本实用新型属于机械工程密封领域，具体涉及一种阶梯式磁流体密封装置。
背景技术：
当磁流体密封技术应用在大直径、高速及重载密封环境中，密封间隙内的磁流体往往因为密封间隙过大而失效，因此提高大间隙磁流体密封的耐压性能是当前研究的热点问题之一。
提高大间隙下磁流体密封耐压性能的方法之一是通过改进磁流体密封结构，如对比文献1(公开号为 CN201513565U的专利)所述的密封装置和对比文献2(公开号为 CN202418592U的专利)所述的密封装置。尽管以上文献所述的两种密封装置相对普通磁流体密封性能得到极大的提高，但其密封性能仍旧达不到高速重载等特殊工况的高密封性能要求。
磁流体密封是利用永磁体在密封间隙内产生磁场力将磁流体牢牢固定在密封间隙内，抵抗两侧的压差，从而达到密封的效果。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种阶梯式磁流体密封装置，从而解决现有密封装置无法实现高速重载等特殊工况高密封性能要求的难题，使得该密封技术成功应用于高速重载等特殊工况下。
本实用新型的技术方案如下：
一种阶梯式磁流体密封装置，包括阶梯轴、外壳、左极靴、右极靴、中间极靴、永磁体环，所述的阶梯轴套装于外壳之内；
所述的阶梯轴包括多个次级轴，所述的多个次级轴的直径延轴向向左依次减小；
所述的中间极靴设置一组以上；所述的左极靴、中间极靴、右极靴按照从左到右的顺序依次间隔安装于外壳的内壁上，所述的左极靴、中间极靴、右极靴分别对应各个次级轴的外圆面，与次级轴外圆面之间留有间隙，磁流体位于该间隙内；
所述的左极靴与其对应的中间极靴上分别设有相对的限位环，所述的左极靴与其对应的中间极靴之间设有永磁体环，该处的永磁体环的外圆面与位于左极靴、中间极靴之间的限位环的内圆面接触，该处的永磁体环的两个端面分别与左极靴的右端面和中间极靴的左端面接触；
所述的中间极靴之间分别设有相对的限位环，所述的中间极靴之间设有永磁体环，该处的永磁体环的外圆面与位于中间极靴之间的限位环的内圆面接触，该处的永磁体环的两个端面分别与其两侧的中间极靴的端面接触；
所述的右极靴与其对应中间极靴上分别设有相对的限位环，所述的右极靴与其对应中间极靴之间设有永磁体环，该处的永磁体环的外圆面与位于中间极靴与右极靴之间的限位环的内圆面接触，该处的永磁体环的两个端面分别与右极靴的左端面和中间极靴的右端面接触。
优选地，所述的次级轴的数量为2-10个。
优选地，所述的次级轴包括一级轴、二级轴和三级轴，所述的一级轴、二级轴和三级轴延轴向从右向左依次设置，一级轴、二级轴和三级轴的直径依次减小；
所述的外壳的内壁上对应一级轴的外圆面的位置有右极靴，右极靴与一级轴外圆面之间留有间隙，磁流体位于该间隙内，右极靴左侧端面设有限位环；
所述的外壳的内壁上对应三级轴的外圆面的位置设置有左极靴，左极靴与三级轴外圆面之间留有间隙，磁流体位于该间隙内，左极靴右侧端面设有限位环；
所述的外壳的内壁上对应二级轴的外圆面的位置设置有中间极靴，该中间极靴与二级轴外圆面之间留有间隙，磁流体位于该间隙内，该中间极靴两侧端面设有限位环，其右侧限位环与右极靴的限位环相对应，位于同一径向高度，其左侧限位环与左极靴的限位环相对应，位于同一径向高度；
所述的右极靴和中间极靴之间设有永磁体环，该处的永磁体环的外圆面与位于中间极靴与右极靴之间的限位环的内圆面接触，该处的永磁体环的两个端面分别与右极靴的左端面和中间极靴的右端面接触；
所述的左极靴、中间极靴之间设有永磁体环，该处的永磁体环的外圆面与位于中间极靴与左极靴之间的限位环的内圆面接触，该处的永磁体环的两个端面分别与左极靴的右端面和中间极靴的左端面接触。
优选地，在从左至右的方向上，各个永磁体环的径向高度依次递增。
优选地，还包括左隔磁环和右隔磁环；所述的左隔磁环设于左极靴的左侧，紧贴外壳的内壁设置；所述的右隔磁环设于右极靴的右侧，紧贴外壳的内壁设置。
优选地，还包括左轴承和右轴承，所述的左轴承设于左隔磁环的左侧，套装于阶梯轴上；所述的右轴承设于右隔磁环的右侧，套装于阶梯轴上。
优选地，所述的左极靴、中间极靴、右极靴的外圆面上分别设有凹槽，所述的凹槽设有密封圈。
