專利名稱：一種磁性液體密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性液體密封技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于各大、中、小型回轉(zhuǎn)體的“核”、“生”、“化”密封防護(hù)、涉水密封、防高空氣壓和氣溫變化以及防霜凍等輕量化要求較高的低轉(zhuǎn)動阻力密封技術(shù)領(lǐng)域，也適用于一般的真空密封和防塵密封等技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磁性液體密封是采用局部強(qiáng)磁場及磁性液體封堵密封間隙的一種先進(jìn)動密封方法，目前的磁性液體密封一般采用套裝結(jié)構(gòu)，主要由極靴環(huán)、永磁環(huán)、導(dǎo)磁軸或?qū)Т怒h(huán)(其轉(zhuǎn)軸一般同時(shí)也起導(dǎo)磁作用)等部件組成，現(xiàn)有磁性液體密封其聚磁結(jié)構(gòu)主要有單側(cè)極齒聚磁結(jié)構(gòu)、對齒型磁性液體動密封結(jié)構(gòu)、多級密封結(jié)構(gòu)、離心式磁性液體密封等等。現(xiàn)有可實(shí)現(xiàn)較高密封壓力的磁性液體密封聚磁結(jié)構(gòu)主要有US 4,527,805、US4,865,334、US 5,092,611、US 5,954,342、US 6,543,782、US6,672,592等專利所提供的多極齒磁性液體密封，US3740060等專利提供的多極齒離心磁性液體密封，還有US3740060、US 4,293,137、US4,478,424、US4,526,381、US4,605,233、US 4,995,622、US 5,100,159等專利所提供的多級背向級聯(lián)的磁性液體密封。這些磁性液體密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雖然在一定程度上使密封性能得到了提高，但是其密封間隙路徑的磁通密度分布梯度并不是很大，只有當(dāng)極齒間的距離較小時(shí)才會在密封間隙路徑的形成較大的磁通密度的分布差異。也就是說當(dāng)密封間隙較大時(shí)，其極齒間隙磁場就會產(chǎn)生發(fā)散現(xiàn)象，密封間隙路徑上存在著大量的無用磁通，使其磁通密度分布差值顯著變小。
當(dāng)然，可以通過增大磁性液體密封聚磁結(jié)構(gòu)的尺寸來滿足大密封間隙的密封性能要求，但是一般來說這會以密封間隙的3次方指數(shù)倍地增加密封結(jié)構(gòu)件的尺寸和重量，這對于一些對結(jié)構(gòu)尺度和重量要求較高的武器系統(tǒng)來說是不可取的。如何在有限的結(jié)構(gòu)空間內(nèi)大幅度提高密封間隙路徑上的強(qiáng)弱相間分布磁場的梯度和變化幅度，對于進(jìn)一步提高磁性液體密封性能及其結(jié)構(gòu)緊湊性是非常重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種疊加式磁性液體密封裝置，通過不同永磁體磁場的疊加，使密封間隙路徑上的無用磁通相互消弱、有用磁通得到有效加強(qiáng)，在密封間隙路徑上獲得變化梯度和幅度較大的強(qiáng)弱相間磁場分布，從而實(shí)現(xiàn)高性能磁性液體動密封；同時(shí)提出制造成本低、便于加工并增加密封結(jié)構(gòu)緊湊性和結(jié)構(gòu)適應(yīng)性的一種磁性液體密封裝置。
本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種磁性液體密封裝置，其包含相對轉(zhuǎn)動的同軸回轉(zhuǎn)體和軸承，在同軸回轉(zhuǎn)體間設(shè)有由若干個(gè)極靴環(huán)和永磁環(huán)相間排列組成的磁極圈，在密封間隙內(nèi)充填有密封介質(zhì)，其特征在于所述的磁極圈為對偶疊層式排列結(jié)構(gòu)，相鄰和鄰近的永磁環(huán)的極性相反。
