CN112923062A - 用于密封液体介质的磁性液体密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于密封液体介质的磁性液体密封装置，所述用于密封液体介质的磁性液体密封装置包括壳体、轴、磁性液体密封组件、导热垫圈和电阻丝，壳体具有腔室，轴可枢转地设在腔室内，轴的至少一端从腔室内伸出，磁性液体密封组件位于腔室内且套设在转轴上，导热垫圈设在腔室内且套设在轴上，导热垫圈的内周面与轴沿轴的径向间隔设置，磁性液体密封组件和导热垫圈沿轴的轴向间隔设置，电阻丝设在导热垫圈内，以便将流入到导热垫圈和轴之间的被密封液体气化。本发明实施例用于密封液体介质的磁性液体密封装置结构简单，能够将被密封液体和磁性液体隔绝，提高了磁性液体密封装置的使用寿命。

Description

用于密封液体介质的磁性液体密封装置

技术领域

本发明属于机械工程密封技术领域，具体地，涉及一种用于密封液体介质的磁性液体密封装置。

背景技术

磁性液体密封技术具有零泄漏、无磨损、寿命长、结构简单等优点，从而被越来越多的行业使用。

相关技术中，当磁性液体密封液体介质的时候，由于两个液体接触界面处的不稳定性，磁性液体极易与被密封的液体介质互溶从而导致密封失效。高压高线速度的环境不仅会加剧磁性液体于被密封液体介质的液-液界面不稳定性，且密封液体和被密封液体在高压高线速度的环境易发生乳化现象，导致磁性液体性能下降，进而导致密封失效。

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，本发明的实施例提出一种结构简单、能够防止被密封液体和磁性液体接触的用于密封液体介质的磁性液体密封装置。

根据本发明实施例的用于密封液体介质的磁性液体密封装置，包括：壳体，所述壳体具有腔室；轴，所述轴可枢转地设在所述腔室内，所述轴的至少一端从所述腔室内伸出；磁性液体密封组件，所述磁性液体密封组件位于所述腔室内且套设在所述转轴上；导热垫圈，所述导热垫圈设在所述腔室内且套设在所述轴上，所述导热垫圈的内周面与所述轴沿所述轴的径向间隔设置，所述磁性液体密封组件和所述导热垫圈沿所述轴的轴向间隔设置；电阻丝，所述电阻丝设在所述导热垫圈内，以便将流入到所述导热垫圈和所述轴之间的被密封液体气化；冷凝管道，所述冷凝管道设在所述壳体内，所述冷凝管道具有第一进气口和出液口，所述冷凝管道的所述第一进气口位于所述磁性液体密封组件和所述导热垫圈之间，所述冷凝管道的所述出液口位于所述导热垫圈远离所述磁性液体密封组件的一侧。

根据本发明实施例的用于密封液体介质的磁性液体密封装置，通过导热垫圈和电阻丝的设置，从而对被密封的液体加热并使之气化，将被密封的液体和磁性液体用气体分隔开，提高了磁性液体密封装置的使用寿命。

在一些实施例中，用于密封液体介质的磁性液体密封装置还包括制冷片，所述制冷片设在所述冷凝管道外，以便将所述冷凝管道内的气体凝聚成液体。

在一些实施例中，用于密封液体介质的磁性液体密封装置还包括热管，所述热管的一端与所述制冷片贴合，所述热管的另一端穿过所述壳体且伸出所述壳体外，以便对所述制冷片进行散热。

在一些实施例中，用于密封液体介质的磁性液体密封装置还包括液体单向阀，所述液体单向阀设在所述冷凝管道的所述出口，以防止被密封液体从所述出液口流入所述冷凝管道内。

在一些实施例中，用于密封液体介质的磁性液体密封装置还包括隔磁环，所述隔磁环设在所述腔室内且环绕在所述轴上，所述隔磁环的内周面与所述轴的外周面间隔开，所述隔磁环设在所述磁性液体密封组件和所述导热垫圈之间，所述隔磁环上设有第二进气口，所述第二进气口和所述第一进气口相对。

在一些实施例中，所述电阻丝为多个，多个所述电阻丝设在所述导热垫圈内；所述冷凝管道为多个，多个所述冷凝管道沿所述壳体的周向均布在所述壳体内。

在一些实施例中，用于密封液体介质的磁性液体密封装置还包括迷宫密封组件，所述迷宫密封组件设在所述腔室内且套设在所述轴上，所述迷宫密封组件的内周面设有多个密封齿片，多个所述密封齿片在所述轴的轴向上间隔布置，所述密封齿片的内周面与所述轴的外周面之间沿所述轴的径向间隔设置，所述导热垫圈位于所述迷宫密封组件和所述磁性液体密封组件之间。

