CN113324038B - 使磁性液体密封装置耐高温的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使磁性液体密封装置耐高温的方法，所述磁性液体密封装置磁性液体密封装置具有腔室、流入孔和流出孔，所述流入孔和所述流出孔均与所述腔室连通；所述使磁性液体密封装置耐高温的方法包括：向所述流入孔持续通入反应物以使所述反应物进入所述腔室；所述反应物在所述腔室内发生吸热反应并生成生成物，所述生成物沿所述流出孔向外排出。根据本发明实施例的使磁性液体密封装置耐高温的方法，通过在磁性液体密封装置的腔室内发生吸热的化学反应，使腔室内的温度降低，进而为磁性液体降温，避免密封间隙处的局部温度过高，提高磁性液体密封装置的密封性能。

Description

使磁性液体密封装置耐高温的方法

技术领域

本发明涉及机械工程密封技术领域，尤其是涉及一种使磁性液体密封装置耐高温的方法。

背景技术

磁性液体，是将包覆表面活性剂的磁性纳米颗粒均匀分散在基载液中形成的稳定胶体。磁性液体密封是将磁性液体作为密封介质的一种密封技术，其具有零泄漏、寿命长、无污染、可靠性高等优点，是一种高性能密封技术。

但是，由于基载液在高温下挥发快，使磁性液体在高温下寿命极短；同时，在轴高速旋转时，磁性液体与轴的摩擦产生大量热量，使磁性液体的温度迅速升高。磁性液体的磁化强度随温度的升高而降低，因此高温下磁性液体密封装置的密封能力显著下降。

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使磁性液体密封装置耐高温的方法，所述方法可以快速降低磁性液体密封装置内部温度，提高磁性液体密封装置的性能。

所述磁性液体密封装置磁性液体密封装置具有腔室、流入孔和流出孔，所述流入孔和所述流出孔均与所述腔室连通；根据本发明实施例的使磁性液体密封装置耐高温的方法包括：向所述流入孔持续通入反应物以使所述反应物进入所述腔室；所述反应物在所述腔室内发生吸热反应并生成生成物，所述生成物沿所述流出孔向外排出。

根据本发明实施例的使磁性液体密封装置耐高温的方法，通过在磁性液体密封装置的腔室内发生吸热的化学反应，使腔室内的温度降低，进而为磁性液体降温，避免密封间隙处的局部温度过高，提高磁性液体密封装置的密封性能。

在一些实施例中，所述反应物和所述生成物均为气体。

在一些实施例中，所述反应物为五氧化二氮，所述生成物为氮气和二氧化碳。

在一些实施例中，在围成所述腔室的壁面上涂覆催化剂涂层。

在一些实施例中，所述反应物为气态乙醇，所述生成物为气态乙烯和水蒸气，所述催化剂涂层为二氧化钛和三氧化二铝复合催化剂涂层。

在一些实施例中，所述反应物为气态甲基环己烷，所述生成物为气态甲苯和氢气，所述催化剂涂层为铂涂层。

在一些实施例中，所述腔室包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室在所述磁性液体密封装置内间隔布置，所述流入孔和所述流出孔均与所述第一腔室连通，所述流入孔和所述流出孔均与所述第二腔室连通。

在一些实施例中，所述磁性液体密封装置包括外壳、轴、第一极靴、第二极靴和永磁体，所述轴贯穿所述外壳，所述第一极靴设在所述外壳内且套设在所述轴的外侧，所述第一极靴的内周壁设有多个第一极齿，多个所述第一极齿沿所述轴的轴向间隔布置，所述第一极齿的齿顶面与所述轴的外周面之间设有用于密封的磁性液体，每相邻两个第一极齿之间的环形空隙为所述第一腔室，所述第二极靴设在所述外壳内且套设在所述轴的外侧，所述第二极靴的内周壁设有多个第二极齿，多个所述第二极齿沿所述轴的轴向间隔布置，所述第二极齿的齿顶面与所述轴的外周面之间设有用于密封的磁性液体，每相邻两个第二极齿之间的环形空隙为所述第二腔室，所述永磁体设在所述外壳内且套设在所述轴的外侧，所述永磁体位于所述第一极靴与所述第二极靴之间，所述永磁体、所述第一极靴、所述磁性液体和所述第二极靴形成磁回路。

在一些实施例中，所述流入孔和所述流出孔均设在所述轴上。

在一些实施例中，所述轴上还具有第一流入过孔、第二流入过孔、第一流出过孔和第二流出过孔，所述流入孔通过所述第一流入过孔与所述第一腔室连通，所述流入孔通过所述第二流入过孔与所述第二腔室连通，所述流出孔通过所述第一流出过孔与所述第一腔室连通，所述流出孔通过所述第二流出过孔与所述第二腔室连通。

