一种基于大轴径轴套动平衡磁流体密封装置

本发明涉及磁流体密封，特别是涉及一种基于大轴径轴套动平衡磁流体密封装置。

背景技术：

1、磁流体密封自上世纪用于火箭燃料推送以来，逐渐进入人们的视野。磁流体密封是利用磁流体对磁场具有响应特性的特点，在磁回路的作用下密封间隙中形成“o型液体”密封圈，从而起到密封作用。磁流体密封具有“零泄漏”，使用寿命长、可靠性高、低维修成本、抗干扰能力强等特点，目前广泛应用于航天、电子、化工、机械、能源、环保、医疗等各领域。但随着近年来磁流体密封技术越来越广泛，所需要满足的工况越来越多。众所周知，轴的直径越大，在转动过程中的离心力也就越大，不稳定因素增多，在有限的密封间隙内可能会造成密封表面以及整个密封装置的破坏。

2、因此，亟需设计一种基于大轴径轴套动平衡磁流体密封装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于大轴径轴套动平衡磁流体密封装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现在大轴径磁流体密封中轴套与密封磁流体之间的动压平衡。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于大轴径轴套动平衡磁流体密封装置，包括：

3、旋转轴，侧壁间隙配合安装有轴套；所述旋转轴端部通过驱动环与轴套固定连接；

4、密封外壳，为中空柱状体结构，且一侧为封闭段另一侧与盖板一端密封连接；所述盖板另一端与密封盖密封连接；

5、所述密封外壳封闭段中心开设有通孔；所述旋转轴通过所述通孔伸入所述密封外壳内，使所述轴套、密封外壳和盖板之间形成封闭腔；所述驱动环置于所述密封盖内；

6、第一密封磁回路，设置有至少两条，且等间隔布置于所述封闭腔内；所述第一密封磁回路包括两相邻设置的极靴，两所述极靴之间夹设的永磁铁；所述极靴外侧壁和永磁铁与所述密封外壳内壁抵接；所述极靴内侧壁形成有若干个等间距设置的极齿，所述极齿与轴套外壁之间预留有间隙，所述间隙内填充有磁流体；所述轴套外壁向内开设有螺旋槽；所述磁流体在所述旋转轴转动时沿所述螺旋槽回路运动；

7、第二密封磁回路，用于防止所述磁流体泄漏出所述密闭腔；包括两相邻设置的所述极靴和永磁铁；至少一所述极靴的所述极齿之间填充有密封料。

8、所述密封外壳密封端向内挖设形成有缓冲槽，所述密封外壳密封端端面与所述极靴侧壁贴合；所述轴套端面与所述缓冲槽底面贴合；所述缓冲槽、轴套侧壁和极靴之间形成有压力缓冲腔。

9、优选的，所述轴套端面与所述缓冲槽底面贴合处采用石墨加工工艺。

10、所述第一密封磁回路贴近所述密封外壳密封端设置，所述第一密封磁回路还包括弱永磁体；所述弱永磁体与所述永磁铁处于同一端面，且磁极设置方向与所述永磁铁相同；所述弱永磁体安装于所述轴套内侧壁；

11、优选的，所述第二密封磁回路贴近所述盖板设置。

12、优选的，所述螺旋槽自所述密封外壳密封端端面向所述盖板旋入；所述螺旋槽自所述封闭腔延伸至盖板内壁；

13、所述极齿与所述螺旋槽底端错位设置，使所述磁流体活动回路不封闭。

14、优选的，所述极靴和永磁铁均为环状结构，所述永磁铁外壁与所述极靴外壁平齐。

15、优选的，所述密封料为环氧树脂。

16、优选的，所述密封外壳的封闭端面安装有第一o型密封圈；所述密封外壳与盖板连接处设置有第三o型密封圈，且所述密封外壳与盖板之间，和盖板与密封盖之间通过双头螺柱和螺母紧固连接；所述盖板与密封盖连接处设置有第二o型密封圈。

