【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于機(jī)械工程中磁流體密封，具體涉及一種基于迷宮塔形的磁流體密封裝置及其密封性能試驗(yàn)臺。
技術(shù)介紹
1、磁流體密封利用永磁體或電磁鐵產(chǎn)生的磁場，將磁流體穩(wěn)定地保持在旋轉(zhuǎn)軸與殼體之間，形成一種“液體o型密封圈”從而形成無接觸的密封，磁流體密封具有零泄漏、低摩擦與長壽命的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于真空、半導(dǎo)體加工、冶金化工等領(lǐng)域。
2、然而，隨著密封裝備向智能化、大型化、高速高壓化發(fā)展，大間隙、高壓、高速的工況往往伴隨著大離心力和熱量積累現(xiàn)象，該現(xiàn)象會引發(fā)磁流體密封性能迅速下降，具體體現(xiàn)為密封結(jié)構(gòu)耐壓能力的下降，成為制約磁流體密封進(jìn)一步應(yīng)用發(fā)展的主要問題，因此，如何提高大軸徑、高速、高壓工況下磁流體的密封性能成磁流體密封領(lǐng)域的重點(diǎn)之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于此，本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于迷宮塔形的磁流體密封裝置，密封間隙通過采用迷宮塔形的特殊結(jié)構(gòu)，旨在以離心力與磁流體的協(xié)同密封作用下，實(shí)現(xiàn)大直徑主軸在高壓、高速工況下對氣態(tài)介質(zhì)的可靠密封。
2、與此同時(shí)，本專利技術(shù)還提供一種基于迷宮塔形的磁流體密封裝置所使用的密封性能試驗(yàn)臺，用于測試該磁流體密封裝置的密封性能，對于后期優(yōu)化磁流體密封結(jié)構(gòu)的耐壓能力具有重要作用，對于磁流體密封發(fā)展的意義影響深遠(yuǎn)。
3、為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案如下：
4、基于迷宮塔形的磁流體密封裝置，被套設(shè)于主軸的外部，包括：殼體組件、磁流體密封組件，其中：
5、殼體組件，包括第一密封殼體和
6、磁流體密封組件，被設(shè)于安裝腔的內(nèi)部，包括：
7、主軸套筒，固定套設(shè)于主軸上，并跟隨主軸旋轉(zhuǎn)，所述主軸套筒的圓周側(cè)壁上設(shè)置有兩組凸臺部，每組凸臺部均由若干個(gè)等間隔且平行設(shè)置的環(huán)狀凸臺組成，且每個(gè)所述環(huán)狀凸臺的高度為h，0.6mm＜h＜1.4mm，每個(gè)所述環(huán)狀凸臺的寬度為b，2.6mm＜b＜4.4mm；
8、極靴組，包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同且呈環(huán)形的密封極靴，每個(gè)所述密封極靴的外圓周面均與第一密封殼體的內(nèi)圓周面相貼合，每個(gè)所述密封極靴的內(nèi)圓周面上均設(shè)置有若干個(gè)塔形極齒，所述塔形極齒與所述環(huán)狀凸臺一一對應(yīng)，且塔形極齒與環(huán)狀凸臺之間形成迷宮塔形的密封間隙，所述密封間隙內(nèi)設(shè)置有磁流體，形成主軸與密封極靴之間的密封結(jié)構(gòu)；
9、所述密封間隙包括：兩個(gè)對稱布置的磁流體通道、以及塔頂腔體，每個(gè)所述磁流體通道均包括一個(gè)軸向密封間隙、以及兩個(gè)徑向密封間隙；其中，所述塔形極齒中的軸向極齒側(cè)壁與環(huán)狀凸臺的軸向側(cè)壁之間的間隙被配置為軸向密封間隙，且該軸向密封間隙的具體間隙距離為c2，0.1mm＜c2＜1.2mm；所述塔形極齒中的徑向極齒側(cè)壁與環(huán)狀凸臺的圓周面之間的間隙、以及塔形極齒中的徑向極齒側(cè)壁與主軸的圓周面之間的間隙均被配置為徑向密封間隙，且該徑向密封間隙的具體間隙距離為c1，0.1mm＜c1＜1.2mm，兩個(gè)徑向密封間隙分別位于軸向密封間隙的兩側(cè)，并與該軸向密封間隙形成階梯狀結(jié)構(gòu)的磁流體通道；兩個(gè)所述磁流體通道之間為塔頂腔體；
10、所述磁流體密封組件還包括環(huán)形的永磁體，所述永磁體被設(shè)于兩個(gè)所述密封極靴之間，且永磁體的外圓周面同樣與第一密封殼體的內(nèi)圓周面相貼合。
11、優(yōu)選的，在所述殼體組件中，所述端蓋的中部設(shè)有供主軸穿過的讓位孔，所述端蓋還在其側(cè)端面上設(shè)有環(huán)形抵接部。
12、進(jìn)一步的，所述磁流體密封組件還包括有：
13、隔磁環(huán)，被設(shè)于密封極靴的一側(cè)，并在所述端蓋的抵接部的抵接作用下將隔磁環(huán)、極靴組以及永磁體抵緊安裝于安裝腔內(nèi)；
