一种能补偿轴线偏斜的磁性液体密封装置的制作方法

1.本发明涉及机械工程密封技术领域，具体涉及一种能补偿轴线偏斜的磁性液体密封装置。


背景技术：

2.磁性液体密封具有零泄漏，寿命长，摩擦磨损低，传输效率高和自修复性良好的优点，在密封领域内得到广泛应用。但实际上，轴类零件往往会因受载或轴承座孔不对中而产生挠曲变形，出现轴线偏斜的问题，这一问题在长轴类零件中尤为突出。普通磁性液体密封装置难以补偿轴类零件的轴线偏斜，一旦轴类零件发生挠曲变形，将不能保证密封间隙的尺寸，造成密封失效，甚至会引发极靴与旋转件之间的干涉，造成密封装置的损坏或轴类零件的抱死。故提出一种能补偿轴线偏斜的磁性液体密封装置。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种能补偿轴线偏斜的磁性液体密封装置。
4.本发明采用的技术方案是：
5.一种能补偿轴线偏斜的磁性液体密封装置，包括轴(1)、密封圈ⅰ(2)、箱体(5)、密封圈ⅱ(6)、密封圈ⅲ(7)、密封圈ⅳ(8)、密封圈
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(9)、隔磁环ⅰ(10)、弹簧(11)、传动螺钉(12)、端盖(13)、调心球轴承(14)、弹性挡圈(15)、弹簧座(16)、紧定螺钉(17)、圆螺母ⅰ(18)、圆螺母ⅱ(19)、左轴承(20)、双耳拉簧(22)、内球面套杯ⅰ(25)、左极靴(26)、隔磁环ⅱ(27)、内球面套杯ⅱ(30)、右极靴(31)、l型隔磁环ⅰ(32)、环形永磁体(33)、l型隔磁环ⅱ(34)、右轴承(35)、套筒(36)。
6.构成该装置各部分之间的连接：密封圈ⅰ(2)安装在套筒(36)内圆面的环形凹槽内；密封圈ⅱ(6)安装在内球面套杯ⅰ(25)外圆面的环形凹槽内；密封圈ⅲ(7)安装在左极靴(26)外环面的环形凹槽内；密封圈ⅳ(8)安装在右极靴(31)外环面的环形凹槽内；密封圈
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(9)安装在内球面套杯ⅱ(30)外圆面的环形凹槽内；
7.将左极靴(26)、右极靴(31)以及中间的隔磁环ⅱ(27)和环形永磁体(33)连接在一起，用两极靴相对端面上的凸肩对隔磁环ⅱ(27)和环形永磁体(33)进行径向定位；
8.左右两极靴上带极齿(38)的区域与套筒(36)外圆面之间的密封间隙的尺寸，由反向安装且被夹紧的左轴承(20)和右轴承(35)来保证；l型隔磁环ⅱ(34)采用过盈连接安装在左极靴(26)上，左轴承(20)的外圈采用过盈连接安装到l型隔磁环ⅱ(34)中；l型隔磁环ⅰ(32)采用过盈连接安装在右极靴(31)上，右轴承(35)的外圈采用过盈连接安装到l型隔磁环ⅰ(32)中；套筒(36)采用过盈连接套装到左轴承(20)和右轴承(35)的内圈中，通过圆螺母ⅰ(18)和圆螺母ⅱ(19)组成的双螺母防松结构与套筒(36)右端的凸肩夹紧左轴承(20)和右轴承(35)的内圈，套筒(36)相对于左极靴(26)和右极靴(31)只能进行周向的旋转；传动螺钉(12)穿过弹簧座(16)的轴向铰制孔，安装在套筒(36)右端面的螺钉孔中，传动螺钉(12)在弹簧座(16)的轴向铰制孔中能够沿轴向移动，套装在传动螺钉(12)上的弹簧(11)的左右
