CN208535169U - 磁性液体密封性能在线监测及自修复装置 - Google Patents

Abstract

磁性液体密封性能在线监测及自修复装置，属于机械工程密封技术领域。特别适用于对密封可靠性要求特别严格的场合。该装置由转轴(1)、外套(2)、磁性液体存储槽(5)、压力传感器(6)、隔环(13)等构成，利用磁性液体密封的压力传递机理，实现在磁性液体密封性能失效以前发出预警，并能够对磁性液体密封进行自修复。解决了磁性液体密封性能的在线监测以及在线修复难题。

Description

磁性液体密封性能在线监测及自修复装置

技术领域

本发明属于机械工程密封技术领域，特别适用于对密封可靠性要求特别严格的场合。

背景技术

磁性液体密封具有零泄漏、长寿命、高可靠性等优点，在实际中获得了广泛应用。然而随着航空、航天、军工等行业的发展对密封提出了越来越高的要求，其中某些场合对可靠性提出了非常严格的要求。例如核反应装置的旋转轴密封，一旦发生泄漏，不仅会产生巨大的经济损失，还会造成射线泄漏，形成辐射污染造成人员伤亡，这些事故是必须在密封寿命整个过程中完全避免的。这就要求磁性液体密封，一方面能够实现密封性能的在线监测，一旦密封性能降低，在密封失效前监测装置就必须提前发出警报；另一方面在检测到性能下降之后，采取尽可能简单的办法进行修复。因磁性液体密封的密封间隙一般为 0.1-0.3mm，而磁性液体又为黑色不透明的液体，并且密封间隙中的磁性液体体积又非常少(根据磁性液体密封装置结构和大小一般为1-100ml)。因此磁性液体密封性能的在线监测是非常困难的，一直以来就是磁性液体密封行业的难题。

本发明中提出的磁性液体密封性能在线监测及自修复装置，很好的解决了这个问题。本发明利用了磁性液体密封在压力加载过程中压力的传递机理。申请人利用申请号为201410022754.7的专利“一种磁性液体密封耐压机理实验研究装置”所描述的结构进行了磁性液体密封压力传递机理的研究。正如申请人发表的论文“Theoretical analysis andexperimental study on loading process among stages of magnetic fluid seal”(Wang Zhongzhong,Li Decai. Theoretical analysis and experimental study onloading process among stages of magnetic fluid seal[J].International Journalof Applied Electromagnetics&Mechanics,2015,48(1):101-110.)中所述，磁性液体密封的压力传递过程为：当加载的压力小于第一级的耐压能力时，这时仅有第一级的磁性液体承压，其它密封级没有负载，当密封件加载的压力超过第一级耐压能力后，密封介质将冲破第一级磁性液体膜，密封介质进入第一级和第二级之间的空腔中，第二级磁性液体有了负载。当空腔中压力持续上升到第一级两侧的压力差小于第一级的耐压能力后，第一级磁性液体恢复到完整的磁性液体密封膜，以此类推，实现了压力的逐级传递。在磁性液体密封失效过程中，由于承压部分的磁性液体和密封介质直接接触，受介质腐蚀以及和介质相互作用等原因，承压部分优先失效，然后密封介质向下一级传递。本发明就是利用该机理，发明了磁性液体密封性能在线监测及自修复装置，很好的解决了这一难题。对提高磁性液体密封的可靠性和寿命具有重要意义。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，在对磁性液体密封可靠性要求特别严格的场合，磁性液体密封性能在线监测及自修复难题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：磁性液体密封性能在线监测及自修复装置，构成该装置包括：

