[发明专利]一种磁流体密封

说明书

本发明涉及一种磁流体密封结构，包括外壳、极靴环、导磁环、不导磁环和绕组。本发明提出了一种新型磁流体密封，极靴环之间通过不导磁环焊接连接成一体，磁源部位使用通有可控电流的绕组，绕组放置在两个极靴环之间的冷却水槽处，通过调控绕组通过的电流从而达到对磁流体密封密封间隙处的磁场进行调控的目的，该结构解决了磁流体密封常用的永久磁体磁场强度小、难加工、易退磁和磁场不可控的问题，同时简化了冷却水槽的设计，解决了绕组和磁性液体密封的冷却问题，简化了使用绕组为磁源的磁流体密封结构的设计，使该类磁流体密封在工业上得到成功的应用。

技术领域

本发明属于机械工程密封领域，具体涉及一种磁流体密封。

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，对于以绕组做磁源的磁性液体密封研究较为空白，主要原因是在常规工况条件下，永磁体在密封间隙产生的磁场可以满足部分密封要求，但在一些工业应用中，存在永磁体产生的磁场不能满足需要，此时需要使用以绕组做磁源的磁性液体密封。

在使用以绕组为磁源的磁流体密封场合，对冷却装置的需求很大，水冷是工业应用中效果最好的冷却方式，而一般的以绕组为磁源磁流体密封的水冷装置较为复杂，且由于该类磁流体密封的主要发热部位是绕组线圈，一般磁流体密封常用的冷却装置效果不好，线圈发热严重，轻则温度过高，使磁流体失效，重则烧毁线圈，严重影响磁流体密封的使用。

发明内容

本发明提出了一种磁流体密封，包括外壳、极靴环、导磁环、不导磁环和绕组。本发明提出了一种新型磁流体密封，极靴环之间通过不导磁环焊接连接成一体，磁源部位使用通有可控电流的绕组，绕组放置在两个极靴环之间的冷却水槽处，通过调控绕组通过的电流从而达到对磁流体密封密封间隙处的磁场进行调控的目的，该结构解决了磁流体密封常用的永久磁体磁场强度小、难加工、易退磁和磁场不可控的问题，同时简化了冷却水槽的设计，解决了绕组和磁性液体密封的冷却问题，简化了使用绕组为磁源的磁流体密封结构的设计，使该类磁流体密封在工业上得到成功的应用

本专利针对大量磁流体密封算例进行了有限元仿真，对仿真结果进行分析，得出了绕组匝数与永久磁体的环宽和环厚尺寸的合理设计方案。

本发明的技术方案如下：所述的一种磁流体密封，包括轴、外壳、极靴环、导磁环、绕组和不导磁环；其特征在于：所述的外壳沿径向开有2个直径小于导磁环高度的圆形通孔，圆形通孔位于两个极靴环之间，圆形通孔分别作为冷却水槽的进出水通道，所述的极靴环设于外壳的内壁上，导磁环和绕组设于两个极靴环之间，两个极靴环的底面通过焊接的方式与不导磁环的上下底面组成一个严密的整体；所述的极靴环若数量大于2个，相邻极靴环要通过焊接的方式与不导磁环的组成一个严密的整体；极靴环的内圆面和轴的外圆面之间留有间距；所述的极靴环的内圆面上设有极齿，极齿沿径向向极靴环的内圆面延伸，极靴环的内圆面和轴的外圆面之间留有间隙，该间隙中填充磁流体进行密封，所述的绕组为由铜线绕制而成的圆柱环，所述的导磁环为两个分瓣的半圆柱环拼接而成，导磁环使绕组线圈产生的磁路形成完整磁路，增强了密封间隙的磁场强度；导磁环沿径向开有两个圆形通孔，导磁环上的圆形通孔位置与外壳上的通孔形成连通通道，与绕组的外圆面相接触，绕组引出的导线左侧极靴和端盖的通孔形成的通道与外界相连，通道处使用防水密封胶对冷却水槽进行密封，绕组采用可以输出可调压的恒流直流电电源供电。

所述极靴环的内圆面设有的极齿的数量为4～20个。

所述的轴的外圆面与极靴环的内圆面之间的间隙的大小为0.05～1mm。

所述的轴、极靴环和导磁环为导磁材料制成，绕组为漆包铜线绕制而成，不导磁环为不导磁材料制成。

所述的极靴环的外圆面上设有环槽，环槽内设有O型密封圈，用以防止沿外壳和极靴环之间路径产生泄漏。

所述的一种磁流体密封还包括端盖和轴承，所述的端盖用来保证极靴环和轴承的轴向定位，使得极靴环和轴承与轴具有良好的同轴度。