CN111779837A - 一种适用于磁流变液密封的动态调控方法及装置 - Google Patents

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张艳娟
李德才
杨建伟
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Abstract

本发明属于磁流变液密封控制领域，具体涉及一种适用于磁流变液密封的动态调控方法及装置。一种适用于磁流变液密封的动态调控方法，包括以下步骤：1)获取密封腔中的压力、密封间隙内的温度、转轴的转速和振动等数据并将其传输给控制系统；2)控制系统根据获取的数据判断是否控制磁场调节系统动态调节磁场强度，进而控制磁流变液密封件的耐压能力，同时，所述控制系统根据数据来判断是否控制补液系统将磁流变液补给磁流变液密封件，保证磁流变液密封件的耐压能力。本发明可以有效解决磁流变液密封过程中由于密封间隙变化、转轴振动和压力变化引起密封失效的问题。

Description

一种适用于磁流变液密封的动态调控方法及装置
技术领域
本发明属于磁流变液密封控制领域，具体涉及一种适用于磁流变液密封的动态调控方法及装置。
背景技术
磁流变液是由微米级的磁性颗粒，表面活性剂和基载液组成的一种混合溶液。磁流变液既具有一般流体的流动性又具有磁性物质的磁性，在外加磁场作用下可以在毫秒内由流体状态转化为类固体状态。磁流变液密封是一种新型的智能密封，磁流变液密封是依靠永磁体或电磁铁作为磁源在转轴和极靴形成的密封间隙内产生磁场，在磁场力的作用下磁流变液被吸附于密封间隙内，形成类似于“O”型密封圈的磁流变液密封环对气体、液体进行密封。在目前对磁流变液密封的研究过程中主要是以永磁体作为磁源进行密封，当密封失效时，不能及时的进行调节和控制磁流变液的承压能力。
发明内容
为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出一种适用于磁流变液密封的动态调控方法及装置，其可以有效解决磁流变液密封过程中由于密封间隙变化、转轴振动和压力变化引起密封失效的问题。
本发明实现上述功能的技术方案是：
一种适用于磁流变液密封的动态调控方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)获取密封腔中的压力、密封间隙内的温度、转轴的转速和振动等数据并将其传输给控制系统；
2)控制系统根据获取的数据判断是否控制磁场调节系统动态调节磁场强度，进而控制磁流变液密封件的耐压能力，同时，所述控制系统根据数据来判断是否控制补液系统将磁流变液补给磁流变液密封件，保证磁流变液密封件的耐压能力。
进一步地，上述步骤1)中，是利用数据监测系统实时获取密封腔中的压力、密封间隙内的温度、转轴的转速和振动等数据并将数据传输给控制系统。
进一步地，上述磁场调节系统包含磁场调节装置、直流电源；补液系统包含压力控制器、储气罐、磁流变液储存箱、压力表；
步骤2)中，控制系统控制磁场调节系统动态调节磁场强度，具体为：控制系统根据预置的控制程序动态调节直流电源中的电流大小，从而改变磁场调节装置中的磁场强度；
控制系统控制补液系统将磁流变液补给磁流变液密封件，具体为：控制系统通过压力控制器控制储气罐给磁流变液储存箱施加压力从而将磁流变液储存箱中的磁流变液补给磁流变液密封件。
另外，基于上述一种适用于磁流变液密封的动态调控方法，本发明还提出一种适用于磁流变液密封的动态调控装置，其特殊之处在于：
包括数据监测系统、磁场调节系统、补液系统和控制系统；
所述数据监测系统实时获取密封腔中的压力、密封间隙内的温度、转轴的转速和振动等数据并将数据传输给控制系统，所述控制系统根据数据来判断是否控制磁场调节系统动态调节磁场强度，进而控制磁流变液密封件的耐压能力，同时，所述控制系统根据数据来判断是否控制补液系统将磁流变液补给磁流变液密封件，保证磁流变液密封件的耐压能力。
进一步地，上述数据监测系统包含磁流变液密封件、压力/温度/速度/电涡流传感器。
进一步地，上述磁场调节系统包含磁场调节装置、直流电源。
进一步地，上述补液系统包含压力控制器、储气罐、磁流变液储存箱、压力表。
进一步地，上述控制系统包含计算机和可编程控制器。
