[發明專利]基于磁控形狀記憶效應的抱緊力可調橡膠密封結構

有效

• 申請號: 202110971357.4
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113623400B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 王冰清;李曉暄;陳源;金杰;彭旭東;孫星星
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: F16J15/3224
• 分類號: F16J15/3224;F16J15/3208;F16J15/3232;F16J15/3252;F16J15/3284
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 施利江

基于磁控形狀記憶效應的抱緊力可調橡膠密封結構，包括橡膠密封圈和抱緊力調節裝置。橡膠密封圈包括橡膠基體、金屬骨架、密封唇、防塵唇；抱緊力調節裝置包括螺旋調節器、楔形滑塊、磁控形狀記憶合金塊、勵磁線圈、合金塊安裝座、壓蓋、第一螺釘、第二螺釘。所述抱緊力調節裝置通過推動楔形滑塊運動、擠壓橡膠基體變形來調控密封抱緊力；所述螺旋調節器通過移動磁控形狀記憶合金塊來推動楔形滑動運動，對密封抱緊力的調整具有斷電保護性；所述磁控形狀記憶合金塊通過在磁場作用下自身變形來推動楔形滑動運動，磁場大小可通過調節外部電源的電壓或電流來實現。本發明可實現橡膠密封件抱緊力的實時調控，可有效提高密封可靠性、延長密封服役壽命。

技術領域

本發明涉及橡膠成型密封結構設計技術領域，具體涉及一種基于磁控形狀記憶效應的抱緊力可調橡膠密封結構，可用作旋轉或往復動密封，也可用作靜密封。

背景技術

橡膠成型密封是一種典型的自緊型密封，依靠橡膠密封唇口與軸過盈配合產生彈性形變，致使密封界面的接觸壓力大于被密封介質的壓力，從而堵塞泄漏通道以實現密封功能，被廣泛應用于航空航天、船舶車輛、石油化工及工程機械等領域的旋轉或往復機械設備中。

在長周期服役過程中，密封唇口不可避免地會產生磨損，引起密封與軸之間的過盈量減小，致使密封抱緊力減小，從而引發介質泄漏、造成經濟損失甚至誘發安全事故。然而傳統橡膠成型密封件由于不具備抱緊力自補償的功能，一旦磨損將誘發密封失效，因此密封可靠性并不高；此外，在超高/高速、高壓、高溫等高參數工況和高固、強振動、寬變溫等嚴苛服役環境下，密封件更易發生磨損，且對密封可靠性要求也更高，這就特別需要密封件能夠及時補償唇口磨損，或能夠人為調控抱緊力以實現密封趨優運行，從而提高密封件在高參數工況和嚴苛服役環境下的密封性能和運行可靠性，延長密封件的使用壽命。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于磁控形狀記憶效應的抱緊力可調橡膠密封結構，通過調控密封唇與軸之間的抱緊力來實現唇口磨損補償，使密封件能夠適應復雜多變的工況，提高密封件的可靠性，延長密封件的使用壽命。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

基于磁控形狀記憶效應的抱緊力可調橡膠密封結構，包括橡膠密封圈和抱緊力調節裝置；

所述橡膠密封圈包括橡膠基體1、金屬骨架2、防塵唇4、密封唇5；所述金屬骨架2被橡膠基體1包覆部分的截面形狀為“L”形，裸露在介質側的結構上開設有第一螺紋通孔21；所述密封唇5與軸過盈配合，所述防塵唇4位于低介質壓力側；

所述抱緊力調節裝置位于高介質壓力側，包括楔形滑塊3、磁控形狀記憶合金塊6、第一螺釘7、合金塊安裝座8、螺旋調節器9、壓蓋10、勵磁線圈11、第二螺釘12；所述楔形滑塊3的內錐面緊貼于橡膠基體1表面，左端面緊貼于磁控形狀記憶合金塊6的右端面；所述合金塊安裝座8右端面沿圓周方向均設若干個合金塊安裝槽82，左端面均設若干個螺紋孔83，外圓柱面上設有外螺紋81；所述合金塊安裝槽82的槽底均設有若干個與合金塊安裝座8左端面連通的通孔84；所述壓蓋10的截面形狀為“L”形，左端面沿徑向方向依次均設若干個第二螺紋通孔103、第三螺紋通孔105、第四螺紋通孔106，且左端面上開設有與右端面連通的泄壓孔101、進線孔102、出線孔104；所述壓蓋10通過第二螺釘12、第一螺紋通孔21、第四螺紋通孔106實現與金屬骨架2的固定連接，通過第一螺釘7、第二螺紋通孔103、螺紋孔83實現與合金塊安裝座8的固定連接；所述勵磁線圈11纏繞在合金塊安裝座8的外螺紋81上，分別從進線孔102、出線孔104引入、引出導線接口，所述導線接口與外部可控電源連接；所述螺旋調節器9通過第三螺紋通孔105、通孔84依次固定在壓蓋10和合金塊安裝座8上，并緊貼于磁控形狀記憶合金塊6的左端面；