CN111537153B - 测试磁性液体密封能力的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了测试磁性液体密封能力的装置，该装置包括底座、极靴、永磁体和外筒体。其中，极靴设于底座的上方，极靴的下沿与底座间存在间隙，间隙填充磁性液体以使极靴与底座间形成密闭空间。永磁体设在密闭空间内且永磁体的一极与底座相连，永磁体的另一极与极靴相连。极靴和底座均容置于外筒体内。永磁体设在密闭空间内，永磁体、极靴、磁性液体、底座形成磁回路，满足磁性液体磁密封的条件。密闭空间内充满流体状的测试介质，外筒内用于盛放环境介质，环境介质与测试介质有一定区别以清晰观察环境介质与测试介质是否发生交换，以判定磁性液体是否密闭良好。由此获得磁性液体在该条件下的密封性能，指导磁性液体的研究和应用。

Description

测试磁性液体密封能力的装置

技术领域

本发明涉及机械工程密封技术领域，尤其是涉及一种测试磁性液体密封能力的装置。

背景技术

磁性液体是将包覆表面活性剂的磁性纳米颗粒分散到基载液中形成的一种稳定存在的胶体。在密封领域，磁性液体因为其泄漏量小、寿命长、功率损耗小等优点受到了广泛应用。但是，在密封领域，磁性液体还存在难以解决的问题，如磁性液体在密封状态下的表面形态和分布难以观测、密封液体时的液液接触界面不稳定、磁性液体被稀释等。因此，对本领域技术人员来说测试磁性液体在静止和不同转速下的密封能力，以及磁性液体密封不同种类气体、液体的能力，并且在测试过程中观测磁性液体的表面形态和分布的变化，对于磁性液体的研究和应用至关重要。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种测试磁性液体密封能力的装置，该装置可以测试磁性液体密封能力，获得磁性液体的一些性能参数。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种测试磁性液体密封能力的装置。根据本发明的实施例，所述装置包括：根据本发明提供的一个实施例，该实施例公开测试磁性液体密封能力的装置，该装置包括底座、极靴、永磁体和外筒体。其中，极靴设于底座的上方，极靴的下沿与底座间存在间隙，间隙填充磁性液体以使极靴与底座间形成密闭空间。永磁体设在密闭空间内且永磁体的一极与底座相连，永磁体的另一极与极靴相连，外筒体的材质为透明材质，极靴和底座均容置于外筒体内。

根据本发明实施例的测试磁性液体密封能力的装置，极靴设于底座的上方，极靴的下沿与底座间存在间隙，间隙填充磁性液体以使极靴与底座间形成密闭空间。该密闭空间内填充有流体状的测试介质，优选的该测试介质为空气。除间隙处磁性液体密封失效时可能导致密闭空间与外界发生介质交换外，该密闭空间应满足密封能力较好，也即如果密闭空间与外界发生介质交换，唯一能发生介质交换的通道仅限于间隙处以满足测试磁性液体密封能力条件。永磁体设在密闭空间内且永磁体的一极与底座相连，永磁体的另一极与极靴相连。永磁体的一极与底座连接，另一极与极靴连接，用于在永磁体、极靴、磁性液体和底座间形成闭合的磁回路。设在极靴和底座外侧的外筒体用于盛放环境介质，环境介质与测试介质最好有一定区别度、如颜色区别或者种类区别，以使可清晰观察到环境介质与测试介质是否发生交换，以此准确判定间隙处填充的磁性液体是否密闭良好。在本实施例中，环境介质选择水，通过观察水中是否产生气泡判断密闭空间内的空气是否泄漏，以此判断磁性液体的密封能力。在本实施例中，水的液位高度至少能浸没磁性液体，磁性液体处受到的外压为大气压加上水压，通过调整水的液位高度调整磁性液体受到的外压，并可以判断在不同外压下磁性液体的密封能力。外筒体的材质为透明材质，用于观察磁性液体在密封状态下的表面形态和分布，同时便于观察环境介质与测试介质是否发生交换以判断磁性液体的密封能力。由此获得磁性液体在该条件下的性能参数，这对磁性液体的应用及进一步研究具有很好的指导意义。

