CN114607638A - 一种含有超导磁力的机械密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含有超导磁力的机械密封装置，包括动环组件与静环组件，所述动环组件包括动环与镶嵌在动环上的超导饼材，所述静环组件为带有耐磨涂层的永磁体，带有耐磨涂层的永磁体固定在静环的外表面上，永磁体自身带有磁性；超导饼材呈环状镶嵌在动环结构上，永磁体与超导饼材贴合在一起；动环通过轴套连接随主轴旋转，主轴外表面套有轴套，由紧钉螺钉与主轴相连接，波纹管焊接在波纹管座上为机械密封端面提供压紧力；通过主轴带动动环组件旋转，在机械密封端面形成流体动压效应，使得在动环与静环之间形成动压液膜。本发明在机械密封启动阶段，加入了超导磁力，减小了动静环之间的机械摩擦，加快密封端面液膜形成，进而减小动静环的磨损。
Description
技术领域
本发明属于机械密封技术领域，具体涉及一种含有超导磁力的机械密封装置。
背景技术
机械密封作为火箭涡轮泵的重要基础部件，其主要功能是隔离泵腔和防止泄漏。目前机械密封主要存在磨损严重、润滑性能不足、缺乏系统稳定性和可靠性等问题。机械密封在启停阶段，由于密封端面之间动压润滑液膜还未形成，动环与静环部件基本是以干摩擦的形式在剧烈对磨。从而影响到密封效果。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种含有超导磁力的机械密封装置，具有缩短机械密封端面干摩擦时间，有效延长机械密封寿命的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种含有超导磁力的机械密封装置，包括动环组件与静环组件，所述动环组件包括动环与镶嵌在动环上的超导饼材，所述静环组件为带有耐磨涂层的永磁体，带有耐磨涂层的永磁体固定在静环的外表面上，永磁体自身带有磁性；超导饼材呈环状镶嵌在动环结构上，永磁体与超导饼材贴合在一起；动环通过轴套连接随主轴旋转，主轴外表面套有轴套，由紧钉螺钉与主轴相连接，波纹管焊接在波纹管座上为机械密封端面提供压紧力；通过主轴带动动环组件旋转，在机械密封端面形成流体动压效应，使得在动环与静环之间形成动压液膜。
所述超导饼材具体结构为直径8mm，厚5mm的圆柱形饼块，超导饼材由标准大小的超导块切割加工而来，所述超导块材质为钇钡铜氧(简称YBCO)陶瓷超导体。
所述超导饼材设置有多个，超导饼材之间的位置关系为呈环状镶嵌在动环表面。
所述超导饼材有16个。
所述动环摩擦副表面周向镶嵌超导饼材，每个超导饼材相隔22.5°，并且保证镶嵌的每块超导饼材大小质量相等。
所述环形永磁体表面覆盖一层耐磨涂层，耐磨涂层材料可以选用陶瓷、SiC、填充聚四氟乙烯等。
本发明的有益效果：
(1)在机械密封启动阶段，加入了超导磁力，减小了动静环之间的机械摩擦，加快密封端面液膜形成，进而减小动静环的磨损。
(2)在机械密封停止阶段，超导磁力可减小动静环之间由于液膜消失所产生的冲击，延长机械密封使用寿命。
(3)超导磁力在机械密封正常运转阶段，有一定的自调节作用，有助于维持液膜厚度稳定。
(4)由于超导块镶嵌在静环内部，使整体结构简洁并节省了机械密封的结构空间。
(5)无须外部结构就可实现磁力自持，结构简单有效。
(6)在发动机涡轮泵不工作时由于接触不到低温介质，超导磁力并不产生效果，避免了密封端面的泄露。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明动环与静环结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种含有超导磁力的机械密封装置，包括动环组件与静环组件，所述动环组件包括动环与镶嵌在动环上的超导饼材，所述静环组件为带有耐磨涂层的永磁体，带有耐磨涂层的永磁体固定在静环的外表面上，永磁体自身带有磁性；超导饼材呈环状镶嵌在动环结构上，永磁体与超导饼材贴合在一起；动环通过轴套连接随主轴旋转，主轴外表面套有轴套，由紧钉螺钉与主轴相连接，波纹管焊接在波纹管座上为机械密封端面提供压紧力；通过主轴带动动环组件旋转，在机械密封端面形成流体动压效应，使得在动环与静环之间形成动压液膜。
所述超导饼材具体结构为直径8mm，厚5mm的圆柱形饼块，超导饼材由标准大小的超导块切割加工而来，所述超导块材质为钇钡铜氧(简称YBCO)陶瓷超导体。
所述超导饼材设置有多个，超导饼材之间的位置关系为呈环状镶嵌在动环表面。
所述超导饼材有16个。
所述动环摩擦副表面周向镶嵌超导饼材，每个超导饼材相隔22.5°，并且保证镶嵌的每块超导饼材大小质量相等。
所述环形永磁体表面覆盖一层耐磨涂层，耐磨涂层材料可以选用陶瓷、SiC、填充聚四氟乙烯等。
本发明是为了解决机械密封启停阶段的摩擦磨损问题。在机械密封启动阶段，静环上的超导体因接触火箭发动机内介质而产生超导磁力与动环上的永磁体相斥，进而加速密封端面的脱开，帮助动环与静环相分离，使密封面可以更快的形成动压液膜。
