N-1)形成磁性液体与迷宫第N-1级组合密封；N 为 2 20 ;通过以上装配实现磁性液体与迷宫交替式组合密封。所述的阶梯轴的第一阶梯1-1轴向长度为第一隔磁环6的轴向长度、第一极靴7-1的轴向长度、第一极靴7-1的右侧面16与第二阶梯的轴肩左侧面15距离之和；阶梯轴的第二阶梯1-2轴向长度为第一永磁体9-1的轴向长度和第二极靴7-2的轴向长度之和；阶梯轴的第三阶梯1-3轴向长度为第二永磁体9-2的轴向长度和第三极靴7-3的轴向长度之和；依此类推阶梯轴的第N阶梯1-N轴向长度为第N-1永磁体9_ (N-1)的轴向长度和第N极靴7-N的轴向长度之和；相邻两个阶梯的轴径之差均为2 12mm。所述的第一极靴7-1的右侧面16与第二阶梯的轴肩左侧面15距离Lg为0.1
2.0mm0所述的第一至第N极靴7-1、7_2、......、7_N的内圆面与所述的阶梯轴的第一至第
N阶梯1-1、1-2、......1-N外圆面的配合间隙均为0.4 2.0mm。所述的第一至第N-1永磁体9-1、9_2、......9_(N_1)的外径均相等；第一至第N-1膨胀密封腔14-1、14_2、......、14_ (N_l)的径向长度相等，均为6
30mmo所述的第一至第N极靴7-1、7-2、……、7_N的内孔上加工出极齿，极齿数量为2 10个。所述的第一至第N极靴7-1、`7_2、……、7_N的内孔为锥孔，锥度为锥度为1:10 1:0.25。所述的第一至第N极靴7-1、7_2、……、7_N的锥孔内，加工出极齿，极齿数量为2 10个。所述的第一阶梯1-1轴向长度为第一隔磁环6的轴向长度、第一极靴7-1的轴向长度、第一极靴7-1的右侧面16与第二阶梯的轴肩左侧面15距离之和；第二阶梯1-2轴向长度为第一永磁体9-1的轴向长度和第二极靴7-2的轴向长度之和；第三阶梯1-3轴向长度为第二永磁体9-2的轴向长度和第三极靴7-3的轴向长度之和；依此类推第N阶梯1-N轴向长度为第N-1永磁体9_ (N-1)的轴向长度和第N极靴7_N的轴向长度之和；相邻两个阶梯的轴径之差均为2 12mm。所述的第一极靴7-1的右侧面16与第二阶梯的轴肩左侧面15距离Lg为0.1
2.0mm0所述的第一至第N极靴7-1、7_2、......、7_N的内圆面与所述的阶梯轴的第一至第
N阶梯1-1、1-2、......1-N外圆面的配合间隙均为0.4 2.0mm。所述的第一至第N-1永磁体9-1、9_2、......9_(N_1)的外径均相等；第一至第N-1膨胀密封腔14-1、14_2、......、14_ (N_l)的径向长度相等，均为6
30mmo实施方式二实施方式二和实施方式一的区别:所述的第一至第N极靴7-1、7_2、……、7_N的内孔上加工出极齿，极齿数量为2 10个。实施方式三
实施方式三与实施方式一的区别:所述的第一至第N极靴7-1、7_2、……、7_N的内孔为锥孔，锥度为1:10 1:0.25。实施方式四实施方式四与实施方式三的区别:所述的第一至第N极靴7-1、7_2、……、7_N的锥孔内，加工出极齿，极齿数量为2 10个。实施方式五一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，如图2所示，该交替式组合密封包括:轴1，外壳2,第一、第二隔磁环6、10,第一、第二极靴7-1、7_2，第一、第二橡胶圈8-1、8_2，第一永磁体9-1,第一、二轴承5、11、端盖12、第一、第二卡簧4、13。所述的轴I为一阶梯轴。将第一、第二橡胶圈8-1、8_2分别安装在第一、第二极靴7-1、7_2外圆上的凹槽内。在第一、第二隔磁环6、10之间，顺序安装第一极靴7-1、第一永磁体9-1、第二极靴
7-2。将磁性液体注入所述的第一、第二极靴内圆面上，构成二级密封组件，套在轴I上。再将第一、第二轴承5、11分别安装在第一、第二隔磁环6、10两端的轴上，将第一、第二卡簧4、13分别安装在轴I左端的凹槽4-1和右端的凹槽4-2内；再将安装在轴I上的密封组件安装在外壳2内，通过端盖12与外壳2的螺纹连接压紧第二轴承11外圈。
