一種超高真空用磁流體密封傳動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及磁流體密封技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超高真空用磁流體密封傳動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]磁流體密封技術(shù)是在磁流體這一全新的功能材料出現(xiàn)之后才發(fā)展起來(lái)的。20世紀(jì)60年代初，美國(guó)國(guó)家航空航天局為解決宇航服的真空密封及空間失重狀態(tài)下液體燃料的補(bǔ)充問(wèn)題，開發(fā)了磁流體。當(dāng)時(shí)作為美國(guó)航天研究的一項(xiàng)附加成果而出現(xiàn)的這一功能材料，后來(lái)逐步發(fā)現(xiàn)有許多應(yīng)用之處，如礦冶中的貴金屬回收、機(jī)械制造中的磁流體潤(rùn)滑與研磨，以及近期熱門的生物醫(yī)學(xué)中的生物分離、生物與醫(yī)藥檢測(cè)、疾病診斷與治療中都取得了許多十分重要的科研成果和工業(yè)實(shí)用價(jià)值。另外，還應(yīng)用到重要機(jī)械旋轉(zhuǎn)部位的密封；計(jì)算機(jī)硬盤存儲(chǔ)器中對(duì)灰塵和油霧的密封；原子能設(shè)備中對(duì)放射性氣體的密封；發(fā)酵罐攪拌中用于防止細(xì)菌混入的密封；真空鍍膜機(jī)、真空熱處理爐、單晶硅爐等超高和特高真空條件下的密封以及反應(yīng)釜、風(fēng)機(jī)、氣栗等用于壓差條件下的密封等等，尤其是在轉(zhuǎn)軸中作為設(shè)備的動(dòng)態(tài)防漏部分具有突出的優(yōu)越性，既可達(dá)到防漏目的，又不影響可動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，所以磁流體密封技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。
[0003]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的第一種典型的磁流體密封傳動(dòng)裝置的示意圖，如圖1所示，由一個(gè)永磁體106、兩個(gè)磁極107、旋轉(zhuǎn)軸101和磁流體108構(gòu)成密封組件，該密封組件位于殼體103中，且在磁極107的邊緣設(shè)置隔磁套105，用來(lái)隔絕磁場(chǎng)，避免軸承104被磁化，并起到軸向定位的作用；軸承104用來(lái)保證旋轉(zhuǎn)軸101旋轉(zhuǎn)，并保證圖中所示密封間隙“ δ ”的一致；靜密封O型密封圈102用來(lái)保證氣體不從磁極107與殼體103之間的配合間隙處泄露；軸承蓋109通過(guò)螺釘110固定于殼體103端面，并對(duì)上述零件進(jìn)行軸向定位，防止零件軸向移動(dòng)。由于該裝置中永磁體106的N-S極是按軸向分布的且兩個(gè)磁極107和旋轉(zhuǎn)軸101由導(dǎo)磁材料制成，因此，在磁場(chǎng)作用下，如圖1中環(huán)線所示，形成了多個(gè)封閉的磁路，此封閉磁路是沿N-S區(qū)間轉(zhuǎn)軸表面形成的。從圖中還可以看出兩個(gè)磁極107與旋轉(zhuǎn)軸101之間存在間隙I此間隙5環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸的外圓，呈環(huán)狀分布，形成了磁路的氣隙，由于磁場(chǎng)磁路的氣隙中的磁場(chǎng)強(qiáng)度最大，因此將具有超順磁特性的磁流體108注入其間以后，在磁場(chǎng)作用下，磁流體108被穩(wěn)穩(wěn)地吸附并充滿旋轉(zhuǎn)軸101和磁極107之間的間隙，實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁場(chǎng)兩端空間的分隔，形成可靠的密封。
[0004]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的第二種典型的磁流體密封傳動(dòng)裝置的示意圖，如圖2所示，該裝置與上述第一種磁流體密封傳動(dòng)裝置的大部分部件相同，區(qū)別如下:第一，該裝置采用的是旋蓋209，旋蓋209的外圓有螺紋，同時(shí)殼體203內(nèi)孔中也有與之相配的螺紋，旋蓋209通過(guò)螺紋旋合擰入殼體203中，起到固定的作用；第二，每個(gè)磁極207的外圓設(shè)置2個(gè)用于安裝O型密封圈202的槽，且兩個(gè)槽位于冷卻槽2071的兩側(cè)，并在殼體203的外圓與冷卻槽2071相對(duì)應(yīng)的位置安裝有冷卻水接頭210。O型密封圈202不僅隔絕氣體從磁極207與殼體203的配合間隙處通過(guò)，同時(shí)防止冷卻槽2071內(nèi)冷卻水漏出。該種磁流體密封傳動(dòng)裝置由于可通過(guò)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)冷卻，因而可用于溫度較高的場(chǎng)所。
