[發明專利]一種長壽命輕質化的磁流體動密封裝置

在審

• 申請號: 202110333014.5
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113074253A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 李海慶;王浩;張浩強;王啟民;陳桂弟
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: F16J15/43
• 分類號: F16J15/43
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 余勝茂

本發明公開了一種長壽命輕質化的磁流體動密封裝置。它包括殼體、轉軸、永磁體和極靴，極靴設于殼體內壁的永磁體的兩側；極靴的外圓周與殼體的內壁密封連接，極靴的內圓周與轉軸的外表面之間具有間隙，間隙內填充有磁流體；轉軸采用鈦合金材料，減輕了裝置的整體重量，轉軸的外表面與極靴的內表面設有耐磨導磁涂層。通過轉軸與極靴表面的耐磨導磁涂層，本裝置可形成高密度磁感應線回路，將磁流體穩定可靠地限制在轉軸與極靴間隙處，增強了整個裝置的密封性能；耐磨導磁涂層可最大程度降低工作時的能量損耗，避免裝置在高速轉動時極靴和轉軸的表面磨損，提高了結構可靠性和壽命。

技術領域

本發明屬于涉及一種密封裝置，尤其是指一種長壽命、輕質化的磁流體動密封裝置。

背景技術

現有的磁流體密封結構一般包括帶中空腔的殼體，轉軸，轉軸和殼體之間設置永磁體和極靴進行磁流體密封。其轉軸材料多為質量較大的鋼種，對于航空飛行器來說，飛行器的自重是主要的影響因素，材料的輕質化對航空件的影響最大，實現材料輕質化有利于飛行器更安全高效地完成飛行任務。因此，采用鈦合金材料作為磁流體密封主要材料可以實現航空航天輕質化改造。但是鈦合金材料作為轉軸的磁流體密封結構存在如下缺陷：1、導磁性能差，無法形成磁力線回路以將磁流體穩定在密封間隙處，造成磁流體泄露，影響密封性能；2由于鈦合金材料在長期服役過程中表面硬度低，將會過快地產生磨損，導致徑向間隙增大，削弱了其間的磁場梯度，增大壓差力，使得承壓能力降低，最終導致密封失效。

發明內容

本發明的目的在于針對上述問題，提供一種結構簡單、密封性和穩定性高、使用壽命長的輕質化的磁流體動密封裝置。

本發明的目的可采用以下技術方案來達到：

一種長壽命輕質化的磁流體動密封裝置，包括殼體、轉軸和設于殼體內的永磁體以及極靴，所述轉軸可旋轉安裝于殼體上，所述永磁體設于殼體的內壁上，所述極靴設于殼體內壁的永磁體的兩側，極靴內表面設有耐磨導磁涂層；所述極靴的外圓周與殼體的內壁密封連接，極靴的內圓周與轉軸的外表面之間具有間隙，且間隙內填充有磁流體；所述轉軸采用鈦合金材料，且轉軸的外圓周設有耐磨導磁涂層；永磁體產生磁感應線經過極靴、磁流體和耐磨導磁涂層而形成高密度磁性回路。

作為一種優選的方案，所述耐磨導磁涂層為梯度涂層結構，涂層層數為1～10層，各層厚度0.05～5mm。

作為一種優選的方案，所述轉軸通過軸承可旋轉安裝于殼體上，所述軸承設為兩個，且永磁體和極靴設于兩個軸承之間。

作為一種優選的方案，所述極靴的外圓周開有環形槽，所述環形槽內安裝有密封圈而將極靴的外圓周與殼體的內壁密封連接。

作為一種優選的方案，所述轉軸為階梯軸，兩個所述軸承分別設于軸肩一側。

作為一種優選的方案，所述極靴的內圓周與轉軸的外圓周之間的距離為1至5mm。

作為一種優選的方案，所述永磁體為軸向充磁型永磁環。

作為一種優選的方案，所述轉軸上相鄰兩級階梯軸之間的半徑差為2～10mm。

作為一種優選的方案，所述軸承為滾珠軸承。

實施本發明，具有如下有益效果：

本發明主要是解決現有磁流體動密封結構因無法實現高密度磁力線回路、轉軸磨損而導致磁流體泄露進而密封失效以及目前磁流體動密封結構質量大等技術問題。本發明的轉軸采用鈦合金材料，大大減輕了整個裝置的整體重量，實現了結構輕質化的目的。通過在轉軸表面熔覆導磁涂層，工作時本裝置可形成高密度磁感應線而將磁流體穩定可靠地限制在轉軸與極靴之間的間隙處，從而增強了整個結構的密封性能；并且導磁涂層具有較低的矯頑力，較高的飽和磁感應強度，以及較高的磁導率，可最大程度降低工作時的能量損耗，提高了結構可靠性，具有結構簡單、密封性和穩定性高、使用壽命長的優點。

附圖說明