CN106321853A - 智能热敏电阻加热式磁性液体密封装置 - Google Patents

Abstract

智能热敏电阻加热式磁性液体密封装置,属于机械工程密封领域。解决了现有磁性液体旋转密封装置在低温度的环境下工作时，由于低温导致磁性液体粘度增大甚至凝固，使得启动力矩过大及在使用过程中轴的扭矩较大，严重影响磁性液体密封装置的使用性能的问题。该装置由磁性液体密封组件、热敏电阻、升温系统、分瓣式导热铜支座和隔热环组成。热敏电阻能够感知密封件内的温度变化，并通过升温系统把温度变化转化为加热功率的变化，温度越低加热功率越大，从而使得密封装置在低温环境下的工作温度能够保持在一个合理的温度范围内。通过隔热坏和分瓣式导热铜支座的配合使用，能够减少热量向永磁体传递，使更多的热量传向磁性液体。这样能够使磁性液体在升温较快的同时减慢永磁体升温的速度和幅度。

Description

智能热敏电阻加热式磁性液体密封装置

技术领域

本发明属于机械工程密封领域

背景技术

磁性液体密封因其零泄漏、长寿命等优点得到广泛应用。然而在实际应用中，某些场合环境温度很低，在极低的工作温度下，磁性液体的粘度会变大甚至凝固，严重影响磁性液体的使用性能。比如在正常温度下扭矩为1.6kg·m的磁性液体密封装置，在-40℃时扭矩会达到7kg·m。在低温情况下，磁性液体密封装置的启动力矩会变得很大，严重影响密封装置的使用性能。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，现有磁性液体旋转密封装置在极低温度的环境下工作时，由于低温导致磁性液体粘度增大甚至凝固，使得启动力矩过大及在使用过程中轴的扭矩较大，严重影响磁性液体密封装置的使用性能。因此提出一种智能热敏电阻加热式磁性液体密封装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

智能热敏电阻加热式磁性液体密封装置,构成该装置包括：外壳、左极靴、左极靴第一密封圈、左极靴第一隔热环、左极靴分瓣式导热铜支座、左极靴第一热敏电阻智能温升系统、左极靴第二热敏电阻智能温升系统、左极靴第二隔热环、左极靴第二密封圈、永磁体、右极靴、右极靴第一密封圈、右极靴第一隔热环、右极靴分瓣式导热铜支座、右极靴第一热敏电阻温升系统、右极靴第二热敏电阻温升系统、右极靴第二隔热环、右极靴第二密封圈、右端盖、旋转轴和磁性液体；

构成该装置的各部分之间的连接：所述的左极靴第一密封圈、左极靴第一隔热环、左极靴分瓣式导热铜支座、左极靴第一热敏电阻智能温升系统、左极靴第二热敏电阻智能温升系统、左极靴第二隔热环、左极靴第二密封圈安装在左极靴外圆上的凹槽内，形成带密封圈及热源的左极靴。右极靴第一密封圈、右极靴第一隔热环、右极靴分瓣式导热铜支座、右极靴第一热敏电阻温升系统、右极靴第二热敏电阻温升系统、右极靴第二隔热环、右极靴第二密封圈安装在右极靴外圆上的凹槽内，形成带密封圈及热源的右极靴；

分瓣式导热铜支座通过密封胶黏在一起形成环状；

将带密封圈及热源的左极靴、永磁体、带密封圈及热源的右极靴依次套入外壳中，使左极靴的左端面与外壳接触；通过螺纹连接将右端盖与外壳固定，使各部件在外壳内轴向定位完成；将带密封圈及热源的左极靴、永磁体、带密封圈及热源的右极靴旋、外壳套上转轴，然后向该装置利用专业设备注入磁性液体，通过外壳法兰盘上的螺纹连接实现外壳的定位；

左极靴第一热敏电阻智能温升系统、左极靴第二热敏电阻智能温升系统、右极靴第一热敏电阻温升系统、右极靴第二热敏电阻温升系统利用可充电电池进行供电，接口可由外壳上的开口导出；