14、緊固組件，包括套設(shè)于主軸上且同時(shí)位于主軸套筒一側(cè)的墊片、以及螺紋連接于主軸端部的螺母，通過螺母的旋轉(zhuǎn)擰緊擠壓墊片，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對所述主軸套筒的緊固安裝。
15、更進(jìn)一步的，在所述磁流體密封組件中，所述極靴組中的兩個(gè)密封極靴在與所述第一密封殼體的內(nèi)圓周面相貼合處設(shè)有第一密封圈；所述墊片在與主軸套筒端部的相貼合處設(shè)有第二密封圈、在與主軸的圓周面的相貼合處設(shè)有第三密封圈。
16、優(yōu)選的，基于所述磁流體密封組件中迷宮塔形的密封間隙，當(dāng)所述環(huán)狀凸臺的寬度b一定、徑向密封間隙的具體間隙距離c1一定、以及軸向密封間隙的具體間隙距離c2一定，而所述環(huán)狀凸臺的高度h的取值范圍為：0.6mm＜h＜1.4mm時(shí)，迷宮塔形的磁流體密封結(jié)構(gòu)在環(huán)狀凸臺不同高度h下的耐壓公式y(tǒng)1：
17、y1＝228.38048e-0.449h+48.69637??(0.6＜h＜1.4)
18、式中：e—為數(shù)學(xué)超越數(shù)，取e＝2.7182；
19、當(dāng)所述環(huán)狀凸臺的高度h一定、徑向密封間隙的具體間隙距離c1一定、以及軸向密封間隙的具體間隙距離c2一定，而所述環(huán)狀凸臺的寬度b的取值范圍為：2.6mm＜b＜4.4mm時(shí)，迷宮塔形的磁流體密封結(jié)構(gòu)在環(huán)狀凸臺不同寬度b下的耐壓公式y(tǒng)2：
20、y2＝0.00129e2.11216b|197.11743??(2.6＜b＜4.4)
21、式中：e—為數(shù)學(xué)超越數(shù)，取e＝2.7182；
22、當(dāng)所述環(huán)狀凸臺的高度h一定、環(huán)狀凸臺的寬度b一定、以及軸向密封間隙的具體間隙距離c2一定，而所述徑向密封間隙的具體間隙距離c1的取值范圍為：0.1mm＜c1＜1.2mm時(shí)，迷宮塔形的磁流體密封結(jié)構(gòu)在徑向密封間隙不同具體間隙距離c1下的耐壓公式y(tǒng)3：
23、y3＝418.75-2089.04c1+6346.299c12-8814.048c13+5803.038c14-1495058c15(0.1＜c1＜1.2)
24、當(dāng)所述環(huán)狀凸臺的高度h一定、環(huán)狀凸臺的寬度b一定、以及徑向密封間隙的具體間隙距離c1一定，而軸向密封間隙的具體間隙距離c2的取值范圍為：0.1mm＜c2＜1.2mm時(shí)，迷宮塔形的磁流體密封結(jié)構(gòu)在軸向密封間隙不同具體間隙距離c2下的耐壓公式y(tǒng)4：
25、y4＝279.047-1106.14c2+4954.848c22-8649.368c23+6876.179c24-2083.12c25(0.1＜c2＜1.2)。
26、此外，本專利技術(shù)還提供了一種基于迷宮塔形的磁流體密封裝置用密封性能試驗(yàn)臺，應(yīng)用于上述的基于迷宮塔形的磁流體密封裝置，該密封性能試驗(yàn)臺包括：
27、試驗(yàn)臺面；
28、主軸驅(qū)動(dòng)組件，包括通過電機(jī)支架設(shè)于試驗(yàn)臺面上方的變頻電機(jī)，所述變頻電機(jī)的輸出端通過聯(lián)軸器與主軸的一端連接；
29、支撐組件，包括安裝于試驗(yàn)臺面上方的帶座軸承，且所述帶座軸承設(shè)于主軸上，用于支撐所述主軸；
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.基于迷宮塔形的磁流體密封裝置，被套設(shè)于大直徑的主軸外部，其特征在于，包括：殼體組件、磁流體密封組件，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于迷宮塔形的磁流體密封裝置，其特征在于：在所述殼體組件中，所述端蓋的中部設(shè)有供主軸穿過的讓位孔，所述端蓋還在其側(cè)端面上設(shè)有環(huán)形抵接部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于迷宮塔形的磁流體密封裝置，其特征在于：所述磁流體密封組件還包括有：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于迷宮塔形的磁流體密封裝置，其特征在于：在所述磁流體密封組件中，所述極靴組中的兩個(gè)密封極靴在與所述第一密封殼體的內(nèi)圓周面相貼合處設(shè)有第一密封圈；所述墊片在與主軸套筒端部的相貼合處設(shè)有第二密封圈、在與主軸的圓周面的相貼合處設(shè)有第三密封圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于迷宮塔形的磁流體密封裝置，其特征在于：基于所述磁流體密封組件中迷宮塔形的密封間隙，當(dāng)所述環(huán)狀凸臺的寬度b一定、徑向密封間隙的具體間隙距離c1一定、以及軸向密封間隙的具體間隙距離c2一定，而所述環(huán)狀凸臺的高度h的取值范圍為：0.6mm＜h＜1.4mm時(shí)，迷宮塔形的磁流體密封結(jié)構(gòu)在環(huán)狀凸