[0005]然而，上述兩種磁流體密封傳動(dòng)裝置并適用于低于I X 10 5Pa的超高真空環(huán)境，限制了其應(yīng)用。一方面，由于其所用的橡膠O形圈密封圈通常具有相對(duì)高的氣體滲透速率，因此不適合用于超高真空的密封中，且超高真空設(shè)備均需長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行400°C左右的高溫烘烤除氣，這種高溫容易使橡膠產(chǎn)生殘余變形，加速橡膠老化，影響密封性能；另外，橡膠在常溫常壓下長(zhǎng)期存放或在真空中使用會(huì)逐漸老化變脆，從而導(dǎo)致密封失效，而且橡膠密封圈在真空環(huán)境下存在著質(zhì)損的問(wèn)題，即隨著填料和易揮發(fā)成分的喪失，會(huì)使其質(zhì)量逐漸減少，當(dāng)質(zhì)損超過(guò)了初始的壓縮量時(shí)，橡膠密封圈即失去了密封性能；另一方面，從上述兩種裝置的結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，軸承處于真空腔體與O型密封圈、永磁體、磁極、磁流體所構(gòu)成的密封組件之間，而軸承內(nèi)的潤(rùn)滑脂在真空或高溫下存在揮發(fā)現(xiàn)象，不僅會(huì)由于潤(rùn)滑不良導(dǎo)致軸承過(guò)早損壞，同時(shí)，潤(rùn)滑脂揮發(fā)物也會(huì)污染真空環(huán)境，影響到超高真空的獲得。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種超高真空用磁流體密封傳動(dòng)裝置，以便能夠解決目前磁流體密封傳動(dòng)裝置所存在的密封圈容易失效，以及真空環(huán)境容易被污染的問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下:
[0008]一種超高真空用磁流體密封傳動(dòng)裝置，包括殼體、密封組件和軸承；所述密封組件包括主軸、永磁體、設(shè)置于所述永磁體兩側(cè)的第一磁極和第二磁極、設(shè)置于所述主軸與所述第一磁極和/或第二磁極之間的磁流體，并且:
[0009]所述密封組件設(shè)置于超高真空環(huán)境側(cè)與全部所述軸承之間；
[0010]所述第一磁極和所述殼體的法蘭的接觸面上設(shè)置有第一密封型腔，在所述第一密封型腔內(nèi)設(shè)置有第一金屬密封墊，所述第一金屬密封墊被所述殼體的法蘭和所述第一磁極之間的軸向力壓緊變形后，與所述殼體的法蘭和所述第一磁極形成靜密封。
[0011]優(yōu)選的，在上述超高真空用磁流體密封傳動(dòng)裝置中，所述殼體的法蘭另一端面還設(shè)置有第二半腔體，且該所述第二半腔體可與設(shè)備上的安裝法蘭所開設(shè)的第二半腔體扣合形成與所述第一密封型腔相同的第二密封型腔，所述第二密封型腔中設(shè)置有第二金屬密封墊，所述第二金屬密封墊被軸向力壓緊變形后，與所述殼體的法蘭和所述設(shè)備上的安裝法蘭形成靜密封。
[0012]優(yōu)選的，在上述超高真空用磁流體密封傳動(dòng)裝置中，所述第一金屬密封墊和所述第二金屬密封墊為無(wú)氧銅密封墊或鋁密封墊。
[0013]優(yōu)選的，在上述超高真空用磁流體密封傳動(dòng)裝置中，所述主軸與所述第一磁極所形成的空隙內(nèi)還具有多個(gè)沿所述主軸的軸向分布的磁極齒，且所述磁極齒開設(shè)在所述主軸的外圓上，或者所述第一磁極上，并且每個(gè)所述磁極齒呈朝所述主軸的軸向凸起的閉合環(huán)狀。
[0014]優(yōu)選的，在上述超高真空用磁流體密封傳動(dòng)裝置中，所述磁流體僅填充于所述主軸與所述第一磁極所形成的空隙內(nèi)。
[0015]優(yōu)選的，在上述超高真空用磁流體密封傳動(dòng)裝置中，還包括開設(shè)在所述第一磁極外圓上的冷卻環(huán)槽，所述殼體與所述冷卻環(huán)槽相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有沿周向均布的冷卻水接口，且所述第一磁極外圓或者端面與殼體的接觸位置設(shè)置有用于防止冷卻水泄漏的O型橡膠密封圈或者金屬密封圈。
[0016]優(yōu)選的，在上述超高真空用磁流體密封傳動(dòng)裝置中，還包括開設(shè)在所述第一磁極中部的環(huán)形冷卻腔，且所述環(huán)形冷卻腔的開口朝向所述殼體的法蘭，所述第一密封型腔包括兩個(gè)，且兩個(gè)所述第一密封型腔分別位于所述環(huán)形冷卻腔的開口的兩側(cè)，并均內(nèi)置有所述第一金屬密封墊，所述殼體的法蘭內(nèi)開設(shè)有用于與所述冷卻腔的開口相通的冷卻水通道，且所述殼體的法蘭的周向上均勻設(shè)置有冷卻水接口。
[0017]優(yōu)選的，在上述超高真空用磁流體密封傳動(dòng)裝置中，所述主軸外圓上還開設(shè)有與所述第二磁極相對(duì)應(yīng)的磁極齒，所述磁流體填充在所述主軸與所述第一磁極，以及所述主軸與所述第二磁極所形成的空隙內(nèi)。
[0018]優(yōu)選的，在上述超高真空用磁流體密封傳動(dòng)裝置中，所述第