CN106499822B - 温度可控型磁性液体密封装置 - Google Patents

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Abstract

温度可控型磁性液体密封装置,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高、低温环境下使用寿命短、密封性能下降的问题。该装置由磁性液体密封组件、螺旋槽管路、分瓣式导热铜顶盖和隔热环组成。在低温环境下，将高温液体通过螺旋槽管路输入到靠近磁性液体(18)的螺旋槽，对磁性液体(18)进行循环升温处理，螺旋槽的设计能够提高加热效率，隔热环的使用能够减少热量向永磁体(9)传递；在高温环境下，将低温液体同时通过螺旋槽管路和外壳上的孔，对磁性液体(18)和永磁体(9)同时进行循环冷却，提高冷却效率。

Description

温度可控型磁性液体密封装置
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、低摩擦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，导致启动力矩增大，严重影响磁性液体密封装置的使用性能。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。而在高温环境和高线速度的工况下，密封间隙内磁性液体温度较高，磁性液体挥发性增加且饱和磁化强度下降，导致磁性液体密封装置寿命短、易失效；此外高温工作环境下，永磁体性能受影响较大，导致磁性液体密封性能下降甚至失效。
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温差很大的环境下工作时密封性能下降甚至失效。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；在高温及高线速度的工况下，由于间隙内磁性液体、永磁体温度高，易导致密封使用寿命缩短甚至失效。因此提出一种温度可控型磁性液体密封装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
温度可控型磁性液体密封装置,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顶盖、左极靴螺旋槽输入管路、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、右极靴螺旋槽输入管路、右极靴分瓣式导热铜顶盖、右极靴第二隔热环、右极靴第二密封圈、右端盖、磁性液体、回转轴、右极靴螺旋槽输出管路、左极靴螺旋槽输出管路；
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顶盖、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、隔热环和铜顶盖的左极靴。所述右极靴第一密封圈、右极靴第一隔热环、右极靴分瓣式导热铜顶盖、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、隔热环和铜顶盖的右极靴；
左、右极靴分瓣式导热铜顶盖各自分别通过通过密封胶黏在一起形成环状；
将带密封圈、隔热环和铜顶盖的左极靴、永磁体、带密封圈、隔热环和铜顶盖的右极靴依次套入外壳中，使左极靴的左端面与外壳接触；旋转调整外壳的位置，使得外壳上的通孔与左极靴分瓣式导热铜顶盖和右极靴分瓣式导热铜顶盖外圆上的孔对齐；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；将带有带密封圈、隔热环和铜顶盖的左极靴、永磁体、带密封圈、隔热环和铜顶盖的右极靴的外壳套上回转轴，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；
使左极靴螺旋槽输入管路和左极靴螺旋槽输出管路通过外壳上的通孔与左极靴分瓣式导热铜顶盖上的孔连接；使右极靴螺旋槽输入管路和右极靴螺旋槽输出管路通过外壳上的通孔与右极靴分瓣式导热铜顶盖上的孔连接；
其特征在于：当温度可控型磁性液体密封装置处于低温工作环境时，利用泵将高温液体从极靴螺旋槽输入管路送入极靴外圆上的螺旋槽，经极靴螺旋槽输出管路流出极靴外圆上的螺旋槽，实现对磁性液体的循环加热；当温度可控型磁性液体密封装置处于高温环境中时，利用泵将低温液体从极靴螺旋槽输入管路送入极靴外圆上的螺旋槽，经极靴螺旋槽输出管路流出极靴外圆上的螺旋槽，实现对磁性液体的循环冷却；利用泵将低温液体从外壳的孔A1和A2送入左极靴和右极靴的凹槽内，在经过外壳上径向分布相距180度的孔B1和B2流出左极靴和右极靴的凹槽，实现对左极靴、右极靴和永磁体的循环冷却；