所述的對偶疊層式排列的磁極圈由內(nèi)、外套裝疊加的外磁極圈和內(nèi)磁極圈組成，直接安裝在同軸回轉(zhuǎn)體之間相互對正排列，外磁極圈由相間排列的2～30個(gè)外極靴環(huán)和外極靴環(huán)數(shù)減去1個(gè)的外永磁環(huán)組成；內(nèi)磁極圈由相間排列的2～30個(gè)內(nèi)極靴環(huán)和內(nèi)極靴環(huán)數(shù)減去1個(gè)的內(nèi)永磁環(huán)組成。
所述的對偶疊層式排列的磁極圈由內(nèi)、外套裝疊加的外磁極圈和內(nèi)磁極圈組成，直接安裝在同軸回轉(zhuǎn)體之間相互對正排列，外磁極圈和內(nèi)磁極圈被安裝在與同軸回轉(zhuǎn)體密封裝配的外非導(dǎo)磁套圈和內(nèi)非導(dǎo)磁套圈之間。
所述的對偶疊層式排列的磁極圈由內(nèi)、外套裝疊加的外磁極圈和內(nèi)磁極圈組成，直接安裝在同軸回轉(zhuǎn)體之間相互對正排列，外極靴環(huán)和內(nèi)極靴環(huán)的密封間隙面上分別設(shè)有外極齒和內(nèi)極齒。
所述的對偶疊層式排列的磁極圈由上、下對接疊加的上磁極圈和下磁極圈對正排列組成，上磁極圈由相間排列的2～10個(gè)上極靴環(huán)和上極靴環(huán)數(shù)減去1個(gè)的上永磁環(huán)組成；下磁極圈由相間排列的2～10個(gè)下極靴環(huán)和下極靴環(huán)數(shù)減去1個(gè)的下永磁環(huán)組成。
所述的對偶疊層式排列的磁極圈由上、下對接疊加的上磁極圈和下磁極圈組成，上磁極圈和下磁極圈為相互錯(cuò)開排列，且相互交叉嵌入，上磁極圈由2個(gè)上極靴環(huán)和1個(gè)上永磁環(huán)組成；下磁極圈由2個(gè)下極靴環(huán)和1個(gè)下永磁環(huán)組成。
所述的對偶疊層式排列的磁極圈由上、下對接疊加的上磁極圈和下磁極圈組成，上磁極圈和下磁極圈為嵌入式排列，上磁極圈由2個(gè)上極靴環(huán)和1個(gè)上永磁環(huán)組成；下磁極圈由1個(gè)下極靴環(huán)組成。
所述的上磁極圈和下磁極圈的接頭處由緊固件固連一體。
所述的上永磁環(huán)和下永磁環(huán)由若干個(gè)永磁片嵌入具有對應(yīng)數(shù)量格孔的橡膠條帶而成。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過不同永磁環(huán)所產(chǎn)生的磁場的疊加，使密封間隙路徑上的有用磁通得到加強(qiáng)而無用磁通得到消弱，大大提高密封間隙路徑上磁通密度分布梯度，充分利用有效的結(jié)構(gòu)空間，大幅度提高大間隙磁性液體密封的密封壓差和抗偏心振動密封能力，特別是通過磁場的反向疊加使密封圈遠(yuǎn)場磁通得到有效消弱，整體結(jié)構(gòu)漏磁場低，不會對周。而且結(jié)構(gòu)輕巧、易于制作、使用方便，成本低廉，可以解決大型回轉(zhuǎn)體磁性液體密封圈加工制造困難、制造費(fèi)用高和使用不方便等實(shí)際問題。


圖1為套裝疊加式實(shí)施例1磁性液體密封結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為密封圈密封間隙路徑磁通密度分布曲線。
圖3為密封圈磁通密度分布等值云圖。
圖4為套裝疊加式實(shí)施例2磁性液體密封結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為套裝疊加式實(shí)施例3磁性液體密封結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為對接疊加式實(shí)施例4磁性液體密封結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為對接疊加式實(shí)施例5磁性液體密封結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為對接疊加式實(shí)施例6磁性液體密封結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為對接疊加式密封帶接頭結(jié)構(gòu)圖(圖6的俯視圖)。