两端分别固定在套筒(36)和弹簧座(16)上，套筒(36)相对于弹簧座(16)只能进行轴向移动，并通过弹簧(11)恢复到原位；
9.将由密封圈ⅰ(2)、密封圈ⅲ(7)、密封圈ⅳ(8)、弹簧(11)、传动螺钉(12)、弹簧座(16)、圆螺母ⅰ(18)、圆螺母ⅱ(19)、左轴承(20)、左极靴(26)、隔磁环ⅱ(27)、右极靴(31)、l型隔磁环ⅰ(32)、环形永磁体(33)、l型隔磁环ⅱ(34)、右轴承(35)、套筒(36)装配在一起构成的组件ⅰ，安置于由内球面套杯ⅰ(25)和内球面套杯ⅱ(30)组合在一起而形成的空腔中；内球面套杯ⅰ(25)右侧区域的内表面上加工有四个定位凹槽，内球面套杯ⅱ(30)右侧区域的外圆面上加工有四个定位凸台，通过定位凹槽与定位凸台的配合，实现内球面套杯ⅱ(30)在内球面套杯ⅰ(25)上的周向定位；
10.内球面套杯ⅰ(25)和内球面套杯ⅱ(30)组装在一起后，两个部件的内表面组成的面ⅰ是球面的一部分；左极靴(26)、隔磁环ⅱ(27)和右极靴(31)三个部件的外环面组成的面ⅱ是球面的一部分；面ⅰ和面ⅱ拥有共同的球心o，球心o位于套筒(36)的中心轴线上，是发生轴线偏斜时，轴(1)的轴端部分的偏转中心；
11.面ⅰ和面ⅱ之间紧密接触，而且组件ⅰ能够在内球面套杯ⅰ(25)和内球面套杯ⅱ(30)包围的空腔内围绕球心o向各个方向转动且不会从空腔内脱出；左极靴(26)和内球面套杯ⅰ(25)之间、右极靴(31)和内球面套杯ⅱ(30)之间分别用预紧后的双耳拉簧(22)连接，能够使在空腔中发生转动的组件ⅰ恢复到对中位置，并能够防止左极靴(26)和右极靴(31)跟随套筒(36)发生周向旋转；向密封间隙中注入足量磁性液体(37)；
12.将装配在一起的内球面套杯ⅰ(25)、内球面套杯ⅱ(30)和组件ⅰ，安装到箱体(5)内，同时将组件ⅰ中的弹簧座(16)和套筒(36)套装在轴(1)上，拧紧紧定螺钉(17)，将弹簧座(16)固定在轴(1)上；将隔磁环ⅰ(10)安装在箱体(5)内，将调心球轴承(14)和弹性挡圈(15)依次套装在轴(1)上，弹性挡圈(15)固定了调心球轴承(14)的内圈；端盖(13)与箱体(5)之间采用螺纹连接，旋紧端盖(13)，压紧调心球轴承(14)外圈、隔磁环ⅰ(10)、内球面套杯ⅱ(30)和内球面套杯ⅰ(25)。
13.关于承受载荷方面，左轴承(20)和右轴承(35)不承受轴(1)所受的载荷，用来承受载荷的是调心球轴承(14)。
14.本发明的工作原理：通过反安装且被夹紧的左轴承(20)和右轴承(35)来保证密封间隙的尺寸；当轴(1)发生轴线偏斜时，轴(1)的轴端部分会绕偏转中心发生偏转，套装在轴(1)上的组件ⅰ能够在内球面套杯ⅰ(25)和内球面套杯ⅱ(30)包围的空腔内围绕偏转中心向各个方向转动，用面ⅰ与面ⅱ之间产生的相对位移来补偿轴端部分的偏转；当轴(1)发生轴线偏斜时，轴(1)的轴端部分会产生轴向的位移，套筒(36)能够相对于轴(1)产生轴向移动，用来补偿轴端部分的轴向位移。
15.与普通磁性液体密封装置相比，本发明的有益效果：能够补偿轴的轴线偏斜，避免密封间隙的尺寸随轴的挠曲变形发生改变，避免由轴线偏斜引起的极靴与旋转件之间的干涉损坏甚至轴的直接抱死，保证了发生轴线偏斜时磁性液体密封装置的密封性能。
附图说明
16.图1是本发明的实施例一整体结构示意图；
17.图2是实施例一的密封组件示意图；