在一些实施例中，用于密封液体介质的磁性液体密封装置还包括刷式密封组件，所述刷式密封组件设在所述腔室内且套设在所述轴上，所述刷式密封组件位于所述导热垫圈和所述迷宫密封组件之间。

在一些实施例中，所述刷式密封组件的内周面与所述轴的外周面相接触，在所述轴转动时，以便所述刷式密封组件与所述轴之间产生热量。

在一些实施例中，所述磁性液体密封组件包括：多个极靴，多个所述极靴设在所述腔室内，多个所述极靴套设在所述轴上，多个所述极靴的内周面与所述轴的外周面之间沿所述轴的径向间隔设置，多个所述极靴的内周面与所述轴的外周面填充有磁性液体；永磁体，所述永磁体设在所述腔室内且套设在所述轴上，所述永磁体位于相邻两个所述极靴之间。

根据本发明实施例的用于密封液体介质的磁性液体密封装置，通过设置冷凝管道、导热垫圈和电阻丝的配合，从而对被密封液体进行加热，使得被密封液体气化。通过冷凝管道的设置，不但可以使得壳体内气压保持平衡，而且可以对气化的介质进行液化回收，避免了资源的浪费。另外设置了刷式密封组件和迷宫密封组件，对流入壳体内的液体进行降压和密封，从而保证了流入导热垫圈和轴之间的液体能够完全气化。

附图说明

图1是本发明实施例用于密封液体介质的磁性液体密封装置的结构示意图。

附图标记：

用于密封液体介质的磁性液体密封装置100；

壳体1；腔室11；安装槽12；密封胶13；

轴2；磁性液体密封组件3；极靴31；永磁体32；

导热垫圈4；电阻丝5；交流电源51；

迷宫密封组件6；密封齿片61；刷式密封组件7；

冷凝管道8；第一进气口81；出液口82；制冷片9；直流电源91；热管10；液体单向阀101；隔磁环102；第一隔磁环1021；第二进气口10211；第二隔磁环1022；

第一轴承103；第二轴承104；密封圈105；卡簧106。

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。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。

下面参考附图描述根据本发明实施例的用于密封液体介质的磁性液体密封装置。

如图1所示，根据本发明实施例的用于密封液体介质的磁性液体密封装置100，包括壳体1、轴2、磁性液体密封组件3、导热垫圈4、电阻丝5和冷凝管道8。

壳体1具有腔室11。具体地，如图1所示，壳体1左端具有法兰部，法兰部上设有多个螺纹孔，法兰部适于与密封腔(例如反应釜或反应槽)外的法兰相连，且法兰部邻近密封腔设置。

轴2可枢转地设在腔室11内，轴2的至少一端从腔室11内伸出。具体地，如图1所示，轴2沿左右方向延伸，轴2的左右两端均伸出壳体1外，且轴2的左端伸出壳体1内，使得轴2伸入密封腔内。

磁性液体密封组件3位于腔室11内且套设在转轴2上。由此，对密封腔内的液体进行密封。

导热垫圈4设在腔室11内且套设在轴2上，导热垫圈4的内周面与轴2沿轴2的径向间隔设置，磁性液体密封组件3和导热垫圈4沿轴2的轴向间隔设置。具体地，磁性液体密封组件3设在导热垫圈4右侧，且导热垫圈4的内周面与轴2的外周面之间的间隙在1mm以内，且导热垫圈4的长度不小于5cm。

电阻丝5设在导热垫圈4内，以便将导热垫圈4和轴2之间的被密封液体气化。具体地，如图1所示，导热垫圈4的外周面设有凹槽，电阻丝5设在安装槽12内，电阻丝5的安装槽12内，电阻丝5通过电线与外部的交流电源51相连。

冷凝管道8设在壳体1内，冷凝管道8具有第一进气口81和出液口82，冷凝管道8的第一进气口81位于磁性液体密封组件3和导热垫圈4之间，冷凝管道8的出液口82位于导热垫圈4远离磁性液体密封组件3的一侧。具体地，如图1所示，冷凝管道8设在壳体1内，冷凝管道8的右端为第一进气口81。冷凝管道8左端为出液口82，且出液口82设在迷宫密封组件6的左侧。