二级密封组件的第一极靴7-1安装在阶梯轴的第一阶梯1-1的外圆上；二级密封组件的第二极靴7-2安装在阶梯轴的第二阶梯1-2的外圆上。第一极靴7-1、第一永磁体9-1、第二极靴7-2和第二阶梯1_1围成的空间为第一膨胀密封腔14-1。第一极靴7-1和阶梯轴的第一阶梯1-1之间的磁性液体密封和第一膨胀密封腔14-1形成磁性液体与迷宫第一级组合密封。相邻两个阶梯的轴径之差均为2mm。所述的第一极靴7_1的右侧面16与第二阶梯的轴肩左侧面15距离Lg为0.1mm0所述的第一、第二极靴7_1、7_2的内圆面与所述的阶梯轴的第一、第二阶梯1-1、1-2外圆面的配合间隙均为0.4mm。第一膨胀密封腔14-1的径向长度相等，均为6mm。通过以上装配实现磁性液体与迷宫交替式组合密封。实施方式六一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，如图3所示，该交替式组合密封包括:轴1，外壳2，第一、第二隔磁环6、10，第一至第三极靴7-1、7-2、7-3，第一至第三橡胶圈8_1、8_2、
8-3,第一、第二永磁体9_1、9_2，第一、二轴承5、11、端盖12、第一、第二卡簧4、13。所述的轴I为一阶梯轴。将第一至第三橡胶圈8-1、8-2、8_3分别安装在第一至第三极靴7-1、7-2、7_3外圆上的凹槽内。在第一、第二隔磁环6、10之间，顺序安装第一极靴7-1、第一永磁体9-1、第二极靴
7-2、第二永磁体9-2、第三极靴7-3。将磁性液体注入所述的第一至第三极靴内圆面上，构成三级密封组件，套在轴I上。再将第一、第二轴承5、11分别安装在第一、第二隔磁环6、10两端的轴上，将第一、第二卡簧4、13分别安装在轴I上左端的凹槽4-1和右端的凹槽4-2内；再将安装在轴I上的密封组件安装在外壳2内，通过端盖12与外壳2的螺纹连接压紧第二轴承11外圈。三级密封组件的第一极靴7-1安装在阶梯轴的第一阶梯1-1的外圆上；三级密封组件的第二极靴7-2安装在阶梯轴的第二阶梯1-2的外圆上；三级密封组件的第三极靴7-3安装在阶梯轴的第三阶梯1-3的外圆上。第一极靴7-1、第一永磁体9-1、第二极靴7-2和第二阶梯1_1围成的空间为第一膨胀密封腔14-1。第二极靴7_2、第二永磁体9_2、第二极靴7-3和第二阶梯1-3围成的空间为第二膨胀密封腔14-2。第一极靴7-1和阶梯轴的第一阶梯1-1之间的磁性液体密封和第一膨胀密封腔14-1形成磁性液体与迷宫第一级组合密封；第二极靴7-2和阶梯轴的第二阶梯1-2之间的磁性液体密封和第二膨胀密封腔14-2形成磁性液体与迷宫第二级组合密封。相邻两个阶梯的轴径之差均为4mm。所述的第一极靴7_1的右侧面16与第二阶梯的轴肩左侧面15距离Lg为1mm。所述的第一至第三极靴7_1、7_2、7_3的内圆面与所述的阶梯轴的第一至第三阶梯1-1、1_2、1-3外圆面的配合间隙均为0.6mm。第一、第二膨胀密封腔14-1、14-2的径向长度相等，均为8mm。通过以上装配实现三级磁性液体与二级迷宫交替式组合密封。实施方式七一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，如图9所示，该交替式组合密封包括:轴1，外壳2，第一、第二隔磁环6、10，第一至第四极靴7-1、7-2、7-3、7-4，第一至第四橡胶圈8-1、
8-2、8-3、8_4，第一至第三永磁体9-1、9-2、9_3，第一、二轴承5、11、端盖12、第一、第二卡簧
