CN110017396A - 一种磁流体密封阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁流体密封阀，磁流体密封阀包括阀体，端盖、阀门管道和堵头，阀门管道下端面和堵头上端面采用圆球锥形配合，堵头的下表面粘接在电磁铁的上表面上，电磁铁、励磁线圈、弹簧和阀体构成一个独立的电磁阀，电磁铁可在励磁线圈所产生磁场作用下上下运动，进而带动堵头运动，完成阀门装置的开通、闭合过程，堵头的外侧绕制有密封线圈，在阀门出口位置设置有环形开口式磁流体腔，磁流体腔内有磁流体，在磁流体腔的外表面镶嵌有永磁体。本发明装置结构紧凑，对密封件的加工精度需求低，密封效果好，在大压强环境下阀门结构的密封设计具有较好的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种密封阀领域，特别是涉及一种磁流体密封阀。
背景技术
阀门装置是工业应用中被广泛使用的一类基础元件，如气体阀、液体阀、高速阀、精确流量阀、喷射阀等，在我们的日常生活中随处可见。目前，除了考虑对阀门性能的优化外，对阀门装置的可靠性分析也是当今学者们研究的热点问题，这一问题在大压力阀门装置中体现尤为明显。
对于大压强液体阀而言，其对阀门装置的密封性提出了苛刻的需求。为了较好的满足这一需求，我们只能通过不断提高对密封元件的加工高精度来满足以上需求。但是，过高的加工精度将带来巨大的加工成本，同时高的精度追求也不利于大规模的生产加工。
针对现有阀体结构密封性对机械加工高精度需求的问题，本发明提出一种适用于大压强环境下的高可靠性磁流体密封阀体结构。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种磁流体密封阀。
一种磁流体密封阀，包括阀体、端盖、阀门管道、堵头和电磁铁，阀门管道下端面和堵头上端面均采用圆球锥形配合，堵头的下表面粘接在电磁铁的上表面上，电磁铁、励磁线圈、弹簧和阀体构成一个独立的电磁阀，电磁铁可在励磁线圈所产生磁场作用下上下运动，进而带动堵头运动，完成阀门装置的开通、闭合过程，堵头的外侧绕制有密封线圈，在阀门管道出口位置设置有环形开口式磁流体腔，磁流体腔内有磁流体，在磁流体腔的外表面镶嵌有永磁体。
作为优选，阀体、端盖、堵头和电磁铁的材料为高导磁钢，为励磁线圈提供闭合磁路径，以提高电磁铁所产生的电磁力，同时，密封线圈所提供的磁路，经由阀体、端盖、堵头和电磁铁闭合，以提高阀门装置的密封效果。
作为优选，磁流体腔的材料为非导磁的铝合金，磁流体选用材料为MRFDG，永磁体选用强磁性的铝铁硼永磁体。
作为优选，励磁线圈和密封线圈均采用阶跃式的供电方式，且励磁线圈和密封线圈采用交错供电方式，在励磁线圈断电时，密封线圈通电，在励磁线圈通电时，密封线圈断电，密封线圈通电、断电的动作时间均滞后于励磁线圈断电、通电动作时间的0.5s。
作为优选，励磁线圈断电时，采用两级密封结构，其中，阀门管道和堵头间采用球形锥面的机械方式进行密封，在机械密封效果较好的情况下，即阀门管道和堵头端面间不存在气隙，不会启动磁流体密封装置。
作为优选，当机械加工精度不高或压强过大时，若机械密封效果不佳，阀门管道和堵头端面存在气隙，此时，密封线圈通电将产生磁场，使磁流体离开磁流体腔，并进入阀门管道和堵头端面间的气隙，当磁流体进入气隙后，其在磁场的作用下将以高强度固态的形态呈现，从而实现对阀体装置的二次密封，在此密封线圈一直处于通电状态。
作为优选，阀体装置的工作方式如下：励磁线圈断电时，阀门管道和堵头端面处于机械密封状态。此时密封线圈通电，磁流体在密封线圈所产生磁场的作用下，进行阀门管道和堵头端面间的二次密封，当阀门由关闭状态切换到导通状态时，励磁线圈通电，电磁铁在励磁线圈所产生的磁场作用下向下运动，同时带动堵头向下运动，使得阀门管道和堵头端面分离，励磁线圈通电，在励磁线圈通电的0.5s后，密封线圈断电，流体在高压下将带着磁流体冲出阀口，由于强磁性永磁体的存在，磁流体将受到电磁力发生方向的偏转，转向永磁体方向，从而进入磁流体腔，当励磁线圈再次断电时，电磁铁在弹簧的作用下向上运动，阀门管道和堵头端面闭合，在励磁线圈断电的0.5s后，密封线圈通电，磁流体进行二次密封，所以，当励磁线圈断电时，密封线圈通电，磁流体从磁流体腔中流出，进行补充密封，当励磁线圈通电时，密封线圈断电，磁流体在流体压强和永磁体，流回磁流体腔，完成磁流体的再回收。