18.图3是实施例一的弹簧座(16)示意图；
19.图4是本发明的实施例二整体结构示意图；
20.其中：轴(1)、密封圈ⅰ(2)、密封垫片ⅰ(3)、密封垫片ⅱ(4)、箱体(5)、密封圈ⅱ(6)、密封圈ⅲ(7)、密封圈ⅳ(8)、密封圈
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(9)、隔磁环ⅰ(10)、弹簧(11)、传动螺钉(12)、端盖(13)、调心球轴承(14)、弹性挡圈(15)、弹簧座(16)、紧定螺钉(17)、圆螺母ⅰ(18)、圆螺母ⅱ(19)、左轴承(20)、凸肩螺钉(21)、双耳拉簧(22)、弹性开口d型环(23)、带孔凸肩螺钉(24)、内球面套杯ⅰ(25)、左极靴(26)、隔磁环ⅱ(27)、铰制孔用螺栓(28)、六角螺母(29)、内球面套杯ⅱ(30)、右极靴(31)、l型隔磁环ⅰ(32)、环形永磁体(33)、l型隔磁环ⅱ(34)、右轴承(35)、套筒(36)、磁性液体(37)、极齿(38)。
具体实施方式
21.以附图为具体实施方式对本发明做进一步说明，但以下具体实施方式仅是本发明的较优实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。为叙述方便，下文中如出现代表方位的“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
22.实施例一如图1和图2所示，构成该装置包括：轴(1)、密封圈ⅰ(2)、密封垫片ⅰ(3)、密封垫片ⅱ(4)、箱体(5)、密封圈ⅱ(6)、密封圈ⅲ(7)、密封圈ⅳ(8)、密封圈
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(9)、隔磁环ⅰ(10)、弹簧(11)、传动螺钉(12)、端盖(13)、调心球轴承(14)、弹性挡圈(15)、弹簧座(16)、紧定螺钉(17)、圆螺母ⅰ(18)、圆螺母ⅱ(19)、左轴承(20)、凸肩螺钉(21)、双耳拉簧(22)、弹性开口d型环(23)、带孔凸肩螺钉(24)、内球面套杯ⅰ(25)、左极靴(26)、隔磁环ⅱ(27)、铰制孔用螺栓(28)、六角螺母(29)、内球面套杯ⅱ(30)、右极靴(31)、l型隔磁环ⅰ(32)、环形永磁体(33)、l型隔磁环ⅱ(34)、右轴承(35)、套筒(36)。
23.构成该装置各部分之间的连接：密封圈ⅰ(2)安装在套筒(36)内圆面的环形凹槽内；密封圈ⅱ(6)安装在内球面套杯ⅰ(25)外圆面的环形凹槽内；密封圈ⅲ(7)安装在左极靴(26)外环面的环形凹槽内；密封圈ⅳ(8)安装在右极靴(31)外环面的环形凹槽内；密封圈
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(9)安装在内球面套杯ⅱ(30)外圆面的环形凹槽内；
24.用左极靴(26)和右极靴(31)夹住隔磁环ⅱ(27)和环形永磁体(33)，并通过左极靴(26)和右极靴(31)相对的两个端面上的凸肩，对隔磁环ⅱ(27)和环形永磁体(33)进行径向定位；将密封垫片ⅰ(3)套装在铰制孔用螺栓(28)上，用四个铰制孔用螺栓(28)连接左极靴(26)和右极靴(31)，将密封垫片ⅱ(4)套装在铰制孔用螺栓(28)上，拧紧六角螺母(29)，夹紧左极靴(26)、右极靴(31)以及中间的隔磁环ⅱ(27)和环形永磁体(33)，同时压紧套装在铰制孔用螺栓(28)左右两端的密封垫片ⅰ(3)和密封垫片ⅱ(4)；
