一种阶梯极齿型磁流体密封结构的制作方法

本发明属于机械工程密封技术，具体涉及一种阶梯极齿型磁流体密封结构。

背景技术：

现有用于往复轴的磁流体密封结构一般包括带中空腔的壳体、往复轴，往复轴和壳体之间设置永磁体和极靴进行磁流体密封，极靴内圈设有极齿。

提高磁性流体密封耐压性能的方法之一是通过增加磁流体密封磁路中磁源的数量并改进极靴的形状，如公开号为cn204805552u和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性流体密封性能得到极大的提高，但现有技术仍然存在如下缺陷：

磁流体密封中磁流体的泄漏导致磁路中磁场强度的降低，从而使磁流体密封的耐压性能降低。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种能够减少磁流体损失、密封耐压能力强的阶梯极齿型磁流体密封结构。

本发明解决问题的技术方案是：一种阶梯极齿型磁流体密封结构，包括中空的壳体，所述壳体一端封闭、另一端敞开，在壳体的封闭端面中心开有通孔，还包括从通孔穿设至壳体内腔的往复轴，在往复轴外表面与壳体内壁之间的空间内沿轴向间隔设有多个环状极靴，相邻两个极靴之间夹设有轴向充磁型永磁环，相邻轴向充磁型永磁环的磁极的极性相反，环绕往复轴的外圆面、且对应极靴位置处设有第一极齿，第一极齿与极靴的内圆面之间存在间隙，间隙处注有磁流体；

每一个极靴所对应的第一极齿数量有多个，同一个极靴所对应的所有第一极齿的外径相同；

从高压侧至低压侧方向，不同极靴所对应的第一极齿的外径依次增加。

上述方案中，将第一极齿设计成具有一定梯度分布的结构，一旦磁流体流失，只会流到下一级更高梯度的极齿中，从而被阻挡进一步流失，可以有效避免密封失效时磁流体的损失，保证了密封耐压性能。

所述极靴的数量优选为2～20个。

进一步的，在最靠近壳体封闭端和敞开端的两个极靴的内圆面上设有第二极齿，且这两个极靴所对应的往复轴的外圆面处不设置第一极齿，第二极齿与往复轴外圆面之间存在间隙，间隙处注有磁流体。所述极靴的数量为4～20个。

对于最靠近壳体封闭端和敞开端的两个极靴，极齿开在极靴上或者是轴上均可，但是开在极靴上更好加工。

更进一步的，在最靠近壳体封闭端和敞开端的两个极靴的侧端面上开有凹槽，凹槽内设置有径向充磁型永磁环，且径向充磁型永磁环的磁场方向与其所在的磁回路方向相同。

上述进一步改进的方案中，径向充磁型永磁环设置于磁回路中有利于进一步增强磁场强度，提高密封耐压能力。

进一步的，每一个极靴与其所对应的第一极齿之间的相对移动距离不超过该极靴所对应的第一极齿的总跨距。

总跨距是指该极靴所对应的所有第一极齿中，位于两端的两个第一极齿之间的距离。

由于往复轴是作往复直线运动的，那么极靴就会相对于第一极齿移动，但是不能超过其所对应的第一极齿的跨距，否则会发生与第一极齿不相对或者与下一梯级的极齿干涉的情况。

优选的，所述第一极齿等间距分布。

进一步的，在壳体内壁套接有中空的隔磁套，所有极靴和轴向充磁型永磁环的外圆面与隔磁套内壁抵接。隔磁套的使用可以缩短磁回路的路径长度，增加间隙内的磁场强度。

进一步的，最靠近壳体敞开端的极靴通过端盖压紧密封于壳体内腔。

本发明的显著效果是：

1.将第一极齿设计成具有一定梯度分布的结构，一旦磁流体流失，只会流到下一级更高梯度的极齿中，从而被阻挡进一步流失，可以有效避免密封失效时磁流体的损失，保证了密封耐压性能。

2.增设径向充磁型永磁环，有利于进一步增强磁场强度，提高密封耐压能力。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明磁流体密封结构示意图。

图中：1-往复轴，2-壳体，3-极靴，4-端盖,5-隔磁套,6-第一极齿,7-轴向充磁型永磁环，8-径向充磁型永磁环，10-第二极齿。

具体实施方式

如图1所示，一种阶梯极齿型磁流体密封结构，包括中空的壳体2，所述壳体2一端封闭、另一端敞开。在壳体2的封闭端面中心开有通孔。还包括从通孔穿设至壳体2内腔的往复轴1。

在往复轴1外表面与壳体2内壁之间的空间内沿轴向间隔设有多个环状极靴3。相邻两个极靴3之间夹设有轴向充磁型永磁环7。相邻轴向充磁型永磁环7的磁极的极性相反。在壳体2内壁套接有中空的隔磁套5。所有极靴3和轴向充磁型永磁环7的外圆面与隔磁套2内壁抵接。最靠近壳体2敞开端的极靴3通过端盖4压紧密封于壳体2内腔。

在最靠近壳体2封闭端和敞开端的两个极靴3的内圆面上设有第二极齿10。第二极齿10与往复轴1外圆面之间存在间隙。第二极齿10与往复轴1外表面之间的间隙大小为0.05～3mm。间隙处注有磁流体。

环绕往复轴1的外圆面、且对应其它极靴3（除最靠近壳体2封闭端和敞开端的两个极靴3之外的其它极靴3）位置处设有第一极齿6。第一极齿6与极靴3的内圆面之间存在间隙。第一极齿6与极靴3内圆面之间的间隙大小为0.05～3mm。间隙处注有磁流体。

每一个极靴3所对应的第一极齿6数量有多个。同一个极靴3所对应的所有第一极齿6的外径相同。

所述第一极齿6等间距分布。

从高压侧至低压侧方向，不同极靴3所对应的第一极齿6的外径依次增加。每一个极靴3与其所对应的第一极齿6之间的相对移动距离不超过该极靴3所对应的第一极齿6的总跨距。

在最靠近壳体2封闭端和敞开端的两个极靴3的侧端面上开有凹槽。凹槽内设置有径向充磁型永磁环8，且径向充磁型永磁环8的磁场方向与其所在的磁回路方向相同。

所述极靴3的数量优选为4～20个。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种阶梯极齿型磁流体密封结构，在往复轴外表面与壳体内壁之间的空间内沿轴向间隔设有多个环状极靴，相邻两个极靴之间夹设有轴向充磁型永磁环，相邻轴向充磁型永磁环的磁极的极性相反，环绕往复轴的外圆面、且对应极靴位置处设有第一极齿，第一极齿与极靴的内圆面之间存在间隙，间隙处注有磁流体；每一个极靴所对应的第一极齿数量有多个，同一个极靴所对应的所有第一极齿的外径相同；从高压侧至低压侧方向，不同极靴所对应的第一极齿的外径依次增加。本发明将第一极齿设计成具有一定梯度分布的结构，可以有效避免密封失效时磁流体的损失，保证了密封耐压性能。

技术研发人员：杨小龙;陈帆;邱敏敏
受保护的技术使用者：广西科技大学
技术研发日：2018.08.13
技术公布日：2018.12.11