4、13。所述的轴I为一阶梯轴。将第一至第四橡胶圈8-1、8-2、8-3、8_4分别安装在第一至第四极靴7-1、7_2、7-3,7-4外圆上的凹槽内。在第一、第二隔磁环6、10之间，顺序安装第一极靴7-1、第一永磁体9-1、第二极靴7_2、第二永磁体9_2、第二极靴7_3、第二永磁体9_3、第四极靴7_4。将磁性液体注入所述的第一至第四极靴内圆面上，构成四级密封组件，套在轴I上。再将第一、第二轴承5、11分别安装在第一、第二隔磁环6、10两端的轴上，将第一、第二卡簧4、13分别安装在轴I上左端的凹槽4-1和右端的凹槽4-2内；再将安装在轴I上的密封组件安装在外壳2内，通过端盖12与外壳2的螺纹连接压紧第二轴承11外圈。四级密封组件的第一极靴7-1安装在阶梯轴的第一阶梯1-1的外圆上；四级密封组件的第二极靴7-2安装在阶梯轴的第二阶梯1-2的外圆上；四级密封组件的第三极靴7-3安装在阶梯轴的第三阶梯1-3的外圆上；四级密封组件的第四极靴7-4安装在阶梯轴的第四阶梯1-4的外圆上。第一极靴7-1、第一永磁体9-1、第二极靴7-2和第二阶梯1_1围成的空间为第一膨胀密封腔14-1。第二极靴7-2、第二永磁体9-2、第三极靴7-3和第三阶梯1_3围成的空间为第二膨胀密封腔14-2。第三极靴7-3、第三永磁体9-3、第四极靴7-4和第四阶梯1_4围成的空间为第三膨胀密封腔14-3。第一极靴7-1和阶梯轴的第一阶梯1-1之间的磁性液体密封和第一膨胀密封腔14-1形成磁性液体与迷宫第一级组合密封；第二极靴7-2和阶梯轴的第二阶梯1-2之间的磁性液体密封和第二膨胀密封腔14-2形成磁性液体与迷宫第二级组合密封；第三极靴7-3和阶梯轴的第三阶梯1-3之间的磁性液体密封和第三膨胀密封腔14-3形成磁性液体与迷宫第三级组合密封；相邻两个阶梯的轴径之差均为6mm。所述的第一极靴7_1的右侧面16与第二阶梯的轴肩左侧面15距离Lg为1.2mm。所述的第一至第四极靴7-1、7_2、7-3、7_4的内圆面与所述的阶梯轴的第一至第四阶梯1-1、1-2、1-3、1-4外圆面的配合间隙均为0.8mm。第一至第三膨胀密封腔14-1、14-2、14-3的径向长度相等，均为15mm。通过以上装配实现四级磁性液体与迷宫交替式组合密封。实施方式八—种磁性液体与迷宫交替式组合密封，如图6所不，实施方式八与实施方式六的区别:所述的第一至第三极靴7-1、7-2、7-3的内孔上加工出极齿，极齿数量为2个或10个或2 10之间的任一个数。实施方式九—种磁性液体与迷宫交替式组合密封，如图7所不，实施方式九与实施方式六的区别:所述的第一至第三极靴7-1、7-2、7-3的内孔为锥孔，锥度为1:10或1:0.25或1:10 1:0.25之间的任一个数。实施方式十—种磁性液体与迷宫交替式组合密封，如图8所不，实施方式十与实施方式九的区别:所述的第一至第三极靴7-1、7-2、7-3的锥孔内，加工出极齿，极齿数量为2 10个，极齿数量为2个或10个或2 10之间的任一个数。实施方式i^一一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，如图10所示，该交替式组合密封包括:轴
I，外壳2,第一、第二隔磁环6、10,第一至第十极靴7-1、7-2、7-3、......、7_9、7_10,第一至第
十橡胶圈8-1、8-2、8-3、……、8-9、8-10，第一至第九永磁体9-1、9-2、……、9_9，第一、二轴承5、11、端盖12、第一、第二卡簧4、13。所述的轴I为一阶梯轴。将第一至第十橡胶圈8-1、8-2、8_3、……、8_9、8_10分别安装在第一至第十极靴7-1、7-2、7-3、......、7-9、7-10 外圆上的凹槽内。在第一、第二隔磁环6、10之间，顺序安装第一极靴7-1、第一永磁体9-1、第二极靴7-2、第二永磁体9-2、第三极靴7-3、依此类推
第九极靴7-9、第九永磁体9-9、第十极靴7_10。将磁性液体注入所述的第一至第十极靴内圆面上，构成十级密封组件，套在轴I上。再将第一、第二轴承5、11分别安装在第一、第二隔磁环6、10两端的轴上，将第一、第二卡簧4、13分别安装在轴I上左端的凹槽4-1和右端的凹槽4-2内；再将安装在轴I上的密封组件安装在外壳2内，通过端盖12与外壳2的螺纹连接压紧第二轴承11外圈。十级密封组件的第一极靴7-1安装在阶梯轴的第一阶梯1-1的外圆上；十级密封组件的第二极靴7-2安装在阶梯轴的第二阶梯1-2的外圆上；十级密封组件的第三极靴7-3安装在阶梯轴的第三阶梯1-3的外圆上；依此类推十级密封组件的第九极靴7-9安装在阶梯轴的第九阶梯1-9的外圆上；十级密封组件的第十极靴7-10安装在阶梯轴的第十阶梯1-10的外圆上。第一极靴7-1、第一永磁体9-1、第二极靴7-2和第二阶梯1_2围成的空间为第一膨胀密封腔14-1 ；第二极靴7_2、第二永磁体9_2、第二极靴7-3和第二阶梯1-3围成的空间为第二膨胀密封腔14-2 ；依此类推第九极靴7_9、第九永磁体9_9、第十极靴7_10和第十阶梯1_10围成的空间为第九膨胀密封腔14-9。