附图说明

图1是根据本发明实施例的磁性液体密封装置的示意图；

图2是图1中A-A剖面线的剖视图。

附图标记：

轴1，

流入孔11，第一流入过孔111，第二流入过孔112，

流出孔12，第一流出过孔121，第二流出过孔122，

外壳2，

第一极靴3，第一极齿31，

第二极靴4，第二极齿41，

永磁体5，

腔室6，第一腔室61，第二腔室62，

磁性液体7，

O形圈8，

端盖9。

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。

下面结合附图描述根据发明实施例的使磁性液体密封装置耐高温的方法。

如图1和图2所示，所述磁性液体密封装置具有腔室6、流入孔11和流出孔12，流入孔11和流出孔12均与腔室6连通，需要说明的是，流入孔11和流出孔12的位置可以根据磁性液体密封装置的具体结构进行布置，只需将磁性液体密封装置内的腔室6与外界连通即可。

具体地，根据本发明实施例的使磁性液体密封装置耐高温的方法包括：

向流入孔11持续通入反应物以使反应物进入腔室6；

反应物在腔室6内发生吸热反应并生成生成物，生成物沿流出孔12向外排出(图中箭头所示的方向为反应物或生成物的流动方向)。

根据本发明实施例的使磁性液体密封装置耐高温的方法，通过在磁性液体密封装置的腔室6内发生吸热的化学反应，使腔室6内的温度降低，进而为磁性液体7降温，避免密封间隙处的局部温度过高，提高磁性液体密封装置的密封性能。

在一些实施例中，上述反应物和生成物均为气体，使用气体可以保证孔道的通畅，不会发生堵塞，有利于反应的持续进行，并且气体不会对磁性液体密封装置的密封性能造成影响，保证了装置的稳定性。

可选地，反应物为五氧化二氮，生成物为氮气和二氧化碳。

在一些实施例中，使磁性液体密封装置耐高温的方法还包括在围成腔室6的壁面上涂覆催化剂涂层，催化剂涂层用于改变反应物的化学反应速率。

可选地，反应物为气态乙醇，生成物为气态乙烯和水蒸气，催化剂涂层为二氧化钛和三氧化二铝复合催化剂涂层。二氧化钛和三氧化二铝复合催化剂涂层可以加快气态乙醇的分解速度，从而实现快速吸热并使磁性液体密封装置内部快速降温的目的。

可选地，反应物为气态甲基环己烷，生成物为气态甲苯和氢气，催化剂涂层为铂涂层，同样地，铂涂层可以加快气态甲基环己烷的反应速度以实现快速降温。

在一些实施例中，磁性液体密封装置的腔室6包括第一腔室61和第二腔室62，第一腔室61和第二腔室62在磁性液体密封装置内间隔布置，需要说明的是，磁性液体密封装置主要依靠密封间隙内的磁性液体7实现密封，且磁性液体密封装置一般具有两个密封间隙，第一腔室61和第二腔室62可分别邻近一个密封间隙设置，以使两个密封间隙处的磁性液体7都可以快速降温。

具体地，流入孔11和流出孔12均与第一腔室61连通，且流入孔11和流出孔12均与第二腔室62连通，如此设置，可以通过流入孔11同时向第一腔室61和第二腔室62内通入第一反应物，第一腔室61和第二腔室62内的生成物可以同时通过流出孔12向外排出。

磁性液体密封装置包括外壳2、轴1、第一极靴3、第二极靴4和永磁体5。

其中，轴1贯穿外壳2，且相对于外壳2可转动。第一极靴3设在外壳2内且套设在轴1的外侧，第一极靴3的内周壁设有多个第一极齿31，多个第一极齿31沿轴1的轴间隔布置，第一极齿31的齿顶面与轴1的外周面之间为一个密封间隙，密封间隙内设有用于密封的磁性液体7，每相邻两个第一极齿31之间的环形空隙为第一腔室61。

同样地，第二极靴4设在外壳2内且套设在轴1的外侧，第二极靴4的内周壁设有多个第二极齿41，多个第二极齿41沿轴1的轴间隔布置，第二极齿41的齿顶面与轴1的外周面之间为另一个密封间隙，且密封间隙内设有用于密封的磁性液体7，每相邻两个第二极齿41之间的环形空隙为第二腔室62。

可以理解的是，第一腔室61是指第一极齿31形成的齿槽，第二腔室62是指第二极齿41形成的齿槽，齿槽邻近密封间隙，齿槽内的热量可以快速传递至密封间隙，从而实现快速升温。此外，由于齿槽一般为多个，因此第一腔室61可以为一个或多个，第二腔室62可以为一个或多个，当第一腔室61和第二腔室62为多个时，每个第一腔室61和每个第二腔室62都应当与流入孔11和流出孔12连通，以进一步加快降温速度。

永磁体5设在外壳2内且套设在轴1的外侧，永磁体5位于第一极靴3与第二极靴4之间，永磁体5、第一极靴3、磁性液体7和第二极靴4形成磁回路。需要说明的是，第一极靴3、轴1和第二极靴4均采用导磁材料制成，外壳2采用非导磁材料制成，磁性液体7在磁场的作用下吸附在第一极齿31和第二极齿41的齿顶面处，并与轴1相接触以实现密封。