圖10為上、下永磁環(huán)封裝結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合上述附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
一種磁性液體密封裝置，其包括同軸回轉(zhuǎn)體1和5，它們之間的軸承6，在導(dǎo)磁或非導(dǎo)磁的同軸回轉(zhuǎn)體之間設(shè)有由若干個(gè)極靴環(huán)和永磁環(huán)相間排列組成對偶疊層式排列結(jié)構(gòu)的磁極圈，且每個(gè)磁極圈的相鄰和鄰近的永磁環(huán)極性相反，在疊層磁極圈之間的密封間隙8內(nèi)充填有密封介質(zhì)4，并由兩端可卸連接的連接件定位并固定。
實(shí)施例1如圖1～3所示，所述的對偶疊層式排列的磁極圈由內(nèi)、外套裝疊加的外磁極圈7和內(nèi)磁極圈9組成，直接安裝在同軸回轉(zhuǎn)體間，相互對正排列。最佳方案的外磁極圈7和內(nèi)磁極圈9各由6～10個(gè)外、內(nèi)極靴環(huán)和外、內(nèi)極靴環(huán)數(shù)減去1個(gè)的外、內(nèi)永磁環(huán)構(gòu)成。本實(shí)施例1的外磁極圈7由相間排列的6個(gè)外極靴環(huán)3和5個(gè)外永磁環(huán)2組成，構(gòu)成‖N-S‖S-N‖N-S‖S-N‖N-S‖關(guān)系；內(nèi)磁極圈9同樣由相間排列的6個(gè)內(nèi)極靴環(huán)3a和5個(gè)內(nèi)永磁環(huán)2a組成，構(gòu)成‖S-N‖N-S‖S-N‖N-S‖S-N‖關(guān)系，雙層外、內(nèi)磁極圈的外、內(nèi)永磁環(huán)構(gòu)成||N-S||S-N||N-S||S-N||N-S||||S-N||N-S||S-N||N-S||S-N||]]>關(guān)系。通過雙層極靴永磁環(huán)的磁場套裝疊加，使鄰近異性極靴環(huán)之間的間隙磁場得到加強(qiáng)，而使相鄰?fù)詷O靴環(huán)之間的間隙磁場得到消弱。其密封間隙路徑上的磁通密度分布曲線及磁通密度分布等值云圖如圖2和圖3所示，從圖2中可以看到整個(gè)聚磁結(jié)構(gòu)對外漏磁場較低，而對內(nèi)只有在極靴間隙內(nèi)有較強(qiáng)的磁通密度分布，而在永磁環(huán)間隙內(nèi)磁通密度較低，從圖3中可以看到密封間隙路徑磁通密度分布梯度變化非常大，這是實(shí)現(xiàn)良好的磁性液體密封的必要條件。向密封間隙內(nèi)所注入的密封介質(zhì)4就會被約束于六對內(nèi)外極靴環(huán)之間的密封間隙8內(nèi)，實(shí)現(xiàn)磁性液體密封。
實(shí)施例2如圖4所示，是一種帶有非導(dǎo)磁套圈的套裝疊加式，結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同，所不同的是對偶疊層的外磁極圈7和內(nèi)磁極圈9分別通過外非導(dǎo)磁套圈10和內(nèi)非導(dǎo)磁套圈10a、與可相對轉(zhuǎn)動的同軸回轉(zhuǎn)體密封裝配，使其不但可用于非導(dǎo)磁回轉(zhuǎn)體的磁性液體密封，也能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)磁型回轉(zhuǎn)體的磁性液體密封。
實(shí)施例3如圖5所示，其組成與實(shí)施例1基本相同，所不同的是組成對偶疊層的外、內(nèi)磁極圈7和9的外、內(nèi)極靴環(huán)3和3a的密封間隙8面上分別設(shè)有外極齒11和內(nèi)極齒11a，以進(jìn)一步提高密封性能。