本实用新型通过阶梯轴的设计，并将极靴以及极靴之间的永磁体设计为阶梯状，实现阶梯式磁流体密封；本实用新型密封装置，采用多极靴独立设计，减少了装配定位的难度；优选三级次级轴的结构，在保证密封效果的同时减少了结构的复杂度；同时将永磁体嵌入极靴之间形成的限位块内，减少了所占空间的同时限位块上方的间隙又减少磁回路的长度，增大了密封间隙内磁场强度，大大减少了在密封失效时磁流体的损失；并且，从左至右的方向上，各个永磁体环的径向高度依次递增，使得密封间隙内形成的磁流体密封更可靠，实现磁源装置的稳定性，提高了大间隙条件下磁流体密封的耐压能力，扩大了其安全工作范围。
附图说明
图1为本实用新型所述的密封装置的结构示意图；
图中各序号标示及对应的名称如下：
1-阶梯轴1，2-外壳，3-左极靴，4-右极靴，5-中间极靴，6-永磁体环，7-限位环，8-左隔磁环，9-右隔磁环，10-左轴承，11-右轴承，12-凹槽，13-密封圈；101-一级轴，102-二级轴，103-三级轴。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实施例提供的阶梯式磁流体密封装置，包括阶梯轴1、外壳2、左极靴3、右极靴4、中间极靴5、永磁体环6，所述的阶梯轴1套装于外壳2之内；
所述的阶梯轴1包括多个次级轴，所述的多个次级轴的直径延轴向向左依次减小；
所述的中间极靴5设置一组以上；所述的左极靴3、中间极靴5、右极靴4按照从左到右的顺序依次间隔安装于外壳2的内壁上，所述的左极靴3、中间极靴5、右极靴4分别对应各个次级轴的外圆面，与次级轴外圆面之间留有间隙，磁流体位于该间隙内；
所述的左极靴3与其对应的中间极靴5上分别设有相对的限位环7，所述的左极靴3与其对应的中间极靴5之间设有永磁体环6，该处的永磁体环6的外圆面与位于左极靴3、中间极靴5之间的限位环7的内圆面接触，该处的永磁体环6的两个端面分别与左极靴3的右端面和中间极靴5的左端面接触；
所述的中间极靴5之间分别设有相对的限位环7，所述的中间极靴5之间设有永磁体环6，该处的永磁体环6的外圆面与位于中间极靴5之间的限位环7的内圆面接触，该处的永磁体环6的两个端面分别与其两侧的中间极靴5的端面接触；
所述的右极靴4与其对应中间极靴5上分别设有相对的限位环7，所述的右极靴4与其对应中间极靴5之间设有永磁体环6，该处的永磁体环6的外圆面与位于中间极靴5与右极靴4之间的限位环7的内圆面接触，该处的永磁体环6的两个端面分别与右极靴4的左端面和中间极靴5的右端面接触；
所述的次级轴包括一级轴101、二级轴102和三级轴103，所述的一级轴101、二级轴102和三级轴103延轴向从右向左依次设置，一级轴101、二级轴102和三级轴103的直径依次减小；
所述的外壳2的内壁上对应一级轴101的外圆面的位置有右极靴4，右极靴4与一级轴101外圆面之间留有间隙，磁流体位于该间隙内，右极靴4左侧端面设有限位环7；
所述的外壳2的内壁上对应三级轴103的外圆面的位置设置有左极靴3，左极靴3与三级轴103外圆面之间留有间隙，磁流体位于该间隙内，左极靴3右侧端面设有限位环7；
所述的外壳2的内壁上对应二级轴102的外圆面的位置设置有中间极靴5，该中间极靴5与二级轴102外圆面之间留有间隙，磁流体位于该间隙内，该中间极靴5两侧端面设有限位环7，其右侧限位环7与右极靴4的限位环7相对应，位于同一径向高度，其左侧限位环7与左极靴3的限位环7相对应，位于同一径向高度；
所述的右极靴4和中间极靴5之间设有永磁体环6，该处的永磁体环6的外圆面与位于中间极靴5与右极靴4之间的限位环7的内圆面接触，该处的永磁体环6的两个端面分别与右极靴4的左端面和中间极靴5的右端面接触；
所述的左极靴3、中间极靴5之间设有永磁体环6，该处的永磁体环6的外圆面与位于中间极靴5与左极靴3之间的限位环7的内圆面接触，该处的永磁体环6的两个端面分别与左极靴3的右端面和中间极靴5的左端面接触；
在从左至右的方向上，各个永磁体环6的径向高度依次递增；
还包括左隔磁环8和右隔磁环9；所述的左隔磁环8设于左极靴3的左侧，紧贴外壳2的内壁设置；所述的右隔磁环9设于右极靴4的右侧，紧贴外壳2的内壁设置；
还包括左轴承10和右轴承11，所述的左轴承10设于左隔磁环8的左侧，套装于阶梯轴1上；所述的右轴承11设于右隔磁环9的右侧，套装于阶梯轴1上；
所述的左极靴3、中间极靴5、右极靴4的外圆面上分别设有凹槽12，所述的凹槽12设有密封圈13。