其特征在于：通过含有正温度系数热敏电阻的电路产生热量，热量经导热性良好的左极靴分瓣式导热铜支座和右极靴分瓣式导热铜支座传输到左极靴和右极靴靠近轴线部分，从而对磁性液体进行加热处理。热敏电阻与电热丝、电源等串联，当温度很低时，热敏电阻电阻较小，电热丝产生的热量较大，温升较快；当温度升高时，热敏电阻阻值变大电热丝产生热量较小，温升较慢；当温度高到一定程度时，热敏电阻阻值很大，电路相当于断路，此时电路不产生热量。从而能使磁性液体在低温环境下保持一定的工作温度；

左极靴分瓣式导热铜支座和右极靴分瓣式导热铜支座半径较小，能靠近旋转轴轴线；永磁体内径较大，离旋转轴轴线较远。产生的热量更多向磁性液体传递；左极靴分瓣式导热铜支座左边通过左极靴第一隔热环和左极靴接触右边通过左极靴第二隔热环和左极靴接触，右极靴分瓣式导热铜支座左边通过右极靴第一隔热环和右极靴相连，右边通过右极靴第二隔热环接触；

左极靴分瓣式导热铜支座外圆上开有凹槽，左极靴第一热敏电阻智能温升系统和左极靴第二热敏电阻智能温升系统缠绕放在凹槽内。右极靴分瓣式导热铜支座外圆上开有凹槽，右极靴第一热敏电阻温升系统和右极靴第二热敏电阻温升系统缠绕放在凹槽内；

外壳上开有通孔，可使用外部电源对左极靴第一热敏电阻智能温升系统、左极靴第二热敏电阻智能温升系统、右极靴第一热敏电阻温升系统、右极靴第二热敏电阻温升系统进行供能；

本发明和已有技术相比所具有的有益效果：在极低温环境下，磁性液体密封装置工作时，正温度系数热敏电阻能够感知低温，导致电阻下降，整个电路发热功率增加，密封装置温度升高；当温度高到一定程度时，热敏电阻阻值过大，整个电路相当于断路，密封装置温度下降。因此该密封装置能智能的调控温度，使密封装置的温度保持在一个合适的范围内。由于热敏电阻温升系统不影响原有的密封结构，并且靠近磁性液体且远离永磁体，同时分瓣式导热铜支座左右分别通过隔热换与极靴相连，这种布置能够使产生的热量更多更快的向轴向方向流向磁性液体，提高加热效率；同时使永磁体得到的热量较少，温升较小，不影响永磁体的性能。

附图说明

图1智能热敏电阻加热式磁性液体密封装置；

图2智能热敏电阻加热式磁性液体密封装置热敏电阻温升系统示意图；

图1中：外壳(1)、左极靴(2)、左极靴第一密封圈(3)、左极靴第一隔热环(4)、左极靴分瓣式导热铜支座(5)、左极靴第一热敏电阻智能温升系统(6)、左极靴第二热敏电阻智能温升系统(7)、左极靴第二隔热环(8)、左极靴第二密封圈(9)、永磁体(10)、右极靴(11)、右极靴第一密封圈(12)、右极靴第一隔热环(13)、右极靴分瓣式导热铜支座(14)、右极靴第一热敏电阻温升系统(15)、右极靴第二热敏电阻温升系统(16)、右极靴第二隔热环(17)、右极靴第二密封圈(18)、右端盖(19)、旋转轴(20)和磁性液体(21)。

具体实施方式

以附图为具体实施方式对本发明做进一步说明：

智能热敏电阻加热式磁性液体密封装置如图1：外壳1、左极靴2、左极靴第一密封圈3、左极靴第一隔热环4、左极靴分瓣式导热铜支座5、左极靴第一热敏电阻智能温升系统6、左极靴第二热敏电阻智能温升系统7、左极靴第二隔热环8、左极靴第二密封圈9、永磁体10、右极靴11、右极靴第一密封圈12、右极靴第一隔热环13、右极靴分瓣式导热铜支座14、右极靴第一热敏电阻温升系统15、右极靴第二热敏电阻温升系统16、右极靴第二隔热环17、右极靴第二密封圈18、右端盖19、旋转轴20和磁性液体21；

