[发明专利]一种阶梯轴式磁流体密封装置

说明书

本发明公开了一种阶梯轴式磁流体密封装置，包括轴、外壳、密封圈、极靴、磁流体和永磁体，轴穿过并延伸至外壳的两端之外，轴包括有位于外壳内的阶梯轴部分，阶梯轴部分的中间阶梯直径最大，左右两侧的阶梯的直径依次递减，相邻阶梯采用圆台过渡，阶梯轴部分具有多个平行于轴的轴线的圆柱侧面和多个关于轴线对称的圆台侧面，外壳的内表面设置有至少两个极靴，相邻两个极靴之间设置有环状的永磁体，极靴具有向圆柱侧面凸出的径向极齿和向圆台侧面凸出的斜面极齿，径向极齿和圆柱侧面之间和斜面极齿和圆台侧面之间设有磁流体。本发明使得磁流体密封耐压能力大大增强，克服现有密封装置无法实现高速重载等特殊工况下高密封性能要求的难题。

技术领域

本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种可在高速重载工况下保持良好密封性能的阶梯轴式磁流体密封装置。

背景技术

作为最具代表性的应用之一，磁流体密封技术的诞生开拓了密封技术的新领域。经过几十年的发展，磁流体密封在性能上实现了高压、零泄漏、无磨损、低功耗，形式上发展成单级、多级、旋转、直线等多种密封结构，功能上囊括了气体、真空、液体等多种密封对象。磁流体密封凭借传统机械密封所无法比拟的密封效果及性能，现己广泛应用于真空密封、有毒气体密封和防尘等特殊密封场合，解决了很多高密封要求的工程问题。当前，最新的纳米磁性流体密封技术在国外已经发展成熟，尤其在磁性流体转轴动密封方面已经得到应用，这使得磁流体密封的技术水平又上了一个新台阶。由此可见，磁流体有着广阔的应用前景，随着相关技术的研究深入，相信其会在更多的未知领域得到开发和应用。

磁流体密封相对于传统的机械密封或填料密封虽有其无泄漏、低磨损等独特优点，但是磁流体密封的耐压能力并不太高，多级密封的密封级数也不能太多。因此，

如何合理设计磁性流体密封结构参数，提高永磁体的利用效率，增强密封耐压能力也是目前磁流体密封技术一项有意义的研究内容。

提高大间隙下磁性流体密封耐压性能的方法之一是通过增加磁流体密封磁路中磁源的数量并改进极靴的形状，如对比文献1(公开号为 CN204805552U的专利)所述的密封装置和对比文献2(公开号为 CN202074042U的专利)所述的密封装置。尽管以上文献所述的两种密封装置相对普通磁性流体密封性能得到极大的提高，但现有密封结构的密封性能仍有进一步提高的空间。

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；本发明的目的是提供一种梯形轴磁流体密封装置，从而解决现有单磁源磁流体密封装置和多磁源磁流体密封装置存在的耐压性能低的难题，同时减小应力集中，使得该密封技术成功应用于高速重载等领域中。

发明内容

本发明的目的是提供一种阶梯轴式磁流体密封装置，从而解决现有密封装置存在的耐压性能较低的难题，使得该密封技术成功应用于高速重载等领域中。

一种阶梯轴式磁流体密封装置，包括轴、外壳、密封圈、极靴、磁流体和永磁体，其特征在于，所述轴穿过并延伸至外壳的两端之外，所述轴包括有位于所述外壳内的阶梯轴部分，所述阶梯轴部分的中间阶梯直径最大，左右两侧的阶梯的直径依次递减，相邻阶梯采用圆台过渡，所述阶梯轴部分具有多个平行于所述轴的轴线的圆柱侧面和多个关于所述轴线对称的圆台侧面，所述的外壳的内表面设置有至少两个极靴，相邻两个极靴之间设置有环状的永磁体，所述极靴为圆环状结构，所述的密封圈安装在所述极靴的外圆面上的凹槽内，所述极靴具有向所述圆柱侧面凸出的径向极齿和向所述圆台侧面凸出的斜面极齿，所述径向极齿和斜面极齿均为环状，所述径向极齿和圆柱侧面之间和所述斜面极齿和圆台侧面之间为密封间隙，所述密封间隙内设有所述的磁流体。

进一步地，所述极靴的外圆面上的凹槽内设置有密封圈，所述密封圈用于密封极靴外圆面和外壳内表面之间的间隙。

进一步地，所述阶梯轴部分为对称阶梯轴，以中间阶梯为分界，左右对称。