CN111536236A - 一种具有自发电功能的海洋用智能密封圈 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有自发电功能的海洋用智能密封圈，唇型本体的厚唇部位埋有微型电极触点，当海水泄漏，微型电极触点之间发生短路，产生的电信号输送至电路板，电路板输出电信号至箍紧弹簧的作动器调节密封圈松紧程度，保证了密封圈在发生泄漏后能及时恢复密封性能；密封圈中的永磁体在海洋波浪的作用下沿金属壳体的滑道不规则滑动，线圈产生交变感应电流并由电路板中的整流电路转换为直流电对电池进行充电，电池为整个系统进行供电。本发明与现有技术相比的优点在于：具有高集成度，智能检测密封是否泄漏，提高了密封的可靠性和使用寿命。

Description

一种具有自发电功能的海洋用智能密封圈
技术领域
本发明涉及海洋密封技术领域，具体是指一种具有自发电功能的海洋用智能密封圈。
背景技术
目前，应用于海洋环境中的回转密封有很多种，实际应用过程中一般根据工况和环境选择合理的类型与型号。由于海洋环境潮湿、有时候工作在水下、不易维护，对密封圈的使用寿命提出了较高的要求，一般密封圈寿命短，容易出现老化、磨损的状况，严重影响海装备的可靠性。
因此，针对海洋这一特殊应用场景，适应海水这一特殊密封介质，需要采取措施提高密封圈使用寿命。特别是密封接触力不足的情况下，能够自动调整密封唇口的接触压力，从而恢复密封性能。或者在密封失效后，能够及时发出警报。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服以上的技术缺陷，提供一种自带能源，可检测到介质的泄露，并根据实际使用需求智能调节密封圈松紧程度，保证海洋装备的密封性能，提高设备的智能化和可靠性的一种具有自发电功能的海洋用智能密封圈。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种具有自发电功能的海洋用智能密封圈，包括唇型本体，所述唇型本体中部凹槽镶嵌有箍紧弹簧，所述唇型本体的厚唇部位埋有微型电极触点，所诉唇型本体整体镶嵌于金属骨架内，所述金属骨架内部设有环形凹槽，所述环形凹槽内两侧圆周对称设有线圈、电池、电路板和扇环形件，所述线圈中心安装有铁芯，所述扇环形件由永磁体轭和若干永磁体构成，沿金属骨架内部环形凹槽的滑道转动。
作为改进，所述微型电极触点为镀银或镀金触点或者是与轴形成良好摩擦学配副，并具有抗海水腐蚀性能的导电材料。
作为改进，所述箍紧弹簧内部装有通过接收信号对箍紧弹簧松紧程度进行调节的作动器。
作为改进，所述永磁体为扇环形，沿轴向充磁，固定在永磁体轭上，相邻永磁体磁化方向相反，所述永磁体及永磁体轭受到海洋波浪的影响可在金属骨架内滑动，或者在轴回转过程中，由于轴的径向跳动引起的震动而导致的所述永磁体及永磁体轭与金属骨架的相对运动。
作为改进，所述电路板包含为电池充电的电流处理模块，多个永磁体滑过线圈表面时，由于磁场的变化使线圈内产生交变的感应电流，电流处理模块可将交变感应电流转换为直流电并给电池充电。
作为改进，所述电路板由电池供能，所述电路板与微型电极触点对和作动器均有导线联结，电路板收集微型电极触点的电信号，当电信号超过一定阈值时，输出电信号给箍紧弹簧的作动器使其调节松紧程度。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1密封圈可以自动检测是否泄漏，并智能调节密封圈的松紧程度，提升了密封圈的可靠性与使用寿命；
2密封圈可将海洋的震动能量储存到内部的电池中，不需要外部电源，具有较高的集成度，即装即用；
3密封圈适应海洋能发电设备的长维修周期，保证了较高的密封性能。
附图说明
图1是本发明的剖面示意图。
图2是本发明扇环形件结构示意图。
图3是本发明线圈、铁芯、电路板、电池的组合图。
图4是本发明与旋转轴配合后永磁体旋转方式示意图。
如图所示：1、唇型本体，2、箍紧弹簧，3、微型电极触点，4、金属骨架，5、线圈，6、铁芯，7、永磁体，8、永磁体轭，9、电池，10、电路板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
结合附图1-4所示，一种具有自发电功能的海洋用智能密封圈，包括唇型本体1，所述唇型本体1中部凹槽镶嵌有箍紧弹簧2，所述唇型本体1的厚唇部位埋有微型电极触点3，所诉唇型本体1整体镶嵌于金属骨架4内，所述金属骨架4内部设有环形凹槽，所述环形凹槽内两侧圆周对称设有线圈5、电池9、电路板10和扇环形件，所述线圈5中心安装有铁芯6，所述扇环形件由永磁体轭8和若干永磁体7构成，沿金属骨架4内部环形凹槽的滑道转动。
所述微型电极触点3为镀银或镀金触点，触点之间距离很近，若海水发生泄漏导致触点之间短路，可产生电信号输出至电路板10，所述箍紧弹簧2内部装有通过接收信号对箍紧弹簧2松紧程度进行调节的作动器，所述永磁体7为扇环形，沿轴向充磁，固定在永磁体轭8上，相邻永磁体7磁化方向相反，所述永磁体7及永磁体轭8受到海洋波浪的影响可在金属骨架4内滑动，所述线圈5中心安装有铁芯6，当多个永磁体7滑过线圈5表面时，根据法拉第电磁感应原理，由于磁场的变化使线圈5内产生交变的感应电流，所述电路板10包含有为电池9充电的电流处理模块，一般可以使用全桥整流模块，可将交变感应电流转换为直流电并给电池9充电，所述电路板10由电池9供能，电性连接微型电极触点3和作动器，收集微型电极触点3的电信号，当电信号超过一定阈值时，输出电信号给箍紧弹簧2的作动器使其调节松紧程度，由此可以调节唇型本体1对密封轴的压力，保证密封性能。
