CN115523297A - 一种自冷式磁性液体密封装置 - Google Patents

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王志斌
杨祖龙
李德才
何新智
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Beijing Jiaotong University
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Tsinghua University
Beijing Jiaotong University
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    • F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
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Abstract

本发明的一种自冷式磁性液体密封装置，属于机械工程密封技术领域。该装置包括：箱体、极齿、转轴、磁性液体、密封圈Ⅰ、密封圈Ⅱ、左极靴、永磁体、密封圈Ⅲ、右极靴、密封圈Ⅳ、风扇、螺钉、端盖、U形均热棒Ⅰ、U形均热棒Ⅱ。该密封装置产生的热量经由U形均热棒Ⅰ和U形均热棒Ⅱ传导至转轴右端的风扇处，风扇随转轴同步转动出风带走热量，无需依赖外部的冷却设备，且转轴转速越高，虽然发热量越大，但风扇的转速也越高，出风能带走的热量也越多，减小磁性液体密封装置的温升。

Description

一种自冷式磁性液体密封装置
技术领域
本发明涉及机械工程密封技术领域，适用于需要减小温升的磁性液体密封装置。
背景技术
磁性液体密封装置利用极靴上的极齿结构产生强弱间隔的磁场梯度，将磁性液体聚集在极齿之下，形成“O”形密封环，起到密封作用。即使磁性液体密封装置中的两密封表面没有直接接触，但是填充在密封间隙中的磁性液体由于被不断剪切，其温度也会升高。如果温度升高的程度影响到了磁性液体密封装置的使用寿命和耐压能力，传统磁性液体密封装置需要额外增设风冷或水冷设备进行冷却，磁性液体密封装置的稳定运转依赖冷却设备的正常运行。为了在不依赖额外的冷却设备的基础上减小磁性液体密封装置的温升，提出一种自冷式磁性液体密封装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种自冷式磁性液体密封装置。
本发明采用的技术方案是：
一种自冷式磁性液体密封装置，其特征在于，该装置包括：箱体(1)、极齿(2)、转轴(3)、磁性液体(4)、密封圈Ⅰ(5)、密封圈Ⅱ(6)、左极靴(7)、永磁体(8)、密封圈Ⅲ(9)、右极靴(10)、密封圈Ⅳ(11)、风扇(12)、螺钉(13)、端盖(14)、U形均热棒Ⅰ(15)、U形均热棒Ⅱ(16)；
构成该装置各部分之间的连接：密封圈Ⅰ(5)和密封圈Ⅱ(6)分别安装于左极靴(7)外环面的两个环形凹槽内；密封圈Ⅲ(9)和密封圈Ⅳ(11)分别安装于右极靴(10)外环面的两个环形凹槽内；左极靴(7)外环面的两个环形凹槽之间，加工有沿径向的盲孔，右极靴(10)外环面的两个环形凹槽之间，也加工有沿径向的盲孔；左极靴(7)和右极靴(10)内圆面均加工有极齿(2)；风扇(12)通过螺钉(13)安装于转轴(3)右端；
将左极靴(7)、永磁体(8)、右极靴(10)和转轴(3)依次安装于箱体(1)中，向转轴(3)圆周面与左极靴(7)和右极靴(10)内圆面之间的密封间隙中注入磁性液体(4)，端盖(14)通过螺纹连接安装于箱体(1)中，通过旋紧端盖(14)将左极靴(7)、永磁体(8)和右极靴(10)压紧到箱体(1)上；
在箱体(1)圆周面上，与左极靴(7)和右极靴(10)外环面的盲孔相对应的位置，加工有通孔；U形均热棒Ⅱ(16)的一端作为热端，穿过箱体(1)圆周面上的通孔，安装于左极靴(7)外环面的盲孔内；U形均热棒Ⅰ(15)的一端作为热端，穿过箱体(1)圆周面上的通孔，安装于右极靴(10)外环面的盲孔内；为了便于安装，U形均热棒Ⅰ(15)和U形均热棒Ⅱ(16)的热端直径均小于箱体(1)圆周面上的通孔直径，为了便于导热，U形均热棒Ⅰ(15)和U形均热棒Ⅱ(16)的热端采用过盈连接分别安装在右极靴(10)和左极靴(7)上的盲孔之中；U形均热棒Ⅰ(15)和U形均热棒Ⅱ(16)的另一端作为冷端，调整冷端位置到风扇(12)右侧。