转轴、外套、左轴承、左隔套、磁性液体存储槽、压力传感器、端盖、右轴承、右隔套、第一右极靴、第一永磁体、第一左极靴、隔环、第二右极靴、第二永磁体、第二左极靴。

构成该装置的各部分之间的连接如下：

将第一永磁体安装在第一左极靴的右端面处，将第一右极靴安装在第一永磁体的右端面处，在第一永磁体的内表面处注入磁性液体，形成第一密封组件。

将第二永磁体安装在第二左极靴的右端面处，将第二右极靴安装在第二永磁体的右端面处，在第二永磁体的内表面处注入磁性液体，形成第二密封组件。

将左轴承安装到转轴，左轴承和转轴之间通过卡簧进行轴向定位。

依次将左隔套，第二密封组件，隔环，第一密封组件，右隔套，右轴承套到转轴上，形成轴上组件。

将轴上组件安装到外套内部，其中第一右极靴、第一左极靴、第二右极靴、第二左极靴和外套之间通过密封圈密封。

将端盖安装到右轴承的右端面，端盖和外套之间通过螺纹固定。

所述第一右极靴、第一左极靴、第二右极靴、第二左极靴上开有通孔，这些通孔分别与外套上的对应通孔连通，并通过管道分别与磁性液体存储槽上阀门a，阀门b，阀门c，阀门d连接。通过密封圈保证各个通道之间的密封。

所述隔环上开有1-8个通孔，这些通孔与外套上的对应通孔连通，并且通过管道与压力传感器连接。

所述阀门a，阀门b，阀门c，阀门d的闭合状态受到控制系统的控制。

所述压力传感器的测量压力值传输给控制系统处理。

外套、左隔套、右隔套、端盖由非导磁材料制成，如304不锈钢。第一左极靴、第一右极靴、第二左极靴、第二右极靴、转轴由导磁性的材料制成，如 2Cr13。永磁体由高性能永磁材料制成，如钕铁硼。磁性液体的基载液为氟化碳基或脂基，磁化强度高于300高斯。

当所述磁性液体密封装置用于设备密封时，刚开始只有第二密封组件进行承压(在设计时保证第二密封组件的耐压能力大于设备的使用极限压力)，第一密封组件不耐压。当随着时间的推移，所密封介质与第二密封组件中的磁性液体发生腐蚀、相互作用等原因导致密封性能下降，甚至密封失效时，根据申请人在背景技术中所述压力传递机理，密封介质会冲破第二密封组件下的磁性液体进入到后级密封。此时第一密封组件和第二密封组件中的压力必然上升，该压力值被于该腔室相连接的传感器感知传送给控制系统，控制系统给出报警信号。与此同时，控制系统将阀门a,b打开使得磁性液体进入第二密封组件。该步骤完成后，第二密封组件重新承担起负载设备压力的任务，此时将第一密封组件和第二密封组件之间腔室中的压力进行卸载，继续在线监测密封性能。

本发明和已有技术相比所具有的有益效果：

利用磁性液体密封的压力传递机理，实现在磁性液体密封性能失效以前发出预警，并能够对磁性液体密封进行自修复。解决了磁性液体密封性能的在线监测以及在线修复难题。

附图说明

图1磁性液体密封性能在线监测及自修复装置结构图。

具体实施方式

以附图为具体实施方式对本发明作进一步说明：

磁性液体密封性能在线监测及自修复装置、如图1、构成该装置包括：转轴 1、外套2、左轴承3、左隔套4、磁性液体存储槽5、压力传感器6、端盖7、右轴承8、右隔套9、第一右极靴10、第一永磁体11、第一左极靴12、隔环13、第二右极靴14、第二永磁体15、第二左极靴16；