本发明在具体实施时：海洋装备在海洋波浪的作用下会发生低频的振动。这个振动也将传递到密封圈的安装位置。在设备运转过程中，由于所封闭的轴的偏心、轴的回转中心与支承轴承中心不同心等因素的作用下，在轴旋转的过程中，在密封圈处存在振动，将这种环境振动与运行振动，通过能量收集装置，转换为密封圈智能检测的供电电能。其中的永磁体轭8连同其中镶嵌的多个永磁体7沿金属壳体4的滑道不规则滑动，与线圈5产生相对运动，由电磁感应原理可知，线圈5切割磁感线产生交变感应电流，再由电路板10中的整流电路转换为直流电对电池9进行充电，电池为整个系统进行供电；在海水泄漏发生的情况下，微型电极触点之间发生短路，产生电信号输送至电路板，电路板根据电信号的强度换算为箍紧弹簧2需要的松紧程度，并输出电信号至箍紧弹簧2的作动器进行调节，保证了密封圈在发生泄漏后能及时恢复密封性能。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有自发电功能的海洋用智能密封圈，包括唇型本体(1)，其特征在于：所述唇型本体(1)中部凹槽镶嵌有箍紧弹簧(2)，所述唇型本体(1)的厚唇部位埋有微型电极触点(3)，所诉唇型本体(1)整体镶嵌于金属骨架(4)内，所述金属骨架(4)内部设有环形凹槽，所述环形凹槽内两侧圆周对称设有线圈(5)、电池(9)、电路板(10)和扇环形件，所述线圈(5)中心安装有铁芯(6)，所述扇环形件由永磁体轭(8)和若干永磁体(7)构成，沿金属骨架(4)内部环形凹槽的滑道转动。
2.根据权利要求1所述的一种具有自发电功能的海洋用智能密封圈，其特征在于：所述微型电极触点(3)为镀银或镀金触点或者是与轴形成良好摩擦学配副，并具有抗海水腐蚀性能的导电材料。
3.根据权利要求1所述的一种具有自发电功能的海洋用智能密封圈，其特征在于：所述箍紧弹簧(2)内部装有通过接收信号对箍紧弹簧(2)松紧程度进行调节的作动器。
4.根据权利要求1所述的一种具有自发电功能的海洋用智能密封圈，其特征在于：所述永磁体(7)为扇环形，沿轴向充磁，固定在永磁体轭(8)上，相邻永磁体(7)磁化方向相反，所述永磁体(7)及永磁体轭(8)受到海洋波浪的影响可在金属骨架(4)内滑动，或者在轴回转过程中，由于轴的径向跳动引起的震动而导致的所述永磁体(7)及永磁体轭(8)与金属骨架(4)的相对运动。
5.根据权利要求1所述的一种具有自发电功能的海洋用智能密封圈，其特征在于：所述电路板(10)包含为电池(9)充电的电流处理模块。
6.根据权利要求1所述的一种具有自发电功能的海洋用智能密封圈，其特征在于：所述电路板(10)由电池(9)供能，所述电路板(10)与微型电极触点对(3)和作动器均有导线联结。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113623399A (zh) * 2021-08-23 2021-11-09 中国计量大学 一种自适应智能橡胶密封装置及其控制方法
CN116697144A (zh) * 2023-05-31 2023-09-05 广东工业大学 一种深远海三浮体转驳输油系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5134244A (en) * 1988-04-25 1992-07-28 Peter J. Balsells Electromagnetic shielding seal for rotary/reciprocating shaft
EP1045176A2 (de) * 1999-04-13 2000-10-18 Firma Carl Freudenberg Stützkörper für einen Wellendichtring
CN102691795A (zh) * 2012-06-08 2012-09-26 清华大学 一种适用于海流发电的智能密封圈
CN104811009A (zh) * 2015-04-30 2015-07-29 江苏科技大学 翼摆式海洋立管涡激振动自发电监测装置
CN107681827A (zh) * 2017-10-13 2018-02-09 威海职业学院 用于水下滑翔器或混合动力滑翔器的水流发电系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5134244A (en) * 1988-04-25 1992-07-28 Peter J. Balsells Electromagnetic shielding seal for rotary/reciprocating shaft
EP1045176A2 (de) * 1999-04-13 2000-10-18 Firma Carl Freudenberg Stützkörper für einen Wellendichtring
CN102691795A (zh) * 2012-06-08 2012-09-26 清华大学 一种适用于海流发电的智能密封圈
CN104811009A (zh) * 2015-04-30 2015-07-29 江苏科技大学 翼摆式海洋立管涡激振动自发电监测装置
CN107681827A (zh) * 2017-10-13 2018-02-09 威海职业学院 用于水下滑翔器或混合动力滑翔器的水流发电系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113623399A (zh) * 2021-08-23 2021-11-09 中国计量大学 一种自适应智能橡胶密封装置及其控制方法
CN113623399B (zh) * 2021-08-23 2023-07-14 中国计量大学 一种自适应智能橡胶密封装置及其控制方法
CN116697144A (zh) * 2023-05-31 2023-09-05 广东工业大学 一种深远海三浮体转驳输油系统
CN116697144B (zh) * 2023-05-31 2024-07-05 广东工业大学 一种深远海三浮体转驳输油系统

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