根据本发明实施例的用于密封液体介质的磁性液体密封装置100，将导热垫圈4，导热垫圈4设在腔室11内且套设在轴2上，导热垫圈4的内周面与轴2沿轴2的径向间隔设置，磁性液体密封组件3和导热垫圈4沿轴2的轴向间隔设置。由此，当轴2转动时，被密封的液体由于轴2的转动将流入壳体1内，当被密封的液体流入导热垫圈4与轴2之间的间隙内时，电阻丝5通电发热，通过导热垫圈4将被密封液体气化，从而将磁性液体密封组件3和被密封的液体介质之间通过气体分隔开来，由此避免了磁性液体与被密封的液体介质互溶从而导致密封失效，也解决了高压高线速度的环境会加剧磁性液体于被密封液体介质的液-液界面不稳定性，防止了磁性液体和被密封液体发生乳化现象，从而增加了磁性液体密封组件3的使用寿命。

根据本发明实施例的用于密封液体介质的磁性液体密封装置100，通过冷凝管道8设在壳体1内，从而使得腔室11内的气压和密封腔的气压平衡，从而保持用于密封液体介质的磁性液体密封装置100内气压的平衡，且当气体通过冷凝管道8时，气体可通过冷凝管道8液化，液化后的气体重新流入密封腔内。由于，冷凝管道8的第一进气口81的压强高，出液口82的压强低，从而推动冷凝管道8内的液体从第一进气口81流向出液口82，防止冷凝管道8内的液体回流。

在一些实施例中，电阻丝5为多个，多个电阻丝5设在导热垫圈4内。从而提高导热垫圈4的加热效率，保证了被密封液体能够完全气化。

在一些实施例中，冷凝管道8为多个，多个冷凝管道8沿壳体1的周向均布在壳体1内。由此，可调整壳体1内的压力差，防止磁性液体密封组件3由于壳体1内压力过高而失效。

在一些实施例中，用于密封液体介质的磁性液体密封装置100还包括制冷片9，制冷片9设在冷凝管道8外，以便冷凝管道8将气体凝聚成液体。具体地，如图1所示，制冷片9有多个，多个制冷片9贴合在冷凝管道8的外壁上，制冷片9通过导线与外部直流电源91相连，从而提高了冷凝管道8内的液化效率。可选地，制冷片9选用帕尔贴制冷片9。

可以理解的是，制冷片9也可设在冷凝管道8内部，且制冷片9贴合在冷凝管道8的内周面上，由此，进一步提高制冷片9的制冷效率。

在一些实施例中，用于密封液体介质的磁性液体密封装置100还包括热管10，热管10的一端与制冷片9贴合，热管10的另一端穿过壳体1且伸出壳体1外，以便对制冷片9进行散热。具体地，如图1所示，壳体1上开设有多个安装槽12，制冷片9和热管10设在安装槽12内，热管10的一端与制冷片9配合，热管10的另一端伸出安装槽12外，由此，方便制冷片9散热，提高了制冷片9的制冷效果，安装槽12内设有密封胶13，从而防止气体从安装槽12泄露到外部环境，进一步保证了用于密封液体介质的磁性液体密封装置100的密封性能。

在一些实施例中，用于密封液体介质的磁性液体密封装置100还包括液体单向阀101，液体单向阀101设在冷凝管道8的出口，以防止被密封液体从出液口82流入冷凝管道8内。由于冷凝管道8的出液口82设在迷宫密封组件6的左端，由此，在出液口82设置液体单向阀101，既不会影响液化后的液体从出液口82流出冷凝管道8，又可防止密封腔内的被密封液体直接从出液口82进入冷凝管道8内。

在一些实施例中，用于密封液体介质的磁性液体密封装置100还包括隔磁环102，隔磁环102设在腔室11内且环绕在轴2上，隔磁环102的内周面与轴2的外周面间隔开，隔磁环102设在磁性液体密封组件3和导热垫圈4之间，隔磁环102上设有第二进气口10211，第二进气口10211和第一进气口81相对。

具体地，如图1所示，隔磁环102包括第一隔磁环1021和第二隔磁环1022，第一隔磁环1021的外周面与壳体1的内周面贴合，第二隔磁环1022外周面与壳体1的内周面贴合，第一隔磁环1021磁性液体密封组件3的左侧，第二隔磁环1022设在磁性液体密封组件3的右侧，第一隔磁环1021和第二隔磁环1022可以防止永磁体32产生的磁力线从多个极靴31的两端泄露，进而增强了磁性液体密封组件3的密封性能，而且，第一隔磁环1021上设有与第一进气口81相对的第二进气口10211，由此可使得气体通过第二进气口10211进入第一进气口81，从而进入冷凝管道8内。