本发明与现有技术相比具有的有益效果：
1）本发明所提出的磁流体密封阀，可与现有的阀门装置进行配合使用，在现有的阀门装置的基础上，加入磁流体结构和相应的密封线圈，便可完成对现有阀门装饰的二次密封或补充密封。本发明所提出的阀门密封结构，均可在现有阀门装置中进行应用。
2）本发明的磁流体密封阀，可有效的使磁流体自然切换工作状态，当阀体装置关闭时，磁流体进行补充密封，当阀体装置打开时，装置可以较好的对磁流体和磁流体腔进行保护，以便阀门装置能够可靠的工作在关闭、打开两种状态下，在保证可靠性的前提下提高了阀体装置的密封性能。
3）本发明的磁流体密封阀，考虑了实际的阀体装置加工精度的需求，可在现有阀门装置上改进，亦可简易加工配套元件，装置密封性能好，可靠性高，易于工程化应用。
附图说明
图1是磁流体密封阀方案一主视图。
具体实施方式
一种磁流体密封阀，包括阀体1-1、端盖1-2、阀门管道1-3、堵头1-4和电磁铁1-5，阀门管道1-3下端面和堵头1-4上端面均采用圆球锥形配合，堵头1-4的下表面粘接在电磁铁1-5的上表面上，电磁铁1-5、励磁线圈1-6、弹簧1-7和阀体1-1构成一个独立的电磁阀，电磁铁1-5可在励磁线圈1-6所产生磁场作用下上下运动，进而带动堵头1-4运动，完成阀门装置的开通、闭合过程，堵头1-4的外侧绕制有密封线圈1-8，在阀门管道1-3出口位置设置有环形开口式磁流体腔1-9，磁流体腔1-9内有磁流体1-10，在磁流体腔1-9的外表面镶嵌有永磁体1-11。
阀体1-1、端盖1-2、堵头1-4和电磁铁1-5的材料为高导磁钢，为励磁线圈1-6提供闭合磁路径，以提高电磁铁所产生的电磁力，同时，密封线圈1-8所提供的磁路，经由阀体1-1、端盖1-2、堵头1-4和电磁铁1-5闭合，以提高阀门装置的密封效果，磁流体腔1-9的材料为非导磁的铝合金，磁流体1-10选用材料为MRF132-DG，永磁体1-11选用强磁性的铝铁硼永磁体。
励磁线圈1-6和密封线圈1-8均采用阶跃式的供电方式，且励磁线圈1-6和密封线圈1-8采用交错供电方式，在励磁线圈1-6断电时，密封线圈1-8通电，在励磁线圈1-6通电时，密封线圈1-8断电，密封线圈1-8通电、断电的动作时间均滞后于励磁线圈1-6断电、通电动作时间的0.5s。
阀门装置关闭时，采用两级密封结构，其中，阀门管道1-3和堵头1-4间采用球形锥面的机械方式进行密封，在机械密封效果较好的情况下，即阀门管道1-3和堵头1-4端面间不存在气隙，不会启动磁流体密封装置，当机械加工精度不高或压强过大时，若机械密封效果不佳，阀门管道1-3和堵头1-4端面存在气隙，此时，密封线圈1-8通电将产生磁场，使磁流体1-10离开磁流体腔1-9，并进入阀门管道1-3和堵头1-4端面间的气隙，当磁流体进入气隙后，其在磁场的作用下将以高强度固态的形态呈现，从而实现对阀体装置的二次密封，在此阀门关闭状态，密封线圈1-8一直处于通电状态。
阀体装置的工作方式如下：励磁线圈1-6断电时，阀门管道1-3和堵头1-4端面处于机械密封状态。此时密封线圈1-8通电，磁流体1-10在密封线圈1-8所产生磁场的作用下，进行阀门管道1-3和堵头1-4端面间的二次密封，当励磁线圈1-6通电时，电磁铁1-5在励磁线圈1-6所产生的磁场作用下向下运动，同时带动堵头1-4向下运动，使得阀门管道1-3和堵头1-4端面分离，励磁线圈1-6通电，在励磁线圈1-6通电的0.5s后，密封线圈1-8断电，由于励磁线圈1-6通电，流体在高压下将带着磁流体1-10冲出阀口，由于强磁性永磁体1-11的存在，磁流体1-10将受到电磁力发生方向的偏转，转向永磁体1-11方向，从而进入磁流体腔1-9，当励磁线圈1-6再次断电时，电磁铁1-5在弹簧的作用下向上运动，阀门管道1-3和堵头1-4端面闭合，在励磁线圈1-6断电的0.5s后，密封线圈1-8通电，磁流体1-10进行二次密封，所以，当励磁线圈1-6断电时，密封线圈1-8通电，磁流体1-10从磁流体腔1-9中流出，进行补充密封，当励磁线圈1-6通电时，密封线圈1-8断电，磁流体1-10在流体压强和永磁体1-11，流回磁流体腔1-9，完成磁流体1-10的再回收。
Claims (5)
