发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单且易于装配的可用于端面密封的磁密封装置，它通过软磁材料的改进，使磁密封装置具有结构元件少、结构简单、安装方便、占用空间小等特点，其密封效果好、寿命长，适用于多种工况条件。

为实现上述目的，本发明的提供了如下技术方案：

一种容易装配的磁密封装置，用于实现密封基座和转动轴之间的端面密封，包括同轴设置的硬磁环5和软磁环4，所述软磁环4采用磁致应变材料制备；硬磁环5安装在密封基座内部，硬磁环5与密封基座的接触面之间安装有第一密封圈1，软磁环4安装在转动轴外部，软磁环4与转动轴的接触面之间安装有第二密封圈3，硬磁环5和软磁环4之间的接触面安装有碳石墨环2。

所述软磁环4在硬磁环5的磁力作用下发生变形，软磁环4发生膨胀变形，促使第二密封圈3与转动轴更紧密的接触，从而提高密封效果，尤其是无端面压力时的密封效果。

所述硬磁环5和软磁环4的内径尺寸为32±5mm，外径尺寸40±5mm，高度5±1mm，硬磁环5和软磁环4间相互作用的磁力为15N～28N。

所述碳石墨环2设置在软磁环4与硬磁环5相对的端面，使得软磁环与硬磁环之间具有0.1～1mm的间隙。

硬磁环5的外部圆柱面开有容纳第一密封圈1的沟槽；软磁环4的内部圆柱面开有容纳第二密封圈3的沟槽，软磁环4与硬磁环5相对的端面开有容纳碳石墨环2的沟槽。

所述硬磁环5材料选自以下永磁材料：钕铁硼合金、钐钴合金、铝镍钴合金、铁钴钒合金。

所述硬磁环5采用二极、四极或偶数多极方式充磁，硬磁环5选用的材料的最大磁能积为10～35kJ/m³。

软磁环4材料选自以下具有磁致应变效应的软磁合金：铁镍合金、铁铝合金、铁镓合金、铁钴合金等。

根据所述的容易装配的磁密封装置的使用方法，用于实现密封基座和转动轴之间的端面密封，该磁密封装置包括安装在密封基座上的硬磁环5和安装在转轴上的软磁环4，软磁环4采用磁致应变材料制备；硬磁环5和软磁环4间的磁力、软磁环4的磁致形变参数，通过硬磁环5和软磁环4的材料种类、外形尺寸、充磁方式等参数进行调整，满足不同工况条件的需求。

将软磁环4安装到转动轴或取下时，消除硬磁环5的磁场作用，使软磁环4变形消失。

在安装该磁密封装置时，先将软磁环安装到转动轴，调节好位置后，再安装硬磁环并靠近软磁环，此时软磁环在硬磁环作用下产生膨胀变形，第二密封圈3与转轴紧密接触；在取下该装置时，先取下硬磁环5消除磁场对软磁环4的作用，使无变形的软磁环4顺利从转动轴取下。

本发明的有益技术效果在于：

与现有技术的磁密封结构相比，本发明的技术方案对采用的软磁环4进行了改进，即采用具有磁致伸缩效应的软磁材料制作软磁环4，此类软磁材料包括铁镍合金、铁铝合金、铁镓合金等。这样，软磁环在硬磁环的磁力作用下产生磁致伸缩效应使得软磁环膨胀变形，这种变形可使软磁环与转动轴的接触更为紧密，从而有效提高密封效果。

本发明采用具有磁致伸缩效应的软磁材料制备的磁密封装置，具体有如下优势：首先，此类软磁材料具有软磁性能，即可以在硬磁材料的磁场作用下与硬磁材料紧密接触并具有一定的吸附力，该吸附力使硬磁环5与碳石墨环2的端面紧密贴合实现密封；其次，此类软磁材料具有磁致伸缩效应，即可以在硬磁材料的磁场作用下发生变形(该变形与硬磁材料的种类、尺寸、充磁方式等相关)，该变形的产生有利于软磁环4与转动轴的密封，可以进一步提高密封效果；最后，消除硬磁环5的磁场作用时的软磁环4变形消失，可以方便的将软磁环4从转轴上安装或取下，是本发明的另一优点。在安装时先安装软磁环，此时软磁环未受到磁场作用可以轻松安装在转动轴上。调节好位置后，将硬磁环靠近软磁环，此时软磁环在硬磁环作用下产生膨胀变形，第二密封圈3与转动轴紧密接触。如果要取下装置，先取下硬磁环5即可消除磁场对软磁环4的作用，软磁环4无变形可使其顺利从转轴取下。

另外还有：

首先，利用磁密封装置的硬磁环5与软磁环4间的磁性相互作用力使两部分吸合在一起，工作过程中软磁环上的碳石墨环2可以在主轴高转速运转过程中形成具有一定厚度的气膜，阻止被密封的流体泄露，从而达到密封效果。其次，所选用的软磁环4具有磁致伸缩性能，在硬磁环5的磁场作用下能够产生磁致形变，在该磁致形变的作用下可使软磁环4、第二密封圈3与轴之间的配合更为紧密，进一步提高磁密封装置的密封效果。最后，所采用的碳石墨复合材料制成的碳石墨环2具有高强度、耐高温、导热性好等性能优势，而特定尺寸的碳石墨环2嵌入软磁环4中可进一步提高装置的可靠性，更好地满足极端工况条件下的密封需求。