在一些实施例中，用于密封液体介质的磁性液体密封装置100还包括迷宫密封组件6，迷宫密封组件6设在腔室11内且套设在轴2上，迷宫密封组件6的内周面设有多个密封齿片61，多个密封齿片61在轴2的轴向上间隔布置，密封齿片61的内周面与轴2的外周面之间沿轴2的径向间隔设置，导热垫圈4位于迷宫密封组件6和磁性液体密封组件3之间。

具体地，如图1所示，迷宫密封组件6设在导热垫圈4的左侧，迷宫密封组件6的内周面设有多个密封齿片61，相邻的密封齿片61之间以及迷宫密封组件6的内周面之间限定出空腔，密封齿片61的内周面与轴2的外周面沿轴2的径向间隔设置以形成液体通道。当被密封液体流过液体通道时，被密封液体受到了一次节流作用，使得被密封液体的压力下降而流速增加；当被密封液体流入液体通道之后的空腔内时，被密封液体在空腔容积增加，使得被密封液体速度下降并形成旋涡流动，产生一定的热能。由此，使得被密封液体每经过一次液体通道和随后的空腔，被密封液体就受到一次节流和扩容作用。随着被密封液体流经间隙和空腔数量的增多，被密封液体的流速和压降越来越大，待压力降至近似背压时，被密封液体不再继续外流，实现了被密封液体的密封，也对被密封液体起到一定的密封作用和降压作用。

可以理解的是，迷宫密封组件6可以换成背叶轮。

在一些实施例中，用于密封液体介质的磁性液体密封装置100还包括刷式密封组件7，刷式密封组件7设在腔室11内且套设在轴2上，刷式密封组件7位于导热垫圈4和迷宫密封组件3之间。具体地，如图1所示，迷宫密封组件6、刷式密封组件7和磁性液体密封组件3从左到右依次设置在轴2上，从而使得刷式密封组件7对被密封液体进一步降压和密封。

在一些实施例中，刷式密封组件7的内周面与轴2的外周面相接触，在轴2转动时，以便刷式密封组件7与轴2之间产生热量。由此刷式密封组件7和轴2接触产生大量热量，从而对被密封液体进行初步气化，节约了电阻丝5的电能。

可以理解的是，刷式密封组件7还可以换成其他接触式密封。

在一些实施例中，磁性液体密封组件3包括：多个极靴31和永磁体32。

多个极靴31设在腔室11内，多个极靴31套设在轴2上，多个极靴31的内周面与轴2的外周面之间沿轴2的径向间隔设置，多个极靴31的内周面与轴2的外周面填充有磁性液体，永磁体32设在腔室11内且套设在轴2上，永磁体32位于相邻两个极靴31之间。由此，磁体、极靴31和轴2构成闭合磁路，利用永磁体32在极靴31和轴2之间产生强弱相间的非均匀磁场，将磁性液体吸附在极齿和轴2之间，从而使得磁性液体填充在间隙内，产生耐压能力，达到密封的目的。

在一些实施例中，用于密封液体介质的磁性液体密封装置100还包括第一轴承103和第二轴承104，第一轴承103和第二轴承104设在壳体1内且安装在轴2上。具体地，如图1所示，第一轴承103设置在迷宫密封组件6的左侧，第二轴承104设置在第二隔磁环1022的右侧，由此使得轴2在壳体1内流畅的转动。

可选地，第一轴承1038和第二轴承1049均选用滚动轴承。

在一些实施例中，用于密封液体介质的磁性液体密封装置100还包括密封圈105，极靴31的外周面设有环形槽，密封圈105配合在环形槽，且密封圈105的外周面与壳体1的内周面贴合。通过密封圈105设置在极靴31的外周面上，可以防止被密封的介质从壳体1的内周面与极靴31的外周面之间的间隙中泄露到外部环境，从而保证了磁性液体密封组件3的密封性能。

