磁性液体密封装置转让专利
申请号 : CN202110474778.6
文献号 : CN113074255B
文献日 : 2021-12-07
发明人 : 李德才 , 李英松 , 刘霄 , 韩鹏栋 , 任思杰
申请人 : 清华大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种磁性液体密封装置,其特征在于,包括:外壳,所述外壳内设有内腔;
转轴,至少部分所述转轴可转动地配合在所述内腔内,所述转轴包括渐变段,所述渐变段位于所述内腔内,所述渐变段具有第一端和第二端,所述渐变段的横截面沿着从所述渐变段的第一端至所述渐变段的第二端的方向逐渐增大;
极靴组件,所述极靴组件设在所述内腔内且套设在所述渐变段的外周侧,所述极靴组件的外周壁与所述外壳的内周壁密封配合,且所述极靴组件沿着所述渐变段的轴向可移动,所述极靴组件的内周壁通过磁性液体与所述转轴的外周壁磁性液体密封;
质量块、连杆和第一轴承,所述第一轴承设在所述渐变段的第一端的外侧并环绕在所述转轴的外周,所述第一轴承位于所述极靴组件和所述质量块之间,所述连杆的第一端与所述质量块铰接,所述连杆的第二端与所述第一轴承相连,且所述连杆的第二端沿着所述第一轴承的径向可移动,所述质量块与所述转轴铰接,所述质量块在所述转轴转动时可向所述转轴外侧离心移动并通过所述连杆将所述极靴组件向所述渐变段的第二端顶推;
复位件,所述复位件设在所述外壳内,且所述复位件与所述极靴组件相连以在所述转轴减速或静止时复位所述极靴组件。
2.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置,其特征在于,所述渐变段的轴向截面为截锥形,所述极靴组件的内周壁和渐变段的外周壁之间形成间隔环槽,所述间隔环槽的宽度尺寸M沿着所述渐变段的轴向保持不变。
3.根据权利要求2所述的磁性液体密封装置,其特征在于,所述极靴组件设有多个极靴单元,所述极靴单元包括第一极靴、第二极靴和永磁体,所述永磁体夹紧固定在所述第一极靴和所述第二极靴之间,所述间隔环槽包括第一间隔环槽和第二间隔环槽,所述第一间隔环槽形成在所述第一极靴的内周壁和所述渐变段的外周壁之间,所述第二间隔环槽形成在所述第二极靴的内周壁和所述渐变段的外周壁之间。
4.根据权利要求3所述的磁性液体密封装置,其特征在于,所述第一极靴的外周壁上设有第一密封环槽,所述第一密封环槽沿着所述第一极靴的周向延伸,所述第一密封环槽内配合有第一密封圈,所述第二极靴的外周壁上设有第二密封环槽,所述第二密封环槽沿着所述第二极靴的周向延伸,所述第二密封环槽内配合有第二密封圈。
5.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置,其特征在于,所述极靴组件的外周壁和所述外壳的内周壁的一者上设有第一滑槽、另一者上设有第一滑块,所述第一滑槽沿着所述转轴的轴向延伸,所述第一滑块配合在所述第一滑槽内并沿着所述第一滑槽可移动。
6.根据权利要求5所述的磁性液体密封装置,其特征在于,还包括第二轴承和第三轴承,所述第二轴承和所述第三轴承均设在所述内腔内,所述质量块、所述连杆、所述第一轴承、所述极靴组件均位于所述第二轴承和所述第三轴承之间,所述转轴转动配合在所述第二轴承和所述第三轴承的内圈内,所述第二轴承设在所述渐变段的第一端的外侧,所述第三轴承设在所述渐变段的第二端的外侧,所述复位件连接在所述极靴组件和所述第三轴承之间。
7.根据权利要求6所述的磁性液体密封装置,其特征在于,所述第一滑槽的长度尺寸L1大于所述第三轴承和所述极靴组件之间的间隔尺寸L2。
8.根据权利要求1所述的磁性液体密封装置,其特征在于,所述第一轴承包括第一环形盖、滚珠和第二环形盖,所述滚珠夹紧固定在所述第一环形盖和所述第二环形盖之间,所述连杆的第二端与所述第一环形盖相连,所述第二环形盖与所述极靴组件相连,所述第一环形盖上设有第二滑槽,所述第二滑槽沿着所述第一环形盖的径向延伸,所述连杆的第二端设有配合在所述第二滑槽内的第二滑块。