另外，根据本发明上述实施例的测试磁性液体密封能力的装置，该装置还可以具有如下附加的技术特征：

在其它一些实施例中，该装置还包括顶盖，顶盖设于外筒体的中空处，顶盖设有气泵。通过控制气泵的压力和水的液位高度，可以调整磁性液体受到的外压，方便测试磁性液体在不同外压下的密封性能。

在其它一些实施例中，外筒体与磁性液体间设有压力测试件，压力测试件与磁性液体位于同一水平面。由此，可方便读出磁性液体所承受的外压。

在其它一些实施例中，压力测试件包括：压力示管，压力示管设有刻度，压力示管与外筒体连通。由此，可方便读出磁性液体所承受的外压。其他实施例中，压力测试件还可以是液压传感器。

在其它一些实施例中，该装置还包括：第一轴承，该第一轴承套设于永磁体的另一极，极靴上设有安装孔，安装孔套设于第一轴承；转轴，所述转轴与所述极靴的上端相连，第一轴承优选的是圆锥滚子轴承。由此，可以测试旋转条件下磁性液体的密封能力。

在其它一些实施例中，该装置还包括：转筒，转筒设在极靴的上沿且转筒的高度可调；转盘，转轴通过转盘与转筒相连；第二轴承，顶盖与转轴通过第二轴承相连。由此，可以调整极靴下沿距离底座间的高度，也即调整间隙的高度以测试磁性液体在不同密封间隙下的密封能力。

在其它一些实施例中，转筒与转盘之间以及转筒和极靴之间均设置有密封件。由此，以保证密闭空间的密封性。

在其它一些实施例中，转筒的材质为非导磁材料。由此，以保证形成闭合的磁路，避免通过转筒或转盘产生磁泄漏。

在其它一些实施例中，该装置还包括：下磁铁套，所述下磁铁套套设在所述永磁体的一极，所述下磁铁套连接在所述底座上。上磁铁套，上磁铁套套设在所述永磁体的另一极，第一轴承套设在上磁铁套上。由此，方便永磁体的装配。

在其它一些实施例中，底座与下磁铁套之间、转筒与转盘之间、以及转筒与极靴之间均通过螺栓连接。由此，方便各部件的装配与拆卸。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例提供的测试磁性液体密封能力的装置纵截面结构图；

图2是本发明再一个实施例提供的测试磁性液体密封能力的装置纵截面结构图；

图3是本发明又一个实施例提供的测试磁性液体密封能力的装置纵截面结构图；

图4是本发明又一个实施例提供的测试磁性液体密封能力的装置纵截面结构图；

图5是本发明又一个实施例提供的测试磁性液体密封能力的装置纵截面结构图；

图6是本发明又一个实施例提供的测试磁性液体密封能力的装置纵截面结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的另一个方面，本发明公开了测试磁性液体密封能力的装置，参考图1，该装置包括：底座1、极靴2、永磁体4和外筒体3。

在本实施例中，参考图1，极靴2设于底座1的上方，极靴2的下沿与底座1间存在间隙，间隙内填充磁性液体5以使极靴2与底座1间形成密闭空间。该密闭空间内填充流体状的测试介质，优选的，该测试介质为空气，优选的，密闭空间内的压力为一个大气压，也即密闭空间的磁性液体5处的内压为一个大气压。除间隙处磁性液体5密封能力问题可能导致密闭空间与外界发生介质交换外，该密闭空间应满足密封能力较好，也即如果密闭空间与外界发生介质交换，唯一能发生介质交换的通道仅限于间隙处以满足测试磁性液体5密封能力条件。极靴2的下沿可被分隔成多个极齿6，每一个极齿6与底座1之间填充磁性液体形成一级密封，如图1所示，在本实施例中，设置有三个极齿6，形成三级密封，测试磁性液体在三级密封下的密封能力。

参考图1，永磁体4设在密闭空间内且永磁体4的一极与底座1相连，永磁体4的另一极与极靴2相连。永磁体4的一极与底座1连接，另一极与极靴2连接，用于在永磁体4、极靴2、磁性液体5和底座1间形成闭合的磁回路，满足磁性液体5磁密封的条件。