25.l型隔磁环ⅱ(34)采用过盈连接安装在左极靴(26)上，左轴承(20)的外圈采用过盈连接安装到l型隔磁环ⅱ(34)中；l型隔磁环ⅰ(32)采用过盈连接安装在右极靴(31)上，右轴承(35)的外圈采用过盈连接安装到l型隔磁环ⅰ(32)中；
26.将套筒(36)套装到已经安装在极靴上的左轴承(20)和右轴承(35)的内圈中，套筒(36)与左轴承(20)和右轴承(35)的内圈之间采用过盈连接；圆螺母ⅰ(18)和圆螺母ⅱ(19)组成双螺母防松结构，安装在套筒(36)左端螺纹处，通过双螺母防松结构和套筒(36)右端的凸肩一起夹紧左轴承(20)和右轴承(35)的内圈，保证套筒(36)相对于左极靴(26)和右极
靴(31)只能进行周向的旋转，同时保证左极靴(26)和右极靴(31)上带有极齿(38)的区域与套筒(36)外圆面之间的密封间隙的尺寸；
27.传动螺钉(12)穿过弹簧座(16)的轴向铰制孔，安装在套筒(36)右端面的螺钉孔中，传动螺钉(12)在弹簧座(16)的轴向铰制孔中能够沿轴向移动，套装在传动螺钉(12)上的弹簧(11)的左右两端分别固定在套筒(36)和弹簧座(16)上，套筒(36)相对于弹簧座(16)只能进行轴向移动，并通过弹簧(11)恢复到原位；
28.如图2中的局部放大图a所示，将弹性开口d型环(23)安装在带孔凸肩螺钉(24)上，重复此过程得到八个带有弹性开口d型环(23)的带孔凸肩螺钉(24)；在左极靴(26)左端面和右极靴(31)右端面上分别安装四个带孔凸肩螺钉(24)，安装在极靴端面上的四个带孔凸肩螺钉(24)间隔90
°
分布；将双耳拉簧(22)的一端连接在弹性开口d型环(23)上；
29.将已经组装在一起的密封圈ⅰ(2)、密封垫片ⅰ(3)、密封垫片ⅱ(4)、密封圈ⅲ(7)、密封圈ⅳ(8)、弹簧(11)、传动螺钉(12)、弹簧座(16)、圆螺母ⅰ(18)、圆螺母ⅱ(19)、左轴承(20)、双耳拉簧(22)、弹性开口d型环(23)、带孔凸肩螺钉(24)、左极靴(26)、隔磁环ⅱ(27)、铰制孔用螺栓(28)、六角螺母(29)、右极靴(31)、l型隔磁环ⅰ(32)、环形永磁体(33)、l型隔磁环ⅱ(34)、右轴承(35)、套筒(36)作为组件ⅱ，安装在内球面套杯ⅰ(25)内，将内球面套杯ⅱ(30)安装在内球面套杯ⅰ(25)右半部分的圆孔内；内球面套杯ⅰ(25)右侧区域的内表面上加工有四个定位凹槽，内球面套杯ⅱ(30)右侧区域的外圆面上加工有四个定位凸台，通过定位凹槽与定位凸台的配合，实现内球面套杯ⅱ(30)在内球面套杯ⅰ(25)上的周向定位；用四个间隔90
°
的凸肩螺钉(21)将已经连接在左极靴(26)上的四个双耳拉簧(22)的另一端分别连接在内球面套杯ⅰ(25)上，用同样的方式将已经连接在右极靴(31)上的四个双耳拉簧(22)的另一端连接在内球面套杯ⅱ(30)上，双耳拉簧(22)处于预紧状态；