9.根据权利要求8所述的磁性液体密封装置,其特征在于,所述质量块、所述连杆、所述第二滑槽均设有多个,多个所述质量块、多个所述连杆、多个所述第二滑槽均沿着所述转轴的周向间隔排布,多个所述连杆的第一端一一对应地与多个所述质量块铰接,多个所述连杆的第二端均通过第二滑块一一对应地配合在多个所述第二滑槽内。
10.根据权利要求1‑9中任一项所述的磁性液体密封装置,其特征在于,所述外壳包括筒体和端盖,所述筒体的第一端设有连接法兰,所述端盖设在所述筒体的第二端,所述转轴穿过所述连接法兰和所述端盖。
说明书 :
磁性液体密封装置
技术领域
背景技术
优点被越来越多的行业所使用。在相关技术中,磁性液体密封装置在高转速工况下,部分磁
性液体容易受到离心作用而离开转轴表面,造成密封效果不佳。
发明内容
所述转轴包括渐变段,所述渐变段位于所述内腔内,所述渐变段具有第一端和第二端,所述
渐变段的横截面沿着从所述渐变段的第一端至所述渐变段的第二端的方向逐渐增大;所述
极靴组件设在所述内腔内且套设在所述渐变段的外周侧,所述极靴组件的外周壁与所述外
壳的内周壁密封配合,且所述极靴组件沿着所述渐变段的轴向可移动,所述极靴组件的内
周壁通过磁性液体与所述转轴的外周壁磁性液体密封;所述第一轴承设在所述渐变段的第
一端的外侧并环绕在所述转轴的外周,所述第一轴承位于所述极靴组件和所述质量块之
间,所述连杆的第一端与所述质量块铰接,所述连杆的第二端与所述第一轴承相连,且所述
连杆的第二端沿着所述第一轴承的径向可移动,所述质量块与所述转轴铰接,所述质量块
在所述转轴转动时可向所述转轴外侧离心移动并通过所述连杆将所述极靴组件向所述渐
变段的第二端顶推;所述复位件设在所述外壳内,且所述复位件与所述极靴组件相连以在
所述转轴减速或静止时复位所述极靴组件。
高转速的工况下,依然能够保持良好的密封效果。
不变。
环槽包括第一间隔环槽和第二间隔环槽,所述第一间隔环槽形成在所述第一极靴的内周壁
和所述渐变段的外周壁之间,所述第二间隔环槽形成在所述第二极靴的内周壁和所述渐变
段的外周壁之间。
的外周壁上设有第二密封环槽,所述第二密封环槽沿着所述第二极靴的周向延伸,所述第
二密封环槽内配合有第二密封圈。
在所述第一滑槽内并沿着所述第一滑槽可移动。
组件均位于所述第二轴承和所述第三轴承之间,所述转轴转动配合在所述第二轴承和所述
第三轴承的内圈内,所述第二轴承设在所述渐变段的第一端的外侧,所述第三轴承设在所
述渐变段的第二端的外侧,所述复位件连接在所述极靴组件和所述第三轴承之间。
连,所述第二环形盖与所述极靴组件相连,所述第一环形盖上设有第二滑槽,所述第二滑槽
沿着所述第一环形盖的径向延伸,所述连杆的第二端设有配合在所述第二滑槽内的第二滑
块。
第一端一一对应地与多个所述质量块铰接,多个所述连杆的第二端均通过第二滑块一一对
应地配合在多个所述第二滑槽内。
附图说明
具体实施方式
的第一端至渐变段21的第二端的方向逐渐增大。
2右侧的轴段直径较大。在这两个轴段之间设有渐变段21,渐变段21整体位于空腔内,渐变
段21的直径沿着从左向右的方向逐渐增大。
性液体8与转轴2的外周壁磁性液体密封。
组件7的内周壁与渐变段21的外周壁通过磁性液体8实现密封配合,极靴组件7的外周壁与
外壳1的内周壁密封配合。需要说明的是,极靴组件7可以沿着左右方向相对渐变段21移动,
在极靴组件7的内周壁与渐变段21的外周壁间隙配合,且渐变段21可以在极靴组件7内自由
转动。
连,且连杆5的第二端沿着第一轴承6的径向可移动,质量块4与转轴2铰接,质量块4在转轴2
转动时可向转轴2外侧离心移动并通过连杆5将极靴组件7向渐变段21的第二端顶推。
以绕转轴2转动,在第一轴承6的左侧设有连杆5,第一轴承6的右侧与极靴组件7紧密连接。
一铰接位置和第二铰接位置,其中第一个铰接位置即为与连杆5铰接的位置,由此,质量块
移动时可以带动连杆5移动。第二个铰接位置即为与转轴2铰接的位置,质量块4可以绕着第
二铰接位置进行左右方向的摆动。当转轴2转动时,质量块4可以随着转轴2一起绕转轴2的
轴向转动。
4可带动连杆5向右移动,并推动第二轴承3右移,进一步推动极靴组件7向右移动。
推动,从而将极靴组件7移动到初始位置。
7,节约能耗。此外,在转轴2与极靴组件7配合的部位设置渐变段21,由于渐变段21的直径从