第一极靴7-1和阶梯轴的第一阶梯1-1之间的磁性液体密封和第一膨胀密封腔14-1形成磁性液体与迷宫第一级组合密封；第二极靴7-2和阶梯轴的第二阶梯1-2之间的磁性液体密封和第二膨胀密封腔14-2形成磁性液体与迷宫第二级组合密封；第三极靴7-3和阶梯轴的第三阶梯1-3之间的磁性液体密封和第三膨胀密封腔14-3形成磁性液体与迷宫第三级组合密封；依此类推第九极靴7-9和阶梯轴的第九阶梯1-9之间的磁性液体密封和第九膨胀密封腔14-9形成磁性液体与迷宫第九级组合密封；第十极靴7-10和阶梯轴的第十阶梯1-10之间的磁性液体密封为第十级磁性液体密封。相邻两个阶梯的轴径之差均为3mm。所述的第一极靴7_1的右侧面16与第二阶梯
的轴肩左侧面15距离Lg为1.5mm。所述的第一至第十极靴7_1、7_2、......、7_10的内圆面
与所述的阶梯轴的第一至第十阶梯1-1、1_2........1-10外圆面的配合间隙均为1.2mm。第一至第九膨胀密封腔14-1、14-2、......、14_9的径向长度相等，均为20mm。通过以上装配实现十级磁性液体与九级迷宫交替式组合密封。实施方式十二一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，如图11所示，该交替式组合密封包括:轴1，外壳2，第一、第二隔磁环6、10，第一至第二十极靴7-1、7-2、7-3、……、7_19、7_20，第一至第二十橡胶圈8-1、8-2、8-3、……、8-19、8-20，第一至第十九永磁体9-1、9-2、……、9_19，第一、二轴承5、11、端盖12、第一、第二卡簧4、13。所述的轴I为一阶梯轴。将第一至第二十橡胶圈8-1、8-2、8_3、......、8_19、8_20分别安装在第一至第二十极靴7-1、7-2、7-3、......、7-19、7-20外圆上的凹槽内。在第一、第二隔磁环6、10之间，顺序安装第一极靴7-1、第一永磁体9-1、第二极靴7-2、第二永磁体9-2、第三极靴7-3、依此类推第十九极靴7-19、第十九永磁体9-19、第二十极靴7_20。将磁性液体注入所述的第一至第二十极靴内圆面上，构成二十级密封组件，套在轴I上。再将第一、第二轴承5、11分别安装在第一、第二隔磁环6、10两端的轴上，将第一、第二卡簧4、13分别安装在轴I上左端的凹槽4-1和右端的凹槽4-2内；再将安装在轴I上的密封组件安装在外壳2内，通过端盖12与外壳2的螺纹连接压紧第二轴承11外圈。二十级密封组件的第一极靴7-1安装在阶梯轴的第一阶梯1-1的外圆上；二十级密封组件的第二极靴7-2安装在阶梯轴的第二阶梯1-2的外圆上；二十级密封组件的第三极靴7-3安装在阶梯轴的第三阶梯1-3的外圆上；依此类推二十级密封组件的第十九极靴7-19安装在阶梯轴的第十九阶梯1-19的外圆上；二十级密封组件的第二十极靴7-20安装在阶梯轴的第二十阶梯1-20的外圆上。第一极靴7-1、第一永磁体9-1、第二极靴7-2和第二阶梯1_2围成的空间为第一膨胀密封腔14-1 ；第二极靴7_2、第二永磁体9_2、第二极靴7-3和第二阶梯1-3围成的空间为第二膨胀密封腔14-2 ；依此类推第十九极靴7-19、第十九永磁体9-19、第二十极靴7_20和第二十阶梯1_20围成的空间为第十九膨胀密封腔14-19。