进一步地，上述压力/温度/速度/电涡流传感器实时监测密封腔中的压力、密封间隙内的温度、转轴的转速和振动等的变化并将采集到的数据传输给可编程控制器和计算机；上述控制系统根据预置的控制程序动态调节直流电源中的电流大小，从而改变磁场调节装置中的磁场强度，进而控制磁流变液密封件的耐压能力。
进一步地，上述控制系统通过压力控制器控制储气罐给磁流变液储存箱施加压力从而将磁流变液储存箱中的磁流变液补给磁流变液密封件，从而保证磁流变液密封件的耐压能力。
本发明的优点：
1、本发明可实现对磁流变液密封过程中压力和密封间隙变化的自适应控制，保证磁流变液密封过程的稳定性和可靠性；
2、由于可以根据磁流变液在磁场作用下的自适应性能，通过磁场调节系统和控制系统实时调节密封间隙内的磁场强度和磁流变液的强度，从而保证密封间隙内磁流变液的耐压能力；
3、本发明在磁流变液密封过程中通过数据监测系统，实时监测密封腔中的压力和磁流变液的耐压能力、密封间隙内的温度、转轴的转速和振动，通过控制系统判断磁流变液的耐压能力、密封间隙内的温度、转轴转速和振动的变化；当压力、温度、速度或者电涡流传感器监测到密封腔中压力、密封间隙内的温度、转速的变化和振动，通过磁场调节系统根据预置的控制程序动态调节电流的大小，实现对磁场的控制，达到动态控制磁流变液性能的目的；从而动态调节密封间隙内磁流变液所形成磁性密封圈的承压能力和动态变化，实现对外界变化的及时响应；同时通过补液系统控制磁流变液的及时补充，根据密封间隙内的温度、转轴转速、振动和压力波动实时调整磁流变液的密封性能，从而保证磁流变液密封过程的稳定性。
附图说明
图1是本发明的一种适用于磁流变液密封的动态调控装置示意图。
图中标号说明：1-计算机、2-可编程控制器、3-压力控制器、4-储气罐、5-磁流变液储存箱、6-压力表、7-磁流变液密封件、8-压力/温度/速度/电涡流传感器、9-磁场调节装置、10-直流电源。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
一种适用于磁流变液密封的动态调控方法，包括以下步骤：
1)获取密封腔中的压力、密封间隙内的温度、转轴的转速和振动等数据并将其传输给控制系统；
2)控制系统根据获取的数据判断是否控制磁场调节系统动态调节磁场强度，进而控制磁流变液密封件的耐压能力，同时，所述控制系统根据数据来判断是否控制补液系统将磁流变液补给磁流变液密封件，保证磁流变液密封件的耐压能力。
优选地，所述步骤1)中，是利用数据监测系统实时获取密封腔中的压力、密封间隙内的温度、转轴的转速和振动等数据并将数据传输给控制系统。
优选地，所述磁场调节系统包含磁场调节装置9、直流电源10；补液系统包含压力控制器3、储气罐4、磁流变液储存箱5、压力表6；步骤2中，控制系统控制磁场调节系统动态调节磁场强度，具体为：控制系统根据预置的控制程序动态调节直流电源10中的电流大小，从而改变磁场调节装置9中的磁场强度；控制系统控制补液系统将磁流变液补给磁流变液密封件，具体为：控制系统通过压力控制器3控制储气罐4给磁流变液储存箱5施加压力从而将磁流变液储存箱5中的磁流变液补给磁流变液密封件。
参见图1，一种适用于磁流变液密封的动态调控装置，包括数据监测系统、磁场调节系统、补液系统和控制系统；所述数据监测系统包含磁流变液密封件7、压力/温度/速度/电涡流传感器8；所述磁场调节系统包含磁场调节装置9、直流电源10；所述补液系统包含压力控制器3、储气罐4、磁流变液储存箱5、压力表6；所述控制系统包含计算机1和可编程控制器2。
本发明适用于磁流变液密封的动态调控装置的中各个部分之间的具体工作流程为：当磁流变液密封件7工作过程中，由于密封腔中压力、转速的变化和密封间隙的变化(转轴振动造成密封间隙的变化)引起磁流变液密封能力的下降，通过压力/温度/速度/电涡流传感器8实时监测密封腔中的压力、密封间隙内的温度、转轴的转速和振动等的变化并将采集到的数据传输给可编程控制器2和计算机1，通过控制系统判断磁流变液的耐压能力、密封间隙内的温度变化、转轴转速和振动的变化，当密封腔中的压力增大、密封间隙内的温度升高、转轴转速增大和振动增大时，通过磁场调节系统根据预置的控制程序动态调节直流电源10中的电流大小，从而改变磁场调节装置9中的磁场强度，进而控制磁流变液密封件7的耐压能力，同时通过补液系统中的压力控制器3控制储气罐4自动给控制磁流变液储存箱5施加压力从而将磁流变液储存箱5中的磁流变液补给磁流变液密封件，从而保证磁流变液密封件的耐压能力，达到动态控制磁流变液性能的目的。
