CN106812948B - 密封间隙可变的磁性液体密封装置 - Google Patents

密封间隙可变的磁性液体密封装置 Download PDF

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Abstract

密封间隙可变的磁性液体密封装置，属于机械工程密封领域。解决了现有磁性液体密封装置在大直径、大温差工况下，由于材料的热胀冷缩特性导致密封间隙改变，严重影响密封装置的使用性能的问题。所述装置由磁性液体密封组件、波纹管(2)、可动导磁环(3)等组成。极靴外表面和可动导磁环(3)内表面平行且与回转轴(12)轴线相交。端盖(10)和外壳(1)之间存在轴向间隙H：拧紧端盖(10)上的螺钉，轴向间隙H变小，所述可动导磁环(3)向左移动，密封间隙变大；放松所述端盖(10)上的螺钉时，轴向距离H变大，所述可动导磁环(3)在所述波纹管(2)的弹性作用下向右移动，密封间隙变小。通过调整端盖(10)上的螺钉能够调节密封间隙的大小。

Description

密封间隙可变的磁性液体密封装置
技术领域
本发明属于机械工程密封领域，尤其适用于大直径、大温差工况下的磁性液体密封。
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，磁性液体密封在大直径、大温差工况下，由于材料的热胀冷缩特性导致密封间隙增大或减小，密封间隙过大会降低密封装置的耐压能力，密封间隙过小容易发生碰磨，甚至把轴“卡死”，严重影响密封装置的使用性能。例如工程中钢材的线性膨胀系数一般取为1.2×10-5mm/mm·℃，若轴的直径为250mm,温度升高80℃,则轴的直径变大ΔD＝1.2×10-5×80×250＝0.24mm，极靴上一般开槽通入恒温液体，其温度变化范围小，同时极靴内孔在温度升高时，直径有可能会减少，因此密封间隙的变化量ΔGap≥0.24÷2＝0.12mm。磁性液体密封装置的密封间隙一般为0.1～0.2mm，因此材料的热胀冷却特性对于密封装置的使用性能有着巨大的影响。
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大直径、大温差工况下，由于材料的热胀冷缩特性导致密封间隙增大或减小，密封间隙过大会降低密封装置的耐压能力，密封间隙过小容易发生碰磨，甚至把轴“卡死”，严重影响密封装置的使用性能。因此提出一种密封间隙可变的磁性液体密封装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
密封间隙可变的磁性液体密封装置,该装置包括：外壳、波纹管、可动导磁环、第一极靴、第一极靴密封圈、永磁体、第二极靴、第二极靴密封圈、磁性液体、端盖、定位环、回转轴。
构成该装置的各部分之间的连接：所述第一极靴密封圈安装在第一极靴内圆的凹槽内，构成带密封圈第一极靴；所述第二极靴密封圈安装在第二极靴内圆的凹槽内，构成带密封圈第二极靴；所述波纹管连接在可动导磁环左端面，构成带波纹管的可动导磁环。
所述带波纹管的可动导磁环放入外壳内，连接波纹管与外壳；所述外壳套入回转轴，利用外壳法兰盘上的螺纹连接完成外壳的定位；所述带密封圈第一极靴、永磁体、带密封圈的第二极靴依次放入外壳内，注入磁性液体；套入定位环，利用紧固螺钉完成极靴定位；套入端盖，利用端盖上的螺纹连接完成定位。
所述端盖和外壳之间存在轴向间隙H：当拧紧端盖上的螺钉时，轴向间隙H变小，所述可动导磁环向左移动，密封间隙变大；当放松所述端盖上的螺钉时，轴向距离H变大，所述可动导磁环在所述波纹管的弹性作用下向右移动，密封间隙变小。通过调整端盖上的螺钉能够调节密封间隙的大小。
本发明和已有技术相比所具有的有益效果：所述第一极靴和所述第二极靴均为空心圆台体，且对于第一极靴外表面的任意一根母线，第二极靴外表面都存在与之共线的母线即第一极靴和第二极靴母线与轴线的夹角相等，记为θ,θ的取值范围为1～10°；所述可动导磁环内表面和极靴外表面平行，即可动导磁环内表面的母线与轴线所成的夹角记为δ,δ的取值范围为1～10°，则有θ＝δ；这样可以保证极靴和可动导磁环之间的密封间隙处处相等，提高密封性能。所述端盖和外壳之间存在轴向间隙H，间隙的改变量ΔH＝-ΔG÷tanδ，其中ΔG为密封间隙的变化量，当ΔG＞0时密封间隙变大，此时需拧紧端盖上的螺钉使H变小，反之变大。同时由于δ较小，tanδ较小，ΔH＞＞ΔG，例如当δ＝3°时，tanδ＝0.0524，若需要密封间隙的变化量ΔG＝0.1mm，则ΔH＝ΔG÷tanδ＝0.1÷0.0524＝1.91mm，这就使得此方法的可操作性强，精度较高。通过改变端盖和外壳之间的轴向间隙H就能轻易改变密封间隙，解决了现有磁性液体旋转密封装置在大直径、大温差工况下，由于材料的热胀冷缩特性导致密封间隙增大或减小，密封间隙过大会降低密封装置的耐压能力，密封间隙过小容易发生碰磨，甚至把轴“卡死”，严重影响密封装置的使用性能的问题。
附图说明
图1密封间隙可变的磁性液体密封装置；
图2极靴倾角示意图；
图3可动导磁环倾角示意图
图4可动导磁环轴向移动距离ΔH和密封间隙变化值ΔG的几何关系。
图1中：外壳1、波纹管2、可动导磁环3、第一极靴4、第一极靴密封圈5、永磁体6、第二极靴7、第二极靴密封圈8、磁性液体9、端盖10、定位环11、回转轴12。
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：
密封间隙可变的磁性液体密封装置如图1：外壳1、波纹管2、可动导磁环3、第一极靴4、第一极靴密封圈5、永磁体6、第二极靴7、第二极靴密封圈8、磁性液体9、端盖10、定位环11、回转轴12。
构成该装置的各部分之间的连接：所述第一极靴密封圈5安装在第一极靴4内圆的凹槽内，构成带密封圈第一极靴；所述第二极靴密封圈8安装在第二极靴7内圆的凹槽内，构成带密封圈第二极靴；所述波纹管2连接在可动导磁环3左端面，构成带波纹管的可动导磁环。
所述带波纹管的可动导磁环放入外壳1内，连接波纹管与外壳1；所述外壳1套入回转轴12，利用外壳1法兰盘上的螺纹连接完成外壳1的定位；所述带密封圈第一极靴、永磁体6、带密封圈的第二极靴依次放入外壳1内，注入磁性液体9；套入定位环11，利用紧固螺钉完成极靴定位；套入端盖10，利用端盖10上的螺纹连接完成定位。
所述端盖10和外壳1之间存在轴向间隙H：当拧紧端盖10上的螺钉时，轴向间隙H变小，所述可动导磁环3向左移动，密封间隙变大；当放松所述端盖10上的螺钉时，轴向距离H变大，所述可动导磁环3在所述波纹管2的弹性作用下向右移动，密封间隙变小。通过调整端盖10上的螺钉能够调节密封间隙的大小。
所述第一极靴4和所述第二极靴7均为空心圆台体，且对于第一极靴4外表面的任意一根母线，第二极靴7外表面都存在与之共线的母线即第一极靴4和第二极靴7母线与轴线的夹角相等，记为θ；所述可动导磁环3内表面和极靴外表面平行，即可动导磁环3内表面的母线与轴线所成的夹角记为δ，则有θ＝δ；这样可以保证极靴和可动导磁环3之间的密封间隙处处相等，提高密封性能。所述端盖10和外壳1之间存在轴向间隙H，间隙的改变量ΔH＝-ΔG÷tanδ，其中ΔG为密封间隙的变化量，当ΔG＞0时密封间隙变大，此时需拧紧端盖10上的螺钉使H变小，反之变大。
极靴、可动导磁环3选用导磁性良好的材料，如电工纯铁；
永磁体8选用钕铁硼；
外壳1、回转轴12选用不导磁的材料，如不锈钢；
磁性液体9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 (4)