构成该装置的各部分之间的连接：所述的左极靴第一密封圈3、左极靴第一隔热环3、左极靴分瓣式导热铜支座5、左极靴第一热敏电阻智能温升系统6、左极靴第二热敏电阻智能温升系统7、左极靴第二隔热环8、左极靴第二密封圈9安装在左极靴2外圆上的凹槽内，形成带密封圈及热源的左极靴。右极靴第一密封圈12、右极靴第一隔热环13、右极靴分瓣式导热铜支座14、右极靴第一热敏电阻温升系统15、右极靴第二热敏电阻温升系统16、右极靴第二隔热环17、右极靴第二密封圈18安装在右极靴19外圆上的凹槽内，形成带密封圈及热源的右极靴；

左5、右14极靴分瓣式导热铜支座通过密封胶黏在一起形成环状；

将带密封圈及热源的左极靴、永磁体10、带密封圈及热源的右极靴依次套入外壳1中，使左极靴的左端面与外壳接触；通过螺纹连接将右端盖19与外壳1固定，使各部件在外壳内轴向定位完成；将将带密封圈及热源的左极靴、永磁体10、带密封圈及热源的右极靴旋、外壳1套上转轴20，然后向该装置利用专业设备注入磁性液体21，通过外壳2法兰盘上的螺纹连接实现外壳1的定位；

左极靴第一热敏电阻智能温升系统6、左极靴第二热敏电阻智能温升系统7、右极靴第一热敏电阻温升系统15、右极靴第二热敏电阻温升系统16利用可充电电池进行供电，接口可由外壳上的开口导出；

通过热敏电阻感知温度变化，在低温环境下，磁性液体密封装置工作时，正温度系数热敏电阻能够感知低温，导致电阻下降，整个电路发热功率增加，密封装置温度升高；当温度高到一定程度时，热敏电阻阻值过大，整个电路相当于断路，密封装置温度下降。因此该密封装置能智能的调控温度，使密封装置的温度保持在一个合适的范围内。由于热敏电阻温升系统不影响原有的密封结构，并且靠近磁性液体且远离永磁体，同时分瓣式导热铜支座左右分别通过隔热环与极靴相连，这种布置能够使产生的热量更多更快的向轴向方向流向磁性液体，提高加热效率；同时使永磁体得到的热量较少，温升较小，不影响永磁体的性能。

热敏电阻温升系统的数量和功率由实际使用环境确定

左、右极靴、转轴1选用导磁性良好的材料，如电工纯铁；

永磁体10选用钕铁硼

磁性液体21的种类根据使用环境和密封介质的不同选择不同基载液的磁性液体。

Claims (5)

1.智能热敏电阻加热式磁性液体密封装置，该密封装置包括：

外壳(1)、左极靴(2)、左极靴第一密封圈(3)、左极靴第一隔热环(4)、左极靴分瓣式导热铜支座(5)、左极靴第一热敏电阻智能温升系统(6)、左极靴第二热敏电阻智能温升系统(7)、左极靴第二隔热环(8)、左极靴第二密封圈(9)、永磁体(10)、右极靴(11)、右极靴第一密封圈(12)、右极靴第一隔热环(13)、右极靴分瓣式导热铜支座(14)、右极靴第一热敏电阻温升系统(15)、右极靴第二热敏电阻温升系统(16)、右极靴第二隔热环(17)、右极靴第二密封圈(18)、右端盖(19)、旋转轴(20)和磁性液体(21)；