在机械密封正常运转阶段，由于超导磁力的大小会受动静环间距的影响，当机械密封端面液膜变薄时，动静环间距变小，超导磁力就会增大，使密封端面间距变大。当机械密封端面液膜变厚时，动静环间距变大，超导磁力就会减小，使密封端面间距重新减小。
在机械密封的停止阶段，机械密封端面会由于动压液膜的消失产生摩擦接触，超导磁力可以抵消部分动环与静环接触所产生的冲击。
Claims (5)
1.一种含有超导磁力的机械密封装置，其特征在于，包括动环组件与静环组件，所述动环组件包括动环与镶嵌在动环上的超导饼材，所述静环组件为带有耐磨涂层的永磁体，带有耐磨涂层的永磁体固定在静环的外表面上，永磁体自身带有磁性；超导饼材呈环状镶嵌在动环结构上，永磁体与超导饼材贴合在一起；动环通过轴套连接随主轴旋转，主轴外表面套有轴套，由紧钉螺钉与主轴相连接，波纹管焊接在波纹管座上为机械密封端面提供压紧力；通过主轴带动动环组件旋转，在机械密封端面形成流体动压效应，使得在动环与静环之间形成动压液膜。
2.根据权利要求1所述的一种含有超导磁力的机械密封装置，其特征在于，所述超导饼材具体结构为直径8mm，厚5mm的圆柱形饼块，超导饼材由标准大小的超导块切割加工而来，所述超导块材质为钇钡铜氧(简称YBCO)陶瓷超导体。
3.根据权利要求2所述的一种含有超导磁力的机械密封装置，其特征在于，所述超导饼材设置有多个，超导饼材之间的位置关系为呈环状镶嵌在动环表面。
4.根据权利要求1所述的一种含有超导磁力的机械密封装置，其特征在于，所述动环摩擦副表面周向镶嵌超导饼材，每个超导饼材相隔22.5°，并且保证镶嵌的每块超导饼材大小质量相等。
5.根据权利要求1所述的一种含有超导磁力的机械密封装置，其特征在于，所述环形永磁体表面覆盖一层耐磨涂层，耐磨涂层材料可以选用陶瓷、SiC、填充聚四氟乙烯等。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01210615A (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-24 | Koyo Seiko Co Ltd | 流体動圧軸受 |
| CN102979815A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-03-20 | 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 | 适用于月球地平式天文望远镜主轴磁悬浮支承轴系结构 |
| JP2015004275A (ja) * | 2013-06-19 | 2015-01-08 | 株式会社前川製作所 | 超電導式非接触圧縮装置 |
| CN207137843U (zh) * | 2017-06-22 | 2018-03-27 | 四川菲创能达科技有限公司 | 一种适用于密封状态的超导磁悬浮搅拌装置 |
| CN111846285A (zh) * | 2019-04-24 | 2020-10-30 | 中国航天科工飞航技术研究院（中国航天海鹰机电技术研究院） | 基于电动及钉扎混合磁悬浮的超音速发射系统 |
| CN113404866A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-09-17 | 西安热工研究院有限公司 | 一种电磁辅助机械密封 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01210615A (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-24 | Koyo Seiko Co Ltd | 流体動圧軸受 |
| CN102979815A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-03-20 | 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 | 适用于月球地平式天文望远镜主轴磁悬浮支承轴系结构 |
| JP2015004275A (ja) * | 2013-06-19 | 2015-01-08 | 株式会社前川製作所 | 超電導式非接触圧縮装置 |
| CN207137843U (zh) * | 2017-06-22 | 2018-03-27 | 四川菲创能达科技有限公司 | 一种适用于密封状态的超导磁悬浮搅拌装置 |
| CN111846285A (zh) * | 2019-04-24 | 2020-10-30 | 中国航天科工飞航技术研究院（中国航天海鹰机电技术研究院） | 基于电动及钉扎混合磁悬浮的超音速发射系统 |
| CN113404866A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-09-17 | 西安热工研究院有限公司 | 一种电磁辅助机械密封 |
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