[发明专利]一种长寿命轻质化的磁流体动密封装置

说明书

本发明公开了一种长寿命轻质化的磁流体动密封装置。它包括壳体、转轴、永磁体和极靴，极靴设于壳体内壁的永磁体的两侧；极靴的外圆周与壳体的内壁密封连接，极靴的内圆周与转轴的外表面之间具有间隙，间隙内填充有磁流体；转轴采用钛合金材料，减轻了装置的整体重量，转轴的外表面与极靴的内表面设有耐磨导磁涂层。通过转轴与极靴表面的耐磨导磁涂层，本装置可形成高密度磁感应线回路，将磁流体稳定可靠地限制在转轴与极靴间隙处，增强了整个装置的密封性能；耐磨导磁涂层可最大程度降低工作时的能量损耗，避免装置在高速转动时极靴和转轴的表面磨损，提高了结构可靠性和寿命。

技术领域

本发明属于涉及一种密封装置，尤其是指一种长寿命、轻质化的磁流体动密封装置。

背景技术

现有的磁流体密封结构一般包括带中空腔的壳体，转轴，转轴和壳体之间设置永磁体和极靴进行磁流体密封。其转轴材料多为质量较大的钢种，对于航空飞行器来说，飞行器的自重是主要的影响因素，材料的轻质化对航空件的影响最大，实现材料轻质化有利于飞行器更安全高效地完成飞行任务。因此，采用钛合金材料作为磁流体密封主要材料可以实现航空航天轻质化改造。但是钛合金材料作为转轴的磁流体密封结构存在如下缺陷：1、导磁性能差，无法形成磁力线回路以将磁流体稳定在密封间隙处，造成磁流体泄露，影响密封性能；2由于钛合金材料在长期服役过程中表面硬度低，将会过快地产生磨损，导致径向间隙增大，削弱了其间的磁场梯度，增大压差力，使得承压能力降低，最终导致密封失效。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种结构简单、密封性和稳定性高、使用寿命长的轻质化的磁流体动密封装置。

本发明的目的可采用以下技术方案来达到：

一种长寿命轻质化的磁流体动密封装置，包括壳体、转轴和设于壳体内的永磁体以及极靴，所述转轴可旋转安装于壳体上，所述永磁体设于壳体的内壁上，所述极靴设于壳体内壁的永磁体的两侧，极靴内表面设有耐磨导磁涂层；所述极靴的外圆周与壳体的内壁密封连接，极靴的内圆周与转轴的外表面之间具有间隙，且间隙内填充有磁流体；所述转轴采用钛合金材料，且转轴的外圆周设有耐磨导磁涂层；永磁体产生磁感应线经过极靴、磁流体和耐磨导磁涂层而形成高密度磁性回路。

作为一种优选的方案，所述耐磨导磁涂层为梯度涂层结构，涂层层数为1～10层，各层厚度0.05～5mm。

作为一种优选的方案，所述转轴通过轴承可旋转安装于壳体上，所述轴承设为两个，且永磁体和极靴设于两个轴承之间。

作为一种优选的方案，所述极靴的外圆周开有环形槽，所述环形槽内安装有密封圈而将极靴的外圆周与壳体的内壁密封连接。

作为一种优选的方案，所述转轴为阶梯轴，两个所述轴承分别设于轴肩一侧。

作为一种优选的方案，所述极靴的内圆周与转轴的外圆周之间的距离为1至5mm。

作为一种优选的方案，所述永磁体为轴向充磁型永磁环。

作为一种优选的方案，所述转轴上相邻两级阶梯轴之间的半径差为2～10mm。

作为一种优选的方案，所述轴承为滚珠轴承。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明主要是解决现有磁流体动密封结构因无法实现高密度磁力线回路、转轴磨损而导致磁流体泄露进而密封失效以及目前磁流体动密封结构质量大等技术问题。本发明的转轴采用钛合金材料，大大减轻了整个装置的整体重量，实现了结构轻质化的目的。通过在转轴表面熔覆导磁涂层，工作时本装置可形成高密度磁感应线而将磁流体稳定可靠地限制在转轴与极靴之间的间隙处，从而增强了整个结构的密封性能；并且导磁涂层具有较低的矫顽力，较高的饱和磁感应强度，以及较高的磁导率，可最大程度降低工作时的能量损耗，提高了结构可靠性，具有结构简单、密封性和稳定性高、使用寿命长的优点。

附图说明