参考图1，极靴2和底座1容置于外筒体3内，该外筒体3用于盛放环境介质，环境介质与测试介质最好有一定区别度、如颜色区别或者种类区别，以使可清晰观察到环境介质与测试介质是否发生交换，以此准确判定间隙处填充的磁性液体5是否密闭良好。在本实施例中，环境介质选择水，水的液位高度至少能浸没磁性液体5，磁性液体5处受到的外压为大气压加上水压，而磁性液体5处的压力差为外压减去内压，在本实施例中即为水的压力。通过调整水的液位高度调整磁性液体5受到的外压，以此判断在不同外压下磁性液体5的密封能力。通过观察水中是否产生气泡判断密闭空间内的空气是否泄漏，以此判断磁性液体5的密封能力失效时磁性液体5能承受的外压以及磁性液体5能承受的压力差，也即若水中一直没有产生气泡，则磁性液体5密封能力良好，水中产生第一个气泡时，则表示此种情况下，磁性液体5的密封能力失效，读取此时磁性液体5的外压并计算压力差，此时的外压及压力差即是磁性液体5密封能力失效时承受的外压及压力差，也即高于这个外压及压力差，磁性液体5密封能力失效，低于这个外压及压力差，磁性液体5密封能力良好。外筒体的材质为透明材质，用于观察磁性液体在密封状态下的表面形态和分布，同时便于观察环境介质与测试介质是否发生交换以判断磁性液体的密封能力。在其它一些实施例中，参考图2，该装置还包括顶盖7，顶盖7设于外筒体3的中空处以密闭外筒体3，如上述实施例介绍，外筒体3内底部是水，上部是空气。顶盖7设有气泵8，气泵8用于压缩外筒体3内的空气以调整外筒体3内的压力，进而调整磁性液体5处受到的外压。这种调整磁性液体5处外压的方式简单、可控，以方便测试不同外压条件下，磁性液体5密封能力。

在其它一些实施例中，外筒体3与磁性液体5之间设有压力测试件，优选的，压力测试件为液压传感器，压力测试件与磁性液体5位于同一水平面。压力测试件与磁性液体5位于同一水平面以保证压力测试件测量的压力是磁性液体5处的外压，也即压力测试件显示的压力是磁性液体5处的外压。压力测试件可方便实时读出磁性液体5承受的外压，并计算出磁性液体5承受的压力差，以方便准确读出磁性液体5密封能力失效时，磁性液体5承受的外压及压力差。

在其它一些实施例中，参考图3，压力测试件包括：压力示管9，压力示管9设有刻度，在本实施例中，压力示管9一端与外筒体3侧壁连通，压力示管9的另一端与大气连通，连通处侧壁的高度与磁性液体5位于同一水平面，以保证压力示管9测试的压力是磁性液体5的外压。基于上述实施例，可读出压力示管9内水的液位距离磁性液体5的高度并记为h，则压力示管9内水的压力为ρgh，也即磁性液体5承受的外压为大气压和ρgh之和，磁性液体5承受压力差为ρgh。采用压力示管9读取磁性液体5处的外压有很多优点，例如：结构简单，操作方便，环境介质适用范围广，压力测试准确，且压力示管9使用寿命长。

在其它一些实施例中，参考图4，该装置还包括：第一轴承11和转轴12，该第一轴承11套设于永磁体4的另一极，极靴2上设有安装孔，安装孔套设于第一轴承11，以使极靴2能相对永磁体4旋转。转轴12与极靴2的上端相连，用转轴12带动极靴2相对永磁体4转动。由此，可以测试旋转条件下磁性液体5的密封能力并观测其外侧液面形状的变化。优选的，第一轴承11选择圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承的内圈、外圈可以分离，每次测试试验前不需要分离极靴2与圆锥滚子轴承外圈，也不需要分离上磁铁套11与圆锥滚子轴承内圈，只需要将圆锥滚子轴承的外圈扣装在圆锥滚子轴承的内圈上即可。