构成该装置的各部分之间的连接：

将第一永磁体11安装在第一左极靴12的右端面处，将第一右极靴10安装在第一永磁体11的右端面处，在第一永磁体11的内表面处注入磁性液体，形成第一密封组件。

将第二永磁体15安装在第二左极靴16的右端面处，将第二右极靴14安装在第二永磁体15的右端面处，在第二永磁体15的内表面处注入磁性液体，形成第二密封组件。

将左轴承3安装到转轴1，左轴承3和转轴1之间通过卡簧进行轴向定位。

依次将左隔套4，第二密封组件，隔环13，第一密封组件，右隔套9，右轴承8套到转轴1上，形成轴上组件。

将轴上组件安装到外套2内部，其中第一右极靴10、第一左极靴12，第二右极靴14、第二左极靴16和外套之间通过密封圈密封。

将端盖7安装到右轴承8的右端面，端盖和外套之间通过螺纹固定。

所述第一右极靴10、第一左极靴12，第二右极靴14、第二左极靴16上开

有通孔，这些通孔分别与外套2上的对应通孔连通，并通过管道分别与磁

性液体存储槽5上阀门a，阀门b，阀门c，阀门d连接。

所述隔环13上开有1-8个通孔，这些通孔与外套2上的对应通孔连通，并

且通过管道与压力传感器6连接。

所述阀门a，阀门b，阀门c，阀门d的闭合状态受到控制系统的控制。

所述压力传感器6的测量压力值传输给控制系统处理。

外套(2)、左隔套(4)、右隔套(9)、端盖(7)、隔环(13)由非导磁材料制成，如304不锈钢。第一左极靴(12)、第一右极靴(10)、第二左极靴(16)、第二右极靴(14)、转轴(1)由导磁性的材料制成，如2Cr13。永磁体由高性能永磁材料制成，如钕铁硼。磁性液体的基载液为氟化碳基或脂基，磁化强度高于300高斯。

当所述磁性液体密封装置用于设备密封时，刚开始只有第二密封组件进行承压(在设计时保证第二密封组件的耐压能力大于设备的使用极限压力)，第一密封组件不耐压。当随着时间的推移，所密封介质与第二密封组件中的磁性液体发生腐蚀、相互作用等原因导致密封性能下降，甚至密封失效时，根据申请人在背景技术中所述压力传递机理，密封介质会冲破第二密封组件下的磁性液体进入到后级密封。此时第一密封组件和第二密封组件中的压力必然上升，该压力值被于该腔室相连接的传感器感知传送给控制系统，控制系统给出报警信号。与此同时，控制系统将阀门a,b打开使得磁性液体进入第二密封组件。该步骤完成后，第二密封组件重新承担起负载设备压力的任务，此时将第一密封组件和第二密封组件之间腔室中的压力进行卸载，继续在线监测密封性能。

Claims (5)

1.磁性液体密封性能在线监测及自修复装置，其特征在于，构成该装置包括：

转轴(1)、外套(2)、左轴承(3)、左隔套(4)、磁性液体存储槽(5)、压力传感器(6)、端盖(7)、右轴承(8)、右隔套(9)、第一右极靴(10)、第一永磁体(11)、第一左极靴(12)、隔环(13)、第二右极靴(14)、第二永磁体(15)、第二左极靴(16)；

构成该装置的各部分之间的连接：

将第一永磁体(11)安装在第一左极靴(12)的右端面处，将第一右极靴(10)安装在第一永磁体(11)的右端面处，在第一永磁体(11)的内表面处注入磁性液体，形成第一密封组件；

将第二永磁体(15)安装在第二左极靴(16)的右端面处，将第二右极靴(14)安装在第二永磁体(15)的右端面处，在第二永磁体(15)的内表面处注入磁性液体，形成第二密封组件；

将左轴承(3)安装到转轴(1)，左轴承(3)和转轴(1)之间通过卡簧进行轴向定位；

依次将左隔套(4)，第二密封组件，隔环(13)，第一密封组件，右隔套(9)，右轴承(8)套到转轴(1)上，形成轴上组件；

将轴上组件安装到外套(2)内部，其中第一右极靴(10)、第一左极靴(12)，第二右极靴(14)、第二左极靴(16)和外套之间通过密封圈密封；

将端盖(7)安装到右轴承(8)的右端面，端盖(7)和外套(2)之间通过螺纹固定。

2.根据权利要求1所述的磁性液体密封性能在线监测及自修复装置，其特征在于：所述第一右极靴(10)、第一左极靴(12)，第二右极靴(14)、第二左极靴(16)上开有通孔，这些通孔分别与外套(2)上的对应通孔连通，并通过管道分别与磁性液体存储槽(5)上阀门a，阀门b，阀门c，阀门d连接。

3.根据权利要求1所述的磁性液体密封性能在线监测及自修复装置，其特征在于：所述隔环(13)上开有1-8个通孔，这些通孔与外套(2)上的对应通孔连通，并且通过管道与压力传感器(6)连接。

4.根据权利要求2所述的磁性液体密封性能在线监测及自修复装置，其特征在于：所述阀门a，阀门b，阀门c，阀门d的闭合状态受到控制系统的控制。

5.根据权利要求3所述的磁性液体密封性能在线监测及自修复装置，其特征在于：所述压力传感器(6)的测量压力值传输给控制系统处理。