17、优选的，所述驱动环端面上等间距布置有若干个螺钉，所述螺钉分别固定安装在所述旋转轴和轴套上。

18、优选的，所述密封外壳上还设置有冷却组件，所述密封外壳外壁开设有进水口和出水口；所述密封外壳内设置有冷却回路，所述冷却回路分别与进水口和出水口连通。

19、本发明公开了以下技术效果：本发明能够显著提升在大轴径密封的动压性能，改善密封间隙内的压力平衡关系，拓展磁流体密封的使用范围；在有限的轴向空间内采用螺旋槽结构以提高磁流体密封装置耐压性能；并且该密封装置还拥有极靴内衬密封料结构，该结构能有效改善磁回路的磁阻影响，显著延长磁流体密封装置使用寿命。

技术特征：

1.一种基于大轴径轴套动平衡磁流体密封装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于大轴径轴套动平衡磁流体密封装置，其特征在于：所述密封外壳(3)密封端向内挖设形成有缓冲槽，所述密封外壳(3)密封端端面与所述极靴(6)侧壁贴合；所述轴套(2)端面与所述缓冲槽底面贴合；所述缓冲槽、轴套(2)侧壁和极靴(6)之间形成有压力缓冲腔(24)。

3.根据权利要求2所述的一种基于大轴径轴套动平衡磁流体密封装置，其特征在于：所述轴套(2)端面与所述缓冲槽底面贴合处采用石墨加工工艺。

4.根据权利要求1所述的一种基于大轴径轴套动平衡磁流体密封装置，其特征在于：所述第一密封磁回路(7)贴近所述密封外壳(3)密封端设置，所述第一密封磁回路(7)还包括弱永磁体(22)；所述弱永磁体(22)与所述永磁铁(9)处于同一端面，且磁极设置方向与所述永磁铁(9)相同；所述弱永磁体(22)安装于所述轴套(2)内侧壁；

5.根据权利要求1所述的一种基于大轴径轴套动平衡磁流体密封装置，其特征在于：所述螺旋槽(20)自所述密封外壳(3)密封端端面向所述盖板(17)旋入；所述螺旋槽(20)自所述封闭腔延伸至盖板(17)内壁；

6.根据权利要求1所述的一种基于大轴径轴套动平衡磁流体密封装置，其特征在于：所述极靴(6)和永磁铁(9)均为环状结构，所述永磁铁(9)外壁与所述极靴(6)外壁平齐。

7.根据权利要求1所述的一种基于大轴径轴套动平衡磁流体密封装置，其特征在于：所述密封料为环氧树脂(10)。

8.根据权利要求1所述的一种基于大轴径轴套动平衡磁流体密封装置，其特征在于：所述密封外壳(3)的封闭端面安装有第一o型密封圈(4)；所述密封外壳(3)与盖板(17)连接处设置有第三o型密封圈(18)，且所述密封外壳(3)与盖板(17)之间，和盖板(17)与密封盖(14)之间通过双头螺柱(11)和螺母紧固连接；所述盖板(17)与密封盖(14)连接处设置有第二o型密封圈(13)。

9.根据权利要求1所述的一种基于大轴径轴套动平衡磁流体密封装置，其特征在于：所述驱动环(16)端面上等间距布置有若干个螺钉(15)，所述螺钉(15)分别固定安装在所述旋转轴(1)和轴套(2)上。

10.根据权利要求1所述的一种基于大轴径轴套动平衡磁流体密封装置，其特征在于：所述密封外壳(3)上还设置有冷却组件，所述密封外壳(3)外壁开设有进水口(5)和出水口(19)；所述密封外壳(3)内设置有冷却回路，所述冷却回路分别与进水口(5)和出水口(19)连通。

技术总结
本发明公开一种基于大轴径轴套动平衡磁流体密封装置，涉及磁流体密封技术领域，包括旋转轴，侧壁安装有轴套；旋转轴端部通过驱动环与轴套固定连接；旋转轴通过通孔伸入密封外壳内，使轴套、密封外壳和盖板之间形成封闭腔；第一密封磁回路，设置有至少两条，且等间隔布置于封闭腔内；第一密封磁回路包括两相邻设置的极靴和两极靴之间夹设的永磁铁；第二密封磁回路，用于防止磁流体泄漏出密闭腔。本发明能够显著提高在大轴径密封的动压性能，改善密封间隙内的压力平衡关系，拓展磁流体密封的使用范围；在有限的轴向空间内采用螺旋槽结构以提高磁流体密封装置耐压性能。

技术研发人员：李文江,朱维兵,梁肖,王凤麟,颜招强,王和顺
受保护的技术使用者：西华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22