构成该装置的各部分之间的连接：

所述的左极靴第一密封圈(3)、左极靴第一隔热环(4)、左极靴分瓣式导热铜支座(5)、左极靴第一热敏电阻智能温升系统(6)、左极靴第二热敏电阻智能温升系统(7)、左极靴第二隔热环(8)、左极靴第二密封圈(9)安装在左极靴(2)外圆上的凹槽内，形成带密封圈及热源的左极靴。右极靴第一密封圈(12)、右极靴第一隔热环(13)、右极靴分瓣式导热铜支座(14)、右极靴第一热敏电阻温升系统(15)、右极靴第二热敏电阻温升系统(16)、右极靴第二隔热环(17)、右极靴第二密封圈(18)安装在右极靴(11)外圆上的凹槽内，形成带密封圈及热源的右极靴；

左、右极靴分瓣式导热铜支座(5)、(14)通过密封胶黏在一起形成环状；

将带密封圈及热源的左极靴、永磁体(10)、带密封圈及热源的右极靴依次套入外壳(1)中，使左极靴的左端面与外壳接触；通过螺纹连接将右端盖(19)与外壳(1)固定，使各部件在外壳内轴向定位完成；将将带密封圈及热源的左极靴、永磁体(10)、带密封圈及热源的右极靴旋、外壳(1)套上转轴(20)，然后向该装置利用专业设备注入磁性液体(21)，通过外壳(2)法兰盘上的螺纹连接实现外壳(1)的定位；

左极靴第一热敏电阻智能温升系统(6)、左极靴第二热敏电阻智能温升系统(7)、右极靴第一热敏电阻温升系统(15)、右极靴第二热敏电阻温升系统(16)利用可充电电池进行供电，接口可由外壳上的开口导出。

其特征在于：

通过含有正温度系数热敏电阻的电路产生热量，热量经导热性良好的左极靴分瓣式导热铜支座(5)和右极靴分瓣式导热铜支座(14)传输到左极靴(2)和右极靴(11)靠近轴线部分，从而对磁性液体(21)进行加热处理。热敏电阻与电热丝、电源等串联，当温度很低时，热敏电阻电阻较小，电热丝产生的热量较大，温升较快；当温度升高时，热敏电阻阻值变大电热丝产生热量较小，温升较慢；当温度高到一定程度时，热敏电阻阻值很大，电路相当于断路，此时电路不产生热量，从而能使磁性液体在低温环境下保持一定的工作温度。

2.根据权利要求1所述智能热敏电阻加热式磁性液体密封装置，其特征在于：

左极靴分瓣式导热铜支座(5)和右极靴分瓣式导热铜支座(14)内圆距离磁性液体(21)的径向距离小于左极靴分瓣式导热铜支座(5)和右极靴分瓣式导热铜支座(14)内圆距离永磁体(10)的径向距离。

3.根据权利要求1所述智能热敏电阻加热式磁性液体密封装置，其特征在于：

左极靴分瓣式导热铜支座(5)左边通过左极靴第一隔热环(4)和左极靴(2)接触，右边通过左极靴第二隔热环(8)和左极靴(2)接触，右极靴分瓣式导热铜支座(14)左边通过右极靴第一隔热环(13)和右极靴(11)相连，右边通过右极靴第二隔热环(17)接触。

4.根据权利要求1所述智能热敏电阻加热式磁性液体密封装置，其特征在于：

左极靴分瓣式导热铜支座(5)外圆上开有凹槽，左极靴第一热敏电阻智能温升系统(6)和左极靴第二热敏电阻智能温升系统(7)缠绕放在凹槽内，右极靴分瓣式导热铜支座(14)外圆上开有凹槽，右极靴第一热敏电阻温升系统(15)和右极靴第二热敏电阻温升系统(16)缠绕放在凹槽内。

5.根据权利要求1所述智能热敏电阻加热式磁性液体密封装置，其特征在于：

外壳(1)上开有通孔，可通过外部电路对左极靴第一热敏电阻智能温升系统(6)、左极靴第二热敏电阻智能温升系统(7)、右极靴第一热敏电阻温升系统(15)、右极靴第二热敏电阻温升系统(16)进行控制。