一种提高磁性液体密封在低温工作环境中耐压能力的方法技术

一种提高磁性液体密封在低温工作环境中耐压能力的方法，属于机械工程密封技术领域，特别适用于磁性液体密封。选择一种磁导率高且膨胀系数大的铁磁材料和一种热膨胀系数小并且综合机械性能良好的合金钢材料，用该铁磁材料制作极靴，用该铁磁材料和合金钢材料分别作为外层和内层材料制造加工成直径范围50～100mm的复合材料轴，其中铁磁材料层和合金钢材料层径向长度按1:3分配。将极靴和复合材料轴应用于间隙范围在0.1～0.25mm的磁性液体密封装置中。本发明专利技术弥补了现有低温下磁性液体密封方法的不足，对解决磁性液体密封在低温环境中的使用问题以及拓宽磁性液体密封的应用广度，具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械工程密封
，特别适用于磁性液体密封。
技术介绍
磁性液体密封具有零泄漏，长寿命，高可靠性，没有污染等优点，因而在机械、航空、化工等领域得到了广泛的应用。在磁性液体密封装置中，通常涉及的极靴与轴所构成的密封间隙在0.1～0.5mm之间。在磁场作用下，磁性液体填充在密封间隙内。磁性液体密封中常用永磁铁和磁导率较高的铁磁材料制造的极靴、转轴形成磁路。随着航空航天、军工等领域的发展，对密封提出了越来越高的要求，例如这些领域常常要求磁性液体长期工作在低温环境中，某些工况温度变化显著，例如某设备工作环境温差最大可达100℃。在低温下磁性液体的粘度将发生很大变化，再加上轴径大，使旋转轴启动力矩过大，严重影响了磁性液体密封在低温领域的应用。增大磁性液体密封耐压能力，可以减小密封级数，从而有效减小启动力矩。因此保证磁性液体密封在低温工作环境下的耐压能力和可靠性就成为迫切需要解决的问题。磁性液体密封耐压能力随间隙的减小而增大，在磁性液体密封间隙为0.1～0.25mm之间时耐压能力对密封间隙变化很敏感。本专利技术根据材料热胀冷缩的性质，提出了一种提高磁性液体密封在低温工作环境中耐压能力的方法。可以在低温环境中，减小磁性液体密封间隙，很大程度上提高了低温条件下的耐压能力以及可靠性，在实际中获得了很好的效果，对解决磁性液体密封在低温环境中的使用问题以及拓宽磁性液体密封的应用广度，具有重要的意义。专利
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：磁性液体密封在低温条件下要求具有较高的耐压能力，现有的磁性液体密封方法不能在低温下有效的提高磁性液体的耐压能力。因此，提供一种提高磁性液体密封在低温工作环境中耐压能力的方法，弥补现有低温下磁性液体密封方法的不足，并能根据温差大小不同程度的提高耐压能力，满足实际需求。本专利技术的技术方案：一种提高磁性液体密封在低温工作环境中耐压能力的方法，该方法包括以下步骤：步骤一：选择一种磁导率高且膨胀系数大的铁磁材料和一种热膨胀系数小并且综合机械性能良好的合金钢材料。步骤二：用步骤一中选择的该铁磁材料和合金钢材料分别作为外层和内层材料加工成直径范围50～100mm的复合材料轴。步骤三：用步骤一中选择的铁磁材料制作极靴，与步骤二中加工的复合材料轴配合。步骤四：将步骤二与步骤三制作的复合材料轴和极靴与其他零件装配成磁性液体密封装置注入磁性液体并应用于低温环境。其中永磁体、轴外层部分、极靴、磁性液体构成磁回路。所述的磁性液体密封间隙范围在0.1～0.25mm。所述的复合材料轴内部铁磁材料层和合金钢材料层径向长度按1:3分配。所述的低温工作环境指-200℃～-40℃。所述的磁性液体密封包括静密封和动密封。本专利技术的有益效果：用磁导率高且膨胀系数大的铁磁材料制作极靴，并用该铁磁材料和合金钢材料分别作为外层和内层材料径向长度按1:3分配制造加工成复合材料轴。将该轴与极靴在低温条件下配合使用后，极靴和轴都会产生收缩。由于内层采用线膨胀系数小合金钢限制了轴的收缩，复合轴的收缩量将明显小于极靴收缩量，密封间隙减小，磁性液体密封耐压能力显著提高。密封间隙随温度降低而减小，温差越大磁性液体密封耐压能力越强，所以本方法可以根据温差大小不同程度的提高耐压能力。本专利技术弥补了现有低温下磁性液体密封方法的不足，对解决磁性液体密封在低温环境中的使用问题以及拓宽磁性液体密封的应用广度，具有重要的意义。附图说明图1是本密封方法示意图。图2不同情况下磁性液体密封间隙对比示意图。图中：常温下间隙L1、低温下采用传统密封方法间隙L2、低温下采用本发明密封方法间隙L3。图3是磁性液体密封装置结构图。具体实施方式实施方式一选择45钢材料和40Cr13材料，用45钢制作极靴，用该45钢和40Cr13分别作为外层和内层材料制造加工成直径范围100mm的复合材料轴，其中45钢材料层和40Cr13材料层径向长度按1:3分配。将极靴和复合材料轴配合组成间隙为0.2mm的磁性液体密封装置。将该装置应用于-190的低温条件下，比极靴和轴都用45钢制作的磁性液体密封装置间隙减小0.011mm。实施方式二选择45钢材料和30Cr13材料，用45钢制作极靴，用该45钢和30Cr17分别作为外层和内层材料制造加工成直径80mm的复合材料轴，其中45钢材料层和30Cr17材料层径向长度按1:3分配。将极靴和复合材料轴配合组成间隙为0.1mm的磁性液体密封装置。将该装置应用于-100的低温条件下，比极靴和轴都用45钢制作的磁性液体密封装置间隙减小0.005mm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高磁性液体密封在低温工作环境中耐压能力的方法，其特征是：该方法包括以下步骤： 步骤一：选择一种磁导率高且膨胀系数大的铁磁材料和一种热膨胀系数小并且综合机械性能良好的合金钢材料。 步骤二：用步骤一中选择的该铁磁材料和合金钢材料分别作为外层和内层材料加工成直径范围50～100mm的复合材料轴。 步骤三：用步骤一中选择的铁磁材料制作极靴，与步骤二中加工的复合材料轴配合。 步骤四：将步骤二与步骤三制作的复合材料轴和极靴与其他零件装配成磁性液体密封装置注入磁性液体并应用于低温环境。其中永磁体、轴外层部分、极靴、磁性液体构成磁回路。

【技术特征摘要】
1.一种提高磁性液体密封在低温工作环境中耐压能力的方法，其特征是：该方法包括以下步骤： 
步骤一：选择一种磁导率高且膨胀系数大的铁磁材料和一种热膨胀系数小并且综合机械性能良好的合金钢材料。 
步骤二：用步骤一中选择的该铁磁材料和合金钢材料分别作为外层和内层材料加工成直径范围50～100mm的复合材料轴。 
步骤三：用步骤一中选择的铁磁材料制作极靴，与步骤二中加工的复合材料轴配合。 
步骤四：将步骤二与步骤三制作的复合材料轴和极靴与其他零件装配成磁性液体密封装置注入磁性液体并应用于低温环境。其中永磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德才，李振坤，王忠忠，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11