[发明专利]一种用于同心双轴的磁流体密封结构

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种用于同心双轴的磁流体密封结构，尤其适用于硅片传输机器人真空动密封。

背景技术

磁流体密封具有密封件之间无固体摩擦、密封件使用寿命长、可实现零泄漏等优点。其中，最主要的应用之一是用于对转轴的密封，如真空密封(离子注入机、x射线衍射仪等)、气体密封(x射线管等)、液体密封(深水泵、舰船螺旋推进器轴等)以及防尘密封(纺织机械、计算机硬盘等)等。

提高大间隙下磁性流体密封耐压性能的方法之一是通过改进磁性流体密封结构，如中国专利CN206320304U和CN203348559U所述的密封装置。尽管以上专利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，但其密封性能仍旧达不到真空等特殊工况的高密封性能要求。

磁流体密封是实现硅片传输机器人真空动密封一种有效可行的方法，磁流体密封的结构设计对密封耐压能力的影响较大，合理设计磁流体的密封结构，可以有效地提高密封耐压能力。

现有的最接近的实现硅片传输机器人真空动密封的磁流体密封结构如硕士学位论文《硅片传输机器人磁流体密封的研究与设计》中的图5.2所示，包括带中空腔的外壳、内轴、带有中空腔的外轴，内轴和外轴之间设置永磁体和极靴进行磁流体密封，外轴和外壳之间设置永磁体和极靴进行磁流体密封。极靴内圈设有极齿，相邻极齿之间为齿槽。

该种结构主要存在如下缺陷：

1.在内外轴上，进行磁流体密封的区域段均是光轴段，一旦磁流体发生泄漏，会导致完全泄漏，密封失效。

2.磁流体的密封采用的是单级密封，单个永磁体的供磁能力有限，难以达到真空密封的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供能够一种密封性能好、密封耐压能力强的用于同心双轴的磁流体密封结构。

本发明解决问题的技术方案是：一种用于同心双轴的磁流体密封结构，包括中空的壳体、设置于壳体内腔的内轴及中空的外轴；内轴与外轴通过轴承装配连接，外轴与壳体通过轴承装配连接，所述外轴和内轴均为阶梯轴；

在内轴外表面与外轴内壁之间的径向方向上设有至少一个第一永磁体，每一个第一永磁体两侧分别设有第一极靴；

第一极靴与内轴外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体；

在外轴外表面设有多级阶梯，在外轴外表面与壳体内壁之间的径向方向上设有至少一个第二永磁体，每一个第二永磁体两侧分别设有第二极靴，且每一个第二极靴均正对其中一级阶梯布置；

第二极靴与外轴外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体。

上述方案将这种能够提供两组动力的内、外轴均采用阶梯轴的形式设计，由于有台肩阻挡，一旦失效也不会造成所有磁流体全泄漏，减少了在密封失效时磁性流体的损失，且第一永磁体和第二永磁体相互提供磁源，互相配合增加磁流体密封的可靠性。

具体的，所述轴承设有多个，包括与内轴的台肩抵接的第一轴承和第二轴承、与外轴的台肩抵接的第三轴承和第四轴承；

所述外轴内腔一端设有第一台阶，第一轴承另一端面与该第一台阶抵接，第二轴承通过内端盖压紧密封于外轴内腔；

所述壳体内腔一端设有第二台阶，第三轴承另一端面与该第二台阶抵接，第四轴承通过外端盖压紧密封于壳体内腔；

所述第一轴承和第二轴承分别设置于最外侧的两个第一极靴外侧，第三轴承和第四轴承分别设置于最外侧的两个第二极靴外侧。

优选的，在最外侧的两个第一极靴的外侧面、以及最外侧的两个第二极靴的外侧面上均设有隔磁环。

优选的，所述第一永磁体和第二永磁体数量相同，且数量为2～10 个。

优选的，第一极靴和第二极靴上的齿槽个数为1～15个。

优选的，外轴上相邻两级阶梯之间的高度差为1～20mm。

上述方案中，永磁体的数量、极靴宽度、极靴上齿槽个数、以及阶梯之间的高度差都会影响磁流体的密封性能及密封后的耐压能力。

优选的，外轴外表面设置的阶梯级数与第二极靴数量相同。

优选的，第一极靴与外轴内壁之间通过密封圈密封，第二极靴与壳体内壁之间通过密封圈密封。

本发明将这种能够提供两组动力的内、外轴均采用阶梯轴的形式设计，由于有台肩阻挡，一旦失效磁流体也不会完全泄漏，减少了在密封失效时磁性流体的损失。采用多级密封，增加了导磁能力，相对现有技术大大增加了密封耐压能力，且第一永磁体和第二永磁体相互提供磁源，互相配合增加磁流体密封的可靠性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。