带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封装置
阅读说明：本技术 带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封装置 (Magnetic fluid sealing device with axial through hole structure magnetic source ) 是由 刘嘉伟 李德才 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封,包括外壳、左极靴环、右极靴环和永久磁铁环。本发明解决了磁性液体密封常用的环形磁体存在的数据收集、定位、连通、永久磁铁环难加工等难题,工程中可以在通孔处放置数据监测装置,例如温度传感器、速度传感器等以便进行数据收集；或在通孔处加工螺纹,从而满足环形磁体的固定需要,使得该磁性液体密封一方面很好的解决了工程上存在的上述问题,另一方面使永久磁铁结构变轻,减轻转轴的负荷。(The invention relates to a magnetic fluid seal with a magnetic source of an axial through hole structure. The invention solves the problems of data collection, positioning, communication, difficult processing of the permanent magnet ring and the like of the common annular magnet for sealing magnetic liquid, and can place a data monitoring device, such as a temperature sensor, a speed sensor and the like, at the through hole in the engineering so as to collect data; or the through hole is processed with screw thread, thereby satisfying the fixing requirement of the annular magnet, on one hand, the magnetic liquid seal well solves the problems existing in engineering, on the other hand, the permanent magnet structure becomes light, and the load of the rotating shaft is lightened.)
技术领域
本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封装置。
背景技术
磁流体密封是利用永磁体在密封间隙内产生磁场力将磁流体牢牢固定在密封间隙内，抵抗两侧的压差，从而达到密封的效果。
在一些密封场合除了需要对密封舱和外界环境进行密封之外，还存在着磁性液体的添加、数据收集、定位、连通的问题，参考机械工程领域，首先想到的办法是在永久磁铁环上加工连通通孔，但因为永久磁铁环上的通孔结构会对磁性液体密封装置的耐压能力造成一定程度的削弱，且常用的铷铁硼磁铁是难加工的脆硬材料，对它的过度加工容易导致永久磁铁环发生断裂，因此磁性液体密封从未有过类似结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封装置，通孔结构可以作为工作时磁场、温度、速度测量装置的放置位置和磁性液体的添加通道，还可以加工螺纹，既减轻了密封装置的重量，减轻了对转轴的负荷，又解决现有密封装置存在着的磁性液体的添加、数据收集、定位、连通的问题。
本专利针对大量磁性液体密封算例进行了有限元仿真，对仿真结果进行分析，提出了通孔结构的尺寸和位置的合理设计方案。
本发明的技术方案如下：所述的一种带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封，包括外壳、左极靴环、右极靴环和永久磁铁环；所述的左极靴环、右极靴环和永久磁铁环设于外壳的内壁上，左极靴环、右极靴环的内圆面和轴轴段的外圆面之间留有间距；所述的左极靴环、右极靴环的内圆面上设有极齿，所述的极齿沿径向向轴轴段的外圆面延伸，与之留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封。所述的永久磁铁环使用烧结钕铁硼制成，其上开有轴向连通通孔，当通孔直径大于永久磁体环的径向宽度的三分之二时，耐压值会出现明显的下降，该材料属于难加工的脆硬材料，通孔尺寸过大会导致加工困难，永久磁铁环易断裂，为使磁性液体密封能够提供足够的耐压值，应将连通通孔设置于远离永久磁体轴向边缘处，连通通孔直径要小于永久磁体环的轴向长度的三分之二。
所述的带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封，其特征在于：所述轴的轴段的外圆面设有的极齿的数量为4～10个。
所述的带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封，其特征在于：所述的极齿与左极靴环和右极靴环的内圆面之间的间隙的大小为0.05～3mm。
所述的带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封，其特征在于：所述的永久磁铁环为轴向充磁型永久磁铁环。
所述的带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封，其特征在于：所述的左极靴环、右极靴环的外圆面上设有环槽，所述的环槽内设有密封圈。
所述的带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封，其特征在于：还包括左隔磁环、右隔磁环；所述的左隔磁环和右隔磁环设于壳体的内壁上，左隔磁环位于左极靴环的左侧，右隔磁环隔磁环位于右极靴环的右侧。
所述的带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封，其特征在于：还包括左轴承和右轴承，所述的左轴承和右轴承分别套装于轴上，所述的左轴承设于左隔磁环左侧，与左隔磁环接触；所述的右轴承设于右隔磁环的右侧，与右隔磁环接触。
本发明使用的是左极靴环、永久磁铁环和右极靴环依次设于外壳的内壁上的经典磁性液体密封结构，使永久磁铁环的磁力线经过极靴和轴形成回路，在极齿的作用下，通过对左极靴环、永久磁铁环和右极靴环结构的设计使永久磁铁环产生的磁力线通过极靴后尽可能的绝大部分经由极齿到达磁性液体成环处，可以极大程度上减少漏磁的发生。通孔设置于远离转轴的位置，其直径小于磁体径向宽度，这样的结构设计能够保证磁性液体密封有足够的耐压值。
附图说明
图1为本发明实施例提供的多磁源方型磁流体密封装置的结构示意图；图中各序号标示及对应的名称如下：1-轴、2-外壳、3-左极靴环、4-永久磁铁环、5-轴向连通通孔、6-右极靴环、7-极齿、8-右轴承、9-右隔磁环、10-密封圈、11-左隔磁环、12-右轴承、13-端盖。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，所述的一种带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封，包括外壳、左极靴环、右极靴环和永久磁铁环；所述的左极靴环、右极靴环和永久磁铁环设于外壳的内壁上，左极靴环、右极靴环的内圆面和轴轴段的外圆面之间留有间距；所述的左极靴环、右极靴环的内圆面上设有极齿，所述的极齿沿径向向轴轴段的外圆面延伸，与之留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封。所述的永久磁铁环使用烧结钕铁硼制成，其上开有轴向连通通孔，当通孔直径大于永久磁体环的径向宽度的三分之二时，耐压值会出现明显的下降，该材料属于难加工的脆硬材料，通孔尺寸过大会导致加工困难，永久磁铁环易断裂，为使磁性液体密封能够提供足够的耐压值，应将连通通孔设置于远离永久磁体轴向边缘处，连通通孔直径要小于永久磁体环的轴向长度的三分之二。
所述的带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封，其特征在于：所述轴轴段的外圆面设有的极齿的数量为4～10个。
所述的带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封，其特征在于：所述的极齿与左极靴环和右极靴环的内圆面之间的间隙的大小为0.05～3mm。
所述的带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封，其特征在于：所述的永久磁铁环为轴向充磁型永久磁铁环。
所述的带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封，其特征在于：所述的左极靴环、右极靴环的外圆面上设有环槽，所述的环槽内设有密封圈。
所述的多磁源方型磁流体密封装置，其特征在于：还包括左隔磁环、右隔磁环；所述的左隔磁环和右隔磁环设于壳体的内壁上，左隔磁环位于左极靴环的左侧，右隔磁环隔磁环位于右极靴环的右侧。隔磁环位于右极靴环的右侧。
所述的带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封，其特征在于：还包括左轴承和右轴承，所述的左轴承和右轴承分别套装于轴上，所述的左轴承设于左隔磁环左侧，与左隔磁环接触；所述的右轴承设于右隔磁环的右侧，与右隔磁环接触。
所述的带有轴向通孔结构磁源的磁流体密封，其特征在于：所述的永久磁铁环上开有轴向连通通孔，为保证磁性液体密封装置的耐压能力，原则上连通通孔尺寸不大于永久磁体环的径向宽度，通孔具体方案还应根据密封耐压需要通过仿真或者实验的方法来确定通孔直径。