實(shí)施例4如圖6所示，是一種極靴相互對正的對接疊加式磁性液體密封，由上磁極圈12和下磁極圈13對正排列組成，安裝在同軸回轉(zhuǎn)體的端面結(jié)合處，最佳方案的上磁極圈12和下磁極圈13各由2～6個(gè)上、下極靴環(huán)和上、下極靴環(huán)數(shù)減去1個(gè)的上、下永磁環(huán)構(gòu)成。本實(shí)施例的上磁極圈12由相間排列的3個(gè)上極靴環(huán)15和2個(gè)上永磁環(huán)14組成，構(gòu)成‖N-S‖S-N‖關(guān)系；下磁極圈13由相間排列的3個(gè)下極靴環(huán)15a和2個(gè)下永磁環(huán)14a組成，構(gòu)成‖S-N‖N-S‖關(guān)系，雙層上、下磁極圈的上、下永磁環(huán)構(gòu)成||N-S||S-N||||S-N||N-S||]]>關(guān)系，其相鄰永磁環(huán)的磁化方向沿徑向反向排列。并形成密封間隙，通過磁場疊加，使相鄰?fù)詷O靴壞之間的間隙磁場得到消弱，而鄰近異性極靴環(huán)之間的間隙磁場得到加強(qiáng)。所注入的密封介質(zhì)4就會被約束于三對上下正對的上、下極靴環(huán)之間的密封間隙8內(nèi)，實(shí)現(xiàn)磁性液體密封。
實(shí)施例5如圖7所示，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例4基本相同，所不同的是上磁極圈12和下磁極圈13為相互錯(cuò)位排列，且相互交叉嵌入的對接疊加方案，上磁極圈12由2個(gè)上極靴環(huán)15和1個(gè)上永磁環(huán)14組成；下磁極圈13由2個(gè)下極靴環(huán)15a和1個(gè)下永磁環(huán)14a組成，構(gòu)成 關(guān)系，相互錯(cuò)位并嵌入，以便于在回轉(zhuǎn)體上、下振動時(shí)其密封間隙大小保持不變，并且使上、下對偶疊層的上、下磁極圈之間的軸向磁吸引力轉(zhuǎn)變成徑向磁吸引力，從而減輕緊固件的負(fù)荷。
實(shí)施例6如圖8所示，是最簡單的一種上磁極圈和下磁極圈的相互嵌入式排列結(jié)構(gòu)，上磁極圈12由2個(gè)上極靴環(huán)15和1個(gè)上永磁環(huán)14組成；下磁極圈13只由1個(gè)下極靴環(huán)15a組成，并插入上磁極圈的2個(gè)上極靴環(huán)之間，這樣可大大簡化結(jié)構(gòu)，降低制作難度。
實(shí)施例4～5的上、下磁極圈因規(guī)格尺寸較大，在具體實(shí)施時(shí)采用開口式的磁極圈，如圖9～10所示，上、下磁極圈的接頭17處采用緊固件16固連一體，無論是上永磁環(huán)14或下永磁環(huán)14a均由若干個(gè)永磁片19嵌入具有對應(yīng)數(shù)量格孔的橡膠條帶18而成，格孔橡膠條帶夾于上、下極靴環(huán)之間實(shí)現(xiàn)對上、下永磁環(huán)的封裝，通過密封膠與接頭緊固件分別與可相對轉(zhuǎn)動的同軸回轉(zhuǎn)體1和5密封裝配，并由軸承6相互對裝同軸定位，使上、下極靴環(huán)和上、下永磁環(huán)相互對正或相互錯(cuò)位嵌入，構(gòu)成雙層極靴永磁環(huán)列。
權(quán)利要求
1.一種磁性液體密封裝置，其包含相對轉(zhuǎn)動的同軸回轉(zhuǎn)體(1)、(5)和軸承(6)，在同軸回轉(zhuǎn)體間設(shè)有由若干個(gè)極靴環(huán)和永磁環(huán)相間排列組成的磁極圈，在密封間隙(8)內(nèi)充填有密封介質(zhì)(4)，其特征在于所述的磁極圈為對偶疊層式排列結(jié)構(gòu)，相鄰和鄰近的永磁環(huán)的極性相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性液體密封裝置，其特征在于所述的對偶疊層式排列的磁極圈由內(nèi)、外套裝疊加的外磁極圈(7)和內(nèi)磁極圈(9)組成，直接安裝在同軸回轉(zhuǎn)體之間相互對正排列，外磁極圈(7)由相間排列的2～30個(gè)外極靴環(huán)(3)和外極靴環(huán)數(shù)減去1個(gè)的外永磁環(huán)(2)組成；內(nèi)磁極圈(9)由相間排列的2～30個(gè)內(nèi)極靴環(huán)(3a)和內(nèi)極靴環(huán)數(shù)減去1個(gè)的內(nèi)永磁環(huán)(2a)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性液體密封裝置，其特征在于所述的對偶疊層式排列的磁極圈由內(nèi)、外套裝疊加的外磁極圈(7)和內(nèi)磁極圈(9)組成，直接安裝在同軸回轉(zhuǎn)體之間相互對正排列，外磁極圈和內(nèi)磁極圈被安裝在與同