左向右逐渐增大,所以极靴组件7的内周壁和渐变段21的外周壁之间的间隙越来越小,磁性
液体8活动的空间变小,磁性液体8内部的压能增大,进而加强了密封效果。在转轴2减速的
时候,复位件9可以推动极靴组件7向左移动。该磁性液体8密封装置能够自动调节密封间
隙,设计精巧,可在高转速的工况下保持良好的密封效果。
充有磁性液体8。
封效果。
度尺寸M增大。
一间隔环槽710和第二间隔环槽720,第一间隔环槽710形成在第一极靴71的内周壁和渐变
段21的外周壁之间,第二间隔环槽720形成在第二极靴72的内周壁和渐变段21的外周壁之
间。
间,永磁体73的左侧为N极,右侧为S极,永磁体73的两侧与第一极靴71和第二极靴72贴合配
合。间隔环槽包括第一间隔环槽710和第二间隔环槽720,第一极靴71的内周壁与渐变段21
的外周壁之间形成第一间隔环槽710,第二极靴72的内周壁与渐变段21的外周壁之间形成
第二间隔环槽720,第一间隔环槽710的宽度尺寸M和第二间隔环槽720宽度尺寸M保持一致。
永磁体73的S极,形成完整的磁回路81。
需要说明的是,间隔环槽的数量和极靴的数量相等。
向一致,避免磁场紊乱。
个永磁体73的极性布置方向相同,多个永磁体73可以吸附在一起。
吸附,进而形成一个“O”型的密封圈,该密封圈起密封的作用。
有第二密封环槽,第二密封环槽沿着第二极靴72的周向延伸,第二密封环槽内配合有第二
密封圈721。
72的周向方向延伸的第二密封环槽,第二密封环槽内安装有第二密封圈721。由此,既满足
了极靴组件7沿着左右方向滑移的需要,也保证了极靴组件7和外壳1的内周壁之间密封的
要求。
滑槽74内并沿着第一滑槽74可移动。
一滑槽74内左右移动,第一滑槽74和第一滑轨的设置,可以保证极靴组件7只在左右方向移
动,避免极靴组件7相对外壳1转动。
着壳体的内周壁间隔布置,并与第一滑槽74一一对应。
三轴承10之间,转轴2转动配合在第二轴承3和第三轴承10的内圈内,第二轴承3设在渐变段
21的第一端的外侧,第三轴承10设在渐变段21的第二端的外侧,复位件9连接在极靴组件7
和第三轴承10之间。
极靴组件7之间,复位件9与第三轴承10的外圈连接,复位件9不会相对转轴2发生转动。
三轴承10的外周壁,采用该种设计也可实现极靴组件7与转轴2的止转连接。
74上脱落的情况,装置无法使用,进一步影响密封效果。
一滑块75的长度尺寸,由此可保证第一滑块75可在第一滑槽74内左右移动。
件7相连,第一环形盖上设有第二滑槽61,第二滑槽61沿着第一环形盖的径向延伸,连杆5的
第二端设有配合在第二滑槽61内的第二滑块51。
极靴71的左侧面上设有环形凹槽,第二环形盖镶嵌在环形凹槽里。在转轴2旋转时,第二环
形盖不随转轴2转动,第一环形盖内圈与转轴2止转连接,可随着转轴2一起转动并相对第二
环形盖转动。
环形盖和第二环形盖之间的间距会变大而容易造成滚珠掉落的情况。可以理解的是,在其
他一些实施例中,第一轴承6也可以设计为一体的形式,即第一环形盖和第二环形盖之间的
间距不可调,第一轴承6会整体移动。
质量块4铰接,多个连杆5的第二端均通过第二滑块51一一对应地配合在多个第二滑槽61
内。
端与对应的质量块4铰接,每个连杆5的右端通过第二滑块51与对应的第二滑槽61配合在一
起。
23,质量块4与销钉23铰接且可绕销钉23的轴向转动。
连接。端盖12位于筒体11的右端,端盖12的中心开有圆孔,转轴2的右侧轴段从端盖12中部
的圆孔中伸出。由此,方便了磁性液体密封装置的装配。
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三
个等,除非另有明确具体地限定。
接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以
是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的
普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
实施例进行变化、修改、替换和变型。