左极靴外圆凹槽内有螺旋槽，右极靴外圆凹槽内有螺旋槽；左极靴外圆凹槽内的螺旋槽与左极靴分瓣式导热铜顶盖紧密接触，右极靴外圆凹槽内的螺旋槽与右极靴分瓣式导热铜顶盖紧密接触。
本发明和已有技术相比所具有的有益效果：在低温环境下，利用螺旋槽输入管路将高温液体输入到极靴外圆凹槽内的螺旋槽内，高温液体经过螺旋槽和铜顶盖组成的通道最后经螺旋槽输出管路流出密封装置，实现对磁性液体的循环升温处理。由于极靴上的螺旋槽能够增加极靴与液体的接触面积，增加传热效率，提高升温速度；同时在铜顶盖的左右分别通过隔热环与极靴相连，减少热量向永磁体的传递，降低永磁体的升温速度。在高温及高转速工作环境下，把低温液体同时从螺旋槽输入管路和外壳上的通孔A1和A2输入磁性液体密封装置，再经螺旋槽输出管路和外壳上对称分布通孔B1和B2输出密封装置，对磁性液体及永磁体进行循环冷却处理，提高冷却效率。因此该密封装置能在高、低温的环境下，使密封装置的温度保持在一个合适的范围内，提高密封寿命和使用性能。
附图说明
图1温度可控型磁性液体密封装置；
图2温度可控型磁性液体密封装置温控循环示意图；
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顶盖5、左极靴螺旋槽输入管路6、左极靴第二隔热环7、左极靴第二密封圈8、永磁体9、右极靴10、右极靴第一密封圈11、右极靴第一隔热环12、右极靴螺旋槽输入管路13、右极靴分瓣式导热铜顶盖14、右极靴第二隔热环15、右极靴第二密封圈16、右端盖17、磁性液体18、回转轴19、右极靴螺旋槽输出管路20、左极靴螺旋槽输出管路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：
温度可控型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顶盖5、左极靴螺旋槽输入管路6、左极靴第二隔热环7、左极靴第二密封圈8、永磁体9、右极靴10、右极靴第一密封圈11、右极靴第一隔热环12、右极靴螺旋槽输入管路13、右极靴分瓣式导热铜顶盖14、右极靴第二隔热环15、右极靴第二密封圈16、右端盖17、磁性液体18、回转轴19、右极靴螺旋槽输出管路20、左极靴螺旋槽输出管路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顶盖5、左极靴第二隔热环7、左极靴第二密封圈8安装在左极靴2外圆上的凹槽内，形成带密封圈、隔热环和铜顶盖的左极靴。右极靴第一密封圈11、右极靴第一隔热环12、右极靴分瓣式导热铜顶盖14、右极靴第二隔热环15、右极靴第二密封圈16、安装在右极靴10外圆上的凹槽内，形成带密封圈、隔热环和铜顶盖的右极靴；
左、右极靴分瓣式导热铜顶盖各自分别通过密封胶黏在一起形成环状；
将带密封圈、隔热环和铜顶盖的左极靴、永磁体9、带密封圈、隔热环和铜顶盖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；旋转调整外壳1的位置，使得外壳1上的通孔与左极靴分瓣式导热铜顶盖5和右极靴分瓣式导热铜顶盖14外圆上的孔对齐；通过螺纹连接将右端盖17与外壳1固定，使各部件在外壳内轴向定位完成；将带有带密封圈、隔热环和铜顶盖的左极靴、永磁体9、带密封圈、隔热环和铜顶盖的右极靴的外壳1套上回转轴19，然后向该装置利用专业设备注入磁性液体18，通过外壳1法兰盘上的螺纹连接实现外壳1的定位；
使左极靴螺旋槽输入管路6和左极靴螺旋槽输出管路21通过外壳1上的通孔与左极靴分瓣式导热铜顶盖5上的孔连接；使右极靴螺旋槽输入管路13和右极靴螺旋槽输出管路20通过外壳1上的通孔与右极靴分瓣式导热铜顶盖14上的孔连接；
当温度可控型磁性液体密封装置处于低温工作环境时，利用泵将高温液体从极靴螺旋槽输入管路送入极靴外圆上的螺旋槽，经极靴螺旋槽输出管路流出极靴外圆上的螺旋槽，实现对磁性液体18的循环加热；
当温度可控型磁性液体密封装置处于高温环境中时，利用泵将低温液体从极靴螺旋槽输入管路送入极靴外圆上的螺旋槽，经极靴螺旋槽输出管路流出极靴外圆上的螺旋槽，实现对磁性液体18的循环冷却；利用泵将低温液体从外壳1的孔A1和A2送入左极靴2和右极靴10的凹槽内，在经过外壳1上径向分布相距180度的孔B1和B2流出左极靴2和右极靴10的凹槽，实现对左极靴2、右极靴10、和永磁体9的循环冷却。
左、右极靴、回转轴19选用导磁性良好的材料，如电工纯铁；
永磁体9选用钕铁硼；
磁性液体18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；
隔热环可选用玻璃纤维、石棉等。

