一种强聚磁型磁流体密封结构的制作方法

本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种强聚磁型磁流体密封结构。

背景技术

现有用于轴往复运动的磁流体密封结构一般包括带中空腔的壳体、轴，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一般有两种：第一，想办法提高磁场强度；第二，增加磁流体的饱和磁化强度。大多数出发点都是从提高磁场强度去考虑，但现有的磁流体密封性能仍有进一步提高的空间，特别是聚磁性能较差。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种聚磁性能好的磁流体密封结构。

本发明解决问题的第一种技术方案是：一种强聚磁型磁流体密封结构，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轴，在轴外表面与壳体内壁之间的空间内沿轴向间隔设有两个第一极靴，两个第一极靴之间夹设有轴向充磁型永磁环；所述第一极靴为环状，轴向充磁型永磁环和第一极靴的外圆与壳体内壁抵接，所述第一极靴包括环本体，在环本体一侧端面上、位于环本体内环位置处设有第一延伸环，且第一延伸环最小内径大于轴的外径；

两个第一极靴沿垂直于轴的轴线方向镜像对称设置，两个第一延伸环相对设置，且相对的端面之间留有间隙，间隙处注有磁流体；

所述轴采用非导磁材料制成。

本发明解决问题的第二种技术方案是：一种强聚磁型磁流体密封结构，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轴，在轴外表面与壳体内壁之间的空间内沿轴向间隔设有两个第一极靴和一个第二极靴，两个第一极靴各自分别设置于靠近壳体封闭端和靠近壳体敞开端，第二极靴设置于两个第一极靴之间；

所述第一极靴为环状，包括环本体，在环本体一侧端面上、位于环本体内环位置处设有第一延伸环，且第一延伸环最小内径大于轴的外径；两个第一极靴沿垂直于轴的轴线方向镜像对称设置；

所述第二极靴为环状，包括环本体，在环本体两侧端面上、位于环本体内环位置处均设有第二延伸环，且第二延伸环最小内径大于轴的外径；

第二极靴的第二延伸环的两个端面分别一一对应与两个第一延伸环的端面相对，两个相对的端面之间留有间隙，间隙处注有磁流体；

第一极靴和第二极靴之间夹设有轴向充磁型永磁环，轴向充磁型永磁环、第一极靴、第二极靴的外圆与壳体内壁抵接；

相邻两个轴向充磁型永磁环的磁极的极性相反；

所述轴采用非导磁材料制成。

本发明解决问题的第三种技术方案是：一种强聚磁型磁流体密封结构，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轴，在轴外表面与壳体内壁之间的空间内沿轴向间隔设有两个第一极靴和至少两个第二极靴，两个第一极靴各自分别设置于靠近壳体封闭端和靠近壳体敞开端，所有第二极靴设置于两个第一极靴之间；

所述第一极靴为环状，包括环本体，在环本体一侧端面上、位于环本体内环位置处设有第一延伸环，且第一延伸环最小内径大于轴的外径；两个第一极靴沿垂直于轴的轴线方向镜像对称设置；

所述第二极靴为环状，包括环本体，在环本体两侧端面上、位于环本体内环位置处均设有第二延伸环，且第二延伸环最小内径大于轴的外径；

第二极靴中、最靠近两个第一延伸环的两个第二延伸环的端面与第一延伸环的端面一一相对，两个相对的端面之间留有间隙，间隙处注有磁流体；

相邻两个第二极靴的第二延伸环的端面之间相对，两个相对的端面之间留有间隙，间隙处注有磁流体；

第一极靴和第二极靴之间、以及相邻两个第二极靴之间夹设有轴向充磁型永磁环，轴向充磁型永磁环、第一极靴、第二极靴的外圆与壳体内壁抵接；

相邻两个轴向充磁型永磁环的磁极的极性相反；

所述轴采用非导磁材料制成。

上述三种不同的方案属于一个总的发明构思，区别在于是否存在第二极靴、以及第二极靴的数量多少。关键的结构在于：相比传统结构，相邻极靴之间设置了相对的延伸环结构，以及轴的非导磁性。延伸环结构可以使得两个相邻极靴间隙缩小，在间隙以及轴的外表面所围成的空间内注入磁流体后形成磁性液体“o”型密封圈，再加上轴不能导磁，磁场不经过轴，使得整个磁回路的路径变短，相应的磁阻就会降低，整个磁路中的磁场强度大大增强。这个原理可以类比电路，磁阻对应电阻、磁场对应电流，相当于电阻降低，电流增加。传统的轴由于是导磁材料，轴也会分走一部分磁场，使得磁场强度减小。

进一步的，所述第一极靴的环本体的内圆面为锥面，所述第一延伸环设置于锥面的小径端。

进一步的，所述第一延伸环的端面垂直于轴的轴线方向，所述第一延伸环的最小内径与轴的外径之差为0.05～3mm。

进一步的，所述第二极靴的横截面为y字形，其内圆面为v形槽，每一个第二极靴两侧的第二延伸环镜像对称设置。

进一步的，所述第二延伸环的端面垂直于轴的轴线方向，所述第二延伸环的最小内径与轴的外径之差为0.05～3mm。

优选的，所述轴向充磁型永磁环的数量为1～10个。

上述结构可以用于不同形式的需求场景，比如往复轴密封、旋转轴密封都可适用。

当用于往复轴密封结构时，所述轴为光轴；最靠近壳体封闭端的第一极靴与壳体封闭端内壁之间设有隔磁环，最靠近壳体敞开端的第一极靴通过端盖压紧密封于壳体内腔，实现往复式密封。