其中，左极靴(7)、右极靴(10)和转轴(3)均为导磁材料，箱体(1)为不导磁材料；永磁体(8)的充磁方向为轴向；风扇(12)向右侧出风。
与普通磁性液体密封装置相比，本发明的有益效果：1、转轴(3)转动过程中，密封间隙中的磁性液体(4)因被剪切而产生热量；一部分热量经过左极靴(7)，然后从U形均热棒Ⅱ(16)的热端传递到冷端，一部分热量经过右极靴(10)，然后从U形均热棒Ⅰ(15)的热端传递到冷端，与转轴(3)同步转动的风扇(12)向右侧出风，带走U形均热棒Ⅰ(15)冷端和U形均热棒Ⅱ(16)冷端的热量；转轴(3)转速越高，磁性液体(4)产生热量越多，被传递到U形均热棒Ⅰ(15)冷端和U形均热棒Ⅱ(16)冷端的热量越多，但同时风扇(12)的转速也越高，产生的风量越大，带走的热量越多，减小磁性液体密封装置的温升；2、由转轴(3)带动风扇(12)转动，自冷式的磁性液体密封装置的稳定运行不需要依赖外部冷却设备的运行。
附图说明
图1是本发明的具体实施例结构示意图；
其中：箱体(1)、极齿(2)、转轴(3)、磁性液体(4)、密封圈Ⅰ(5)、密封圈Ⅱ(6)、左极靴(7)、永磁体(8)、密封圈Ⅲ(9)、右极靴(10)、密封圈Ⅳ(11)、风扇(12)、螺钉(13)、端盖(14)、U形均热棒Ⅰ(15)、U形均热棒Ⅱ(16)。
具体实施方式
以附图为具体实施方式对本发明做进一步说明，但以下具体实施方式仅是本发明的较优实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。
如图1所示，构成该装置包括：箱体(1)、极齿(2)、转轴(3)、磁性液体(4)、密封圈Ⅰ(5)、密封圈Ⅱ(6)、左极靴(7)、永磁体(8)、密封圈Ⅲ(9)、右极靴(10)、密封圈Ⅳ(11)、风扇(12)、螺钉(13)、端盖(14)、U形均热棒Ⅰ(15)、U形均热棒Ⅱ(16)；
构成该装置各部分之间的连接：密封圈Ⅰ(5)和密封圈Ⅱ(6)分别安装于左极靴(7)外环面的两个环形凹槽内；密封圈Ⅲ(9)和密封圈Ⅳ(11)分别安装于右极靴(10)外环面的两个环形凹槽内；左极靴(7)外环面的两个环形凹槽之间，加工有沿径向的盲孔，右极靴(10)外环面的两个环形凹槽之间，也加工有沿径向的盲孔；左极靴(7)和右极靴(10)内圆面均加工有极齿(2)；风扇(12)通过螺钉(13)安装于转轴(3)右端；
将左极靴(7)、永磁体(8)、右极靴(10)和转轴(3)依次安装于箱体(1)中，向转轴(3)圆周面与左极靴(7)和右极靴(10)内圆面之间的密封间隙中注入磁性液体(4)，端盖(14)通过螺纹连接安装于箱体(1)中，通过旋紧端盖(14)将左极靴(7)、永磁体(8)和右极靴(10)压紧到箱体(1)上；
在箱体(1)圆周面上，与左极靴(7)和右极靴(10)外环面的盲孔相对应的位置，加工有通孔；U形均热棒Ⅱ(16)的一端作为热端，穿过箱体(1)圆周面上的通孔，安装于左极靴(7)外环面的盲孔内；U形均热棒Ⅰ(15)的一端作为热端，穿过箱体(1)圆周面上的通孔，安装于右极靴(10)外环面的盲孔内；为了便于安装，U形均热棒Ⅰ(15)和U形均热棒Ⅱ(16)的热端直径均小于箱体(1)圆周面上的通孔直径，为了便于导热，U形均热棒Ⅰ(15)和U形均热棒Ⅱ(16)的热端采用过盈连接分别安装在右极靴(10)和左极靴(7)上的盲孔之中；U形均热棒Ⅰ(15)和U形均热棒Ⅱ(16)的另一端作为冷端，调整冷端位置到风扇(12)右侧。
风扇(12)向右侧出风；转轴(3)转动过程中，密封间隙中的磁性液体(4)因被剪切而产生热量；一部分热量经过左极靴(7)，然后从U形均热棒Ⅱ(16)的热端传递到冷端，一部分热量经过右极靴(10)，然后从U形均热棒Ⅰ(15)的热端传递到冷端，与转轴(3)同步转动的风扇(12)向右侧出风，带走U形均热棒Ⅰ(15)冷端和U形均热棒Ⅱ(16)冷端的热量；转轴(3)转速越高，磁性液体(4)产生热量越多，被传递到U形均热棒Ⅰ(15)冷端和U形均热棒Ⅱ(16)冷端的热量越多，但同时风扇(12)的转速也越高，产生的风量越大，带走的热量越多，减小磁性液体密封装置的温升。
所述左极靴(7)、右极靴(10)和转轴(3)均为2Cr13，箱体(1)为不导磁材料；永磁体(8)的充磁方向为轴向，并且左端为N极，右端为S极；
下面说明磁回路的组成：磁场从永磁体(8)的N极出发，经过左极靴(7)、左极靴(7)上的极齿(2)、左极靴(7)中的磁性液体(4)、转轴(3)、右极靴(10)中的磁性液体(4)、右极靴(10)上的极齿(2)和右极靴(10)到达永磁体(8)的S极。