30.内球面套杯ⅰ(25)和内球面套杯ⅱ(30)两个部件的内表面组成的面ⅰ是球面的一部分，左极靴(26)、隔磁环ⅱ(27)和右极靴(31)三个部件的外环面组成的面ⅱ是球面的一部分，面ⅰ和面ⅱ拥有共同的球心o，球心o位于套筒(36)的中心轴线上，是发生轴线偏斜时，轴(1)的右侧轴端部分的偏转中心；面ⅰ和面ⅱ之间紧密接触，而且组件ⅱ能够在内球面套杯ⅰ(25)和内球面套杯ⅱ(30)包围的空腔内围绕球心o向各个方向转动且不会从空腔中脱出，八个预紧后的双耳拉簧(22)能够使在空腔中发生转动的组件ⅱ恢复到对中位置，并能够防止左极靴(26)和右极靴(31)跟随套筒(36)发生周向旋转；
31.安装有密封圈ⅱ(6)和凸肩螺钉(21)的内球面套杯ⅰ(25)、安装有密封圈
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(9)和凸肩螺钉(21)的内球面套杯ⅱ(30)以及安置在两者所包围空腔中的组件ⅱ一起构成密封组件；向密封组件的密封间隙中注入足量磁性液体(37)；将注入磁性液体(37)后的密封组件安装在箱体(5)中，同时将密封组件中的套筒(36)和弹簧座(16)套装在轴(1)上；拧紧四个紧定螺钉(17)，将弹簧座(16)固定在轴(1)上；
32.将隔磁环ⅰ(10)安装在箱体(5)内，将调心球轴承(14)和弹性挡圈(15)依次套装在轴(1)上，弹性挡圈(15)固定了调心球轴承(14)的内圈；端盖(13)与箱体(5)之间采用螺纹连接，旋紧端盖(13)，压紧调心球轴承(14)的外圈、隔磁环ⅰ(10)、内球面套杯ⅱ(30)和内球面套杯ⅰ(25)。
33.此外，如图2中的局部放大图b所示，密封间隙的尺寸h0为0.08～0.12mm，套筒(36)外圆面处的凹面深度h1为0.02～0.04mm，极齿(38)顶端与套筒(36)外圆面上轴承安装区域
存在的垂直距离h2为0.06～0.08mm，h0、h1和h2之间的关系为h0＝h1 h2。
34.需要说明的是图1中弹簧座(16)的结构仅是为了制图方便，本实施例中弹簧座(16)的具体结构如图3所示。
35.下面说明磁回路的组成：环形永磁体(33)从n极发出的磁场经过左极靴(26)、磁性液体(37)、套筒(36)、磁性液体(37)、右极靴(31)到达环形永磁体(33)的s极。
36.所述左轴承(20)和右轴承(35)不承受轴(1)所受的载荷，用来承受载荷的是调心球轴承(14)；
37.所述面ⅰ和面ⅱ之间要保证良好的润滑条件，套筒(36)内圆面与轴(1)外圆面之间要保证良好的润滑条件；
38.所述内球面套杯ⅰ(25)和内球面套杯ⅱ(30)的接触面要保证良好的配合精度；
39.所述环形永磁体(33)的材料选用钕铁硼；
40.所述左极靴(26)、右极靴(31)和套筒(36)的材料选用导磁性良好的2cr13；
41.所述铰制孔用螺栓(28)、双耳拉簧(22)、内球面套杯ⅰ(25)和内球面套杯ⅱ(30)均选用不导磁材料。
42.实施例二如图4所示，与实施例一不同之处在于：
43.去掉了密封垫片ⅰ(3)、密封垫片ⅱ(4)、铰制孔用螺栓(28)、六角螺母(29)以及左极靴(26)与右极靴(31)上的铰制孔，采用胶接方式将左极靴(26)、右极靴(31)以及中间的隔磁环ⅱ(27)和环形永磁体(33)连接在一起；
44.去掉了凸肩螺钉(21)、弹性开口d型环(23)、带孔凸肩螺钉(24)以及相应的螺钉孔，左极靴(26)和内球面套杯ⅰ(25)之间、右极靴(31)和内球面套杯ⅱ(30)之间皆由双耳拉簧(22)直接连接，且双耳拉簧(22)左右两端采用焊接方式分别固定在相应的部件上。
45.实施例二中其他部件及连接方式与实施例一相同，此处不再赘述。