[發(fā)明專利]一種磁粉與磁性液體組合密封裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110372566.7
• 申請(qǐng)日: 2021-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN112963538A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊洋;李德才;王鵬宇;于文娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F16J15/16
• 分類號(hào): F16J15/16;F16J15/40
• 代理公司: 北京市誠(chéng)輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 岳東升;楊帥峰

本發(fā)明公開一種磁粉與磁性液體組合密封裝置，所述密封裝置包括外殼、導(dǎo)磁軸、多個(gè)極靴和磁源、磁粉、磁性液體、隔磁環(huán)、軸承、密封圈和螺紋端蓋，外殼具有法蘭和殼腔，導(dǎo)磁軸貫穿于外殼；極靴設(shè)在所述殼腔內(nèi)在軸向方向間隔布置，極靴與極靴軸向方向間布置磁源，其中第一極靴與導(dǎo)磁軸在徑向方向上具有第一間隙，第一極靴上有多個(gè)第一極齒，第一極齒具有第一齒寬，第二極靴與導(dǎo)磁軸在徑向方向上具有第二間隙，第二極靴上有多個(gè)第二極齒，第二極齒具有第二齒寬，第一間隙大于第二間隙，第一齒寬大于第二齒寬，第一間隙內(nèi)設(shè)有磁粉，第二間隙內(nèi)設(shè)有磁性液體，磁源產(chǎn)生磁場(chǎng)，通常為永磁體或電磁鐵。本發(fā)明的密封裝置有耐壓能力強(qiáng)、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁粉與磁性液體組合密封裝置，屬于機(jī)械工程密封領(lǐng)域。

背景技術(shù)

磁性液體是納米級(jí)功能性材料，它由三部分組成，分別是磁性顆粒、表面活性劑和基載液，其中磁性顆粒粒徑通常在10nm左右，表面活性劑包覆磁性顆粒，使其均勻的彌散在基載液中，不產(chǎn)生團(tuán)聚。磁性液體密封具有零泄漏、可靠性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、磨損小、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用到工程領(lǐng)域。但相關(guān)技術(shù)中，存在四方面問(wèn)題亟待解決，第一，磁性液體密封耐壓能力相對(duì)較小，不適合高壓環(huán)境使用；第二，磁性液體密封達(dá)到耐壓強(qiáng)度極限后，磁性液體密封環(huán)會(huì)迅速破裂，磁性液體會(huì)被沖出密封間隙，造成密封介質(zhì)迅速大量泄漏，幾乎沒(méi)有緩慢泄漏的緩沖時(shí)間；第三，磁性液體密封中密封間隙內(nèi)的磁性液體會(huì)蒸發(fā)，時(shí)間越長(zhǎng)，蒸發(fā)量越大，這將會(huì)大幅降低磁性液體密封壽命；第四，磁性液體密封間隙很小，通常為0.1-0.3mm，密封間隙中的磁性液體容易被環(huán)境中的灰塵等顆粒、水汽污染，甚至污染顆粒進(jìn)入密封間隙會(huì)破壞磁性液體密封，降低磁性液體密封壽命。

磁粉密封，是以磁性顆粒為主體，將微納米磁粉(下稱“磁粉”)進(jìn)行表面活性劑、潤(rùn)滑劑等改性后作為密封介質(zhì)的密封形式。磁粉密封是一種高性能的新型密封技術(shù)，相比于傳統(tǒng)密封方式，具有泄漏率低、可耐壓差大、耐受極端溫度、可靠性高、可通過(guò)對(duì)磁粉表面改性提升特定環(huán)境下的耐壓能力等優(yōu)點(diǎn)。但相關(guān)技術(shù)中，磁粉在磁場(chǎng)的作用下，是一種多孔介質(zhì)物質(zhì)，因此被密封介質(zhì)可從孔隙中穿過(guò)，從而導(dǎo)致被密封介質(zhì)微泄漏，無(wú)法達(dá)到密封介質(zhì)零泄漏要求。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提出一種磁粉與磁性液體組合密封裝置，該密封裝置能在保證零泄漏的同時(shí)耐受較大壓差，零泄漏密封失效后為緩慢泄漏，提供反應(yīng)時(shí)間，能夠減緩磁性液體蒸發(fā)提高使用壽命，能夠防止密封間隙受到環(huán)境污染提高使用壽命，在磁性液體密封環(huán)破裂后濺射到磁粉密封環(huán)處，磁性液體與磁粉相混合形成新的密封環(huán)，繼續(xù)發(fā)揮耐壓作用。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種磁粉與磁性液體組合密封裝置包括：外殼，所述外殼具有法蘭和殼腔；導(dǎo)磁軸，所述導(dǎo)磁軸貫穿于所述外殼，導(dǎo)磁軸兩端伸至外殼外；多個(gè)極靴，所述極靴設(shè)在所述殼腔內(nèi)，在軸向方向間隔布置，極靴與極靴軸向方向間布置磁源，多個(gè)所述極靴中的第一極靴與所述導(dǎo)磁軸在徑向方向上具有第一間隙，且此部分所述極靴上有多個(gè)所述第一極齒，所述第一極齒具有第一齒寬，多個(gè)所述極靴中的第二極靴與所述導(dǎo)磁軸在徑向方向上具有第二間隙，且此部分極靴上有多個(gè)所述第二極齒，所述第二極齒具有第二齒寬，所述第一間隙大于所述第二間隙，所述第一齒寬大于所述第二齒寬，所述第一間隙內(nèi)設(shè)有磁粉，所述第二間隙內(nèi)設(shè)有磁性液體；磁源，所述磁源產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述磁源通常為永磁體或電磁鐵，所述磁源設(shè)在軸向方向兩個(gè)相鄰所述極靴之間，且嵌設(shè)于所述極靴上，在軸向方向上，相鄰兩磁源的極性排布為N S-S N或S N-N S；所述導(dǎo)磁軸、所述極靴、所述磁源形成閉合的磁回路，磁場(chǎng)在所述第一間隙和所述第二間隙中分布為強(qiáng)弱相間的非均勻磁場(chǎng)，所述磁粉在磁場(chǎng)作用下吸附于所述第一極靴與所述導(dǎo)磁軸之間的所述第一間隙中，所述磁性液體在磁場(chǎng)作用下吸附于所述第二極靴與所述導(dǎo)磁軸之間的所述第二間隙中，形成磁粉密封環(huán)和磁性液體密封環(huán)，實(shí)現(xiàn)密封效果。

在一些實(shí)施例中，所述極靴3包括至少一個(gè)第一極靴31，和包括至少一個(gè)第二極靴32，至少兩個(gè)所述極靴3在所述導(dǎo)磁軸2的軸向方向上間隔布置。