当用于旋转轴密封结构时，所述轴为阶梯轴；在轴的两端设有与轴的台肩抵接的第一轴承和第二轴承，第一轴承靠近壳体封闭端，第二轴承靠近壳体敞开端；

所述第一极靴位于第一轴承和第二轴承之间；在壳体内腔的封闭端面处设有台阶；

最靠近壳体封闭端的第一极靴与第一轴承一端面之间设有隔磁环，第一轴承另一端面与台阶抵接；

最靠近壳体敞开端的第一极靴与第二轴承一端面之间设有隔磁环，第二轴承另一端面通过端盖压紧密封于壳体内腔。

本发明改进极靴的形状，以及轴的性能，使得磁场不经过轴，使得整个磁回路的路径变短，相应的磁阻降低，整个磁路中的磁场强度大大增强，达到聚磁的目的，磁流体密封耐压能力大大增强。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为实施例1磁流体密封结构示意图。

图2为实施例2磁流体密封结构示意图。

图3为实施例3磁流体密封结构示意图。

图中：1-轴，2-壳体，3-第一极靴，4-端盖,5-隔磁环,6-第二极靴，7-轴向充磁型永磁环,8-环本体,9-第一延伸环,10-第二延伸环,11-第一轴承，12-第二轴承,13-台阶，14-密封圈。

具体实施方式

以旋转轴的磁流体密封为例，

实施例1

如图1所示，一种强聚磁型磁流体密封结构，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内腔的轴1。在轴1外表面与壳体2内壁之间的空间内沿轴向间隔设有两个第一极靴3。两个第一极靴3之间夹设有轴向充磁型永磁环7。所述第一极靴3为环状。轴向充磁型永磁环7和第一极靴3的外圆与壳体2内壁抵接。第一极靴3的外圆与壳体2内壁之间通过密封圈14密封。

所述第一极靴3包括环本体8。在环本体8一侧端面上、位于环本体8内环位置处设有第一延伸环9，且第一延伸环9最小内径大于轴1的外径。所述第一极靴3的环本体8的内圆面为锥面。所述第一延伸环9设置于锥面的小径端。所述第一延伸环9的端面垂直于轴1的轴线方向。第一极靴3为一体成型。

两个第一极靴3沿垂直于轴1的轴线方向镜像对称设置。两个第一延伸环3相对设置，且相对的端面之间留有间隙。间隙处注有磁流体。

所述第一延伸环9的最小内径与轴1的外径之差为0.05～3mm。

所述轴1采用非导磁材料制成。优选为不锈钢。

所述轴向充磁型永磁环7的数量为1～10个。

所述轴1为阶梯轴。在轴1的两端设有与轴1的台肩抵接的第一轴承11和第二轴承12。第一轴承11靠近壳体2封闭端。第二轴承12靠近壳体2敞开端。

所述第一极靴3位于第一轴承11和第二轴承12之间；在壳体2内腔的封闭端面处设有台阶13。

最靠近壳体2封闭端的第一极靴3与第一轴承11一端面之间设有隔磁环5。第一轴承11另一端面与台阶13抵接。

最靠近壳体2敞开端的第一极靴3与第二轴承12一端面之间设有隔磁环5。第二轴承12另一端面通过端盖4压紧密封于壳体2内腔。

实施例2

如图2所示，重复实施例1，所不同的是：在轴1外表面与壳体2内壁之间的空间内沿轴向间隔设有两个第一极靴3和一个第二极靴6。两个第一极靴3与实施例1中的结构相同。两个第一极靴3各自分别设置于靠近壳体2封闭端和靠近壳体2敞开端。第二极靴6设置于两个第一极靴3之间。

所述第二极靴6为环状，包括环本体8，在环本体8两侧端面上、位于环本体8内环位置处均设有第二延伸环10，且第二延伸环10最小内径大于轴1的外径。所述第二延伸环10的端面垂直于轴1的轴线方向。所述第二延伸环10的最小内径与轴1的外径之差为0.05～3mm。

所述第二极靴6的横截面为y字形，其内圆面为v形槽。每一个第二极靴6两侧的第二延伸环10镜像对称设置。第二极靴6为一体成型。

第二极靴6的第二延伸环10的两个端面分别一一对应与两个第一延伸环9的端面相对，两个相对的端面之间留有间隙，间隙处注有磁流体。

第一极靴3和第二极靴6之间夹设轴向充磁型永磁环7，轴向充磁型永磁环7、第一极靴3、第二极靴6的外圆与壳体2内壁抵接。第一极靴3、第二极靴6的外圆与壳体2内壁之间通过密封圈14密封。

相邻两个轴向充磁型永磁环7的磁极的极性相反。

实施例3

如图3所示，重复实施例2，所不同的是：在轴1外表面与壳体2内壁之间的空间内沿轴向间隔设有两个第一极靴3和至少两个第二极靴6。

两个第一极靴3各自分别设置于靠近壳体2封闭端和靠近壳体2敞开端，所有第二极靴6设置于两个第一极靴3之间。

第二极靴6中、最靠近两个第一延伸环9的两个第二延伸环10的端面与第一延伸环9的端面一一相对，两个相对的端面之间留有间隙，间隙处注有磁流体。

相邻两个第二极靴6的第二延伸环10的端面之间相对，两个相对的端面之间留有间隙，间隙处注有磁流体。

第一极靴3和第二极靴6之间、以及相邻两个第二极靴6之间夹设轴向充磁型永磁环7。相邻两个轴向充磁型永磁环7的磁极的极性相反。轴向充磁型永磁环7、第一极靴3、第二极靴6的外圆与壳体2内壁抵接。