軸回轉(zhuǎn)體密封裝配的外非導(dǎo)磁套圈(10)和內(nèi)非導(dǎo)磁套圈(10a)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性液體密封裝置，其特征在于所述的對偶疊層式排列的磁極圈由內(nèi)、外套裝疊加的外磁極圈(7)和內(nèi)磁極圈(9)組成，直接安裝在同軸回轉(zhuǎn)體之間相互對正排列，外極靴環(huán)和內(nèi)極靴環(huán)的密封間隙面上分別設(shè)有外極齒(11)和內(nèi)極齒(11a)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性液體密封裝置，其特征在于所述的對偶疊層式排列的磁極圈由上、下對接疊加的上磁極圈(12)和下磁極圈(13)對正排列組成，上磁極圈(12)由相間排列的2～10個(gè)上極靴環(huán)(15)和上極靴環(huán)數(shù)減去1個(gè)的上永磁環(huán)(14)組成；下磁極圈(13)由相間排列的2～10個(gè)下極靴環(huán)(15a)和下極靴環(huán)數(shù)減去1個(gè)的下永磁環(huán)(14a)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性液體密封裝置，其特征在于所述的對偶疊層式排列的磁極圈由上、下對接疊加的上磁極圈(12)和下磁極圈(13)組成，上磁極圈和下磁極圈為相互錯(cuò)開排列，且相互交叉嵌入，上磁極圈(12)由2個(gè)上極靴環(huán)(15)和1個(gè)上永磁環(huán)(14)組成；下磁極圈(13)由2個(gè)下極靴環(huán)(15a)和1個(gè)下永磁環(huán)(14a)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性液體密封裝置，其特征在于所述的對偶疊層式排列的磁極圈由上、下對接疊加的上磁極圈(12)和下磁極圈(13)組成，上磁極圈和下磁極圈為嵌入式排列，上磁極圈(12)由2個(gè)上極靴環(huán)(15)和1個(gè)上永磁環(huán)(14)組成；下磁極圈(13)由1個(gè)下極靴環(huán)(15a)組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5～7任一項(xiàng)所述的磁性液體密封裝置，其特征在于所述的上磁極圈(12)和下磁極圈(13)的接頭(17)處由緊固件(16)固連一體。
9.根據(jù)權(quán)利要求5～7任一項(xiàng)所述的磁性液體密封裝置，其特征在于所述的上永磁環(huán)(14)和下永磁環(huán)(14a)由若干個(gè)永磁片(19)嵌入具有對應(yīng)數(shù)量格孔的橡膠條(18)帶而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁性液體密封裝置，包括可相對轉(zhuǎn)動的同軸回轉(zhuǎn)體，軸承，組成對偶疊層式排列的磁極圈，所述磁極圈可以由內(nèi)、外套裝疊加的外磁極圈和內(nèi)磁極圈組成，也可以由上、下對接疊加的上磁極圈和下磁極圈組成。外磁極圈、內(nèi)磁極圈、上磁極圈和下磁極圈分別由各自的外極靴環(huán)和外永磁環(huán)、內(nèi)極靴環(huán)和內(nèi)永磁環(huán)、上極靴環(huán)和上永磁環(huán)、下極靴環(huán)和下永磁環(huán)組成，且相鄰和鄰近的永磁環(huán)的極性相反。對偶疊層的磁極圈分別密封裝配于同軸回轉(zhuǎn)體間，形成密封間隙內(nèi)充填磁性液體，實(shí)現(xiàn)磁性液體密封。通過磁場疊加使密封間隙路徑上的有用磁通加強(qiáng)而無用磁通消弱，提高磁通密度分布梯度，還具有結(jié)構(gòu)輕巧、易于制作、使用方便、成本低廉等特點(diǎn)。
文檔編號F16J15/40GK1912428SQ20061005279
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月1日
發(fā)明者李國斌, 趙寶榮, 楊潤田, 殷濤, 曹學(xué)軍, 劉智勇, 閆薇 申請人:中國兵器工業(yè)第五二研究所