第一极靴7-1和阶梯轴的第一阶梯1-1之间的磁性液体密封和第一膨胀密封腔14-1形成磁性液体与迷宫第一级组合密封；第二极靴7-2和阶梯轴的第二阶梯1-2之间的磁性液体密封和第二膨胀密封腔14-2形成磁性液体与迷宫第二级组合密封；第三极靴7-3和阶梯轴的第三阶梯1-3之间的磁性液体密封和第三膨胀密封腔14-3形成磁性液体与迷宫第三级组合密封；依此类推第十九极靴7-19和阶梯轴的第十九阶梯1-19之间的磁性液体密封和第十九膨胀密封腔14-19形成磁性液体与迷宫第十九级组合密封；第二十极靴7-20和阶梯轴的第二十阶梯1-20之间的磁性液体密封为第二十级磁性液体密封。相邻两个阶梯的轴径之差均为12mm。所述的第一极靴7_1的右侧面16与第二阶
梯的轴肩左侧面15距离Lg为2.0mm。所述的第一至第二十极靴7_1、7_2、......、7_20的内
圆面与所述的阶梯轴的第一至第二十阶梯1-1、1_2........1-20外圆面的配合间隙均为
2.0mm0第一至第十九膨胀密封腔14-1、14-2、......、14-19的径向长度相等，均为30mm。通过以上装配实现二十级磁性液体与十九级迷宫交替式组合密封。
密封圈3嵌入外壳2法兰上的凹槽内，通过外壳2与被密封介质壳体的螺纹连接固定在被密封介质壳体上。
权利要求
1.一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，该交替式组合密封包括: 轴(I)、外壳(2)、第一、第二隔磁环(6、10)、第一、二极靴(7-1、7-2)、第一永磁体(9-1)、第一、第二橡胶圈(8-1、8-2)、第一、二轴承(5、11)、端盖(12)、第一、第二卡簧(4、13)； 将第一、第二橡胶圈(8-1、8-2)分别安装在极靴(7-1、7-2)外圆上的凹槽内； 在第一、第二隔磁环(6、10)之间，顺序安装第一极靴(7-1)、第一永磁体(9-1)、第二极靴(7-2)，将磁性液体注入所述的第一、第二极靴内圆面上，构成密封组件，套在轴(I)上；再将第一、第二轴承(5、11)分别安装在第一、第二隔磁环(6、10)外侧的轴上，将第一、第二卡簧(4、13)分别安装在轴(I)左端的凹槽(4-1)和右端的凹槽(4-2)内；再将安装在轴(I)上的密封组件安装在外壳(2)内，通过端盖(12)与外壳(2)的螺纹连接压紧第二轴承(11)外圈； 其特征是: 所述的轴(I)为一阶梯轴； 所述的密封组件为N级密封结构，该结构包括:第一至第N极靴(7-1、7-2、……7-N)、第一至第N橡胶圈(8-1、8-2、……、8-N)、第一至第N-1永磁体(9-1、9-2、……、9_ (N-1))；将第三至第N橡胶圈(8-3、……、8-N)分别安装在第三至第N极靴(7-3、7-N)外圆上的凹槽内； 在第二极靴(7_2)后,顺序安装第二永磁体(9_2)、第二极靴(7_3)、….、第N-1永磁体(9-(Ν-1))，第N极靴(7-N)，将磁性液体注入所述的第一至第N极靴内圆面上，套在所述的轴(I)上，构成N级密封组件，实现N级磁性液体密封； N级密封组件的第一极靴(7-1)安装在阶梯轴的第一阶梯(1-1)的外圆上； N级密封组件的第二极靴(7-2)安装在阶梯轴的第二阶梯(1-2)的外圆上； N级密封组件的第三极靴(7-3)安装在阶梯轴的第三阶梯(1-3)的外圆上； 依此类推 N级密封组件的第N极靴(7-N)安装在阶梯轴的第N阶梯(1-N)的外圆上； 第一极靴(7-1)、第一永磁体(9-1)、第二极靴(7-2)和第二阶梯(1-2)围成的空间为第一膨胀密封腔(14-1)； 第二极靴(7_2)、第二永磁体(9-2)、第二极靴(7-3)和第二阶梯(1-3)围成的空间为第二膨胀密封腔(14-2)； 依此类推 第N-1极靴(7- (N-1))、第N-1永磁体(9- (N-1))、第N极靴(7-N)和第N阶梯(1-N)围成的空间为第N-1膨胀密封腔(14- (N-1))； 第一极靴(7-1)和阶梯轴的第一阶梯(1-1)之间的磁性液体密封和第一膨胀密封腔14-1形成磁性液体与迷宫第一级组合密封；第二极靴(7-2)和阶梯轴的第二阶梯(1-2)之间的磁性液体密封和第二膨胀密封腔14-2形成磁性液体与迷宫第二级组合密封； 依此类推 第N-1极靴(7- (N-1))和阶梯轴的第N-1阶梯(1- (N-1))之间的磁性液体密封和第N-1膨胀密封腔(14- (N-1))形成磁性液体与迷宫第N-1级组合密封；N为2 20 ; 通过以上装配实现磁性液体与迷宫交替式组合密封。