综上所述，本发明首先对磁流变液密封件中承压能力和密封腔中的压力变化进行判断，并通过数据监控系统将数据反馈给计算机，然后通过磁场调节系统根据磁流变液的自适应性能实时调节磁流变液密封间隙内的磁场强度，实现对外界变化的及时响应，同时通过补液系统控制磁流变液的及时补充，从而保证磁流变液密封过程中的耐压能力和稳定性，达到实时控制磁流变液密封件耐压能力的目的。
以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于磁流变液密封的动态调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取密封腔中的压力、密封间隙内的温度、转轴的转速和振动数据并将其传输给控制系统；
2)控制系统根据获取的数据判断是否控制磁场调节系统动态调节磁场强度，进而控制磁流变液密封件的耐压能力，同时，所述控制系统根据数据来判断是否控制补液系统将磁流变液补给磁流变液密封件，保证磁流变液密封件的耐压能力。
2.根据权利要求1所述的一种适用于磁流变液密封的动态调控方法，其特征在于：
所述步骤1)中，是利用数据监测系统实时获取密封腔中的压力、密封间隙内的温度、转轴的转速和振动数据并将数据传输给控制系统。
3.根据权利要求2所述的一种适用于磁流变液密封的动态调控方法，其特征在于：
所述磁场调节系统包含磁场调节装置(9)、直流电源(10)；补液系统包含压力控制器(3)、储气罐(4)、磁流变液储存箱(5)、压力表(6)；
步骤2)中，控制系统控制磁场调节系统动态调节磁场强度，具体为：控制系统根据预置的控制程序动态调节直流电源(10)中的电流大小，从而改变磁场调节装置(9)中的磁场强度；
控制系统控制补液系统将磁流变液补给磁流变液密封件，具体为：控制系统通过压力控制器(3)控制储气罐(4)给磁流变液储存箱(5)施加压力从而将磁流变液储存箱(5)中的磁流变液补给磁流变液密封件。
4.一种适用于磁流变液密封的动态调控装置，其特征在于：
包括数据监测系统、磁场调节系统、补液系统和控制系统；
所述数据监测系统实时获取密封腔中的压力、密封间隙内的温度、转轴的转速和振动数据并将数据传输给控制系统，所述控制系统根据数据来判断是否控制磁场调节系统动态调节磁场强度，进而控制磁流变液密封件的耐压能力，同时，所述控制系统根据数据来判断是否控制补液系统将磁流变液补给磁流变液密封件，保证磁流变液密封件的耐压能力。
5.根据权利要求4所述的一种适用于磁流变液密封的动态调控装置，其特征在于：
所述数据监测系统包含磁流变液密封件(7)、压力/温度/速度/电涡流传感器(8)。
6.根据权利要求5所述的一种适用于磁流变液密封的动态调控装置，其特征在于：
所述磁场调节系统包含磁场调节装置(9)、直流电源(10)。
7.根据权利要求6所述的一种适用于磁流变液密封的动态调控装置，其特征在于：
所述补液系统包含压力控制器(3)、储气罐(4)、磁流变液储存箱(5)、压力表(6)。
8.根据权利要求7所述的一种适用于磁流变液密封的动态调控装置，其特征在于：
所述控制系统包含计算机(1)和可编程控制器(2)。
9.根据权利要求8所述的一种适用于磁流变液密封的动态调控装置，其特征在于：
所述压力/温度/速度/电涡流传感器(8)实时监测密封腔中的压力、密封间隙内的温度、转轴的转速和振动的变化并将采集到的数据传输给可编程控制器(2)和计算机(1)；控制系统根据预置的控制程序动态调节直流电源(10)中的电流大小，从而改变磁场调节装置(9)中的磁场强度，进而控制磁流变液密封件(7)的耐压能力。
10.根据权利要求9所述的一种适用于磁流变液密封的动态调控装置，其特征在于：
所述控制系统通过压力控制器(3)控制储气罐(4)给磁流变液储存箱(5)施加压力从而将磁流变液储存箱(5)中的磁流变液补给磁流变液密封件，从而保证磁流变液密封件的耐压能力。
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