在一些实施例中，流入孔11和流出孔12均设在轴1上，将两条孔道开设在轴1上，不仅加工工艺简单，并且不会对磁性液体密封装置的外壳2造成破坏，也不会对装置的密封性能造成影响，由于第一极齿31和第二极齿41与轴1的外表面相邻近，流入孔11和流出孔12可以直接与第一腔室61和第二腔室62连通。

进一步地，轴1上还设有第一流入过孔111、第二流入过孔112、第一流出过孔121和第二流出过孔122，第一流入孔11、第二流入孔11和流出孔12沿轴1的轴开设，第一流入过孔111、第二流入过孔112、第一流出过孔121和第二流出过孔122沿轴1的径向开设。

第一流入孔11通过第一流入过孔111与第一腔室61连通，第一流入孔11通过第二流入过孔112与第二腔室62连通。第二流入孔11通过第三流入过孔与第一腔室61连通，第二流入孔11通过第四流入过孔与第二腔室62连通。流出孔12通过第一流出过孔121与第一腔室61连通，流出孔12通过第二流出过孔122与第二腔室62连通。

在一些实施例中，第一极靴3的外周壁上开设有环形槽，环形槽内设有O形圈8，O形圈8用以防止被密封的介质通过第一极靴3和外壳2之间的间隙泄漏。同样的，第二极靴4外周壁上也开设有环形槽，环形槽内设有O形圈8，O形圈8用以防止被密封的介质通过第二极靴4和外之间的间隙泄漏。

需要说明的是，根据本发明实施例的磁粉密封装置，外壳2的结构可以为一体式结构，但是为了便于装配，外壳2也可以设置为分体结构，或在外壳2上开口，并加设端盖9，外壳2的结构可根据具体情况选择。

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 (6)

1.一种使磁性液体密封装置耐高温的方法，其特征在于，所述磁性液体密封装置包括：

外壳；

轴，所述轴贯穿所述外壳；

腔室，所述腔室包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室在所述磁性液体密封装置内间隔布置；

第一极靴，所述第一极靴设在所述外壳内且套设在所述轴的外侧，所述第一极靴的内周壁设有多个第一极齿，多个所述第一极齿沿所述轴的轴向间隔布置，所述第一极齿的齿顶面与所述轴的外周面之间设有用于密封的磁性液体，每相邻两个第一极齿之间的环形空隙为所述第一腔室；

第二极靴，所述第二极靴设在所述外壳内且套设在所述轴的外侧，所述第二极靴的内周壁设有多个第二极齿，多个所述第二极齿沿所述轴的轴向间隔布置，所述第二极齿的齿顶面与所述轴的外周面之间设有用于密封的磁性液体，每相邻两个第二极齿之间的环形空隙为所述第二腔室；

流入孔和流出孔，所述流入孔和所述流出孔沿所述轴的轴开设，所述轴上还设有第一流入过孔、第二流入过孔、第一流出过孔和第二流出过孔，第一流入过孔、第二流入过孔、第一流出过孔和第二流出过孔沿所述轴的径向开设，所述流入孔通过所述第一流入过孔与所述第一腔室连通，所述流入孔通过所述第二流入过孔与所述第二腔室连通，所述流出孔通过所述第一流出过孔与所述第一腔室连通，所述流出孔通过所述第二流出过孔与所述第二腔室连通；

永磁体，所述永磁体设在所述外壳内且套设在所述轴的外侧，所述永磁体位于所述第一极靴与所述第二极靴之间，所述永磁体、所述第一极靴、所述磁性液体和所述第二极靴形成磁回路；

所述使磁性液体密封装置耐高温的方法包括：

向所述流入孔持续通入反应物以使所述反应物进入所述腔室；

所述反应物在所述腔室内发生吸热反应并生成生成物，所述生成物沿所述流出孔向外排出。

2.根据权利要求1所述的使磁性液体密封装置耐高温的方法，其特征在于，所述反应物和所述生成物均为气体。

3.根据权利要求1所述的使磁性液体密封装置耐高温的方法，其特征在于，所述反应物为五氧化二氮，所述生成物为氮气和二氧化碳。

4.根据权利要求1所述的使磁性液体密封装置耐高温的方法，其特征在于，还包括在围成所述腔室的壁面上涂覆催化剂涂层。

5.根据权利要求4所述的使磁性液体密封装置耐高温的方法，其特征在于，所述反应物为气态乙醇，所述生成物为气态乙烯和水蒸气，所述催化剂涂层为二氧化钛和三氧化二铝复合催化剂涂层。

6.根据权利要求5所述的使磁性液体密封装置耐高温的方法，其特征在于，所述反应物为气态甲基环己烷，所述生成物为气态甲苯和氢气，所述催化剂涂层为铂涂层。

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