2.根据权利要求1所述的一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，其特征是: 所述的阶梯轴的第一阶梯(1-1)轴向长度为第一隔磁环(6)的轴向长度、第一极靴(7-1)的轴向长度、第一极靴(7-1)的右侧面(16)与第二阶梯的轴肩左侧面(15)的距离之和； 阶梯轴的第二阶梯(1-2 )轴向长度为第一永磁体(9-1)的轴向长度和第二极靴(7-2 )的轴向长度之和； 阶梯轴的第三阶梯(1-3)轴向长度为第二永磁体(9-2)的轴向长度和第三极靴(7-3)的轴向长度之和； 依此类推 阶梯轴的第N阶梯(1-N)轴向长度为第N-1永磁体(9- (N-1))的轴向长度和第N极靴(7-N)的轴向长度之和； 相邻两个阶梯的轴径之差均为2 12mm。
3.根据权利要求2所述的一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，其特征是: 所述的第一极靴(7-1)的右侧面(16)与第二阶梯的轴肩左侧面(15)距离Lg为0.1 2.0mm0
4.根据权利要求1所述的一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，其特征是: 所述的第一至第N极靴(7-1、7-2、……、7-N)的内圆面与所述的阶梯轴的第一至第N阶梯(1-1、1-2、......1-N)外圆面的配合间隙均为0.4 2.0_。
5.根据权利要求1所述的一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，其特征是: 第一至第N-1膨胀密封腔(14-1、14-2、……、14- (N-1))的径向长度相等，均为6 30mmo
6.根据权利要求1所述的一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，其特征是: 所述的第一至第N极靴(7-1、7-2、……、7-N)的内孔上加工出极齿，极齿数量为2 10个。
7.根据权利要求1所述的一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，其特征是: 所述的第一至第N极靴(7-1、7-2、……、7-N)的内孔为锥孔，锥度大小为1:10 1:0.25。
8.根据权利要求7所述的一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，其特征是: 所述的第一至第N极靴(7-1、7-2、……、7-N)的锥孔内，加工出极齿，极齿数量为2 10个。
全文摘要
一种磁性液体与迷宫交替式组合密封，属于旋转轴的密封装置。解决了大间隙旋转轴的泄漏问题。该交替式组合密封的轴为阶梯轴，利用第一至第N永磁体产生的磁场力，在第一至第N极靴与阶梯轴的第一至第N阶梯之间注入磁性液体实现第一至第N级磁性液体密封，将阶梯轴、第一至第N永磁体及其两侧的极靴围成的空间设计为迷宫密封的第一至第N-1膨胀密封腔，实现磁性液体与迷宫交替式组合密封。本发明克服了迷宫密封所无法实现零泄漏的缺点，又减少了在密封失效时磁性液体的损失，同时提高了大间隙条件下磁性液体密封的耐压能力，扩大了安全工作范围。该交替式组合密封结构紧凑，易于安装，是一种用于解决大间隙条件下旋转轴泄漏问题的理想密封方法。
文档编号F16J15/447GK103115152SQ201310035109
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者杨小龙, 李德才 申请人:北京交通大学