[发明专利]轴向磁流体动密封结构

说明书

本发明公开了一种轴向磁流体动密封结构，包括：轴设置于中空的壳体内，至少三个永磁体并列固定在轴外圆与壳体内壁之间，每个永磁体两侧各设置一个极靴；阻流件仅设置在中间位置永磁体相邻的两个极靴中至少其中之一的内圆面中心，其与轴之间形成有第一预设间隙；第一种密封件仅设置在多个极靴中最外侧的两个极靴外圆面；极齿与轴之间形成有磁流体容置密封空间，各极齿与轴彼此间形成第二预设间隙；隔磁件分别固定在多个极靴中最外侧的两个极靴轴向外侧；端盖分别设置在中空的壳体两端；第二种密封件盖装在端盖和轴之间；在壳体抽真空时磁流体填充满磁流体容置密封空间使轴与极齿之间形成密封，第一预设间隙小于第二预设间隙。

技术领域

本发明涉及冶金领域，特别是涉及一种用于真空精密铸造炉拉晶机构的轴向磁流体动密封结构。

背景技术

真空精密铸造炉是一种用于材料科学、冶金工程技术领域的真空铸造设备。精密铸造炉在真空条件下，利用中频感应加热原理，使用高温母合金料锭将镍、钛、铝等活泼金属含量较高的合金在真空中熔解,通过模壳提升装置将失腊法制成的陶瓷铸模快速上升到真空熔炼腔体内浇筑，然后返回铸模腔保温冷却成型，这样铸件在不破真空情况下进行完全熔炼浇筑冷却成型,主要应用于航天发动机叶片上。拉晶装置是真空精密铸造炉重要的机构，拉晶主轴的稳定直接关系到产品合格与否，磁流体密封避免了密封件和往复运动主轴的摩擦而产生碎屑，同时磁流体作为一种油基流体，本身亦具有润滑作用，其对保护机械设备零部件减少摩擦磨损具有重要作用，也使装置本身在拉晶过程中更加平稳，更有利于金相的成形。

现有用于真空精密铸造炉拉晶机构的轴往复运动的磁流体密封结构一般包括带中空腔的壳体、轴，轴和壳体之间设置永磁体和极靴。例如，中国专利CN207569210U公开了一种往复运动用磁流体密封结构，包括中空的壳体、设置于壳体内腔的往复轴，至少一个永磁体，每一个永磁体两侧分别设有极靴，环绕每一个极靴的内圆面至少开有一个凹槽，每一个凹槽内安装有Y型密封圈；极靴的内圆面设有极齿，极齿与往复轴外表面之间存在间隙，间隙处注有磁流体。本实用新型通过磁流体和Y型密封圈的组合使用，形成了耐压性能和密封性能均优异的密封结构。该方案往复运动用磁流体密封结构用Y型密封圈较多，增加了摩擦力，在没有磁流体密封的情况下有一定的密封效果，磁流体密封只是起到一种辅助密封，没有发挥磁流体密封的优势；因该结构运动主轴会与极靴产生干磨，使极靴在主轴长时间运动过后，极靴与主轴间隙逐渐扩大，导致磁流体密封失效。并且，该专利的密封方式还是主要使用橡胶件密封，橡胶件包括丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶等，橡胶件密封应用较为广泛，但是橡胶件密封存在易膨胀溶解、易被密封件磨损、易污染密封介质、易老化等诸多缺点，橡胶件密封容易造成密封性能差，使密封设备丧失密封性能。

综上所述，现有技术主要存在以下缺陷有待改进；

1）现有的动密封结构多采用多个O密封圈和Y型密封圈一类的橡胶密封圈，橡胶圈易老化，2~3年内需更换密封圈。

2）橡胶密封圈的动密封摩擦系数大，若润滑不及时，容易造成卡顿和震动，影响动密封结构的使用。

3）极靴上形成有多个Y型密封圈，使摩擦系数增大。

4）往复运动主轴容易和极靴发生摩擦，影响动密封结构的使用。

5）无法在不拆卸装置的情况下添加磁流体，对于尺寸较小的磁流体动密封装置影响较小，对于尺寸较大，拆卸繁琐的磁流体动密封装置，后期维护费时费力。

6）由于存在摩擦磨损的问题，导致其无法同时实现零泄漏和长寿命要求。在轴往复运动中，部分液体形成液体膜；当磁场力不足以束缚这层膜时，磁流体便会在压差作用下进入密室，造成污染。因为高温下液体粘度下降，耐压性下降，所以常常配合制冷措施。无论采用单级密封还是多级密封，主要影响的是密封性能，对耐压性能的影响不大，整个动密封结构的耐压性能差。

发明内容