6.基于迷宮塔形的磁流體密封裝置用密封性能試驗(yàn)臺，其特征在于：包括如權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的基于迷宮塔形的磁流體密封裝置，還包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于迷宮塔形的磁流體密封裝置用密封性能試驗(yàn)臺，其特征在于：所述試驗(yàn)臺面包括自上而下呈階梯狀排布的承載板與底座，所述承載板與底座均采用鋼板，且承載板與底座之間設(shè)有若干個(gè)筋板，此外，所述承載板上預(yù)設(shè)有若干個(gè)通孔與螺紋孔，用于將主軸驅(qū)動(dòng)組件、支撐組件、以及加壓組件進(jìn)行準(zhǔn)確定位安裝。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于迷宮塔形的磁流體密封裝置用密封性能試驗(yàn)臺，其特征在于：在所述支撐組件中，所述帶座軸承被設(shè)有兩個(gè)，且每個(gè)帶座軸承均通過支撐座安裝于所述承載板上方，在此基礎(chǔ)上，每個(gè)所述帶座軸承均與所述主軸過盈配合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于迷宮塔形的磁流體密封裝置用密封性能試驗(yàn)臺，其特征在于：在所述加壓組件與所述磁流體密封裝置配合安裝完成的基礎(chǔ)上，所述延伸部在與所述環(huán)狀凸緣的相貼合處設(shè)有第四密封圈；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于迷宮塔形的磁流體密封裝置用密封性能試驗(yàn)臺，其特征在于：在所述檢測組件中，若干個(gè)所述第一檢測孔均為深孔，且以主軸中心為圓心均布于密封支架的外壁上，若干個(gè)所述第一檢測孔的孔底貫穿第一密封殼體后，位于密封極靴內(nèi)部靠近塔形極齒的位置處；在此基礎(chǔ)上，每個(gè)所述第一檢測孔內(nèi)均設(shè)置有一溫度傳感器；
...【技術(shù)特征摘要】
1.基于迷宮塔形的磁流體密封裝置，被套設(shè)于大直徑的主軸外部，其特征在于，包括：殼體組件、磁流體密封組件，其中：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于迷宮塔形的磁流體密封裝置，其特征在于：在所述殼體組件中，所述端蓋的中部設(shè)有供主軸穿過的讓位孔，所述端蓋還在其側(cè)端面上設(shè)有環(huán)形抵接部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于迷宮塔形的磁流體密封裝置，其特征在于：所述磁流體密封組件還包括有：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于迷宮塔形的磁流體密封裝置，其特征在于：在所述磁流體密封組件中，所述極靴組中的兩個(gè)密封極靴在與所述第一密封殼體的內(nèi)圓周面相貼合處設(shè)有第一密封圈；所述墊片在與主軸套筒端部的相貼合處設(shè)有第二密封圈、在與主軸的圓周面的相貼合處設(shè)有第三密封圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于迷宮塔形的磁流體密封裝置，其特征在于：基于所述磁流體密封組件中迷宮塔形的密封間隙，當(dāng)所述環(huán)狀凸臺的寬度b一定、徑向密封間隙的具體間隙距離c1一定、以及軸向密封間隙的具體間隙距離c2一定，而所述環(huán)狀凸臺的高度h的取值范圍為：0.6mm＜h＜1.4mm時(shí)，迷宮塔形的磁流體密封結(jié)構(gòu)在環(huán)狀凸臺不同高度h下的耐壓公式y(tǒng)1：
6.基于迷宮塔形的磁流體密封裝置用密封性能試驗(yàn)臺，其特征在于：包括如權(quán)利要求1-5中任意一...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王軍，董航，王建梅，王強(qiáng)，王其良，李揚(yáng)，
申請(專利權(quán))人：太原科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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