CN112253756B - 一种外压力调节磁性液体密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种外压力调节磁性液体密封装置，包括套于主轴上进行密封的磁性液体密封核心装置；所述磁性液体密封核心装置包括活动套于主轴上的密封永磁体，所述密封永磁体上位于其与主轴之间的间隙内设置有极齿；还包括用于驱动磁性液体密封核心装置沿主轴轴向运动的驱动装置。具有上述结构的外压力调节磁性液体密封装置，通过驱动装置推动磁性液体密封装置向高压侧移动，从而增大磁性液体密封上限压力值，改变径向磁极密封间隙的大小，从而人为改变磁性液体密封装置的压力值。

Description

一种外压力调节磁性液体密封装置
技术领域
本发明涉及一种磁性液体密封装置，尤其是一种密封压力值可调节的磁性液体密封装置。
背景技术
磁性液体作为21世纪新型材料，因其特殊的磁流特性广泛被应用于各行各业。对于磁性液体而言，磁性液体有着零泄露、低摩擦力矩、使用寿命长、完全无污染和高可靠性等优点，在密封行业已得到大量关注。磁性液体密封主要是通过永磁体产生磁能，然后沿着特定的磁极结构形成封闭的磁回路，在磁回路中的密封间隙内磁性液体受到磁力作用，被吸附于密封间隙中，从而形成“O”形密封环，起到密封的作用。但是对于现有磁性液体密封而言，还存在如下问题：
1.磁性液体密封装置的设计一旦确定，外界就很难改变其密封压力值，密封压力灵活度较差；
2.磁性液体密封压力较小，不能应用于高转速和高压力场合；
3.磁性液体对于液体密封而言还存在理论上的问题，液-液密封界面不稳定性问题还未得到解决
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种外压力调节磁性液体密封装置，可通过外力使得磁性液体密封核心装置可以轴向移动，从而调节径向极齿和主轴之间的密封间隙，起到改变磁性液体密封装置压力大小的作用。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种外压力调节磁性液体密封装置，包括套于主轴上进行密封的磁性液体密封核心装置；所述磁性液体密封核心装置包括活动套于主轴上的密封永磁体，所述密封永磁体上位于其与主轴之间的间隙内设置有极齿；还包括用于驱动磁性液体密封核心装置沿主轴轴向运动的驱动装置。
作为一种改进，所述驱动装置包括可沿主轴轴向运动的驱动永磁体，所述驱动永磁体与磁性液体密封核心装置连接。还包括用于带动驱动永磁体运动的电磁铁，所述电磁铁与驱动永磁体磁极相对设置。通过改变电磁铁和驱动永磁体之间磁力的大小，利用二者之间的相斥力使得连接在驱动永磁体上的磁性液体密封核心装置轴向移动。
作为一种进一步的改进，所述驱动永磁体为筒状，并套设于磁性液体密封核心装置外。并且驱动永磁体与磁性液体密封核心装置的连接点也沿圆周均匀布置，使其受力平衡。
作为另一种更进一步的改进，所述电磁铁包括铁芯以及缠绕在铁芯上的线圈，还包括为线圈供电的电源。通过改变电源的大小可以调节电磁铁磁力大小，从而调节驱动永磁体的运动。
作为一种改进，所述磁性液体密封核心装置外包覆有壳体，所述壳体外壁上固定有沿主轴轴向设置的滑轨；所述驱动永磁体上设置有与滑轨配合的滚轮。
作为一种改进，所述滚轮依靠上支架与驱动永磁体连接，并依靠下支架与磁性液体密封核心装置连接。
作为一种改进，所述密封永磁体为沿主轴轴向排布的若干个，并且相邻密封永磁体之间的磁极相对布置；每个密封永磁体的两极都设置有磁极体，所述极齿设置在磁极体上。密封永磁体产生的磁能在磁极体的束缚下沿着磁极体、极齿、主轴和下一个磁极体构成封闭的磁回路，位于密封间隙的极齿产生的磁能将磁性液体吸附于密封间隙中，相当于堵塞高压侧液体向低压侧流动，起到密封目的。
作为一种改进，所述主轴上开有若干级环状台阶，所述若干磁极体分别套于每级台阶上；设置在磁极体轴向面上的极齿为轴向极齿，设置在磁极体径向面上的极齿为径向极齿。环形台阶状的主轴以及与之配合的磁极体形成多级密封，提高了密封性能。
本发明的有益之处在于：具有上述结构的外压力调节磁性液体密封装置，可通过调节外部电源电流的大小，改变电磁铁和永磁体之间的排斥力，可以推动磁性液体密封装置向高压侧移动，从而增大磁性液体密封上限压力值。通过人为改变电源电流的大小，改变电磁铁和永磁体之间的磁力，使得磁性液体密封核心装置轴向移动，改变径向磁极密封间隙的大小，从而人为改变磁性液体密封装置的压力值。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中标记：1主轴；2轴向极齿；3密封永磁体；4磁极体；5壳体；6驱动永磁体；7滚轮；8上支架；9下支架；10线圈；11电源；12铁芯；13滑轨；14径向极齿。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明包括套于主轴1上进行密封的磁性液体密封核心装置；所述磁性液体密封核心装置包括活动套于主轴1上的密封永磁体3，所述密封永磁体3上位于其与主轴1之间的间隙内设置有极齿；还包括用于驱动磁性液体密封核心装置沿主轴1轴向运动的驱动装置。