在一些实施例中，轴2的第一端部(如图1中轴2的左端部)的外周面上设有沿轴2的径向方向的凹槽，凹槽内安装有卡簧106，卡簧106的一部分伸出凹槽外与第一轴承103配合。具体地，如图所示，轴2的左侧的外周面上设有沿轴2的径向方向的凹槽，凹槽设置在第一轴承103的左侧，凹槽内设有卡簧106，卡簧106的一部分伸出凹槽外与第一轴承103的内圈贴合，当壳体1内的零部件损坏或者需要添加磁性液体时，卡簧106将推动轴2上零部件从壳体1内取出，从而方便添加磁性液体或更换轴承、刷式密封组件7和迷宫密封组件6。

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，也可以是电连接或彼此可通讯；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。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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 (10)

1.一种用于密封液体介质的磁性液体密封装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体具有腔室；

轴，所述轴可枢转地设在所述腔室内，所述轴的至少一端从所述腔室内伸出；

磁性液体密封组件，所述磁性液体密封组件位于所述腔室内且套设在所述转轴上；

导热垫圈，所述导热垫圈设在所述腔室内且套设在所述轴上，所述导热垫圈的内周面与所述轴沿所述轴的径向间隔设置，所述磁性液体密封组件和所述导热垫圈沿所述轴的轴向间隔设置；

电阻丝，所述电阻丝设在所述导热垫圈内，以便将所述导热垫圈和所述轴之间的被密封液体气化；

冷凝管道，所述冷凝管道设在所述壳体内，所述冷凝管道具有第一进气口和出液口，所述冷凝管道的所述第一进气口位于所述磁性液体密封组件和所述导热垫圈之间，所述冷凝管道的所述出液口位于所述导热垫圈远离所述磁性液体密封组件的一侧。

2.根据权利要求1所述的用于密封液体介质的磁性液体密封装置，其特征在于，还包括制冷片，所述制冷片设在所述冷凝管道外，以便将所述冷凝管道内的气体凝聚成液体。

3.根据权利要求2所述的用于密封液体介质的磁性液体密封装置，其特征在于，还包括热管，所述热管的一端与所述制冷片贴合，所述热管的另一端穿过所述壳体且伸出所述壳体外，以便对所述制冷片进行散热。

4.根据权利要求1所述的用于密封液体介质的磁性液体密封装置，其特征在于，还包括液体单向阀，所述液体单向阀设在所述冷凝管道的所述出口，以防止被密封液体从所述出液口流入所述冷凝管道内。

5.根据权利要求1所述的用于密封液体介质的磁性液体密封装置，其特征在于，还包括隔磁环，所述隔磁环设在所述腔室内且环绕在所述轴上，所述隔磁环的内周面与所述轴的外周面间隔开，所述隔磁环设在所述磁性液体密封组件和所述导热垫圈之间，所述隔磁环上设有第二进气口，所述第二进气口和所述第一进气口相对。

6.根据权利要求1-5中任一所述的用于密封液体介质的磁性液体密封装置，其特征在于，所述电阻丝为多个，多个所述电阻丝设在所述导热垫圈内；

所述冷凝管道为多个，多个所述冷凝管道沿所述壳体的周向均布在所述壳体内。

7.根据权利要求1-5中任一所述的用于密封液体介质的磁性液体密封装置，其特征在于，还包括迷宫密封组件，所述迷宫密封组件设在所述腔室内且套设在所述轴上，所述迷宫密封组件的内周面设有多个密封齿片，多个所述密封齿片在所述轴的轴向上间隔布置，所述密封齿片的内周面与所述轴的外周面之间沿所述轴的径向间隔设置，所述导热垫圈位于所述迷宫密封组件和所述磁性液体密封组件之间。

8.根据权利要求7所述的用于密封液体介质的磁性液体密封装置，其特征在于，还包括刷式密封组件，所述刷式密封组件设在所述腔室内且套设在所述轴上，所述刷式密封组件位于所述导热垫圈和所述迷宫密封组件之间。

9.根据权利要求1-5中任一所述的用于密封液体介质的磁性液体密封装置，其特征在于，所述刷式密封组件的内周面与所述轴的外周面相接触，在所述轴转动时，以便所述刷式密封组件与所述轴之间产生热量。

10.根据权利要求1-5中任一所述的用于密封液体介质的磁性液体密封装置，其特征在于，所述磁性液体密封组件包括：

多个极靴，多个所述极靴设在所述腔室内，多个所述极靴套设在所述轴上，多个所述极靴的内周面与所述轴的外周面之间沿所述轴的径向间隔设置，多个所述极靴的内周面与所述轴的外周面填充有磁性液体；

永磁体，所述永磁体设在所述腔室内且套设在所述轴上，所述永磁体位于相邻两个所述极靴之间。

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