1.密封间隙可变的磁性液体密封装置，其特征在于：该装置包括：外壳(1)、波纹管(2)、可动导磁环(3)、第一极靴(4)、第一极靴密封圈(5)、永磁体(6)、第二极靴(7)、第二极靴密封圈(8)、磁性液体(9)、端盖(10)、定位环(11)、回转轴(12)；
构成该装置的各部分之间的连接：所述第一极靴密封圈(5)安装在第一极靴(4)内圆的凹槽内，构成带密封圈第一极靴；所述第二极靴密封圈(8)安装在第二极靴(7)内圆的凹槽内，构成带密封圈第二极靴；所述波纹管(2)连接在可动导磁环(3)左端面，构成带波纹管的可动导磁环；
所述带波纹管的可动导磁环放入外壳(1)内，连接波纹管与外壳(1)；所述外壳(1)套入回转轴(12)，利用外壳(1)法兰盘上的螺纹连接完成外壳(1)的定位；所述带密封圈第一极靴、永磁体(6)、带密封圈的第二极靴依次放入外壳(1)内，注入磁性液体(9)；套入定位环(11)，利用紧固螺钉完成极靴定位；套入端盖(10)，利用端盖(10)上的螺纹连接完成定位；
所述端盖(10)和外壳(1)之间存在轴向间隙H：拧紧端盖(10)上的螺钉，轴向间隙H变小，所述可动导磁环(3)向左移动，密封间隙变大；放松所述端盖(10)上的螺钉，轴向距离H变大，所述可动导磁环(3)在所述波纹管(2)的弹性作用下向右移动，密封间隙变小，通过调整端盖(10)上的螺钉来调节密封间隙的大小。
2.根据权利要求1所述密封间隙可变的磁性液体密封装置，其特征在于：
所述极靴为空心圆台体，且对于第一极靴(4)外表面的任意一根母线，第二极靴(7)外表面都存在与之共线的母线，即第一极靴(4)和第二极靴(7)母线与轴线的夹角相等，记为θ，θ的取值范围为1～10°。
3.根据权利要求1所述密封间隙可变的磁性液体密封装置，其特征在于：
所述可动导磁环(3)内表面母线和轴线相交，所成夹角记为δ，δ的取值范围为1～10°。
4.根据权利要求1所述密封间隙可变的磁性液体密封装置，其特征在于：
极靴轴线和外表面母线所成夹角等于可动导磁环(3)内表面母线和轴线的夹角，即θ＝δ。
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