一种超高真空磁性液体密封装置

本发明属于机械工程密封，涉及磁性液体密封，特别是涉及一种超高真空用磁性液体密封传动装置。

背景技术：

1、磁性液体是一种纳米型功能性材料，主要成分包括表面活性剂、磁性纳米颗粒和基载液。通过合适的表面活性剂对颗粒进行修饰，即可使其均匀分散在基载液中，得到兼具磁场响应性与流动性的磁性液体。磁性液体密封是其在工业中最成熟的应用方式之一，其基本结构包括永磁体、加工有齿槽结构的极靴和磁性液体。在密封间隙内注入适量磁性液体，通过永磁体和极靴形成特定磁场分布，密封间隙内可形成多个“o”形液体密封圈，具有优秀的防泄漏能力和一定的耐压能力，同时密封寿命长、摩擦力矩低。

2、传统的磁性液体密封装置轴在极靴的外周面和外壳的内周面使用橡胶o形圈进行辅助密封，并且轴承在密封结构的左右两边。传统的磁流体密封传动装置不适用于低于1×10-5pa的超高真空环境。一方面，由于其所用的橡胶o形圈密封圈通常具有相对高的气体渗透速率，因此不适合用于超高真空的密封中，且超高真空设备均需长时间进行400℃左右的高温烘烤除气，这种高温容易使橡胶产生残余变形，加速橡胶老化，影响密封性能；另外，橡胶在常温常压下长期存放或在真空中使用会逐渐老化变脆，从而导致密封失效，而且橡胶密封圈在真空环境下存在着质损的问题，即随着填料和易挥发成分的丧失，会使其质量逐渐减少，当质损超过了初始的压缩量时，橡胶密封圈即失去了密封性能；另一方面，从上述两种装置的结构上来说，轴承处于真空腔体与o型密封圈、永磁体、磁极、磁流体所构成的密封组件之间，而轴承内的润滑脂在真空或高温下存在挥发现象，不仅会由于润滑不良导致轴承过早损坏，同时，润滑脂挥发物也会污染真空环境，影响到超高真空的获得。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种密封性好、使用寿命长、安全可靠的超高真空磁性液体密封装置。

2、根据本发明实施例的磁性液体密封装置包括外壳、转轴、多个套筒、多个极靴和多个永磁体。所述密封组件设置于超高真空侧与全部所述轴承之间。

3、所述壳体内具有腔室，所述外壳的左边部分是第一半壳，所述第一半壳是非导磁的，所述外壳的右边部分是第二半壳，第二半壳是导磁的，所述第一半壳与所述第二半壳通过焊接一体化。所述转轴可转动地设在所述腔室内，所述转轴的左边部分是第一半轴，所述第一半轴是导磁的，所述转轴的右边部分是第二半轴，所述第二半轴是非导磁的，所述第一半轴与所述第二半轴通过焊接一体化。

4、所述第一极靴和第二极靴在所述转轴的轴向上间隔布置，所述第一极靴和第二极靴分别套设在所述转轴上，所述第一极靴的外周面与所述外壳的内周面相接触，且通过焊接一体化，所述第一极靴的内周面设有多个第一极齿，所述第一极齿的内周面与所述转轴的外周面在所述转轴的径向上间隔布置以形成第一密封间隙，多个所述第一极齿在所述第一极靴的轴向上间隔布置，所述第一密封间隙内吸附有磁性液体，所述第二极靴的外周面与所述外壳的内周面相接触，所述第二极靴的内周面没有极齿，所述第二极靴的内周面与所述转轴的外周面在所述转轴的径上间隔布置以形成第一极小间隙，所述第二极靴不起密封作用，只起导磁作用。所述第一永磁体环绕在所述转轴上，所述第一永磁体在所述转轴的轴向上位于所述第一极靴和第二极靴之间。