密封永磁体3为沿主轴1轴向排布的若干个，并且相邻密封永磁体3之间的磁极相对布置；每个密封永磁体3的两极都设置有磁极体4，所述极齿设置在磁极体4上。主轴1上开有若干级环状台阶，所述若干磁极体4分别套于每级台阶上；设置在磁极体4轴向面上的极齿为轴向极齿2，设置在磁极体4径向面上的极齿为径向极齿14。本实施例中，主轴1设置4级台阶，密封永磁体3为3个，其磁极体4为4个。4个磁极体4正好套于4级台阶上，形成7个密封面，其中轴向密封面4个，径向密封面3个。
驱动装置包括可沿主轴1轴向运动的驱动永磁体6，所述驱动永磁体6与磁性液体密封核心装置连接，具体为连接在磁极体4上。还包括用于带动驱动永磁体运动6的电磁铁，所述电磁铁与驱动永磁体6磁极相对设置。驱动永磁体6为筒状，并套设于磁性液体密封核心装置外。并且驱动永磁体6与磁性液体密封核心装置的连接点也沿圆周均匀布置，使其受力平衡。
电磁铁包括铁芯12以及缠绕在铁芯12上的线圈10，还包括为线圈10供电的电源11。
磁性液体密封核心装置外包覆有壳体5，所述壳体5外壁上固定有沿主轴1轴向设置的滑轨13；所述驱动永磁体6上设置有与滑轨配合的滚轮7。壳体5与磁性液体密封核心装置之间具有一定的间隙，避免其阻碍磁性液体密封核心装置轴向运动。滚轮7依靠上支架8与驱动永磁体6连接，并依靠下支架9与磁性液体密封核心装置连接。可以预见的是，壳体5上在下支架9对应位置上有长槽，可供下支架9滑动。
电源11接通后，线圈10和铁芯12构成电磁铁充能，使得线圈10和铁芯12构成的电磁铁具有较强的磁性，驱动永磁体6和该电磁铁磁极相对设置。根据同极相斥的原理，在磁力的作用下驱动永磁体6做轴向移动，在驱动永磁体6的带动下，整个磁性液体密封核心装置也做轴向运动。磁性液体密封核心装置由密封永磁体3、密封永磁体3两极设置的磁极体4、在磁极体上设置的轴向极齿2、径向极齿14构成，密封永磁体3产生的磁能在磁极体4的束缚下沿着磁极4、轴向极齿2、径向极齿14、主轴1和下一级磁极体4构成封闭的磁回路，位于密封间隙的轴向极齿2、径向极齿14产生的磁能将磁性液体吸附于密封间隙中，相当于堵塞高压侧液体向低压侧流动，起到密封目的。由于磁性液体密封核心装置与驱动永磁体6固定，所以当电源11的电能发生改变时，可以改变电磁铁的磁性，从而控制驱动永磁体6轴向移动，继而控制整个磁性液体密封核心装置轴向移动。同时，由磁性液体密封原理可得，密封间隙越小磁性液体密封理论压力越大，所以当电源11改变时，可以控制磁性液体密封装置轴向移动，径向极齿14和主轴1间隙即可人为控制，从而起到人为控制整个装置密封压力的作用。此外，当磁性液体密封装置于主轴1间隙值达到最小时(密封间隙值小于等于主轴1最大跳动值)，可以通过增大电源11的电流大小，增大电磁铁和驱动永磁体6之间的排斥力，对高压侧的压力起到一定的抵消作用，从而增大磁性液体密封装置的上限压力值。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种外压力调节磁性液体密封装置，包括套于主轴上进行密封的磁性液体密封核心装置；所述磁性液体密封核心装置包括活动套于主轴上的密封永磁体，所述密封永磁体上位于其与主轴之间的间隙内设置有极齿；其特征在于：还包括用于驱动磁性液体密封核心装置沿主轴轴向运动的驱动装置；所述驱动装置包括可沿主轴轴向运动的驱动永磁体，所述驱动永磁体与磁性液体密封核心装置连接；还包括用于带动驱动永磁体运动的电磁铁，所述电磁铁与驱动永磁体磁极相对设置。
2.根据权利要求1所述的一种外压力调节磁性液体密封装置，其特征在于：所述驱动永磁体为筒状，并套设于磁性液体密封核心装置外。
3.根据权利要求2所述的一种外压力调节磁性液体密封装置，其特征在于：所述电磁铁包括铁芯以及缠绕在铁芯上的线圈，还包括为线圈供电的电源。
4.根据权利要求1所述的一种外压力调节磁性液体密封装置，其特征在于：所述磁性液体密封核心装置外包覆有壳体，所述壳体外壁上固定有沿主轴轴向设置的滑轨；所述驱动永磁体上设置有与滑轨配合的滚轮。
5.根据权利要求4所述的一种外压力调节磁性液体密封装置，其特征在于：所述滚轮依靠上支架与驱动永磁体连接，并依靠下支架与磁性液体密封核心装置连接。
6.根据权利要求1所述的一种外压力调节磁性液体密封装置，其特征在于：所述密封永磁体为沿主轴轴向排布的若干个，并且相邻密封永磁体之间的磁极相对布置；每个密封永磁体的两极都设置有磁极体，所述极齿设置在磁极体上。
7.根据权利要求6所述的一种外压力调节磁性液体密封装置，其特征在于：所述主轴上开有若干级环状台阶，若干所述磁极体分别套于每级台阶上；设置在磁极体轴向面上的极齿为轴向极齿，设置在磁极体径向面上的极齿为径向极齿。
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