Claims (3)

1.一种自冷式磁性液体密封装置，其特征在于，该装置包括：箱体(1)、极齿(2)、转轴(3)、磁性液体(4)、密封圈Ⅰ(5)、密封圈Ⅱ(6)、左极靴(7)、永磁体(8)、密封圈Ⅲ(9)、右极靴(10)、密封圈Ⅳ(11)、风扇(12)、螺钉(13)、端盖(14)、U形均热棒Ⅰ(15)、U形均热棒Ⅱ(16)；
构成该装置各部分之间的连接：密封圈Ⅰ(5)和密封圈Ⅱ(6)分别安装于左极靴(7)外环面的两个环形凹槽内；密封圈Ⅲ(9)和密封圈Ⅳ(11)分别安装于右极靴(10)外环面的两个环形凹槽内；左极靴(7)外环面的两个环形凹槽之间，加工有沿径向的盲孔，右极靴(10)外环面的两个环形凹槽之间，也加工有沿径向的盲孔；左极靴(7)和右极靴(10)内圆面均加工有极齿(2)；风扇(12)通过螺钉(13)安装于转轴(3)右端；
将左极靴(7)、永磁体(8)、右极靴(10)和转轴(3)依次安装于箱体(1)中，向转轴(3)圆周面与左极靴(7)和右极靴(10)内圆面之间的密封间隙中注入磁性液体(4)，端盖(14)通过螺纹连接安装于箱体(1)中，通过旋紧端盖(14)将左极靴(7)、永磁体(8)和右极靴(10)压紧到箱体(1)上；
在箱体(1)圆周面上，与左极靴(7)和右极靴(10)外环面的盲孔相对应的位置，加工有通孔；U形均热棒Ⅱ(16)的一端作为热端，穿过箱体(1)圆周面上的通孔，安装于左极靴(7)外环面的盲孔内；U形均热棒Ⅰ(15)的一端作为热端，穿过箱体(1)圆周面上的通孔，安装于右极靴(10)外环面的盲孔内；为了便于安装，U形均热棒Ⅰ(15)和U形均热棒Ⅱ(16)的热端直径均小于箱体(1)圆周面上的通孔直径，为了便于导热，U形均热棒Ⅰ(15)和U形均热棒Ⅱ(16)的热端采用过盈连接分别安装在右极靴(10)和左极靴(7)上的盲孔之中；U形均热棒Ⅰ(15)和U形均热棒Ⅱ(16)的另一端作为冷端，调整冷端位置到风扇(12)右侧。
2.根据权利要求1所述的一种自冷式磁性液体密封装置，其特征在于：
左极靴(7)、右极靴(10)和转轴(3)均为导磁材料，箱体(1)为不导磁材料；永磁体(8)的充磁方向为轴向。
3.根据权利要求1所述的一种自冷式磁性液体密封装置，其特征在于：
风扇(12)向右侧出风；转轴(3)转动过程中，密封间隙中的磁性液体(4)因被剪切而产生热量；一部分热量经过左极靴(7)，然后从U形均热棒Ⅱ(16)的热端传递到冷端，一部分热量经过右极靴(10)，然后从U形均热棒Ⅰ(15)的热端传递到冷端，与转轴(3)同步转动的风扇(12)向右侧出风，带走U形均热棒Ⅰ(15)冷端和U形均热棒Ⅱ(16)冷端的热量；转轴(3)转速越高，磁性液体(4)产生热量越多，被传递到U形均热棒Ⅰ(15)冷端和U形均热棒Ⅱ(16)冷端的热量越多，但同时风扇(12)的转速也越高，产生的风量越大，带走的热量越多，减小磁性液体密封装置的温升。
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