5、所述第一套筒设在所述腔室内且套设在所述转轴上，所述第一套筒在所述转轴的轴向上位于所述第二极靴和第三极靴之间。

6、所述第三极靴和第四极靴在所述转轴的轴向上间隔布置，所述第三极靴和第四极靴分别套设在所述转轴上，所述第三极靴的内周面与所述转轴的外周面相接触，所述第三极靴的外周面没有极齿，所述第三极靴的外周面与所述外壳的内周面在所述转轴的径上间隔布置以形成第二极小间隙，所述第三极靴不起密封作用，只起导磁作用。所述第四极靴的内周面与所述转轴的外周面相接触，且通过焊接一体化，所述第四极靴的外周面设有多个第二极齿，所述第二极齿的外周面与所述外壳的内周面在所述转轴的径向上间隔布置以形成第二密封间隙，多个所述第二极齿在所述第四极靴的轴向上间隔布置，所述第四密封间隙内吸附有磁性液体。所述永第二磁体环绕在所述转轴上，所述第二永磁体在所述转轴的轴向上位于所述第三极靴和第四极靴之间。

7、所述第一极靴、所述第一永磁体、所述第二极靴与所述第一半轴构成第一级磁性液体密封结构。所述第三极靴、所述第二永磁体、所述第四极靴与所述第二半壳构成第二级磁性液体密封结构。采用两级磁性液体密封结构保证密封效果，延长泄漏通道。所述两级磁性液体密封结构在所述转轴的径向上方向相反，保证能够装配和拆卸。

8、根据本发明实施例的磁性液体密封装置，密封组件设置在超高真空侧与全部的轴承之间，即轴承已经处于超高真空环境的外部，轴承中挥发的润滑油将无法进入到超高真空侧，因而解决了超高真空环境容易被污染的问题；本发明没有使用橡胶o型圈，不存在橡胶密封圈的质损问题，不仅可以满足超高真空环境的极限真空度高、漏率低、气体渗透率低、抽气速率快、无真空污染等要求，还可以保证长时间可靠的密封。

9、在一些实施例中，所述转轴存在轴环，所述轴环与所述第四极靴右端面相接触，通过轴环对所述左轴承内圈进行轴向固定。

10、在一些实施例中，所述第二套筒与所述外壳相连且套设在所述转轴上，所述第二套筒在所述转轴的轴向上位于所述左轴承和所述右轴承之间。

11、在一些实施例中，所述转轴的轴段上存在螺纹，所述圆螺母通过螺纹与所述转轴相连。所述端盖通过螺栓与所述外壳相连，通过所述端盖对所述右轴承外圈进行轴向固定，通过所述圆螺母对所述右轴承内圈进行轴向固定。

技术特征：

1.一种超高真空磁性液体密封装置，其特征在于，该密封装置包括：

2.根据权利要求1所述的一种超高真空磁性液体密封装置，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种超高真空磁性液体密封装置，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的一种超高真空磁性液体密封装置，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的一种超高真空磁性液体密封装置，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的一种超高真空磁性液体密封装置，其特征在于：

技术总结
本发明涉及机械工程密封技术领域，适用于超高真空环境的密封。本发明的超高真空磁性液体密封装置，属于机械工程密封领域。构成该装置包括外壳、转轴，第一套筒，两级磁性液体密封结构。所述装置没有橡胶O形圈。所述密封组件设置于超高真空侧与全部所述轴承之间。所诉外壳左边是非导磁的，右边是导磁的，两部分焊接在一起。所述转轴左边是导磁的，右边是非导磁的，两部分焊接在一起。所诉第一极靴与所诉外壳相连并通过焊接一体化。所诉第二极靴与所诉外壳相连且没有极齿，并与所诉转轴之间存在极小间隙。所诉第三极靴与所诉转轴相连且没有极齿，并与所诉外壳之间存在极小间隙。所诉第二极靴与第三极靴只起导磁作用。所诉第四极靴与所诉转轴相连并通过焊接一体化。本发明的超高真空用磁性液体密封装置具有密封可靠、极限真空度高、漏率低、气体渗透率低、无真空污染等优点。

技术研发人员：李德才,陈体健,王志斌,刘丽芬
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12