CN107806517A - 可控密封间隙磁液体密封装置 - Google Patents

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李德才
喻峻
李文怡
戴荣坤
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    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
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Abstract

可控密封间隙液体密封装置，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、弹簧(3)、弹簧底座(2)等组成。极靴内表面和轴套(11)圆台部外表面平行且与回转轴(13)轴线相交。所述端盖(9)和外壳(1)之间存在轴向间隙H：拧紧端盖(9)上的螺钉，轴向间隙H变小，极靴、永磁体(6)整体沿轴向向左移动，密封间隙变小；放松所述端盖(9)上的螺钉时，轴向距离H变大，极靴、永磁体(6)在弹簧(3)的弹力作用下，整体沿轴向向右移动，密封间隙变大。调整端盖(9)上的螺钉能够调节密封间隙的大小。

Description

可控密封间隙磁液体密封装置
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。因此提出一种可控密封间隙液体密封装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
可控密封间隙液体密封装置,该装置包括：外壳、弹簧底座、弹簧、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、端盖、磁性液体、轴套、轴套密封圈、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外圆的凹槽内，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外圆的凹槽内，构成带密封圈第二极靴；所述轴套密封圈安装在轴套内圆的凹槽内，构成带密封圈的轴套；所述带密封圈的轴套套在回转轴上，利用轴套上自带的紧固螺钉完成定位，构成带密封圈的回转轴。
所述带密封圈的回转轴套入外壳内，利用外壳法兰盘上的螺纹连接完成外壳的定位；所述弹簧底座、弹簧、带密封圈的第一极靴、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，所述带密封圈的第一极靴、永磁体、带密封圈的第二极靴整体沿轴向向左移动，密封间隙变小；当放松所述端盖上的螺钉时，轴向距离H变大，所述所述带密封圈的第一极靴、永磁体、带密封圈的第二极靴在弹簧的弹力作用下，整体沿轴向向右移动，密封间隙变大。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：所述轴套为空心圆台体，圆台部外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°；对于所述第一极靴内表面的任意一根母线，第二极靴内表面都存在与之共线的母线即第一极靴和第二极靴内表面母线与轴线的夹角相等，记为θ，θ的取值范围为1～10°；所述第一极靴、第二极靴内表面和轴套圆台部外表面平行即θ＝δ；这样可以保证极靴和轴套之间的密封间隙处处相等，提高密封性能，同时极靴沿轴向移动能达到改变密封间隙的功能。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，此时需放松端盖上的螺钉使H变大，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可控密封间隙磁性液体密封装置；
图2极靴倾角示意图；
图3轴套倾角示意图
图4极靴轴向移动距离ΔH和密封间隙变化值ΔG的几何关系。
图1中：外壳1、弹簧底座2、弹簧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、端盖9、磁性液体10、轴套11、轴套密封圈12、回转轴13。
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：
可控密封间隙磁性液体密封装置如图1：外壳1、弹簧底座2、弹簧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、端盖9、磁性液体10、轴套11、轴套密封圈12、回转轴13。
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外圆的凹槽内，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外圆的凹槽内，构成带密封圈第二极靴；所述轴套密封圈12安装在轴套11内圆的凹槽内，构成带密封圈的轴套；所述带密封圈的轴套套在回转轴13上，利用轴套11上自带的紧固螺钉完成定位，构成带密封圈的回转轴。
所述带密封圈的回转轴套入外壳1内，利用外壳1法兰盘上的螺纹连接完成外壳1的定位；所述弹簧底座2、弹簧3、带密封圈的第一极靴、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10；套入端盖9，利用端盖9上的螺纹连接完成定位。
所述端盖9和外壳1之间存在轴向间隙H：当拧紧端盖9上的螺钉时，轴向间隙H变小，所述带密封圈的第一极靴、永磁体6、带密封圈的第二极靴整体沿轴向向左移动，密封间隙变小；当放松所述端盖9上的螺钉时，轴向距离H变大，所述所述带密封圈的第一极靴、永磁体6、带密封圈的第二极靴在弹簧3的弹力作用下，整体沿轴向向右移动，密封间隙变大。通过调整端盖9上的螺钉能够调节密封间隙的大小。
所述轴套11为空心圆台体，圆台部外表面母线和轴线相交，所成夹角记为δ；对于所述第一极靴4内表面的任意一根母线，第二极靴7内表面都存在与之共线的母线即第一极靴4和第二极靴7内表面母线与轴线的夹角相等，记为θ；所述第一极靴4、第二极靴7内表面和轴套11圆台部外表面平行即θ＝δ；这样可以保证极靴和轴套11之间的密封间隙处处相等，提高密封性能，同时极靴沿轴向移动能达到改变密封间隙的功能。所述端盖9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，此时需放松端盖9上的螺钉使H变大，反之变大。
极靴、轴套11选用导磁性良好的材料，如电工纯铁；
永磁体6选用钕铁硼；
外壳1、弹簧底座2选用不导磁的材料，如不锈钢；
磁性液体10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.可控密封间隙磁性液体密封装置，其特征在于：该装置包括：外壳(1)、弹簧底座(2)、弹簧(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)、端盖(9)、磁性液体(10)、轴套(11)、轴套密封圈(12)、回转轴(13)；
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)外圆的凹槽内，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)外圆的凹槽内，构成带密封圈第二极靴；所述轴套密封圈(12)安装在轴套(11)内圆的凹槽内，构成带密封圈的轴套；所述带密封圈的轴套套在回转轴(13)上，利用轴套(11)上自带的紧固螺钉完成定位，构成带密封圈的回转轴；
所述带密封圈的回转轴套入外壳(1)内，利用外壳(1)法兰盘上的螺纹连接完成外壳(1)的定位；所述弹簧底座(2)、弹簧(3)、带密封圈的第一极靴、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(10)；套入端盖(9)，利用端盖(9)上的螺纹连接完成定位；
所述端盖(9)和外壳(1)之间存在轴向间隙H：当拧紧端盖(9)上的螺钉时，轴向间隙H变小，所述带密封圈的第一极靴、永磁体(6)、带密封圈的第二极靴整体沿轴向向左移动，密封间隙变小；当放松所述端盖(9)上的螺钉时，轴向距离H变大，所述所述带密封圈的第一极靴、永磁体(6)、带密封圈的第二极靴在弹簧(3)的弹力作用下，整体沿轴向向右移动，密封间隙变大。通过调整端盖(9)上的螺钉能够调节密封间隙的大小。
2.根据权利要求1所述可控密封间隙磁性液体密封装置，其特征在于：
所述轴套(11)为空心圆台体，圆台部外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°。
3.根据权利要求1所述可控密封间隙磁性液体密封装置，其特征在于：
对于所述第一极靴(4)内表面的任意一根母线，第二极靴(7)内表面都存在与之共线的母线即第一极靴(4)和第二极靴(7)内表面母线与轴线的夹角相等，记为θ，θ的取值范围为1～10°。
4.根据权利要求1所述可控密封间隙磁性液体密封装置，其特征在于：
所述第一极靴(4)、第二极靴(7)内表面和轴套(11)圆台部外表面平行即θ＝δ。
5.根据权利要求1所述可控密封间隙磁性液体密封装置，其特征在于：
极靴沿着轴向可动。
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