[发明专利]一种磁性液体密封装置

说明书

本发明的一种磁性液体密封装置，属于机械工程密封技术领域。该装置包括：壳体、转轴、左轴承、左隔磁环、左密封圈、左极靴、永磁体、右极靴、右密封圈、右隔磁环、右轴承、端盖、极齿、转轴外圆面凹坑。所述壳体具有容腔，所述转轴固定于壳体并贯穿容腔，转轴的外圆面与极齿相对处加工有凹坑，磁性液体吸附于极靴和转轴之间，通过凹坑强化传热，凹坑通过转轴外圆面的下陷，破坏磁性液体的边界层，导致磁性液体在凹坑处产生涡流，加快了通过对流方式热量传递的速率，从而加快散热。

技术领域

本发明属于机械工程密封技术领域，具体涉及一种磁性液体密封装置。

背景技术

凹坑强化传热是一种高效的强化传热和冷却技术，当流体流经凹坑表面时，由于边界层的分离作用，湍动能增加，流体在凹坑后形成涡流，涡流一旦形成就向管中心移动并逐渐扩大，形成旋涡，旋涡增大了边界层内流体的混合和扰动作用，使传热系数大大提高。相对于光滑壁面，凹坑的换热可增强2～3倍，且流体的流动阻力不会明显增大。

磁性液体密封装置利用磁性液体对磁场的响应特性，把磁性液体注入由永磁体、极靴和转轴所构成的导磁回路的间隙中，形成数个“O”形密封环，起到密封作用。磁性液体密封装置由于具有零泄漏、长寿命、可靠性高等优点被越来越多行业所使用。然而，磁性液体密封装置用于高线速度或者高温场合时，会由于磁性液体温度较高而使磁性液体密封装置的耐压能力和使用寿命下降，因此，必须采取措施来增强磁性液体密封装置的传热。传统的磁性液体密封装置通过额外增设水冷、风冷设备来解决散热问题，但是整体结构复杂，密封装置的尺寸加大，加工和安装难度增加，磁性液体密封装置的稳定运行依赖冷却设备的正常运行。现有的磁性液体密封装置如公开号为CN112112975A的专利所述，这种冷却方式虽然避免了前面所述磁性液体密封水冷、风冷装置存在的缺点，但是开设散热孔会显著降低轴的抗弯和抗扭能力，同时帕尔贴制冷受功率和尺寸的限制要满足大直径的磁性液体旋转密封时成本过高。为了不依赖额外的冷却设备，降低结构的复杂程度，加强磁性液体密封装置的传热，提出一种使用凹坑强化传热的磁性液体密封装置。

发明内容

本发明的目的是利用凹坑强化传热，提供一种能使磁性液体在凹坑处形成涡流，加快转轴与磁性液体间的热量传递，从而加快散热的磁性液体密封装置。

本发明采用的技术方案是：

一种磁性液体密封装置，其特征在于，该装置包括：壳体(1)、转轴(2)、左轴承(3)、左隔磁环(4)、左密封圈(5)、左极靴(6)、永磁体(7)、右极靴(8)、右密封圈(9)、右隔磁环(10)、右轴承(11)、端盖(12)、极齿(13)、凹坑(14)；

构成该装置各部分之间的连接：所述做左密封圈(5)安装在左极靴(6)外环面的环形凹槽内；所述右密封圈(9)安装在右极靴(8)外环面的环形凹槽内；转轴(2)外圆面与极齿(13)相对处沿周向加工有具有强化散热作用的凹坑(14)；

将左轴承(3)、左隔磁环(4)、左极靴(6)、永磁体(7)、右极靴(8)、右隔磁环(10)、转轴(2)、依次安装到壳体(1)中；左极靴(6)和右极靴(8)内圆面加工有极齿(13)；向转轴(2)外圆面与左极靴(6)和右极靴(8)内圆面的极齿(13)之间的密封间隙注入磁性液体；将右轴承(11)安装到壳体(1)中，端盖(12)与壳体(1)之间是螺纹连接，将端盖(12)旋入壳体(1)中，压紧左轴承(3)左隔磁环(4)、左极靴(6)、永磁体(7)、右极靴(8)、右隔磁环(10)、和右轴承(11)；左轴承(3)和右轴承(11)的内圈夹紧转轴(2)的左右两轴肩，为转轴(2)提供轴向定位；永磁体(7)沿轴向方向充磁。

其中，左极靴(6)、右极靴(8)和转轴(2)均为导磁材料，壳体(1)为不导磁材料；凹坑(14)在转轴(2)外圆面上沿周向排列，在转轴(2)外圆面上，保证任一极齿(13)相对处加工有凹坑(14)。

其中，凹坑(14)形状为球面，半径为3～15mm，深度为3～10mm。