1.一种磁流体密封阀，其特征在于，包括阀体（1-1）、端盖（1-2）、阀门管道（1-3）、堵头（1-4）和电磁铁（1-5），阀门管道（1-3）下端面和堵头（1-4）上端面均采用圆球锥形配合，堵头（1-4）的下表面粘接在电磁铁（1-5）的上表面上，电磁铁（1-5）、励磁线圈（1-6）、弹簧（1-7）和阀体（1-1）构成一个独立的电磁阀，电磁铁（1-5）可在励磁线圈（1-6）所产生磁场作用下上下运动，进而带动堵头（1-4）运动，完成阀门装置的开通、闭合过程，堵头（1-4）的外侧绕制有密封线圈（1-8），在阀门管道（1-3）出口位置设置有环形开口式磁流体腔（1-9），磁流体腔（1-9）内有磁流体（1-10），在磁流体腔（1-9）的外表面镶嵌有永磁体（1-11）。
2.根据权利要求1所述的一种磁流体密封阀，其特征在于，所述阀体（1-1）、端盖（1-2）、堵头（1-4）和电磁铁（1-5）的材料为高导磁钢，为励磁线圈（1-6）提供闭合磁路径，以提高电磁铁所产生的电磁力，同时，密封线圈（1-8）所提供的磁路，经由阀体（1-1）、端盖（1-2）、堵头（1-4）和电磁铁（1-5）闭合，以提高阀门装置的密封效果，磁流体腔（1-9）的材料为非导磁的铝合金，磁流体（1-10）选用材料为MRF132-DG，永磁体（1-11）选用强磁性的铝铁硼永磁体。
3.根据权利要求1所述的一种磁流体密封阀，其特征在于，所述励磁线圈（1-6）和密封线圈（1-8）均采用阶跃式的供电方式，且励磁线圈（1-6）和密封线圈（1-8）采用交错供电方式，在励磁线圈（1-6）断电时，密封线圈（1-8）通电，在励磁线圈（1-6）通电时，密封线圈（1-8）断电，密封线圈（1-8）通电、断电的动作时间均滞后于励磁线圈（1-6）断电、通电动作时间的0.5s。
4.根据权利要求1所述的一种磁流体密封阀，其特征在于，所述励磁线圈（1-6）断电时，采用两级密封结构，其中，阀门管道（1-3）和堵头（1-4）间采用球形锥面的机械方式进行密封，在机械密封效果较好的情况下，即阀门管道（1-3）和堵头（1-4）端面间不存在气隙，不会启动磁流体密封装置，当机械加工精度不高或压强过大时，若机械密封效果不佳，阀门管道（1-3）和堵头（1-4）端面存在气隙，此时，密封线圈（1-8）通电将产生磁场，使磁流体（1-10）离开磁流体腔（1-9），并进入阀门管道（1-3）和堵头（1-4）端面间的气隙，当磁流体进入气隙后，其在磁场的作用下将以高强度固态的形态呈现，从而实现对阀体装置的二次密封，在此密封线圈（1-8）一直处于通电状态。
5.根据权利要求1所述的一种磁流体密封阀，其特征在于，所述阀体装置的工作方式如下：励磁线圈（1-6）断电时，阀门管道（1-3）和堵头（1-4）端面处于机械密封状态，此时密封线圈（1-8）通电，磁流体（1-10）在密封线圈（1-8）所产生磁场的作用下，进行阀门管道（1-3）和堵头（1-4）端面间的二次密封，当阀门由关闭状态切换到导通状态时，励磁线圈（1-6）通电，电磁铁（1-5）在励磁线圈（1-6）所产生的磁场作用下向下运动，同时带动堵头（1-4）向下运动，使得阀门管道（1-3）和堵头（1-4）端面分离，励磁线圈（1-6）通电，在励磁线圈（1-6）通电的0.5s后，密封线圈（1-8）断电，流体在高压下将带着磁流体（1-10）冲出阀口，由于强磁性永磁体（1-11）的存在，磁流体（1-10）将受到电磁力发生方向的偏转，转向永磁体（1-11）方向，从而进入磁流体腔（1-9），当励磁线圈（1-6）再次断电时，电磁铁（1-5）在弹簧的作用下向上运动，阀门管道（1-3）和堵头（1-4）端面闭合，在励磁线圈（1-6）断电的0.5s后，密封线圈（1-8）通电，磁流体（1-10）进行二次密封，所以，当励磁线圈（1-6）断电时，密封线圈（1-8）通电，磁流体（1-10）从磁流体腔（1-9）中流出，进行补充密封，当励磁线圈（1-6）通电时，密封线圈（1-8）断电，磁流体（1-10）在流体压强和永磁体（1-11），流回磁流体腔（1-9），完成磁流体（1-10）的再回收。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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