Claims (4)

1.温度可控型磁性液体密封装置，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顶盖(5)、左极靴螺旋槽输入管路(6)、左极靴第二隔热环(7)、左极靴第二密封圈(8)、永磁体(9)、右极靴(10)、右极靴第一密封圈(11)、右极靴第一隔热环(12)、右极靴螺旋槽输入管路(13)、右极靴分瓣式导热铜顶盖(14)、右极靴第二隔热环(15)、右极靴第二密封圈(16)、右端盖(17)、磁性液体(18)、回转轴(19)、右极靴螺旋槽输出管路(20)、左极靴螺旋槽输出管路(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顶盖(5)、左极靴第二隔热环(7)、左极靴第二密封圈(8)安装在左极靴(2)外圆上的凹槽内，形成带密封圈、隔热环和铜顶盖的左极靴；右极靴第一密封圈(11)、右极靴第一隔热环(12)、右极靴分瓣式导热铜顶盖(14)、右极靴第二隔热环(15)、右极靴第二密封圈(16)安装在右极靴(10)外圆上的凹槽内，形成带密封圈、隔热环和铜顶盖的右极靴；
左、右极靴分瓣式导热铜顶盖各自分别通过密封胶黏在一起形成环状；
将带密封圈、隔热环和铜顶盖的左极靴、永磁体(9)、带密封圈、隔热环和铜顶盖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；旋转调整外壳(1)的位置，使得外壳(1)上的通孔与左极靴分瓣式导热铜顶盖(5)和右极靴分瓣式导热铜顶盖(14)外圆上的孔对齐；通过螺纹连接将右端盖(17)与外壳(1)固定，使各部件在外壳内轴向定位完成；将带有带密封圈、隔热环和铜顶盖的左极靴、永磁体(9)、带密封圈、隔热环和铜顶盖的右极靴的外壳(1)套上回转轴(19)，然后向该装置利用专业设备注入磁性液体(18)，通过外壳(1)法兰盘上的螺纹连接实现外壳(1)的定位；
使左极靴螺旋槽输入管路(6)和左极靴螺旋槽输出管路(21)通过外壳(1)上的通孔与左极靴分瓣式导热铜顶盖(5)上的孔连接；使右极靴螺旋槽输入管路(13)和右极靴螺旋槽输出管路(20)通过外壳(1)上的通孔与右极靴分瓣式导热铜顶盖(14)上的孔连接；
其特征在于：当温度可控型磁性液体密封装置处于低温工作环境时，利用泵将高温液体从极靴螺旋槽输入管路送入极靴外圆上的螺旋槽，经极靴螺旋槽输出管路流出极靴外圆上的螺旋槽，实现对磁性液体(18)的循环加热；
当温度可控型磁性液体密封装置处于高温环境中时，利用泵将低温冷却液从极靴螺旋槽输入管路送入极靴外圆上的螺旋槽，经极靴螺旋槽输出管路流出极靴外圆上的螺旋槽，实现对磁性液体(18)的循环冷却；利用泵将低温冷却液从外壳(1)的A1孔和B1孔送入左极靴(2)和右极靴(10)的凹槽内，再经过外壳(1)上径向分布相距180度的A2孔和B2孔流出左极靴(2)和右极靴(10)的凹槽，实现对左极靴(2)、右极靴(10)和永磁体(9)的循环冷却。
2.根据权利要求1所述温度可控型磁性液体密封装置，其特征在于：
左极靴(2)外圆凹槽内有螺旋槽，右极靴(10)外圆凹槽内有螺旋槽。
3.根据权利要求1所述温度可控型磁性液体密封装置，其特征在于：
左极靴(2)外圆凹槽内的螺旋槽与左极靴分瓣式导热铜顶盖(5)紧密接触，右极靴(10)外圆凹槽内的螺旋槽与右极靴分瓣式导热铜顶盖(14)紧密接触。
4.根据权利要求1所述温度可控型磁性液体密封装置，其特征在于：
在磁性液体密封装置外有泵送系统、加热系统和冷却系统。
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