在其它一些实施例中，参考图5，该装置还包括：转筒13、转盘16和第二轴承10。顶盖7与转轴12通过第二轴承10相连，转轴12能够相对顶盖7旋转，但转轴12不能相对顶盖7上下移动，以保证更换不同高度的转筒13时，仅极靴2能相对顶盖7或者底座1上下移动从而调整极靴2的下沿相对底座1的距离，也即调整间隙的高度。在本实施例中，在极靴2的上沿设置转筒13，转筒13的高度可调，通过调整转筒13的高度调整间隙的高度。在本实施例中，优选的，设置一系列高度不同的转筒13，通过更换不同高度的转筒13，以调整极靴2下沿距离底座1间的高度，也即调整间隙的高度以测试不同间隙高度下磁性液体5密封能力。转轴12通过转盘16与转筒13相连。在其它一些实施例中，参考图6，转筒16与转盘14之间以及转筒13和极靴2之间均设置有密封件，以保证测试空间的密闭性，优选的密封件为O形圈15。在其它一些实施例中，转筒13的材质为非导磁材料，由此，以保证形成闭合的磁路，保证磁回路内磁场的均匀性，避免通过转筒13或转盘16产生磁泄漏。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要选择O形圈15和转筒13的具体材质，只要其对应材质能实现上述功能即可，此处不再赘述。

在其它一些实施例中，参考图6，该装置还包括：下磁铁套18和上磁铁套17，永磁体4的一极通过下磁铁套18设在底座1上；上磁铁套17套设在永磁体4的另一极，第一轴承11套设在上磁铁套17上。永磁体4硬度高、脆性大、有强磁性，切削、钻孔等机加工难度大，使用下磁铁套18和上磁铁套17方便永磁体4与第一轴承11间及底座1间的装配。下磁铁套18和上磁铁套17可通过涂抹润滑油、热装法等方法套设在永磁体4上。优选的，底座1与下磁铁套18之间、转筒13与转盘16之间、以及转筒13与极靴2之间均通过螺栓连接，方便这些零件之间的拆卸与安装。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种测试磁性液体密封能力的装置，其特征在于，包括：

底座；

极靴，所述极靴设于所述底座的上方，所述极靴的下沿与所述底座间存在间隙，所述间隙填充磁性液体以使所述极靴与所述底座间形成密闭空间；

永磁体，所述永磁体设在所述密闭空间内且所述永磁体的一极与所述底座相连，所述永磁体的另一极与所述极靴相连；

外筒体，所述外筒体的材质为透明材质，所述极靴和所述底座均容置于所述外筒体内；

顶盖，所述顶盖设于所述外筒体的中空处，所述顶盖设有气泵；

第一轴承，所述第一轴承套设于所述永磁体的另一极，所述极靴上设有安装孔，所述安装孔套设于所述第一轴承上；

转轴，所述转轴贯穿所述顶盖且与所述极靴上端相连；

转筒，所述转筒设在所述极靴的上沿且所述转筒的高度可调；

转盘，所述转轴通过所述转盘与所述转筒相连；

第二轴承，所述顶盖与所述转轴通过所述第二轴承相连。

2.根据权利要求1所述的测试磁性液体密封能力的装置，其特征在于，所述外筒体与所述磁性液体之间设有压力测试件，所述压力测试件与所述磁性液体位于同一水平面。

3.根据权利要求2所述的测试磁性液体密封能力的装置，其特征在于，所述压力测试件包括：压力示管，所述压力示管设有刻度，所述压力示管与所述外筒体连通。

4.根据权利要求1所述的测试磁性液体密封能力的装置，其特征在于，所述转筒与所述转盘之间以及所述转筒和所述极靴之间均设有密封件。

5.根据权利要求中1或4所述的测试磁性液体密封能力的装置，其特征在于，所述转筒的材质为非导磁材料。

6.根据权利要求1或4中所述的测试磁性液体密封能力的装置，其特征在于，还包括：

下磁铁套，所述下磁铁套套设在所述永磁体的一极，所述下磁铁套连接在所述底座上；以及，

上磁铁套，所述上磁铁套套设在所述永磁体的另一极，所述第一轴承套设在所述上磁铁套上。

7.根据权利要求6所述的测试磁性液体密封能力的装置，其特征在于，所述底座与所述下磁铁套之间、所述转筒与所述转盘之间、以及所述转筒与所述极靴之间均通过螺栓连接。

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