[發明專利]一種磁流體軸密封裝置

無效

• 申請號: 201210009423.0
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102537367A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 趙修臣;王玉鋒;劉穎;李紅;溫術來
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F16J15/43
• 分類號: F16J15/43;F16J15/54
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;張利萍

技術領域

本發明涉及一種磁流體軸密封裝置，具體地說，涉及一種可以自動調整被密封轉軸與密封極齒環之間的同軸度的磁流體軸密封裝置，屬于磁流體密封技術領域。

背景技術

磁流體，又稱磁性液體、鐵磁流體或磁液，是一種新型的功能材料，它既具有液體的流動性又具有固體磁性材料的磁性，是由直徑為納米量級(10納米以下)的磁性固體顆粒、基載液(也叫媒體)以及界面活性劑三者混合而成的一種穩定的膠狀液體。磁流體在靜態時無磁性吸引力，當外加磁場作用時，才表現出磁性，在實際中有著廣泛的應用，可應用于各種苛刻條件的磁流體密封。當磁流體注入磁場的間隙時，它可以充滿整個間隙，形成一種“液體的O型密封圈”，從而實現對被密封介質的磁流體密封。磁流體密封具有密封件之間無固體摩擦、密封件使用壽命長、可實現零泄漏等優點，其中，最主要的應用之一是用于對轉軸的密封，如真空密封(離子注入機、X射線衍射儀等)、氣體密封(X射線管、CO₂激光器等)、液體密封(深水泵、艦船螺旋推進器軸等)以及防塵密封(紡織機械、計算機硬盤等)等。

現有常規使用的磁流體軸密封裝置如圖1所示(李德才.磁性液體理論及應用[M].北京：科學出版社，2003.347-349.)，所述裝置主要由轉軸、非導磁金屬殼、磁極、永磁體、磁流體和橡膠圈組成。其中，兩個環形的磁極由均由導磁材料制成，磁極內側圓周上加工有密封極齒。在所述磁流體軸密封裝置中，非導磁金屬殼用于固定磁流體軸密封裝置的各個組成部件，以及將磁流體軸密封裝置緊固到需要密封的器件開口處；磁極、永磁體和磁流體設在非導磁金屬殼與被密封的轉軸之間；轉軸軸向貫穿非導磁金屬殼、磁極和永磁體；兩個磁極圍繞轉軸分別位于非導磁金屬殼兩端，之間設有一個提供磁場的環形永磁體，轉軸與兩個磁極的密封極齒之間有環形密封間隙，磁流體分布在環形密封間隙內，永磁體形成的磁場通過轉軸、密封極齒及二者之間的環形密封間隙形成一個閉合磁回路，使磁流體充滿環形密封間隙，在磁場作用下，磁流體被定位在環形密封間隙處，從而實現對液體、氣體等的軸密封；磁極與非導磁金屬殼之間的間隙以及非導磁金屬殼與被密封器件開口接觸部位之間的間隙分別用橡膠圈密封。

就磁流體軸密封而言，轉軸與密封極齒之間的環形密封間隙大小對磁流體軸密封的承壓能力具有重要的意義。這是因為環形密封間隙的略微增大將導致環形密封間隙處的漏磁明顯增加，使磁場對環形密封間隙內充填的磁流體的磁吸引力降低，從而導致磁流體軸密封承壓值降低。由于磁流體軸密封承壓值對環形密封間隙大小十分敏感，如所述環形密封間隙增大0.1mm可使磁流體軸密封承壓值降低10％以上，因此，環形密封間隙的少許增大就會導致磁流體軸密封承壓值的明顯下降。為保證磁流體軸密封具有足夠的承壓值，對于在使用中要求具有較高承壓值的磁流體軸密封裝置，在設計其密封結構時應盡量減小環形密封間隙的徑向尺寸，通常將環形密封間隙的徑向尺寸設計為0.05～0.15mm。然而，較小的環形密封間隙尺寸會給磁流體軸密封裝置各個密封部件的加工和安裝帶來很大的不便，既要增加密封部件機械加工的精度，同時還要提高密封部件的安裝精度。因為當由于加工和安裝精度不高導致轉軸與密封極齒之間存在較明顯的不同軸而偏心時，將使環形密封間隙徑向尺寸在轉軸的周向上分布不均而造成環形密封間隙在轉軸一側的徑向尺寸明顯增大，另一側的徑向尺寸減小。環形密封間隙徑向尺寸明顯增大會造成磁流體軸密封承壓值明顯降低，同時，密封間隙徑向尺寸減小還極易造成轉軸與密封極齒之間產生剛性接觸導致剛性磨損，使環形密封間隙徑向尺寸明顯增大，從而引起磁流體軸密封承壓能力降低。為避免上述問題的出現，有時不得不犧牲磁流體軸密封的承壓能力而將環形密封間隙設計得較大。所以，在應用磁流體軸密封技術時，如何盡量減小環形密封間隙徑向尺寸在轉軸周向上的分布不均和避免轉軸與密封極齒之間產生剛性磨損一直是磁流體軸密封裝置結構設計、加工和安裝過程中亟需解決的問題。

發明內容

針對現有常規使用的磁流體軸密封裝置存在的問題，本發明的目的在于提供一種磁流體軸密封裝置，所述裝置可以自動調整轉軸與密封極齒之間的同軸度，減小環形密封間隙徑向尺寸在轉軸周向上的分布不均和避免轉軸與密封極齒之間產生剛性接觸磨損，降低密封部件加工和安裝的精度要求。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。